CN103309543A - 电阻式多触摸控制器 - Google Patents

Abstract

本发明是电阻式多触摸控制器。提供一种设备。所述设备包括触摸屏接口和信号处理电路。在所述触摸屏接口内，存在切换电路，其中每一切换电路经配置以耦合到多个列电极中的至少一者，且存在触摸检测电路，其中每一触摸检测电路经配置以耦合到多个行电极中的至少一者。所述信号处理电路随后耦合到每一切换电路和每一触摸检测电路以便能够选择性地激活所述多个切换电路和所述多个触摸检测电路以识别触摸事件的区。而且，所述信号处理电路经配置以针对所述触摸事件的所述区确定第一、第二、第三和第四电阻，且经配置以从其第一、第二、第三和第四电阻确定所述触摸事件的坐标集合和压力。

Description

电阻式多触摸控制器

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2012年3月14日申请的第61/610,738号美国专利申请案的优先权，所述美国专利申请案出于所有目的以引用方式并入本文。 

技术领域

本发明大体上涉及触摸屏控制器，且更特定来说涉及电阻式触摸屏控制器。 

背景技术

转到图1，可见常规的4线接口系统100的实例。当触摸屏102上发生触摸事件时，施加到触摸屏102的压力使得触摸屏102的列片和行片在触摸事件的位置处相交。为了解析此位置，触摸屏接口108(通常驻留于触摸屏控制器104中且可包含驱动器和开关)能够选择性地激活触摸屏102的行片或列片，以便允许模/数转换器(ADC)112(可例如为逐次逼近寄存器(SAR)ADC)测量行片和列片的电阻。预处理电路114随后能够存储测得的(且经数字化的)电阻，且内插触摸屏102上的触摸事件的位置。此经内插位置随后可通过主机接口116传递到主机处理器106。 

关于这些类型的系统(即，系统100)存在一些缺陷。首先，用常规的4线或5线系统难以解析多个同时的触摸事件，通常需要复杂的算法来解析多个同时的触摸事件。其次，预处理电路114内的内插在电力消耗和/或面积方面成本可能较高。因此，需要改进的电阻式触摸屏控制器。 

一些其它常规系统是：第6,492,979号美国专利；第6,504,530号美国专利；第WO2010117946号PCT公开案；第WO2011087669号PCT公开案；以及里克·唐斯(Rick Downs)，“使用电阻式触摸屏用于人机接口(Using resistive touch screens for human/machine interface)”，TI模拟应用期刊，2005年第三季度。 

发明内容

因此，本发明的实施例提供一种用于确定第一和第二触摸事件的相应第一和第二位 置的方法，所述第一和第二触摸事件在具有多个区的触摸屏上是大体上同时的。所述方法包括：识别所述多个区中的第一区，其中所述第一区与所述第一触摸事件相关联；通过以下操作来解析所述第一区中的所述第一位置：激活第一列和第一行以便测量与所述第一触摸事件相关联的第一、第二、第三和第四电阻；从所述第一、第二、第三和第四电阻的集合产生所述触摸屏上的第一坐标集合和第一压力的第一数字表示；存储所述第一数字表示；以及将所述第一列和所述第一行减活；识别所述多个区中的第二区，其中所述第二区与所述第二触摸事件相关联；以及通过以下操作来解析所述第二区中的所述第二位置：激活第二列和第二行以便测量与所述第二触摸事件相关联的第五、第六、第七和第八电阻；从所述第五、第六、第七和第八电阻产生所述触摸屏上的第二坐标集合和第二压力的第二数字表示；存储所述第二数字表示；以及将所述第二列和所述第二行减活。 

根据本发明的实施例，所述识别所述第一区的步骤进一步包括针对所有区执行预充电和感测操作以指示所述第一触摸事件的发生，且其中所述识别所述第二区的步骤进一步包括针对所有区执行预充电和感测操作以指示所述第二触摸事件的发生。 

根据本发明的实施例，所述产生第一数字表示的步骤进一步包括：从所述第一电阻计算所述第一区中对应于所述第一触摸事件的水平位置，其中所述水平位置对应于来自所述第一坐标集合的第一坐标；从所述第二电阻计算所述第一区中对应于所述第一触摸事件的垂直位置，其中所述垂直位置对应于来自所述第一坐标集合的第二坐标；从所述水平位置、所述第一电阻、所述第三电阻和所述第四电阻计算触摸电阻；以及从所述触摸电阻计算所述第一压力。 

根据本发明的实施例，所述产生第一数字表示的步骤进一步包括：从所述第一电阻计算所述第一区中对应于所述第一触摸事件的水平位置，其中所述水平位置对应于来自所述第一坐标集合的第一坐标；从所述第二电阻计算所述第一区中对应于所述第一触摸事件的垂直位置，其中所述垂直位置对应于来自所述第一坐标集合的第二坐标；从所述水平位置、所述垂直位置、所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻计算触摸电阻；以及从所述触摸电阻计算所述第一压力。 

根据本发明的实施例，提供一种设备。所述设备包括：触摸屏接口，其具有：多个切换电路，其中每一切换电路经配置以耦合到多个列电极中的至少一者；以及多个触摸检测电路，其中每一触摸检测电路经配置以耦合到多个行电极中的至少一者；以及信号处理电路，其耦合到每一切换电路和每一触摸检测电路，其中所述信号处理电路经配置以选择性地激活所述多个切换电路和所述多个触摸检测电路以识别触摸事件的区，且其 中所述信号处理电路经配置以针对所述触摸事件的所述区确定第一、第二、第三和第四电阻，且其中所述信号处理电路经配置以从其第一、第二、第三和第四电阻确定所述触摸事件的坐标集合和压力。 

根据本发明的实施例，所述信号处理电路经配置以：从所述第一电阻计算所述区中对应于所述触摸事件的水平位置，其中所述水平位置对应于来自所述坐标集合的第一坐标；从所述第二电阻计算所述区中对应于所述触摸事件的垂直位置，其中所述垂直位置对应于来自所述坐标集合的第二坐标；从所述水平位置、所述第一电阻、所述第三电阻和所述第四电阻计算触摸电阻；以及从所述触摸电阻计算所述第一压力。 

根据本发明的实施例，所述信号处理电路进一步包括：多触摸控制器，其耦合到所述触摸屏接口；以及触摸引擎，其耦合到所述触摸屏接口和所述多触摸控制器。 

根据本发明的实施例，所述信号处理电路进一步包括耦合到所述触摸引擎的主机接口。 

根据本发明的实施例，所述触摸引擎进一步包括：模/数转换器(ADC)，其耦合到所述多个触摸检测电路；触摸引擎控制器，其耦合到所述多触摸控制器、所述ADC和所述主机接口；以及预处理电路，其耦合到所述触摸引擎控制器和所述主机接口。 

根据本发明的实施例，所述主机接口进一步包括：索引寄存器，其用于存储所述触摸事件的所述区；以及数据寄存器，其用于存储所述触摸事件的所述第一、第二、第三和第四电阻的数字表示。 

根据本发明的实施例，提供一种设备。所述设备包括：触摸屏，其具有：多个列电极；以及多个行电极；触摸屏控制器，其具有：触摸屏接口，其具有：多个切换电路，其中每一切换电路耦合到所述列电极中的至少一者；以及多个触摸检测电路，其中每一触摸检测电路耦合到所述行电极中的至少一者；以及信号处理电路，其耦合到每一切换电路和每一触摸检测电路，其中所述信号处理电路经配置以选择性地激活所述多个切换电路和所述多个触摸检测电路以识别触摸事件的区，且其中所述信号处理电路经配置以针对所述触摸事件的所述区确定第一、第二、第三和第四电阻，且其中所述信号处理电路经配置以从所述第一、第二、第三和第四电阻确定所述触摸事件的坐标集合和压力；以及主机处理器，其耦合到所述信号处理电路。 

根据本发明的实施例，所述主机接口进一步包括耦合到所述主机处理器的互集成电路(I2C)接口。 

根据本发明的实施例，所述触摸屏具有三列和五行。 

前述内容已相当广泛地概述了本发明的特征及技术优点以便可较好地理解下文的 本发明的详细描述。在下文中将描述本发明的额外特征及优点，其形成本发明的权利要求书的标的物。所属领域的技术人员应了解，所揭示的概念及特定实施例可易于用作修改或设计其它结构以进行本发明的相同目的的基础。所属领域的技术人员还应认识到，此些等效构造并不偏离如在所附权利要求书中阐述的本发明的精神及范围。 

附图说明

为了对本发明及其优点的更完整理解，现在参考以下结合附图进行的描述，附图中： 

图1是常规接口系统的实例的图； 

图2是根据本发明的接口系统的图； 

图3是说明图2的触摸屏的实例的图； 

图4A是图2的触摸屏接口的实例的图； 

图4B是说明图2的触摸引擎和主机接口的图； 

图5是图2的触摸屏控制器的信号处理电路的状态图；以及 

图6A-6D是图2的触摸屏控制器的信号处理电路的示意图。 

具体实施方式

现在参见图式，其中所描绘的元件为了清楚而不一定按比例绘制，且其中相同或相似元件在全部若干图中由相同参考标号指定。 

如图2到4B中所示，接口系统200的触摸屏202和触摸屏接口206具有与系统100的触摸屏102和接口108的配置不同的配置。在此实例中，触摸屏202划分为若干列电极302-1到302-3和行电极304-1到304-5，其为经成形的电阻片。在此实例中，存在三个列电极(即，302-1到302-3)和五个行电极(即，304-1到304-5)，但其它数目的行电极和列电极也是可能的。举例来说，可增加行电极和/或列电极的数目以通过增加“区”(即，列电极与行电极的相交点)的数目来增加分辨率。耦合到每一列电极302-1到302-3的是切换电路306-1到306-3(通常驻留于触摸屏控制器204的触摸屏接口206中且还通常包含驱动器以帮助源送电流通过相应列电极)，且耦合到每一行电极304-1到304-5的是触摸检测电路308-1到308-5(通常驻留于触摸屏控制器204的触摸屏接口206中且还通常包含驱动器和开关以帮助源送电流通过相应行电极)。通过如图示配置触摸屏202和触摸屏接口206，可较好地控制触摸屏202；具体来说，触摸屏控制器204(通常可包括区控制器212、触摸引擎208、多触摸控制器210和主机接口216)的信号处理电路能够使用图4A和图4B所示的电路和图5的状态图粗略地确定触摸事件的“区”且精 细地解析所述区内的位置。还应注意，主机接口216可为多种不同接口，例如互集成电路(I2C)、通用异步接收器/发射器(UART)等等。 

起初，在状态502中，信号处理电路处于空闲状态。而在状态502中，信号处理电路可执行预充电和感测操作以确定在触摸屏202上的任何地方是否已发生触摸事件。这通常是通过激活(用多触摸控制器210)所有切换电路306-1到306-3和所有触摸检测电路308-1到308-5或者通过重复地扫描经过切换电路306-1到306-3和触摸检测电路308-1到308-5来完成。这允许粗略识别具有触摸事件的“区”或相交的行电极与列电极。此区可随后存储在主机接口216的索引寄存器408中。 

当已识别出触摸事件的区时，可解析触摸的特性。具体来说，在状态504中，信号处理电路(借助于区控制器212和多触摸控制器210)可针对与所识别区相关联的列执行预充电和感测操作。通常，信号处理电路在与所述区(如图6B中所示)相关联的列电极(即，302-1)上激活或施加一电压(即，电压V)，且由与所述区相关联的触摸检测电路(即，308-1)执行电阻测量。此带状电阻R_Y(其对应于相关联的列)可在状态506中通过ADC402、触摸引擎控制器404和预处理电路406转换为所识别区内的垂直(或“Y”)坐标的数字表示，其可在状态516中存储在数据寄存器410中。随后，在状态508中，信号处理电路可针对与所识别区相关联的行执行预充电和感测操作。通常，信号处理电路在与所述区(如图6A中所示)相关联的行电极(即，304-1)上激活或施加一电压(即，电压V)，且由与所述区相关联的触摸检测电路(即，308-1)执行电阻测量。此带状电阻R_X(其对应于相关联的行)可在状态510中通过ADC402、触摸引擎控制器404和预处理电路406转换为所识别区内的水平(或“X”)坐标的数字表示，其可在状态516中存储在数据寄存器410中。在一些情况中(即，其中不需要压力测量)，可从状态510进入状态516。 

在其中需要压力测量的实例中，压力(或“Z”坐标)可在状态512和514中确定且在状态516中存储在数据寄存器410中(在状态512中确定区中已没有改变之后)。为此，进行两次电阻测量。如图6C和6D中所示，在用于与所识别区相关联的列电极(即，302-1)的正端子和用于与所识别区相关联的行电极(即，304-1)的负端子上施加电压V。随后从用于与所识别区相关联的行电极(即，304-1)的正端子确定第一压力相关电阻测量值Z1，且从用于与所识别区相关联的列电极(即，302-1)的负端子确定第二压力相关电阻测量值Z2。通过这些电阻测量值，触摸电阻RTOUCH可计算如下： 

(1) $\mathrm{RTOUCH}=R_X\frac{X}{4096}(\frac{Z2}{Z1}-1)$

或 

(2) $\mathrm{RTOUCH}=R_X\frac{X}{4096}(\frac{4096}{Z1}-1)-R_Y(1-\frac{Y}{4096})$

其中X是所识别区内的水平位置或坐标，Y是所识别区内的垂直位置或坐标，R_X和R_Y是带状电阻，且Z1和Z2是压力相关电阻测量值。触摸电阻RTOUCH与施加到触摸屏的压力成反比，因此ADC402、触摸引擎控制器404和预处理电路406在状态514中可计算触摸电阻RTOUCH和压力两者，其可在状态516中存储在数据寄存器410中。 

在用压力(或“Z”)坐标更新数据寄存器410之后，信号处理电路可在状态518中执行预充电和感测操作以确定在触摸屏202上任何其它地方是否已发生触摸事件。随后可针对额外触摸事件和其它区重复状态504到516。另外，因为与触摸屏202交互式的交互，例如在手指在触摸屏上移动时触摸事件改变，所以状态图包含反映这些类型的改变的若干状态改变。关于大多数状态改变，列和/或行可切换或循环(即，激活连续的列电极302-1到302-3和/或行电极304-1到304-5)。 

因此通过使用系统200，可实现若干益处。首先，与系统100的电力消耗相比，电力消耗可减少。其次，可在不使用较奇特算法的情况下实现多触摸能力(即，不同区之间)。 

在如此通过参考本发明的优选实施例中的某些实施例描述了本发明之后，应注意，所揭示的实施例本质上是说明性的而不是限制性的，且在上述揭示内容中预期广范围的变化、修改、改变和替换，且在一些实例中，可在未对应使用其它特征的情况下采用本发明的某些特征。因此应了解，应广义地且以与本发明的范围一致的方式来阐释所附权利要求书。 

Claims (18)

1.一种用于确定第一和第二触摸事件的相应第一和第二位置的方法，所述第一和第二触摸事件在具有多个区的触摸屏上是大体上同时的，所述方法包括：

识别所述多个区中的第一区，其中所述第一区与所述第一触摸事件相关联；

通过以下操作来解析所述第一区中的所述第一位置：

激活第一列和第一行以便测量与所述第一触摸事件相关联的第一、第二、第三和第四电阻；

从所述第一、第二、第三和第四电阻的集合产生所述触摸屏上的第一坐标集合和第一压力的第一数字表示；

存储所述第一数字表示；以及

将所述第一列和所述第一行减活；

识别所述多个区中的第二区，其中所述第二区与所述第二触摸事件相关联；以及通过以下操作来解析所述第二区中的所述第二位置：

激活第二列和第二行以便测量与所述第二触摸事件相关联的第五、第六、第七和第八电阻；

从所述第五、第六、第七和第八电阻产生所述触摸屏上的第二坐标集合和第二压力的第二数字表示；

存储所述第二数字表示；以及

将所述第二列和所述第二行减活。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述识别所述第一区的步骤进一步包括针对所有区执行预充电和感测操作以指示所述第一触摸事件的发生，且其中所述识别所述第二区的步骤进一步包括针对所有区执行预充电和感测操作以指示所述第二触摸事件的发生。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述产生第一数字表示的步骤进一步包括：

从所述第一电阻计算所述第一区中对应于所述第一触摸事件的水平位置，其中所述水平位置对应于来自所述第一坐标集合的第一坐标；

从所述第二电阻计算所述第一区中对应于所述第一触摸事件的垂直位置，其中所述垂直位置对应于来自所述第一坐标集合的第二坐标；

从所述水平位置、所述第一电阻、所述第三电阻和所述第四电阻计算触摸电阻；以及

从所述触摸电阻计算所述第一压力。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述产生第一数字表示的步骤进一步包括：

从所述第一电阻计算所述第一区中对应于所述第一触摸事件的水平位置，其中所述水平位置对应于来自所述第一坐标集合的第一坐标；

从所述第二电阻计算所述第一区中对应于所述第一触摸事件的垂直位置，其中所述垂直位置对应于来自所述第一坐标集合的第二坐标；

从所述水平位置、所述垂直位置、所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻计算触摸电阻；以及

从所述触摸电阻计算所述第一压力。

5.一种设备，其包括：

触摸屏接口，其具有：

多个切换电路，其中每一切换电路经配置以耦合到多个列电极中的至少一者；以及

多个触摸检测电路，其中每一触摸检测电路经配置以耦合到多个行电极中的至少一者；以及

信号处理电路，其耦合到每一切换电路和每一触摸检测电路，其中所述信号处理电路经配置以选择性地激活所述多个切换电路和所述多个触摸检测电路以识别触摸事件的区，且其中所述信号处理电路经配置以针对所述触摸事件的所述区确定第一、第二、第三和第四电阻，且其中所述信号处理电路经配置以从所述第一、第二、第三和第四电阻确定所述触摸事件的坐标集合和压力。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述信号处理电路经配置以：

从所述第一电阻计算所述区中对应于所述触摸事件的水平位置，其中所述水平位置对应于来自所述坐标集合的第一坐标；

从所述第二电阻计算所述区中对应于所述触摸事件的垂直位置，其中所述垂直位置对应于来自所述坐标集合的第二坐标；

从所述水平位置、所述第一电阻、所述第三电阻和所述第四电阻计算触摸电阻；以及

从所述触摸电阻计算第一压力。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述信号处理电路进一步包括：

多触摸控制器，其耦合到所述触摸屏接口；以及

触摸引擎，其耦合到所述触摸屏接口和所述多触摸控制器。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述信号处理电路进一步包括耦合到所述触摸引擎的主机接口。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述触摸引擎进一步包括：

模/数转换器ADC，其耦合到所述多个触摸检测电路；

触摸引擎控制器，其耦合到所述多触摸控制器、所述ADC和所述主机接口；以及

预处理电路，其耦合到所述触摸引擎控制器和所述主机接口。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述主机接口进一步包括：

索引寄存器，其用于存储所述触摸事件的所述区；以及

数据寄存器，其用于存储所述触摸事件的所述第一、第二、第三和第四电阻的数字表示。

11.一种设备，其包括：

触摸屏，其具有：

多个列电极；以及

多个行电极；

触摸屏控制器，其具有：

触摸屏接口，其具有：

多个切换电路，其中每一切换电路耦合到所述列电极中的至少一者；以及

多个触摸检测电路，其中每一触摸检测电路耦合到所述行电极中的至少一者；以及

信号处理电路，其耦合到每一切换电路和每一触摸检测电路，其中所述信号处理电路经配置以选择性地激活所述多个切换电路和所述多个触摸检测电路以识别触摸事件的区，且其中所述信号处理电路经配置以针对所述触摸事件的所述区确定第一、第二、第三和第四电阻，且其中所述信号处理电路经配置以从所述第一、第二、第三和第四电阻确定所述触摸事件的坐标集合和压力；以及

主机处理器，其耦合到所述信号处理电路。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述信号处理电路经配置以：

从所述第一电阻计算所述区中对应于所述触摸事件的水平位置，其中所述水平位置对应于来自所述坐标集合的第一坐标；

从所述第二电阻计算所述区中对应于所述触摸事件的垂直位置，其中所述垂直位置对应于来自所述坐标集合的第二坐标；

从所述水平位置、所述第一电阻、所述第三电阻和所述第四电阻计算触摸电阻；以及

从所述触摸电阻计算第一压力。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述信号处理电路进一步包括：

多触摸控制器，其耦合到所述触摸屏接口；以及

触摸引擎，其耦合到所述触摸屏接口和所述多触摸控制器。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述信号处理电路进一步包括耦合在所述触摸引擎与所述主机处理器之间的主机接口。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述触摸引擎进一步包括：

模/数转换器ADC，其耦合到所述多个触摸检测电路；

触摸引擎控制器，其耦合到所述多触摸控制器、所述ADC和所述主机接口；以及

预处理电路，其耦合到所述触摸引擎控制器和所述主机接口。

16.根据权利要求15所述的设备，其中所述主机接口进一步包括：

索引寄存器，其用于存储所述触摸事件的所述区；以及

数据寄存器，其用于存储所述触摸事件的所述第一、第二、第三和第四电阻的数字表示。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述主机接口进一步包括耦合到所述主机处理器的互集成电路I2C接口。

18.根据权利要求17所述的设备，其中所述触摸屏具有三列和五行。

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