CN107111390A - 有源触控笔与数字化仪的通信 - Google Patents

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Abstract

一种包括在启用触摸的设备的邻域内检测手持式设备的存在并协商所述手持式设备和所述启用触摸的设备的数字化仪系统之间的通信能力的方法。所述手持式设备和所述数字化仪系统中的至少一个被配置以匹配所述手持式设备和所述数字化仪系统中的至少一个的另一个的所定义的通信能力。来自所述手持式设备的输入基于所定义的通信配置，经由所述手持式设备和所述数字化仪系统之间的静电通信信道被跟踪。

Description

有源触控笔与数字化仪的通信
背景
与数字化仪系统一起使用的信号发射触控笔(例如，有源触控笔)在本邻域中是已知的。触控笔的位置检测向与数字化仪系统相关联的计算设备提供输入，并被解释为用户命令。通常，数字化仪系统与显示屏集成在一起，例如以形成触摸屏。触控笔在屏幕上的位置与屏幕上所描绘的虚拟信息相关。由触控笔发射的信号可包括诸如施加在书写笔尖上的压力和触控笔标识之类的信息。该信号被数字化仪系统解码以获得信息。
数字化仪系统通常包括以行和列排列的电极结的矩阵。可通过对行和列两个方向上的输出进行采样来跟踪触控笔位置。跟踪基于检测到信号，该信号由触控笔的笔尖发射并由数字化仪传感器由于在笔尖与电极结阵列的一部分之间建立的静电耦合而拾取。跟踪由触控笔发射的信号的数字化仪系统通常还跟踪用手指或导电对象提供的输入。互电容传感器是用于这样的数字化仪系统的一种类型的数字化仪传感器。互电容检测允许多个手指、手掌或导电对象可被同时跟踪的多点触摸操作。
概述
在一些实施例中本公开涉及一种用于有源触控笔与计算设备的数字化仪系统进行通信的方法，并且可被应用于其他手持式设备与计算设备的数字化仪系统的有源通信。该方法提供了触控笔和数字化仪系统之间的协商能力，并且基于该协商来配置它们之间的静电通信信道。能力协商可帮助优化特定的触控笔和数字化仪系统对之间的通信。可为与相同的数字化仪系统通信的各触控笔或为与不同的数字化仪系统通信的相同触控笔定义不同的配置。触控笔和数字化仪系统之间的配置可被存储在计算设备、触控笔、或外部存储器中(例如云存储器)，并且可基于标识触控笔、数字化仪系统或两者来获取。
除非以其他方式定义，否则本文中所使用的所有技术和/或科学术语具有如本邻域的普通技术人员共同理解的相同含义。虽然类似于或等同于本文所描述的方法和材料可被用于本公开的各实施例的实践和测试中，但是下文描述了示例性方法和/或材料。在冲突的情况下，包括定义的专利申请将优先。此外，材料、方法和示例仅是说明性的，并不一定旨在限制。
附图的若干视图的简要描述
此处参考附图描述本公开的一些实施例，仅作为示例。现在专门详细地参考附图，强调的是，所示的细节是举例而言的并且只是出于对本公开的各实施例的说明性讨论的目的。在这一点上，参考附图的描述使得如何实践本公开的各实施例对本邻域技术人员是显而易见的。
在附图中：
图1是根据本公开的一些实施例的示例性启用触摸的计算设备的简化框图；
图2是根据本公开的一些实施例的与两个不同的触控笔进行通信的启用触摸的计算设备的示意图；
图3是根据本公开的一些实施例的与两个不同的启用触摸的计算设备进行通信的触控笔的示意图；以及
图4是根据本公开一些实施例的用于将手持式设备与启用触摸的计算设备配对的示例性方法的简化流程图。
详细描述
在本公开的示例性实施例中，启用触摸的计算设备被配置成标识进入该设备邻域的触控笔(或其他手持式设备)的能力，并且基于所标识的能力来配置该触控笔和计算设备的触摸屏之间的通信。在一些示例性实施例中，触摸屏的操作被适配成适应所检测到的触控笔的能力。可选地，计算设备指示该触控笔调整其配置以适应触摸屏的能力。替换地或附加地，触控笔被配置成标识计算设备的触摸屏的能力并基于所标识的能力来适配其传输。可选地，协商会话允许触控笔和计算设备两者都能声明能力、请求信息以及配置在它们之间的静电通信信道。静电通信信道是数字化仪传感器邻域内的触控笔的导电部分在其上传送由触摸屏拾取的信号或接收由计算设备传送到触摸屏的信号的信道。
在一些示例性实施例中，基于来自计算设备的输入,触控笔可被配置成选择性地传送可被计算设备识别或使用的信息。由计算设备支持的信息可包括例如触控笔标识、与触控笔相关联的授权、施加在触控笔笔尖上的压力、触控笔的倾斜、电池水平、来自触控笔上的一个或多个传感器的输出、触控笔的墨水颜色。在一些示例性实施例中，静电通信信道的配置可定义可被触摸屏识别的由触控笔传送的信号的数据结构和时序或可被触控笔识别的在触摸屏上传送的信号的数据结构和时序。可选地，触控笔可基于哪个计算设备可解码此信息来将一个或多个表(和/或公式)传送到该计算设备。
在一些示例性实施例中，能力标识或协商经由静电通信信道或经由辅助信道(例如蓝牙、近场通信(NFC)、例如使用电磁信号和有线(例如USB)系链连接的射频通信)来与计算设备进行通信。
在本公开的示例性实施例中，在触控笔或计算设备中的一者意识到对方的情况下，例如在没有通信的定义时段失效之后，用于对设备进行配对的静电通信能力的通信将发生。意识可经由静电通信信道或经由替换信道(例如蓝牙、近场通信(NFC)、USB系链连接)到达计算设备。一旦通信被配置，触控笔或计算设备就可周期性地传送代码或确认持续配置。可选地，在触控笔与计算设备交互期间，触控笔或计算设备可发起配置方面的更改。可选地，配对在触控笔不与触摸屏交互时发生。
现在参考图1，图1示出了根据本公开的一些实施例的示例性启用触摸的计算设备的简化框图。根据本公开的一些实施例，计算设备100包括与数字化仪传感器50集成的显示器45。在一些示例性实施例中，数字化仪传感器50是基于格栅的电容传感器，该基于格栅的电容传感器用形成该基于格栅的传感器的格栅线的行和列导电条带58形成。通常，导电条带58相互电绝缘并且每个导电条带至少在一个端被连接到数字化仪电路25。通常，导电条带58被布置成增强行和列导电条带之间(例如，在行和列之间形成的结59周围)的电容耦合。形成在行和列导电条带之间的电容耦合对导电和介电对象的存在敏感。或者，数字化仪传感器用不一定基于行和列导电条带来构造的电极结阵列来形成。
根据本公开的一些实施例，导电条带58可用于检测一个或多个指尖140或手142或其他导电对象的触摸以及通常经由触控笔的书写笔尖传送电磁信号的触控笔120的输入。数字化仪电路25应用互电容检测或自电容来感测来自指尖140的触摸(或悬停)的触摸信号。通常，在互电容和自电容检测期间，数字化仪电路25发送触发信号(例如，脉冲)至数字化仪传感器50的一个或多个导电条带58并且响应于该触发和/或询问对来自导电条带58的输出进行采样。在一些实施例中，沿格栅的一根轴的一些或全部导电条带58同时或以连续的方式被触发，并且响应于每次触发，来自其他轴上的导电条带58的输出被采样。通常，该过程提供用于检测同时触摸(多点触摸)传感器50的多个指尖140的坐标。数字化仪电路25通常包括用于管理触发信号、用于处理触摸信号、以及用于跟踪一个或多个指尖140的坐标的手指检测引擎26。数字化仪电路25通常还包括用于与触控笔120同步、用于处理由触控笔120接收到的输入和/或用于跟踪触控笔120的坐标的触控笔检测引擎27。通常，来自行和列导电条带58(例如，来自两个垂直轴)的输出被采样以检测触控笔120的坐标。
触控笔120接收到的输入可包括与触控笔120直接相关的、与触控笔120周围的环境相关的、与使用触控笔120的用户相关的、与分配给触控笔120的特权相关的、与触控笔120的能力相关的信息、或者从第三方设备接收到的信息。与触控笔相关的信息可包括按压按钮35的指示、笔尖20上的压力水平、倾斜、标识、制造商、版本、媒体接入控制(MAC)地址、以及诸如颜色、笔尖类型、刷子和附加物等所存储的配置。
通常，触控笔120包括控制触控笔120发射的信号的生成的ASIC 40。ASIC40通常对由触控笔120在由该触控笔120传送的信号上生成、存储或感测到的信息进行编码。通常，触控笔检测引擎27对从触控笔120接收到的信息进行解码。可选地，被配置成与数字化仪传感器50交互的其它手持式设备可以按类似方式操作并通过触控笔检测引擎27跟踪。
通常，来自数字化仪电路25的输出被报告给主机22。通常，由数字化仪电路25提供的输出可包括一个或多个指尖140的坐标、触控笔120的书写笔尖20的坐标以及由触控笔120提供的附加信息(例如，压力、倾斜和电池水平)。通常，数字化仪电路25使用模拟和数字处理两者来处理用数字化仪传感器50检测到的信号。任选地，引擎26和27的功能中的一些和/或全部被集成到被适配用于控制数字化仪传感器50的操作的一个或多个处理单元中。可选地，数字化仪电路25、引擎26和27的功能中的一些和/或全部被集成和/或被包括在主机22中。主机22可以向应用管理器或相关应用传送信息。可选地，电路25和主机22可以向应用传递原始信息。原始信息可由应用按需分析或使用。触控笔120、电路25和主机22中的至少一者可以在不分析或知晓原始信息的情况下传递该信息。
根据一些示例性实施例，触控笔120附加地包括无线通信单元30，例如具有使用主机22的模块23的蓝牙通信、近场通信(NFC)、射频(RF)通信的辅助信道。在一些示例性实施例中，用于定义静电通信信道的通信配置的触控笔120和计算设备100之间的配对经由辅助信道被协商。替换地，协商可经由触控笔120的笔尖20进行，其提取经由导电条带58或者不被用于位置跟踪的专用导电条带传送的上行链路信号。
在一些示例性实施例中，主机22或电路25指示触控笔120基于来自电路25和主机22的分析和报告来更新或配置其传输协议。替换地或附加地，触控笔120可指示主机22或电路25配置其采样和处理协议，以基于其适应来自触控笔120的输入。
在触控笔120和计算设备100之间协商的通信配置可被存储在存储器200中。存储器200可以是被集成在计算设备100或触控笔120中的本地存储器，或者可以是被包括在网络计算机中或云存储器中的远程存储器。在一些示例性实施例中，通信配置一旦被定义，就可在任何时候被计算设备100和触控笔120基于标识所需配置的标识码而获取。
现在参考图2，图2示出了根据本公开的一些实施例的与两个不同的触控笔进行通信的启用触摸的计算设备的示意图。根据本公开的一些实施例，具有不同能力或定义的操作方案的触控笔121和123可被相同的启用触摸的计算设备100检测到。可选地，可为与触控笔121和123中的每一个进行通信定义不同的配置。例如，触控笔121可基于一种配置传送信号151，而触控笔123可基于另一配置传送信号151，并且计算设备100可将其自身适配成接收信号151和信号153两者。来自触控笔121和123的输入可以是同时的或连续的。
可选地，计算设备100还可经由数字化仪传感器50将信号传送到触控笔121和123。可选地，用于将信号传送到触控笔121和触控笔123中的每一个的配置也是不同的。例如，计算设备100可将第一同步信号传送到触控笔121，并将另一同步信号传送到触控笔123。触控笔121和计算设备100之间的配置以及触控笔123和计算设备100之间的配置可被存储在存储器200中。
可基于不同的触控笔的能力来定义不同的通信配置。可选地，通信配置可基于在计算设备100上运行并接收来自于特定触控笔的输入的应用的需求来定义。在一个示例性实施例中，触控笔121可以是高端触控笔，其与低端触控笔(例如，触控笔123)相比可报告更多的信息。可选地，触控笔121可用高分辨率来报告压力数据、报告倾斜信息、并且能够以更高的重复率进行传送。另一方面，触控笔123可能仅报告笔抬起或笔放下，并可能以相对低的重复率进行传送。计算设备100可能同意配置信号151以适应触控笔121的能力，并且配置通信信道153以适应触控笔123。替换地，计算设备100可请求触控笔121将信号151配置成类似于信号153。配置通信信道可包括定义被传送的信息、用于传输的频率、帧时序、符号大小、符号时序、信号调制、波特率以及编码。
现在参考图3，图3示出了根据本公开的一些实施例的与两个不同的启用触摸的计算设备进行通信的触控笔的示意图。在一些示例性实施例中，相同的触控笔121可使用第一配置来与一个启用触摸的计算设备101进行通信，并可使用另一配置来与另一启用触摸的计算设备102进行通信。触控笔121与计算设备101和计算设备102中的每一个之间的配对可被存储在存储器200中。例如，触控笔121可被配置成将包括压力信息的信号151传送到计算设备101，并可被配置成将包括倾斜信息的另一信号152传送到计算设备102。可选地，触控笔121被配置成在与设备101通信时以第一频率进行传送，而在与设备102通信时以另一频率进行传送。
现在参考图4，图4示出了根据本公开一些实施例的用于将手持式设备与启用触摸的计算设备配对的示例性方法的简化流程图。根据本公开的示例性实施例，当计算设备意识到手持式设备时，手持式设备(例如触控笔)和计算设备之间的配对被发起(框410)。可选地，当手持式设备接近计算设备并且该手持式设备和该计算设备之间的通信被建立时，意识发生。在一些示例性实施例中，(例如，响应于计算设备检测到由触控笔传送的信标信号)，经由静电信道建立的通信发起配对。可选地，当在数字化仪传感器上检测到手持式设备时，发起配对。替换地，响应于手持式设备经由例如蓝牙、近场通信(NFC)、例如使用电磁信号和有线(例如USB)系链连接的射频通信与计算设备建立通信而发起配对。
一旦意识发生，手持式设备和计算设备可经由所选择的通信信道协商能力(框415)。通常，所选择的通信不是静电通信信道。协商可包括将信息从手持式设备传送到计算设备、从计算设备传送到手持式设备、或两者。
在一些示例性实施例中，手持式设备将标识数据传递到计算设备，并且计算设备基于标识数据导出触控笔的能力。标识数据可包括MAC地址、制造商信息、版本(例如原始设计制造商(ODM)版本、固件(FW)版本)以及软件升级。在一些示例性实施例中，手持式设备传递被手持式设备存储或提供的信息类型(例如，操作颜色、笔尖类型、附加物、按钮设置)。附加物可包括例如来自嵌入在手持式设备中的陀螺仪的倾斜信息。作为响应，计算设备可将数字化仪系统适配成所报告的能力，或可向手持式设备传送请求以调整操作参数。替换地，计算设备可向手持式设备传送通信能力，而手持式设备可将其本身适配成所报告的能力。
基于协商，用于跟踪手持式设备的位置和信息的静电通信信道被配置(框420)。通常，配置定义将被手持式设备提供的信息。可选地，基于协商来配置频率、帧时序、符号大小、调制、符号时序、波特率以及编码中的一者或多者。可选地，在协商期间，用于解释传输信息的一个或多个查找表由手持式设备提供，并且计算设备存储并使用该查找表。可选地，存储所建立的配置，并可基于标识所需配置的标识码来获取所建立的配置。该配置可被本地存储(例如在触控笔ASIC或计算设备中)，或可被远程存储(例如在网络存储器或云存储器中)并可被远程访问。
只要手持式设备和计算设备之间的通信被维持，集成在计算设备中的数字化仪系统通常会跟踪来自手持式设备的输入(框425)。在一些示例性实施例中，手持式设备和计算设备中的一个或多个继续传送标识所定义的工作配置的配置代码。替换地或周期性地，手持式设备和计算设备中的一个或多个在跟踪期间继续将配对信息传送给对方。在一些示例性实施例中，在手持式设备悬停时，而不是在触摸计算设备的触摸屏时传送配对信息。
在一些示例性实施例中，一旦静电通信信道中断(例如来自手持式设备的信号丢失)，则恢复配对(框430)。可选地，仅在静电通信中断达预定时间段(例如1-3秒)之后发起配对。在一些示例性实施例中，可基于手持式设备传送的并且计算设备确认的先前定义的配置代码来恢复配对。替换地，可基于计算设备传送的并且手持式设备确认的先前定义的配置代码来恢复配对。
在一些示例性实施例中，计算设备在能力协商之前(或在能力协商期间)以基础水平与手持式设备进行通信，并然后基于该协商来适配所需的通信配置。能力协商可在一个或多个帧上发生。该信息可被设置成单个封装，或被设置成多个子消息(其可以是连续的或可被其他更高优先级的数据所划分)。每个子消息可具有一封装号，使得该封装可被重建。
手持式设备可动态地请求配置方面的更改以节省功率。可选地，可基于手持式设备中的电池的功率水平来调整诸如传输电平、频率、波特率之类的参数。可选地，可由于检测到SNR比而发起配置方面的更改。可选地，可调整配置以提高SNR。
根据一些示例性实施例，提供了一种方法，包括：在启用触摸的设备的邻域内检测手持式设备的存在；协商所述手持式设备和所述启用触摸的设备的数字化仪系统之间的通信能力；配置所述手持式设备和所述数字化仪系统中的至少一个，以匹配所述手持式设备和所述数字化仪系统中的至少一个的另一个的所定义的通信能力；以及基于所述所定义的通信配置，经由所述手持式设备和所述数字化仪系统之间的静电通信信道来跟踪来自所述手持式设备的输入。
可选地，经由除所述静电通信信道之外的通信信道来执行协商通信能力。
可选地，当经由静电通信信道的通信被维持时，协商通信能力被周期性地重复。
可选地，在经由所述静电通信信道的通信失效后，协商通信能力被重复。
可选地，在启用触摸的设备的邻域内检测手持式设备的存在是基于数字化仪系统检测到的输入的。
可选地，通信能力包括用于传输的频率、帧时序、符号大小、符号时序、信号调制、波特率以及编码中的至少一者。
可选地，通信能力包括接收与手持式设备中感测或存储的信息相关的数据的通信支持。
可选地，该方法包括定义在第一手持式设备和数字化仪传感器之间的第一通信配置，以及定义在第二手持式设备和数字化仪传感器之间的第二通信配置。
可选地，该方法包括定义手持式设备和第一数字化仪传感器之间的第一通信配置，以及定义在手持式设备和第二数字化仪传感器之间的第二通信配置。
可选地，手持式设备将标识信息传送到启用触摸的计算设备，并且其中计算设备基于标识信息来确定手持式设备的通信能力。
可选地，在手持式设备和数字化仪传感器之间的多个传输周期上，协商通信能力被执行。
可选地，在配置之前，使用第一基础通信配置经由静电通信信道来跟踪来自手持式设备的输入。
可选地，基于所定义的配置对被编码在输入中的信息进行解码。
可选地，配置包括由手持式设备选择要被提供给启用触摸的计算设备的信息。
可选地，该方法包括与标识码相关联地存储所定义的通信配置；以及基于检测到标识信息来配置所述手持式设备和所述数字化仪系统中的至少一者。
根据一些示例性实施例，提供了一种系统，包括：启用触摸的计算设备，所述启用触摸的计算设备被配置成经由由集成在所述计算设备上的数字化仪传感器提供的静电通信信道来检测来自手持式设备的信号；所述手持式设备，包括：被配置成生成所述信号的电路；以及所述信号从其被传送的导电电极；以及其中所述手持式设备和所述计算设备被配置成协商用于所述静电通信信道的通信能力，并且其中所述手持式设备和所述数字化仪系统中的至少一者被配置成基于所述协商以匹配所述手持式设备和所述数字化仪系统中的至少一个的另一个的所定义的通信能力。
可选地，所述导电电极是导电笔尖。
可选地，所述设备包括除静电通信信道之外的所述启用触摸的计算设备和所述手持式设备之间的第二通信信道，其中协商通信能力经由所述第二通信信道而发生。
可选地，当经由静电通信信道的通信被维持时，协商通信能力被周期性地重复。
可选地，在经由所述静电通信信道的通信失效后，协商通信能力被重复。
根据一些示例性实施例，提供了包括导电笔尖的系统，信号从其传送或接收；以及与所述导电笔尖通信的电路，所述电路被配置成：
生成并处理信号；以及协商用于静电通信信道的通信能力以匹配另一设备的所定义的通信能力。
可选地，所述电路被进一步配置成当经由所述静电通信信道的通信被维持时，基于特定时段重复地协商通信能力。
为了清楚起见在单独实施例的上下文中描述的本文中描述的示例的特定特征还可在单一实施例中组合地提供。相反，为了简洁起见在单一实施例的上下文中描述的本文中描述的示例的各个特征还可单独地或者以任何合适的子组合提供，或者适用于本公开的任何其他所描述的实施例。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不被认为是那些实施例的基本特征，除非该实施例在没有那些元件的情况下不起作用。

Claims (15)

1.一种方法，包括：
在启用触摸的设备的邻域内检测手持式设备的存在；
协商所述手持式设备和所述启用触摸的设备的数字化仪系统之间的通信能力；
配置所述手持式设备和所述数字化仪系统中的至少一个，以匹配所述手持式设备和数字化仪系统中的至少一个的所述另一个的所定义的通信能力；以及
基于所述所定义的通信配置，经由所述手持式设备和所述数字化仪系统之间的静电通信信道来跟踪来自所述手持式设备的输入。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述协商通信能力经由除所述静电通信信道之外的通信信道被执行。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当经由所述静电通信信道的通信被维持时，所述协商通信能力被周期性地重复。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述通信能力包括用于传输的频率、帧时序、符号大小、符号时序、信号调制、波特率以及编码中的至少一者。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，包括定义在第一手持式设备和所述数字化仪系统之间的第一通信配置，以及定义在第二手持式设备和所述数字化仪系统之间的第二通信配置。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，包括定义在所述手持式设备和第一数字化仪传感器之间的第一通信配置，以及定义在所述手持式设备和第二数字化仪传感器之间的第二通信配置。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述手持式设备将标识信息传送到所述启用触摸的计算设备，并且其中所述计算设备基于所述标识信息来确定所述手持式设备的所述通信能力。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述配置之前，使用第一基础通信配置经由所述静电通信信道来跟踪来自所述手持式设备的所述输入。
9.如权利要求1-8中的任一项所述的方法，其特征在于，包括：
与标识码相关联地存储所述所定义的通信配置；以及
基于检测到所述标识信息来配置所述手持式设备和所述数字化仪系统中的至少一者。
10.一种系统，包括：
启用触摸的计算设备，所述启用触摸的计算设备被配置成经由由集成在所述计算设备上的数字化仪传感器提供的静电通信信道来检测来自手持式设备的信号；
所述手持式设备，包括：
被配置成生成所述信号的电路；以及
所述信号从其被传送的导电电极；以及
其中所述手持式设备和所述计算设备被配置成协商用于所述静电通信信道的通信能力，并且其中所述手持式设备和所述数字化仪系统中的至少一者被配置成基于所述协商以匹配所述手持式设备和数字化仪系统中的至少一个的所述另一个的所定义的通信能力。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，包括包括除静电通信信道之外的所述启用触摸的计算设备和所述手持式设备之间的第二通信信道，其中协商通信能力经由所述第二通信信道而发生。
12.如权利要求10或11所述的系统，其特征在于，当经由所述静电通信信道的通信被维持时，协商通信能力被周期性地重复。
13.如权利要求10或11所述的系统，其特征在于，在经由所述静电通信信道的通信失效后，协商通信能力被重复。
14.一种设备，包括：
信号从其传送或接收的导电笔尖；以及
与所述导电笔尖通信的电路，所述电路被配置成：
生成并处理信号；以及
协商用于静电通信信道的通信能力以匹配另一设备的所定义的通信能力。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述电路被进一步配置成当经由所述静电通信信道的通信被维持时，基于特定时段重复地协商通信能力。
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