CN109074200B - 触控芯片、电容式触摸屏、电容式主动笔及电容式触摸屏与电容式主动笔的双向通信方法 - Google Patents

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Abstract

一种触控芯片(260)，连接至一电容式触摸屏(20)，电容式触摸屏(20)包括多个驱动电极通道(Y)、多个感应电极通道(X)及一显示模组(220)，触控芯片(260)包括彼此电性连接的控制单元(261)、驱动电路(262)、感应电路(263)及多路复用单元(264)。控制单元(261)驱使感应电路(263)检测来自显示模组(220)的干扰信号，并对干扰信号进行频谱分析，选择出干扰信号最小强度值或与所述最小强度值相差小于一设定阈值的频点作为工作频点后，将此工作频点的信息发送给一应用于电容式触摸屏(20)的电容式主动笔(10)，电容式主动笔(10)依据此工作频点选择驱动频率。

Description

触控芯片、电容式触摸屏、电容式主动笔及电容式触摸屏与电 容式主动笔的双向通信方法
技术领域
本发明涉及一种应用于电容式触摸屏的触控芯片，特别是涉及一种能让电容式触摸屏与电容式主动笔进行双向通信且让电容式主动笔动态切换输出信号频率的触控芯片。
背景技术
随着电容式触摸屏的普及，电容式主动笔与电容式触摸屏的搭配应用也变得越来越广泛。如图1所示，一个典型的带有显示功能的电容式触摸屏2具有一触摸屏感应层21、一显示模组22、一玻璃盖板23以及分别介于触摸屏感应层21及显示模组22之间和介于触摸屏感应层21及玻璃盖板23之间的光学透明黏胶层(OCA；optically clear adhesive)24及25。触摸屏感应层21包含了驱动电极通道及感应电极通道，而显示模组22例如是液晶显示(LCD；liquid crystal display)模组。
当一电容式主动笔1与一搭配应用的电容式触摸屏2接触时，电容式主动笔1的笔尖电极与触摸屏感应层21上每一个驱动电极通道或感应电极通道之间都会形成一个耦合电容。笔尖电极与驱动电极通道或感应电极通道之间的距离越小，耦合电容值越大。此外，当电容式主动笔1的笔尖电极输出信号时，这些信号会通过耦合电容传到驱动电极通道与感应电极信道上，这些信道上所检测到的信号强度随着离笔尖距离越小而越大，通过分别计算驱动电极通道与感应电极通道上的耦合信号的信号强度，可以计算出电容式主动笔1的笔尖所处位置的二维坐标。
在常见的情况下，当触摸屏感应层21中的驱动电极通道及感应电极通道在接收电容式主动笔1笔尖电极的输出信号时，触摸屏感应层21下方的显示模组22的驱动芯片也同时输出驱动信号给显示单元以刷新显示画面，这个驱动信号也会耦合到触摸屏感应层21上，使得连接至触摸屏感应层21的控制芯片所检测到的电容式主动笔1的输出信号的信噪比(SNR；Signal-to-noise ratio)变差。
这种来自于电容式触摸屏2以及电容式主动笔1以外的物件，例如显示模组22，与触摸屏感应层21之间的耦合信号对于电容式主动笔1来说形成了一种干扰信号。由于显示模组22或者显示模组22的驱动信号层与感应电极通道之间的距离要小于电容式主动笔1笔尖与感应电极通道之间的距离，使得这种干扰信号尤其在具有较大的信号强度时会导致电容式主动笔1的坐标出现抖动、冒点等影响用户正常操作的现象。
发明内容
为了解决前述问题，本发明揭示一种触控芯片、电容式触摸屏、电容式主动笔及电容式触摸屏与电容式主动笔的双向通信方法，旨在去除来自电容式触摸屏以及电容式主动笔除外的物件的干扰信号对于电容式主动笔在电容式触摸屏上的正常操作所造成的影响，提升用户的笔写效果。
一实施方式中，本发明揭示一种触控芯片，连接至一电容式触摸屏，所述电容式触摸屏包括多个驱动电极通道及多个感应电极通道，所述触控芯片包括彼此电性连接的一第一控制单元、一驱动电路、一感应电路及一多路复用单元。所述第一控制单元驱使所述多路复用单元电性连接所述感应电极通道与所述感应电路，所述驱动电路不输出任何信号至所述驱动电极通道，所述第一控制单元驱使所述感应电路检测来自所述电容式触摸屏除外的物件且被所述感应电极通道接收的一第一信号，并对所述第一信号进行频谱分析，选择出所述第一信号的最小强度值或与所述最小强度值相差小于一设定阈值的频点作为工作频点。
一实施例中，所述第一控制单元驱使所述多路复用单元电性连接所述驱动电路与所述驱动电及通道。
一实施例中，所述电容式触摸屏除外的物件还包括一显示模组，所述显示模组与所述感应电极通道相隔一距离而配置，所述第一信号还包括所述显示模组耦合至所述感应电极通道的信号。
一实施例中，所述触控芯片还包括一最小干扰频点选择单元，其与所述第一控制单元电性连接，所述第一控制单元驱使所述最小干扰频点选择单元对所述第一信号进行频谱分析后，选择出所述工作频点。
一实施例中，所述电容式触摸屏还与一电容式主动笔触摸，且所述第一控制单元驱使所述多路复用单元变化为电性连接所述感应电极通道与所述驱动电路，并驱使所述驱动电路发送一加载有所述工作频点信息的第二信号至所述驱动电极通道及所述感应电极通道并耦合至所述电容式主动笔。
可选地，每发送至少两次所述第二信号包括了一个数据位的发送。
可选地，所述的触控芯片还包括一调变单元，其与所述第一控制单元电性连接，所述第一控制单元驱使所述调变单元将所述工作频点信息加载至所述第二信号中。
可选地，所述第一控制单元检测所述电容式主动笔所发出的一第三信号，并于检测到的所述第三信号的当前周期频点异于所述工作频点频点但尚未切换成所述工作频点频点之前，交替地检测所述第三信号于当前周期及下一周期的频点。
一实施例中，所述的电容式主动笔包括一笔控制芯片，所述笔控制芯片包括彼此电性连接的一第二控制单元、一笔尖电极及一频点切换单元，所述第二控制单元依序驱使所述笔尖电极发送一第三信号至所述电容式触摸屏、驱使所述笔尖电极检测及接收所述第二信号并从所述第二信号中分解出所述工作频点信息、以及驱使所述频点切换单元将下一周期发送的所述第三信号的频点从当前周期频点切换成所述工作频点。
一实施例中，所述笔控制芯片还包括一解调单元，其与所述第二控制单元电性连接，所述第二控制单元驱使所述解调单元将所述工作频点信息从所述第二信号中分解出。
一实施例中，所述笔控制芯片还包括一校验单元，其与所述第二控制单元电性连接，所述第二控制单元驱使所述校验单元验证从所述第二信号中分解出的所述工作频点信息的正确性。
一实施例中，所述第一控制单元在所述第三信号被发送至所述电容式触摸屏时，驱使所述多路复用单元变化为将所述驱动电极通道及所述感应电极通道都电性连接至所述感应电路，并驱使所述感应电路检测所述第三信号后，比较所述第三信号的所述当前周期频点与所述工作频点。
可选地，所述第一控制单元驱使所述感应电路检测所述第三信号的检测频率值等于所述第二控制单元驱使所述笔尖电极发送所述第三信号的发送频率值。可选地，所述第二控制单元驱使所述笔尖电极检测一次所述第二信号所需的时间等于所述第一控制单元驱使所述驱动电路发送一次所述第二信号所需的时间。
可选地，所述第二控制单元驱使所述笔尖电极检测每次所述第二信号所需的时间为100us。
一实施方式中，本发明揭示一种电容式触摸屏，其连接了前面各实施例其中之一所述的触控芯片。
一实施方式中，本发明揭示一种电容式主动笔，其与连接有前面各实施例其中之一所述的触控芯片的电容式触摸屏进行了双向通信。
再一实施方式中，本发明揭示一种电容式触摸屏与电容式主动笔的双向通信方法，在每个通信周期包括下列步骤：所述电容式触摸屏检测了来自所述电容式触摸屏及所述电容式主动笔除外的物件的一第一信号，并对所述第一信号进行频谱分析，选择出所述第一信号的最小强度值或与所述最小强度值相差小于一设定阈值的频点作为工作频点；在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式触摸屏加载了所述工作频点信息于一第二信号中；在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式触摸屏检测了由所述电容式主动笔发送的一第三信号；在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式触摸屏判断了所述第三信号的当前周期频点不同于所述工作频点时，所述电容式触摸屏发送了所述第二信号给所述电容式主动笔；在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式主动笔检测并接收了所述第二信号，并从所述第二信号中分解出所述工作频点信息；以及在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式主动笔判断了所述第三信号的当前周期频点不同于所述工作频点时，所述电容式主动笔将下一周期发送的所述第三信号的频点从当前周期频点切换成所述工作频点。
一实施例中，电容式触摸屏与电容式主动笔的双向通信方法还包括下列步骤：在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式触摸屏判断了所述第三信号的当前周期频点相同于所述工作频点时，所述电容式触摸屏继续检测所述第三信号的当前周期频点。
一实施例中，电容式触摸屏与电容式主动笔的双向通信方法还包括下列步骤：在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式触摸屏判断了所述第三信号的频点尚未从所述当前周期频点切换成所述工作频点时，所述电容式触摸屏在当前的周期检测所述第三信号的所述当前周期频点并在下一周期检测所述第三信号的新频点。
一实施例中，电容式触摸屏与电容式主动笔的双向通信方法还包括下列步骤：在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式主动笔校验了从所述第二信号分解出的所述工作频点信息的正确性。
本发明揭示中，通过电容式触摸屏所连接的触控芯片来检测电容式触摸屏及电容式主动笔除外的物件包括显示模组所产生的干扰信号，并对该干扰信号进行频谱分析，选择了一个干扰信号的最小强度值或与所述最小强度值相差小于一设定阈值的频点作为最优的工作频点，并通过触控芯片将此最优的工作频点发送给电容式主动笔，同时让电容式主动笔所连接的笔控制芯片可以接收此最优工作频点信息，并根据此最优工作频点来选择驱动频率，达到避开包括显示模组所产生干扰信号的目的，使得电容式主动笔的使用不会受到强度大的干扰信号的影响而出现抖动或冒点，也避免了强度稍小的干扰信号可能引起的触摸毛刺现象，保证用户对于电容式主动笔的正常操作。此外，利用所述阈值的设定避免了在多个干扰信号强度相差非常小的几个频点间的频繁切换。
附图说明
图1为一示意图，显示一已知的带有显示功能的电容式触摸屏结构及一搭配的电容式主动笔。
图2为一示意图，显示本发明一实施例的电容式触摸屏及一搭配的电容式主动笔之间的双向通信。
图3为一示意图，显示本发明一实施例的电容式触摸屏于手指检测模式下，触控芯片的信号输出及输入。
图4为一示意图，显示本发明一实施例的电容式触摸屏于笔信号检测模式下，触控芯片的信号输入。
图5为一示意图，显示本发明一实施例的电容式触摸屏于笔信号检测模式下，触控芯片的信号输入。
图6为一模块示意图，显示本发明一实施例的触控芯片与笔控制芯片之间的连接关系。
图7为一示意图，显示本发明一实施例的电容式触摸屏与电容式主动笔进行双向通信时，彼此间的信号检测时序。
图8为一流程图，显示本发明一实施例的电容式触摸屏与电容式主动笔的双向通信方法中，触摸屏端的信号处理过程。
图9为一流程图，显示本发明一实施例的电容式触摸屏与电容式主动笔的双向通信方法中，笔端的信号处理过程。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合以下实施例,参照附图进一步说明。
具体实施方式
本发明揭示一种触控芯片、电容式触摸屏、电容式主动笔及电容式触摸屏与电容式主动笔的双向通信方法，以避开显示单元的信号干扰。所称的电容式触摸屏及电容式主动笔的基本制作原理及方法，已为本领域普通技术人员所能明白，故以下文中的说明，不再作完整描述。应当理解，以下所描述的具体实施例仅仅用以理解本发明，并不用于限定本发明。本文所涉及芯片的相关描述，具体实现中可以是单芯片也可以是多芯片的组合，或者可以指代多种电路的集合，并不限定于某种特定的组合或封装形式。其中所包含的电路、单元、模块，可以是分散的电路结构，也可以是芯片形式的集成电路。
参见图2，本发明揭示一种电容式触摸屏。一实施方式中，电容式触摸屏20可选地带显示功能，并因此至少具有一触摸屏感应层210及一显示模组220。一实施例中，显示模组220配置于触摸屏感应层210的下方而形成OUT-CELL的结构，并可选具有一玻璃盖板230、位于触摸屏感应层210及显示模组220之间的光学透明黏胶(OCA)层240和位于触摸屏感应层210及玻璃盖板230之间的光学透明黏胶(OCA)层250。显示模组220与触摸屏感应层210相隔一距离而配置。另一实施例中，触摸屏感应层210亦可配至于显示模组220的内部而形成IN-CELL的结构。此时，显示模组220的驱动信号层与触摸屏感应层210相隔一距离而配置。如图3至图5所示，本实施例中，电容式触摸屏20的触摸屏感应层210包含了驱动电极通道Y及感应电极通道X，并通过一电性连接的触控屏控制器260发送信号至驱动电极通道Y，及从驱动电极通道Y及/或感应电极通道X接收信号。
继续参见图2，一实施例中，电容式触摸屏20与一搭配使用的电容式主动笔10之间进行了双向通信(如图中箭头52及53所示)，电容式触摸屏20不仅从电容式主动笔10接收了信号(以下称第三信号)53也发送了信号(以下称第二信号)52给电容式主动笔10。在此过程中，触摸屏感应层210的驱动电极通道Y及感应电极通道X除了都作为第三信号53的接收电极外，也都作为第二信号52的发射电极(或称发送电极)。显示模组220属于电容式触摸屏20及电容式主动笔10除外的物件。由于来自显示模组220的干扰信号在向上传输时被触摸屏感应层210中的电极屏蔽，因而不会对第二信号52的发送造成影响。因此，电容式触摸屏20向电容式主动笔10所发送的第二信号52的频率可以是固定的。
参见图3至5，一实施例中，电性连接至驱动电极通道Y及感应电极通道X的触摸芯片260具有彼此间电性连接的控制单元261、驱动电路262、感应电路263及多路复用单元264，多路复用单元264具有信道切换功能，通过多路复用单元264的工作可以选择性地将驱动电极通道Y及感应电极通道X连接至驱动电路262及感应电路263其中之一，而能让驱动电路262的信号发送至驱动电极通道Y，也能让感应电路263接收到来自驱动电极通道Y及/或感应电极通道X的信号。参考图6，触摸芯片260进一步具有电性连接至控制单元261的最小干扰频点选择单元265及调变单元266，分别用以对电容式触摸屏20及电容式主动笔10以外的物件所产生干扰信号，代称为第一信号51，进行频谱分析以找出最小强度值的频点(即干扰最小的频点)，并选择此最小强度值的频点或者与最小强度值相差小于一设定阈值的频点作为工作频点，以及将此工作频点信息加载至第二信号52中。这里的频谱分析，具体的说是对第一信号51进行采样，并将采样得到的时域信号(time domain signal)通过快速傅立叶转换(Fast Fourier Transform；FFT)模块转换为频域信号(frequency domainsignal)。另一方面，电容式主动笔10具有一笔控制芯片11，包含彼此电性连接的控制单元111、频点切换单元112、解调单元113及校验单元114，分别用以控制发送给电容式触摸屏20的第三信号53的频率、动态切换第三信号53的频率、分解出所接收到第二信号52所带工作频点信息以及校验该信息的正确性。在电容式触摸屏20与电容式主动笔10的双向通信过程中，触摸芯片260除了利用控制单元261对第三信号53进行检测外，也对第二信号52进行了控制。另一方面，笔控制芯片11除了利用控制单元111对第二信号52进行了检测，也对第三信号53进行了控制及频率的切换。
参见图7，一实施例中，电容式触摸屏20的触摸芯片260可以在每一个周期内的检测时序内交替地进行下列四个模式：(1)手指触摸检测模式：可采用互容检测模式检测多手指的触摸如图3所示，在此模式下，控制单元261驱使多路复用单元264进行通道切换，驱动电极通道Y通过多路复用单元264连接至驱动电路262，感应电极通道X通过多路复用单元264连接至感应电路263，手指3触摸了电容式触摸屏20，触摸芯片260的驱动电路262输出驱动信号至驱动电极通道Y上，并通过驱动电极通道Y与感应电极通道X间的耦合电容耦合到感应电极通道X上，再由感应电路263检测。通过检测到的感应电极通道X上的耦合信号的变化量可以计算出手指3的当前触摸位置。(2)噪声检测模式：即针对电容式触摸屏20及电容式主动笔10以外的物件所生信号的检测模式，这类信号会对所述电容式主动笔于所述电容式触摸屏上的操作形成干扰，包含来自显示模组220的信号以及来自充电器的信号。在此模式下，控制单元261驱使多路复用单元264进行通道切换，驱动电极通道Y通过多路复用单元264连接至驱动电路262，感应电极通道X通过多路复用单元264连接至感应电路263，触摸芯片260的驱动电路262不输出任何信号至驱动电极通道Y上，也就是说驱动电路262不输出驱动信号至驱动电极通道Y，仅由感应电路263检测感应电极通道X所接收到的信号。此时，来自显示模组220的信号耦合到感应电极通道X的耦合信号会被检测到。这些被检测到的信号将通过控制单元261进行频谱分析，以找出信号中具最小强度值的频点(即干扰最小的频点)。这里的频谱分析，具体的说是对电容式触摸屏20及电容式主动笔10以外的物件所生信号进行采样，并将采样得到的时域信号(time domain signal)通过快速傅立叶转换(FastFourier Transform；FFT)模块转换为频域信号(frequency domain signal)。无论电容式触摸屏20上是否有手指3或电容式主动笔10的触摸，均可进行此一噪声检测模式。在电容式触摸屏20上有手指3触摸的场合，只要驱动电路262不输出信号至驱动电极通道Y上或者驱动电路262与驱动电极通道Y之间断开，即可进行噪声检测模式。在电容式触摸屏20上有电容式主动笔10触摸的场合，只要在电容式主动笔10的笔尖尚未发送信号的时间间隔内，即可进行噪声检测模式。(3)笔信号检测模式：即检测图2所示电容式主动笔10笔尖所发出的第三信号53，从而得知电容式主动笔10的笔尖坐标位置。如图4所示，在此模式下，控制单元261驱使多路复用单元264进行通道切换，透过控制单元261的控制，驱动电路262不工作亦即不输出驱动信号，驱动电极通道Y及感应电极通道X通过多路复用单元264都连接至感应电路263，电容式主动笔10接触了电容式触摸屏20，由感应电路263来依序检测第三信号53耦合到驱动电极通道Y及感应电极通道X上的耦合信号的信号量，用于同步触摸芯片260对第三信号53的检测频率以及第三信号53的发送频率、计算电容式主动笔10的笔尖坐标位置、以及接收笔端的按键或压力的编码。(4)跳频编码模式：即按编码格式输出或发送图2所示的第二信号52，通知电容式主动笔10于噪声检测模式下所找到的最小强度值的频点(即干扰最小的频点)或者与强度最小值相差小于一设定阈值的频点。如图5所示，在此模式下，控制单元261驱使多路复用单元264进行通道切换，透过控制单元261的控制，驱动电极通道Y及感应电极通道X通过多路复用单元264都连接至驱动电路262，电容式主动笔10接触了电容式触摸屏20，由驱动电路262输出或发送第二信号52并耦合到电容式主动笔10的笔尖电极。电容式主动笔10的笔控制芯片11通过检测及比对第二信号52的强度与阈值，能够确认电容式触摸屏20于当前时刻是否输出了有效信号。
继续参见图7，笔信号检测模式与跳频编码模式的时序可以分别用T1时间段及T2时间段来表示。在笔信号检测模式下，即T1时间段，电容式主动笔10笔尖发送第三信号53，发送一次第三信号53所需的时间可以是100us也可以是1ms，而电容式触摸屏20的触摸芯片260通过检测到的第三信号53耦合到驱动电极通道Y及感应电极通道X上的耦合信号的信号量来完成笔与屏的时序同步、笔尖位置坐标计算、笔端的按键及压力的编码的传输(图中S表示发送，R表示接收)。在跳频编码模式下，即T2时间段，电容式主动笔10笔尖电极通过笔控制芯片11的控制，特别是控制单元111的驱使，由发送信号模式转为接收信号模式，接收电容式触摸屏20所发送的第二信号52(图中S表示发送，R表示接收)。电容式触摸屏20向电容式主动笔10所发送的第二信号52的频率是固定的，但每次发送第二信号52所需的时间内可选择输出或不输出信号来传送数据。举例来说，电容式触摸屏20发送一次第二信号52所需的时间是100us，又每发送两次或多次第二信号52的时间内可发送一个数据位(Bit)。以发送两次第二信号52所需的时间内发送一个数据位为例，若需要发送数据位“1”，可于发送第一次第二信号所需的时间内输出信号，于发送第二次第二信号所需的时间内不输出信号；若需要发送数据位“0”，则于发送第一次和第二次第二信号所需的时间内均不输出信号。一实施例中，电容式主动笔10的笔控制芯片11检测每次第二信号52所需的时间可以与每次发送第二信号52所需的时间相同，例如是100us，通过对相邻两次第二信号52的检测的数据量，能识别电容式触摸屏20所发送的数据位，例如在T2时间段内，可以检测6次第二信号52。在图7的示例中，为了适应笔端与屏端的同步误差，发送6次第二信号52所需的时间内只发送3个数据位。
同时参见图6及图7，一实施例中，当电容式触摸屏20的触摸芯片260进行噪声检测模式时，才通过控制单元261驱使与其电性连接的最小干扰频点选择单元265，对电容式触摸屏20及电容式主动笔10以外的物件的干扰信号或称第一信号51进行频谱分析后，选择出干扰信号或称第一信号51中具最小强度值的频点(即干扰最小的频点)或者与最小强度值相差小于一设定阈值的频点作为工作频点。
同时参见图6及图7，一实施例中，当电容式触摸屏20的触摸芯片260进行笔信号检测模式时，才通过控制单元261检测第三信号53。在干扰不变的状态下，第三信号53的发送频率值应与触摸芯片260检测电容式主动笔10笔尖坐标的检测频率值相同，否则笔会处于无法使用的状态。例如，电容式主动笔10笔尖当前发出的第三信号53的频率为500Khz，且触摸芯片260的控制单元261也在检测500Khz的信号来计算电容式主动笔10的笔尖坐标位置，则笔可以正常使用；若笔尖当前发出的第三信号53的频率为500Hhz，而控制单元261却在检测300Khz的信号来计算笔尖坐标位置，那么控制单元261将检测不到有效的信号，而一直认为当前没有笔信号，笔处于无法使用状态。因此，当电容式触摸屏20的触摸芯片260进行笔信号检测模式时，需要确保笔端与屏端的频率是对应的。
同时参见图6及图7，一实施例中，当电容式触摸屏20进行跳频编码模式时，才通过控制单元261驱使调变单元266，将已挑选出的最小强度值的频点(即干扰最小的频点)或者与强度最小值相差小于一设定阈值的频点所对应的序号以数据位表示或编码后的信息以及校验位的信息(以下统称干扰最小频点信息)进行调变而加载至第二信号52中，并由笔控制芯片11检测得。举例而言，当有8个不同的频点可选择的情况下，噪声检测模式中会分析8个频点中哪个频点的干扰最小，选择干扰最小的频点后将这个频点对应的序号以3个数据位(Bit)表示或编码后的信息以及校验位的信息混入第二信号52中。而只有在电容式触摸屏20进行跳频编码模式的同时，笔控制芯片11才通过控制单元111驱使频点切换单元112、解调单元113及校验单元114运作，将接收到的第二信号52进行解调，以获取包含干扰最小频点或者与强度最小值相差小于一设定阈值的频点的编码以及校验位等信息的数据，并进一步利用校验位校验数据的信息正确性以及将下一周期要输出的第三信号53的频点切换成干扰最小频点或者与强度最小值相差小于一设定阈值的频点。
同时参见图6及图8，本发明一实施例中，当电容式触摸屏20与电容式主动笔10彼此间通过触摸芯片260与笔控制芯片11进行双向通信时，其中的触摸芯片260执行着下列步骤。
步骤711：频谱分析。在噪声检测模式下，触摸芯片260的控制单元261对接收到的干扰信号或称第一信号51，进行频谱分析，将采样得到的第一信号51的时域信号通过快速傅立叶转换模块转换为频域信号。
步骤712：选出干扰最小的频点。在噪声检测模式下，通过控制单元261驱使最小干扰频点选择单元265，于对第一信号51进行频谱分析后选出干扰信号或称第一信号51中具最小强度值的频点(即干扰最小的频点)或者与最小强度值相差小于一设定阈值的频点作为工作频点。
步骤713：判断当前频点是否为工作频点。在笔信号检测模式下，控制单元261比较电容式主动笔10当前周期输出或发送第三信号53的使用频点与步骤712中所选出的工作频点，判断第三信号53的当前周期频点是否为已选出的工作频点。否的话，则进入到跳频状态中，并执行步骤714。是的话，则执行步骤715。
步骤714：判断笔端跳频是否完成。在笔信号检测模式下，控制单元261判断当前周期输出第三信号53的频率是否已经切换为工作频点，即跳频完成。跳频已完成的话，则执行步骤715。跳频未完成的话，则执行步骤716。
步骤715：检测当前频点。在笔信号检测模式下，控制单元261继续检测电容式主动笔10当前周期输出第三信号53的当前周期频点，然后执行步骤717。
步骤716：交替检测新老频点。在笔信号检测模式下，控制单元261在当前的周期检测当前输出第三信号53的频点，并在下一个周期检测输出第三信号53的新频点，直到检测到第三信号53的频点已经切换为工作频点。这样的话可以确保，在进入跳频状态后，笔控制芯片11尚未成功收到触摸芯片260通知的工作频点或者第三信号53的频点尚未切换为工作频点前，控制单元261仍可检测到电容式主动笔10的操作，尽管报点率会降低一半。当第三信号53的频点已经切换为工作频点时，则执行步骤717。
步骤717：发送第二信号。在跳频编码模式下，控制单元261驱使驱动电路262发送第二信号52。不管第三信号53是否已经切换为工作频点，触摸芯片260在每个周期都会发送一次第二信号52，通知电容式主动笔10当前应该使用的频点，以防止电容式触摸屏20与电容式主动笔10的通信频率不对应。如此一来，即便使用的电容式主动笔10是新的笔，或者刚换新的电池，都能确保电容式主动笔10接收到第二信号52。
同时参见图6及图9，本发明一实施例中，当电容式触摸屏20与电容式主动笔10彼此间通过触摸芯片260与笔控制芯片11进行双向通信时，其中的电容式主动笔10的笔控制芯片11在每个周期内执行着下列步骤。
步骤811：发送第三信号。在触摸芯片260进行笔信号检测模式时，笔控制芯片11先用当前使用的频率值发送第三信号53给电容式触摸屏20。触摸芯片260在检测到第三信号53后，通过检测到的信号量来计算电容式主动笔10笔尖当前的位置坐标、笔端按键及压力值。
步骤812：接收第二信号。在笔控制芯片11的控制单元111驱使笔尖电极发送出第三信号53后，由发送信号模式转为接收信号模式，并检测触摸芯片260发出的第二信号52，于检测到后接收第二信号52。此时的触摸芯片260应进行跳频编码模式。
步骤813：校验第二信号。笔控制芯片11进一步利用解调单元113对所接收到的第二信号52进行解调，以获取第二信号52中所搭载的工作频点的信息，并对解调后的信息进行校验，以确认收到的信息是否正确。
步骤814：判断步骤813的校验是否通过。若校验出错，则不做处理，笔控制芯片11继续使用原来的频点工作，并等待新周期的开始，即执行步骤817。若校验正确，即收到的信息经确认为正确者，则执行步骤815。
步骤815：判断当前周期频点是否与新频点相异。笔控制芯片11将通过校验的数据中所含工作频点与第三信号53当前周期使用的频点比较，并判断当前周期使用的频点与新频点即工作频点是否相异。如果相同，则不做处理，笔控制芯片11继续使用原来的频点工作，并等待新周期的开始，即执行步骤817。如果相异，则执行步骤816。
步骤816：切换至新频点。笔控制芯片11将第三信号53当前周期使用的频点切换到新频点，即工作频点。
步骤817：新周期开始。重新开始一个新的周期，依序执行前述步骤811至步骤816。在新的周期发送第三信号53时，第三信号53的频率值将切换到工作频点。
通过电容式触摸屏所连接的触摸芯片来检测电容式触摸屏及电容式主动笔除外的物件包括显示模组，对于整个电容式触摸屏所产生的干扰信号，并对该干扰信号进行频谱分析，选择了一个干扰信号的最小强度值的频点或与所述最小强度值相差小于一设定阈值的频点作为最优的工作频点，并通过触摸芯片将此最优的工作频点发送给电容式主动笔，同时让电容式主动笔所连接的笔控制芯片可以接收此最优工作频点信息，并根据此最优工作频点来选择驱动频率，达到避开包括显示模组所产生干扰信号的目的，使得电容式主动笔的使用不会受到强度大的干扰信号的影响而出现抖动或冒点，也避免了强度稍小的干扰信号可能引起的触摸毛刺现象，保证用户对于电容式主动笔的正常操作。此外，利用所述阈值的设定避免了在多个干扰信号强度相差非常小的几个频点间的频繁切换。
以上所述仅为本发明可选实施例，不能因此限定本发明的权利要求范围；凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，或者其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (18)

1.一种触控芯片，连接至一电容式触摸屏，所述电容式触摸屏包括多个驱动电极通道及多个感应电极通道，其特征在于，所述触控芯片包括彼此电性连接的一第一控制单元、一驱动电路、一感应电路及一多路复用单元，所述第一控制单元驱使所述多路复用单元电性连接所述感应电路与所述感应电极通道，所述驱动电路不输出任何信号至所述驱动电极通道，所述第一控制单元驱使所述感应电路检测来自所述电容式触摸屏除外的物件且被所述感应电极通道接收的一第一信号，并对所述第一信号进行频谱分析，选择出所述第一信号的最小强度值或与所述最小强度值相差小于一设定阈值的频点作为工作频点；
所述电容式触摸屏还与一电容式主动笔触摸，且所述第一控制单元驱使所述多路复用单元变化为电性连接所述感应电极通道与所述驱动电路，并驱使所述驱动电路发送一加载有所述工作频点信息的第二信号至所述驱动电极通道及所述感应电极通道并耦合至所述电容式主动笔；
所述第一控制单元检测所述电容式主动笔所发出的一第三信号，并于检测到的所述第三信号的当前周期频点异于所述工作频点但尚未切换成所述工作频点之前，交替地检测所述第三信号于当前周期及下一周期的频点。
2.根据权利要求1所述的触控芯片，其特征在于，所述第一控制单元驱使所述多路复用单元电性连接所述驱动电路与所述驱动电极通道但所述驱动电路不输出驱动信号到所述驱动电极通道。
3.根据权利要求1所述的触控芯片，其特征在于，所述电容式触摸屏除外的物件还包括一与所述感应电极通道相隔一距离而配置的显示模组，所述第一信号还包括所述显示模组耦合至所述感应电极通道的信号。
4.根据权利要求1所述的触控芯片，其特征在于，还包括一最小干扰频点选择单元，其与所述第一控制单元电性连接，所述第一控制单元驱使所述最小干扰频点选择单元对所述第一信号进行频谱分析后，选择出所述工作频点。
5.根据权利要求1所述的触控芯片，其特征在于，每发送至少两次所述第二信号包括了一个数据位的发送。
6.根据权利要求1所述的触控芯片，其特征在于，还包括一调变单元，其与所述第一控制单元电性连接，所述第一控制单元驱使所述调变单元将所述工作频点信息加载至所述第二信号中。
7.根据权利要求1所述的触控芯片，其特征在于，所述电容式主动笔包括一笔控制芯片，所述笔控制芯片包括彼此电性连接的一第二控制单元、一笔尖电极及一频点切换单元，所述第二控制单元依序驱使所述笔尖电极发送一第三信号至所述电容式触摸屏、驱使所述笔尖电极检测及接收所述第二信号并从所述第二信号中分解出所述工作频点信息、以及驱使所述频点切换单元将下一周期发送的所述第三信号的频点从当前周期频点切换成所述工作频点。
8.根据权利要求7所述的触控芯片，其特征在于，所述笔控制芯片还包括一解调单元，其与所述第二控制单元电性连接，所述第二控制单元驱使所述解调单元将所述工作频点信息从所述第二信号中分解出。
9.根据权利要求8所述的触控芯片，其特征在于，所述笔控制芯片还包括一校验单元，其与所述第二控制单元电性连接，所述第二控制单元驱使所述校验单元验证从所述第二信号中分解出的所述工作频点信息的正确性。
10.根据权利要求7所述的触控芯片，其特征在于，所述第一控制单元在所述第三信号被发送至所述电容式触摸屏时，驱使所述多路复用单元变化为将所述驱动电极通道及所述感应电极通道都电性连接至所述感应电路，并驱使所述感应电路检测所述第三信号后，比较所述第三信号的所述当前周期频点与所述工作频点。
11.根据权利要求10所述的触控芯片，其特征在于，所述第一控制单元驱使所述感应电路检测所述第三信号的检测频率值等于所述第二控制单元驱使所述笔尖电极发送所述第三信号的发送频率值。
12.根据权利要求7所述的触控芯片，其特征在于，所述第二控制单元驱使所述笔尖电极检测一次所述第二信号所需的时间等于所述第一控制单元驱使所述驱动电路发送一次所述第二信号所需的时间。
13.根据权利要求12所述的触控芯片，其特征在于，所述第二控制单元驱使所述笔尖电极检测每次所述第二信号所需的时间为100us。
14.一种电容式触摸屏，其特征在于，包括根据权利要求1至13任一项所述的触控芯片。
15.一种电容式主动笔，其特征在于，所述电容式主动笔与根据权利要求14所述的电容式触摸屏进行双向通信。
16.一种电容式触摸屏与电容式主动笔的双向通信方法，其特征在于，所述方法在每个通信周期包括下列步骤：
所述电容式触摸屏检测了来自所述电容式触摸屏及所述电容式主动笔除外的物件的一第一信号，并对所述第一信号进行频谱分析，选择出所述第一信号的最小强度值或与所述最小强度值相差小于一设定阈值的频点作为工作频点；
在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式触摸屏加载了所述工作频点信息于一第二信号中；
在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式触摸屏检测了由所述电容式主动笔发送的一第三信号；
在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式触摸屏判断了所述第三信号的当前周期频点不同于所述工作频点时，所述电容式触摸屏发送了所述第二信号给所述电容式主动笔；
在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式主动笔检测并接收了所述第二信号，并从所述第二信号中分解出所述工作频点信息；以及
在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式主动笔判断了所述第三信号的当前周期频点不同于所述工作频点时，所述电容式主动笔将下一周期发送的所述第三信号的频点从当前周期频点切换成所述工作频点；
所述方法还包括下列步骤：
在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式触摸屏判断了所述第三信号的频点尚未从所述当前周期频点切换成所述工作频点时，所述电容式触摸屏在当前的周期检测所述第三信号的所述当前周期频点，并在下一周期检测所述第三信号的新频点，直到所述第三信号的频点从所述当前周期频点切换成所述工作频点。
17.根据权利要求16所述的电容式触摸屏与电容式主动笔的双向通信方法，其特征在于，所述方法还包括下列步骤：
在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式触摸屏判断了所述第三信号的当前周期频点相同于所述工作频点时，所述电容式触摸屏继续检测所述第三信号的当前周期频点。
18.根据权利要求16所述的电容式触摸屏与电容式主动笔的双向通信方法，其特征在于，所述方法还包括下列步骤：
在所述电容式主动笔触摸所述电容式触摸屏时，所述电容式主动笔校验了从所述第二信号分解出的所述工作频点信息的正确性。
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