CN110352398A - 触摸控制器的高度可配置的前端 - Google Patents

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Abstract

在本公开的一些方面中，提供了一种用于触摸面板处理的方法。该方法包括：从触摸面板接收多个传感器信号，其中多个传感器信号中的每个传感器信号与触摸面板的多个通道中的相应一个通道相对应。该方法还包括，对于所接收的传感器信号中的每个传感器信号，将所接收的传感器信号转换为一个或多个相应数字值。该方法还包括：对于所接收的传感器信号中的每个传感器信号，使用多个处理引擎中的相应一个处理引擎对一个或多个相应数字值执行数字处理以生成一个或多个相应的经处理的数字值。该方法还包括：对经处理的数字值执行附加处理。

Description

触摸控制器的高度可配置的前端
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年12月30日在美国专利商标局提交的临时申请号62/441,000以及于2017年3月27日在美国专利商标局提交的非临时申请号15/470,731的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开的各方面一般涉及触摸面板，更具体地涉及可配置的触摸面板接口。
背景技术
触摸面板(也被称为触摸屏)包括覆盖在显示器上的触摸传感器的网格(阵列)。触摸传感器可以采用电容感测，其中通过检测由用户手指引起的传感器的电容(例如，互电容和/或自电容)的改变来检测用户的手指。
发明内容
以下呈现一个或多个实施例的简要概述，以便提供对这些实施例的基本理解。该概述不是所有预期实施例的广泛概述，并且既不旨在标识所有实施例的关键或重要元件，也不旨在描绘任何或所有实施例的范围。其唯一目的是以简化形式呈现一个或多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
第一方面涉及一种系统。该系统包括多个处理引擎，其中多个处理引擎中的每个引擎被配置为从触摸面板接收与相应传感器信号相对应的一个或多个相应数字值，并且对该一个或多个相应数字值执行数字处理以生成一个或多个相应经处理的数字值。该系统还包括控制器，其被配置为对多个处理引擎中的每个处理引擎进行编程以执行数字处理；以及处理器，其被配置为从多个处理引擎接收经处理的数字值，并且对所接收的经处理的数字值执行附加处理。
第二方面涉及一种用于触摸面板处理的方法。该方法包括：从触摸面板接收多个传感器信号，其中多个传感器信号中的每个传感器信号与触摸面板的多个通道中的相应一个通道相对应。该方法还包括，对于所接收的传感器信号中的每个传感器信号，将所接收的传感器信号转换为一个或多个相应数字值。该方法还包括：对于所接收的传感器信号中的每个传感器信号，使用多个处理引擎中的相应一个处理引擎对一个或多个相应数字值执行数字处理以生成一个或多个相应经处理的数字值。该方法还包括：对经处理的数字值执行附加处理。
为了实现前述和相关目的，一个或多个实施例包括下文在权利要求中得以充分描述并且特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了一个或多个实施例的某些说明性方面。然而，这些方面仅指示可以采用各种实施例的原理的各种方式中的一些方式，并且所描述的实施例旨在包括所有这些方面及其等同物。
附图说明
图1示出了根据本公开的某些方面的触摸面板和用于该触摸面板的可配置接口的示例。
图2示出了根据本公开的某些方面的接口中的两个相邻可配置接收器的示例。
图3示出了根据本公开的某些方面的包括开关电容器网络的可配置接收器的示例。
图4A示出了根据本公开的某些方面的耦合到触摸面板的接收线以对接收线上的电压进行采样的输入电容器的示例。
图4B示出了根据本公开的某些方面的耦合到放大器的反馈电容器的输入电容器的示例。
图5示出了根据本公开的某些方面的可切换电容器组的示例。
图6示出了根据本公开的某些方面的处于单端感测模式配置的接收器的示例。
图7A示出了根据本公开的某些方面的使用参考电压充电的电容器的示例。
图7B示出了根据本公开的某些方面的向触摸面板的接收线的电容器提供电荷的图7A中的电容器的示例。
图8是示出了根据本公开的某些方面的接收线电容器在电荷泵送期间的电压的示例的时间线。
图9示出了根据本公开的某些方面的处于单端感测模式配置的接收器的另一示例。
图10是示出了根据本公开的某些方面的接收线电容器在电荷泵送期间的电压的另一示例的时间线。
图11示出了根据本公开的某些方面的处于电荷放大器模式配置的接收器的示例。
图12A示出了根据本公开的某些方面的用于电荷放大器模式配置的电容器连接的示例。
图12B图示了根据本公开的某些方面的用于移除处于电荷放大器模式配置的接收器的基线电荷的技术。
图13示出了根据本公开的某些方面的用于触摸面板接口的处理体系架构的示例。
图14示出了根据本公开的某些方面的处理引擎的示例性实施方式。
图15示出了根据本公开的某些方面的SIMD控制器的示例。
图16示出了根据本公开的某些方面的功率管理体系架构的示例。
图17是示出根据本公开的某些方面的触摸面板处理方法的示例的流程图
图18是示出根据本公开的某些方面的触摸面板处理方法的另一示例的流程图。
具体实施方式
下文结合附图阐述的详细说明旨在作为各种配置的描述，而不旨在表示可以实践本文中所描述的概念的仅有配置。详细说明包括具体细节，以便提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在一些实例中，以框图形式示出了公知结构和组件，以免模糊这些概念。
触摸面板(也被称为触摸屏)包括覆盖在显示器上的触摸传感器的网格(阵列)。触摸传感器可以采用电容感测，其中通过检测由用户手指引起的传感器的电容(例如，互电容和/或自电容)的改变来检测用户的手指。
触摸面板通常经由接口与主机处理器接口。接口可以包括模拟前端和数字后端。模拟前端被配置为驱动触摸传感器，从触摸传感器接收信号，并且对信号执行模拟操作(例如，放大)。模拟前端的输出信号由模数转换器(ADC)转换为数字信号，这些数字信号被输入到数字后端。数字后端对数字信号执行数字操作，并且将所得信号输出到主处理器(例如，合并触摸面板的移动设备上的处理器)。
期望一种可配置接口，其可以被编程为与不同触摸面板设计连接。这会允许接口与不同的触摸面板设计一起使用，而不必为每个触摸面板设计开发定制接口，从而降低开发成本。
在这方面，图1示出了根据本公开的某些方面的将触摸面板110与主处理器(未示出)连接的可配置(可编程)接口112的示例。触摸面板110包括多条传输线Tx1至Tx7和多条接收线Rx1至Rx5，其中接收线Rx1至Rx5可以被布置为大致垂直于传输线Tx1至Tx7。每条传输线和每条接收线之间的互电容在触摸面板110上形成触摸传感器。触摸传感器中的每个触摸传感器在图1中被描绘为互电容器(表示为“Cm”)。在该示例中，可以通过检测由用户手指引起的触摸传感器中的一个或多个触摸传感器的互电容的改变来检测用户的手指，如下文所进一步讨论的。应当领会，图1中所示的传输线和接收线的数目是示例性的，并且传输线和接收线的数目可以依据例如显示屏尺寸而变化。
接口112包括多个切片145，其中每个切片可以包括模拟前端115、模数转换器(ADC)135、以及处理引擎PE 140。为了简单起见，图1中仅示出一个切片145。
每个切片145的模拟前端115可以包括接收器120和发射器130。接收器120包括放大器122和由开关和电容器组成的开关电容器网络124。接收器120被配置为从触摸面板110的接收线中的一个或两个接收线(也被称为通道)接收传感器信号。发射器130被配置为驱动传输线中的一条或多条传输线(例如，使用方波信号、正弦信号或其他类型的信号)。
每个切片145中的ADC 135将相应接收器的输出信号转换为数字信号，该数字信号被输入到相应的PE 140。相应的PE可以包括一个或多个可编程算术逻辑单元(ALU)，其对相应数字信号执行数字处理。数字处理可以包括以下各项中的一项或多项：快速傅里叶变换(FFT)、解调、滤波、求平均、沃尔什解码、基线减法等。所得信号被输出到主处理器(例如，合并触摸面板的移动设备上的处理器)。PE 140还可以使用相应发射器130对用于驱动触摸面板110上的传输线中的一条或多条传输线的信号进行数字处理。
接口112包括单指令多数据(SIMD)控制器150，其用于控制切片145的模拟前端115和PE 140。例如，SIMD控制器150可以根据对相应传感器信号并行执行相同的模拟处理的单个指令来控制多个切片中的接收器120。在该示例中，SIMD控制器150可以控制接收器120的开关电容器网络124中的开关的切换序列以执行所需操作，如下文所进一步讨论的。SIMD控制器150可以依据特定触摸面板设计的要求将接收器配置为在多种不同接收器模式(例如，差分接收器模式、单端接收器模式等)中的任一接收器模式下操作。SIMD控制器150还可以通过选择相应接收器来选择触摸面板的接收通道的子集。
SIMD控制器150控制(编程)切片的PE 140以对相应数字信号执行一个或多个数字操作(FFT、解调等)。在这方面，每个PE可以被配置为执行多种不同数字操作中的任一数字操作，并且SIMD控制器150可以将PE中的一个或多个PE配置为依据特定触摸面板设计和/或主处理器的要求执行数字操作中的一个或多个数字操作。
因此，SIMD控制器150控制接口112的切片的模拟前端115和PE 140，并且允许接口112被编程用于与不同的触摸面板设计连接。可以通过固件对SIMD控制器150进行编程以适应触摸面板要求。
如上文所讨论的，SIMD控制器150可以将接收器120配置为在多个接收器模式(例如，差分接收器模式、单端接收器模式等)中的任一接收器模式下操作。现在，根据本公开的某些方面对接收器模式的示例进行描述。
图2示出了接收器中的两个接收器的示例。接收器中的一个接收器用后缀“a”表示，而另一接收器用后缀“b”表示。如图2所示，接收器120a和120b中的每个接收器被耦合到触摸面板110的两个相邻接收线。在该示例中，接收器120a被耦合到相邻接收线RX(n-1)和RX(n)，而接收器120b被耦合到相邻的接收线RX(n)和RX(n+1)。这允许SIMD控制器150在差分模式下操作接收器120a以测量相邻接收线RX(n)和RX(n-1)上的两个触摸传感器的电容之间的差，并且在差分模式下操作接收器120b以测量相邻接收线RX(n)和RX(n+1)上的两个触摸传感器的电容之间的差。尽管为了便于说明，图2中仅示出了接收器中的两个接收器，但是应当领会，接口中的接收器中的每个接收器可以被耦合到两条相邻接收线并且在差分模式下操作。在差分模式下操作接收器120a和120b允许每个接收器抵消输入到接收器的两个接收线共同的噪声(例如，触摸面板噪声)，如下文所进一步讨论的。
现在，根据某些方面，参考图3对接收器120a在差分互电容感测模式下的操作进行讨论。应当理解，其他接收器中的每个接收器也可以以下文所讨论的方式在差分互电容感测模式下操作。
在图3所示的示例中，开关电容器网络124a包括输入电容器Cin1和Cin2以及反馈电容器Cfb1和Cfb2。如下文所进一步讨论的，在差分模式下，输入电容器Cin1被用于对接收线RX(n-1)上的电压进行采样，并且输入电容器Cin2被用于对接收线RX(n)上的电压进行采样。在这方面，每个输入电容器还可以被称为采样电容器。反馈电容器Cfb1被耦合在放大器122a的第一输入和放大器122a的第一输出之间，而反馈电容器Cfb2被耦合在放大器122a的第二输入和放大器122a的第二输出之间。在一个示例中，SIMD控制器150可以控制开关电容器网络124a中的开关的切换，使得接收器用作开关电容器差分放大器。
在图3中的示例中，接收线RX(n-1)上的触摸传感器中的一个触摸传感器的互电容被建模为互电容器Cm1，而接收线RX(n)上的触摸传感器中的一个触摸传感器的互电容被建模为互电容器Cm2。图3还示出了被建模为自电容器Csrx1的接收线RX(n-1)的自电容以及被建模为自电容器Csrx2的接收线RX(n)的自电容。接收线的自电容可以来自接收线和接地板之间的电容。图3还示出了驱动被建模为互电容器Cm1和Cm2的触摸传感器的传输线的自电容。传输线的自电容被建模为自电容Cstx。
在操作中，SIMD控制器150根据包括采样阶段和电荷转移阶段的切换序列来切换开关电容器网络124a中的开关。在这两个阶段中，可以打开(断开)开关312(1)、314(1)、312(2)和314(2)。如下文所进一步讨论的，这些开关可以被用于在其他模式下操作接收器120a。
在采样阶段中，控制器150关闭(接通)开关316(1)、316(2)、324(1)和324(2)，并且打开(断开)开关322(1)、322(2)、318(1)和318(2)。这允许输入电容器Cin1和Cin2中的每个输入电容器对相应接收线上的电压进行采样，如下文所进一步讨论的。
图4A示出了在采样阶段期间输入电容器Cin1和接收线RX(n-1)之间的连接。在该示例中，触摸传感器(被建模为互电容器Cm)由图1所示的发射器130中的一个发射器使用方波信号驱动。互电容器Cm1和接收线自电容器Csrx1形成电容器分压器，其中方波信号的一部分电压出现在接收线自电容器Csrx1上。自电容器Csrx1上的电压取决于互电容器Cm的电容和自电容器Csrx1的电容。通常，用户的手指通过干扰互电容器Cm1的电极之间的电场来减小互电容器Cm1的电容。由于用户手指的存在会影响互电容器Cm1的电容，所以用户手指的存在也会影响自电容器Csrx1上的电压。因此，自电容器Csrx1上的电压可以被用于检测用户手指的存在。
输入电容器Cin1对自电容器Csrx1上的电压进行采样。假设输入电容器Cin1的电容远小于自电容器Csrx1的电容，输入电容器Cin1可以被充电到近似等于自电容器Csrx1上的电压的电压。在图4中的示例中，输入电容器Cin1被耦合在接收线R(n-1)和固定参考电压Vr2之间。参考电压Vr2可以近似等于虚拟接地或DC参考电压。
输入电容器Cin2以类似方式对自电容器Csrx2上的电压进行采样。因此，为了简洁起见，省略了输入电容器Cin2在采样阶段期间的详细讨论。在采样阶段期间，控制器150还可以关闭(接通)开关340(1)和340(2)以复位反馈电容器Cfb1和Cfb2。
返回图3，在电荷转移阶段中，控制器150打开(断开)开关316(1)、316(2)、324(1)、324(2)、340(1)和340(2)，并且关闭(接通)开关322(1)、322(2)、318(1)和318(2)。这使得输入电容器Cin1和Cin2中的每个输入电容器的电荷转移到相应的反馈电容器Cfb1和Cfb2，如下文所进一步讨论的。
图4B示出了在电荷转移阶段期间输入电容器Cin1和反馈电容器Cfb1之间的连接。在该示例中，输入电容器Cin1被耦合在参考电压Vr2和放大器122a的第一输入之间，而反馈电容器Cfb1被耦合在放大器122a的第一输入和放大器122a的第一输出之间。电荷转移导致在放大器122a的第一输出上形成输出电压，其中输出电压是由输入电容器Cin1采样的自电容器Csrx1上的电压的函数。由于自电容器Csrx1上的电压取决于互电容器Cm1的电容(其受用户手指存在的影响)，所以放大器122a的第一输出处的电压取决于用户手指存在。
在电荷转移阶段期间，电荷也以与电荷从输入电容器Cin1转移到反馈电容器Cfb1的方式类似的方式从输入电容器Cin2转移到反馈电容器Cfb2。这导致在放大器122a的第二输出上形成电压，其中输出电压是由输入电容器Cin2采样的接收线自电容器Csrx2上的电压的函数。由于自电容器Csrx2上的电压取决于互电容器Cm2的电容(其受到用户手指存在的影响)，所以放大器122a的第二输出处的电压取决于用户手指存在。
因此，放大器122a的第一输出和第二输出处的电压之间的差(即，放大器的差分输出电压)是互电容器Cm1和Cm2的电容(其对相邻触摸传感器的互电容进行建模)之间的差的函数。
ADC 135a将放大器122a的差分输出电压转换为数字信号(数字代码)，其表示两个相邻触摸传感器的电容之间的差。ADC 135a可以将数字信号(数字代码)输出到相应的PE140以进行数字处理，如下文所进一步讨论的。
两个相邻触摸传感器的电容之间的差可以被用于检测用户手指存在。这是因为用户手指的表面是弯曲的，所以以不同的量改变(影响)相邻传感器的互电容。
在差分模式下操作接收器120a具有抵消接收线RX(n-1)和RX(n)共同的噪声的益处。共同噪声可能是由显示驱动器IC生成的噪声、人体自身噪声等引起的。模拟前端中的共同噪声的抵消消除了相应PE 140执行计算密集型算法以滤除数字域中的噪声的需要。
切换序列还可以包括重置阶段，以在下一个传输信号(例如，传输脉冲)之前限定触摸面板110上的DC电压。可以在上文所讨论的电荷转移阶段之后或同时执行重置阶段。在重置阶段期间，可以接通开关312(1)、312(2)、316(1)和316(2)以将相应的接收线短路到参考电压Vr1。然后，可以在下一个传输信号(例如，传输脉冲)之前断开开关312(1)、312(2)、316(1)和316(2)。可替代地，可以在重置阶段期间接通开关322(1)、322(2)、316(1)和316(2)，以将相应的线短路到参考电压Vr2。在该示例中，可以在下一个传输信号(例如，传输脉冲)之前断开开关322(1)、322(2)、316(1)和316(2)。应当领会，可以使用与上文所讨论的开关不同的其他开关(未示出)在重置阶段期间将接收线短路到参考电压Vr1或参考电压Vr2。
接收器120a的增益可以由输入电容器的电容与反馈电容器的电容的比例给出。在图3中的示例中，输入电容器Cin1和Cin2中的每个输入电容器使用可变电容器实现，并且反馈电容器Cfb1和Cfb2中的每个反馈电容器使用可变电容器实现。这允许控制器150通过调整输入电容器Cin1和Cin2的电容和/或反馈电容器Cfb1和Cfb2的电容来根据期望增益调整接收器120a的增益。
在某些方面中，输入电容器Cin1和Cin2中的每个输入电容器可以使用可切换电容器组505实现，其示例在图5中示出。在该示例中，电容器组505包括并联布置的多个电容器Cs1至Csm、第一控制开关集合510(1)至510(m)、以及第二控制开关集合520(1)至520(m)。电容器组505还包括第一端子550和第二端子560。第一控制开关集合510(1)至510(m)中的每个控制开关被耦合在电容器Cs1至Csm中的相应一个电容器与第一端子550之间，并且第二控制开关集合520(1)至520(m)中的每个控制开关被耦合在电容器Cs1至Csm中的相应一个电容器与第二端子560之间。
当接通相应一对控制开关时，电容器Cs1至Csm中的每个电容器被耦合在第一端子550和第二端子560之间，并且当断开相应一对控制开关时，与第一端子550和第二端子560解耦。例如，当接通控制开关510(1)和520(1)时，电容器Cs1被耦合在第一端子550和第二端子560之间，并且当断开控制开关510(1)和520(1)时，与第一端子550和第二端子560解耦。在这方面，当接通相应一对控制开关时，可以认为启用电容器，而当断开相应一对控制开关时，禁用电容器。
电容器组505的电容近似等于在给定时间启用的组中的电容器的电容之和。由于控制开关控制在给定时间启用哪些电容器，所以控制器150可以通过控制在给定时间接通和断开(导通和切断)哪些控制开关来控制(调整)电容器组505的电容。例如，控制器150可以通过启用组505中的更多电容器来增加电容器组505的电容。
如上文所讨论的，输入电容器Cin1和Cin2中的每个输入电容器可以使用图5所示的可切换电容器组505实现。这允许控制器150通过控制接通和断开相应电容器组中的哪些控制开关来调整每个输入电容器Cin1和Cin2的电容。反馈电容器Cfb1和Cfb2中的每个反馈电容器还可以使用类似于图5所示的可切换电容器组505的可切换电容器组来实现。
根据本公开的某些方面，SIMD控制器150还可以在单端互电容感测模式下操作每个接收器。在这方面，现在参考图6对处于单端互电容感测模式的接收器120a的操作进行讨论。应当领会，其他接收器中的每个接收器也可以以下文所讨论的方式在单端互电容感测模式下操作。
在图6中的示例中，接收器120a包括数模转换器(DAC)610、以及DAC 610的输出和放大器122a的第二输入之间的开关620。为了便于说明，图6中未示出开关312(2)、314(2)、316(2)、318(2)、322(2)和324(2)以及输入电容器Cin2。
在单端互电容感测模式下，关闭开关620以将DAC 610的输出耦合到放大器122a的第二输入。在该模式下，接收器120a被用于测量接收线Rx(n-1)上的互电容器Cm1(图6中未示出)的电容。DAC 610的输出电压(表示为“VDAC”)由来自相应PE140a或SIMD控制器150的数字控制信号控制，如下文所进一步讨论的。
在某些方面中，PE 140a在校准过程期间确定DAC 610的输出电压设置。校准过程可以在工厂执行。在校准过程期间，可以将触摸面板放置在受控环境中，在该受控环境中，没有物体(包括手指)被放置在触摸面板的触摸传感器附近。然后，SIMD控制器150可以根据上文所讨论的切换序列切换开关316(1)、318(1)、322(1)和324(1)，其中输入电容器Cin1在采样阶段期间被耦合到接收线RX(n-1)以对自电容器Csrx1上的电压进行采样，并且输入电容器Cin1在电荷转移阶段期间被耦合到反馈电容器Cfb1以将电荷从输入电容器Cin1转移到反馈电容器Cfb1。在这种情况下，当用户手指不存在时，输入电容器Cin对自电容器Csrx1上的电压进行采样。该电压可以被认为是自电容器Csrx1的基线电压。
每当接收器对自电容器Csrx1上的电压进行采样时，PE 140a或SIMD控制器150可以将DAC 610设置为不同的输出电压VDAC，并且从ADC 135a接收数字信号(数字代码)，其表示放大器122a的差分输出电压。PE 140a可以将数字代码记录在存储器中，其中每个数字代码对应于DAC的不同输出电压。在记录DAC 610的不同输出电压的数字代码之后，PE 140a可以评估数字代码以确定与放大器122a的最小差分输出电压相对应的数字代码。所确定的数字代码可以被认为是基线数字代码。然后，PE 140可以将基线数字代码记录在存储器中，并且将DAC 610的输出电压设置为与基线数字代码相对应的输出电压。因此，校准过程确定DAC 610的输出电压设置，其产生用于基线情况(即，用户手指不存在)的小差分输出电压。对于基线情况，降低放大器的差分输出电压增加了ADC 135a在单端互电容感测模式下的动态范围。
在校准过程之后，接收器120准备在单端互电容感测模式下检测用户手指存在。在该模式下，SIMD控制器150可以根据上文所讨论的切换序列切换开关316(1)、318(1)、322(1)和324(1)，其中输入电容器Cin1在采样阶段期间被耦合到接收线RX(n-1)以对自电容器Csrx1上的电压进行采样，并且输入电容器Cin1在电荷转移阶段期间被耦合到反馈电容器Cfb1以将电荷从输入电容器Cin1转移到反馈电容器Cfb1。每当接收器对自电容器Csrx1上的电压进行采样时，PE 140a可以从ADC 135a接收对应的数字代码，并且减去基线数字代码以获得补偿后的数字代码。因为减去了基线，所以补偿后的数字代码提供了由于用户手指存在而导致对应的互电容器Cm1的电容改变的测量。因此，在该模式下，通过检测互电容器Cm1的电容改变来检测用户手指存在。
在某些方面中，DAC 610和开关620可以使用输入电容器Cin2和与该输入电容器Cin2相关联的开关电容器网络124a中的开关来实现。因此，可以重新配置用于差分模式的接收器120a的组件以实现DAC 610。在这些方面中，SIMD控制器150可以首先关闭(接通)开关312(2)和324(2)，并且打开开关316(2)、322(2)、314(2)和318(2)以使用参考电压Vr1对输入电容器充电。参考电压Vr1可以是固定参考电压，其等于接收器的电源电压或电源电压的一部分。
在对输入电容器Cin2充电之后，控制器150可以通过打开开关312(2)将输入电容器Cin2与参考电压Vr1解耦。在输入电容器Cin2与参考电压Vr1解耦之后，控制器150可以改变输入电容器Cin2的电容以改变(调整)输入电容器Cin2的电压。例如，如果输入电容器Cin2使用图5中的可切换电容器组505实现，则控制器150可以在仅启用组505中的电容器中的一个电容器(例如，Cs1)的情况下首先使用参考电压Vr1对输入电容器Cin2充电。然后，控制器150可以将输入电容器Cin2与参考电压Vr1解耦，并且启用组505中的一个或多个附加电容器以经由电荷共享将输入电容器Cin2的电压降低到多个不同电压中的一个电压。启用的组505中的附加电容器的数目越多，输入电容器Cin2的电压减少的量就越大。因此，在该示例中，控制器150通过控制在使用参考电压Vr1对输入电容器Cin2充电之后启用的组505中的附加电容器的数目来调整使用输入电容器Cin2实现的DAC的电压。然后，通过在打开开关312(2)、314(2)、316(2)和324(2)的情况下关闭开关322(2)和318(2)，输入电容器Cin2可以被耦合到放大器122a的第二输入。
一般而言，控制器150通过使用参考电压Vr1对输入电容器Cin2充电，将输入电容器Cin2与参考电压解耦，以及改变(调整)产生DAC所支持的多个电压中的一个电压的输入电容器Cin2的电容来设置使用输入电容器Cin2实现的DAC的电压。尽管在上文的示例中使用了参考电压Vr1，但是应当领会，可以使用不同的参考电压对输入电容器Cin2充电。还应当领会，输入电容器Cin2可以使用与上文所给出的示例性切换序列不同的切换序列来充电。
根据本公开的某些方面，SIMD控制器150还可以在差分自电容感测模式下操作每个接收器。在这方面，现在对接收器120a在差分自电容感测模式下的操作进行讨论。应当领会，其他接收器中的每个接收器还可以以下文所讨论的方式在差分自电容感测模式下操作。
在该模式下，控制器150配置接收器120a以分别驱动接收线RX(n-1)和RX(n)的自电容Csrx1和Csrx2，并且感测自电容Csrx1和Csrx2上的电压。为了驱动自电容器Csrx1，控制器150使用输入电容器Cin1在多个泵循环中将电荷泵送到自电容器Csrx1。每个泵循环包括充电阶段和电荷共享阶段。在充电阶段期间，控制器关闭开关312(1)和324(1)，并且打开开关316(1)、322(1)、314(1)和318(1)以将输入电容器Cin1充电到参考电压Vr1。图7A中图示了用于充电阶段的连接。在电荷共享阶段期间，控制器打开开关312(1)，并且关闭开关316(1)以将输入电容器Cin1与参考电压Vr1解耦，并且将输入电容器Cin1耦合到自电容器Csrx1。这使得输入电容器Cin1中的电荷流到自电容器Csrx1，直到输入电容器Cin1和自电容器Csrx1的电压近似相等。图7B中图示了用于电荷共享阶段的连接。
图8是示出了自电容器Csrx1上的电压的示例的时间线，其中电荷在多个泵循环中被泵送到自电容器Csrx1。如图8所示，自电容器Csrxl上的电压在每个泵循环内增加一电压阶跃。尽管为了简单起见，在图8中电压阶跃被示为均匀的，但是应当领会，情况不一定如此。在泵循环结束时，在图8中，自电容器Csrx1上的电压升高到电压Vsrx1。
可以以与自电容器Csrx1的方式类似的方式驱动自电容器Csrx2。更具体地，控制器150可以将接收器120a配置为以与上文针对使用输入电容器Cin1的自电容器Csrx1所讨论的方式类似的方式使用输入电容器Cin2在多个泵循环中将电荷泵送到自电容器Csrx2。
因此，接收器120a对自电容器Csrx1进行电荷泵送至电压(表示为“Vsrx1”)，并且对自电容器Csrx2进行电荷泵送至电压(表示为“Vsrx2”)。自电容器Csrx1的电压Vsrx1取决于自电容器Csrx1的电容。自电容Csrx1的电容越大，电压Vsrx1越低。用户手指存在通常导致自电容器Csrx1的电容增加，因此电压Vsrx1减小。
同样，自电容器Csrx2的电压Vsrx2取决于自电容器Csrx2的电容。自电容器Csrx2的电容越大，电压Vsrx2越低。用户手指存在通常导致自电容器Csrx2的电容增加，因此电压Vsrx2减小。
在电荷泵送之后，接收器120a可以分别对自电容器Csrx1和Csrx2的电压Vsrx1和Vsrx2进行采样，以生成与电压Vsrx1和Vsrx2之间的差相对应的差分电压。例如，SIMD控制器150可以根据上文所讨论的切换序列切换开关316(1)、318(1)、322(1)和324(1)，其中输入电容器Cin1在采样阶段期间被耦合到接收线RX(n-1)以采样电压Vsrx1，而输入电容器Cin1在电荷转移阶段期间被耦合到反馈电容器Cfb1以将电荷从输入电容器Cin1转移到反馈电容器Cfb1。同样，SIMD控制器150可以根据上文所讨论的切换序列切换开关316(2)、318(2)、322(2)和324(2)，其中输入电容器Cin2在采样阶段期间被耦合到接收线RX(n)以采样电压Vsrx2，而输入电容器Cin2在电荷转移阶段被耦合到反馈电容器Cfb2以将电荷从输入电容器Cin2转移到反馈电容器Cfb2。
因此，放大器122a输出与电压Vsrx1和Vsrx2之间的差相对应的差分电压。由于电压Vsrx1和Vsrx2分别取决于自电容器Csrx1和Csrx2的电容，所以放大器122a的差分输出电压表示自电容器Csrx1和Csrx2的电容差。自电容器Csrx1和Csrx2的电容之间的差指示存在用户手指。这是因为用户手指的表面是弯曲的，所以以不同的量改变(影响)自电容。因此，放大器122a的差分输出电压可以被用于检测用户手指存在。
如上文所讨论的，接收器通过分别检测接收线RX(n-1)和RX(n)的自电容Csrx1和Csrx2的电容的差来在差分自电容感测模式下检测用户手指的存在。放大器122a的差分输出电压(其指示自电容Csrx1和Csrx2的电容之间的差)允许处理器检测到用户手指存在于接收线RX(n-1)和RX(n)上。然而，差分输出电压不会允许处理器确定用户手指在接收线RX(n-1)和RX(n)上的位置。相反，上文所讨论的差分互电容感测模式下的差分输出电压允许处理器确定用户手指在接收线RX(n-1)和RX(n)上的位置。这是因为差分互电容感测模式下的差分输出电压指示接收线RX(n-1)和RX(n)上的两个触摸传感器的互电容之间的差，其中触摸传感器经由传输线中的一个传输线驱动。在这种情况下，用户手指的位置与驱动两个触摸传感器的传输线和接收线RX(n-1)和RX(n)的交叉点相对应。
因此，差分自电容感测模式不允许处理器以与差分互电容感测模式相同的精度水平确定用户手指在触摸面板110上的位置。然而，差分自电容感测模式通常需要的功率较少，因此可以被用于不需要用户手指在触摸面板110上的精确位置以节省功率的应用中。
例如，当接口112处于低功率模式时，控制器150可以将接收器120配置为在差分自电容感测模式下操作。接口112可以进入低功率模式，例如，当在预先确定的时间段内未检测到用户手指时。当处于低功率模式的接收器中的一个或多个接收器在触摸面板110上检测到用户手指时，控制器150可以通过将接收器120重新配置为在上文所讨论的差分互电容感测模式下操作来响应。因此，在该示例中，当在低功率模式下检测到用户手指时，接收器从差分互电容感测模式切换到差分自电容感测模式。
根据本公开的某些方面，SIMD控制器150还可以在单端自电容感测模式下操作每个接收器。在这方面，现在参考图9对接收器120a在单端自电容感测模式下的操作进行讨论。应当领会，其他接收器中的每个接收器也可以以下文所讨论的方式在单端自电容感测模式下操作。
在图9中的示例中，接收器120a包括开关910，其用于将放大器122a的第二输入选择性地耦合到参考电压Vr3。为了便于说明，图9中未示出开关312(2)、314(2)、316(2)、318(2)、322(2)和324(2)以及输入电容器Cin2。
在单端自电容感测模式下，关闭开关910以将放大器122a的第二输入耦合到参考电压Vr3，参考电压Vr3可以近似等于接收器的电源电压的一半或另一电压。
在某些方面中，PE 140a在校准过程期间确定接收器120a的电荷泵送序列。在校准过程期间，可以将触摸面板放置在受控环境中，在该受控环境中，没有物体(包括手指)被放置在触摸面板的触摸传感器附近。然后，控制器150可以使用输入电容器Cin1将开关电容器网络中的开关切换以对自电容器Csrx1进行电荷泵送，如上文所讨论的。例如，控制器150可以使用不同的电荷泵送序列对自电容器Csrx1进行电荷泵送，其中每个电荷泵送序列可以包括不同数目的泵循环。对于每个电荷泵送序列，接收器120a可以对自电容器Csrx1上的电压Vsrx1进行采样。由于电荷泵送序列具有不同数目的泵循环，所以对于不同的电荷泵送序列，电压Vsrx1可以不同。
对于每个电荷泵送序列，ADC 135从放大器122a接收对应的差分输出电压，并且将差分输出电压转换成对应的数字代码。PE140a从ADC 135a接收针对不同电荷泵送序列的数字代码，并且将数字代码记录在存储器中。PE 140a可以评估数字代码以确定与放大器122a的最小差分输出电压相对应的数字代码。所确定的数字代码可以被认为是基线数字代码。然后，PE 140可以将基线数字代码和对应的电荷泵送序列记录在存储器中。
在校准过程之后，接收器120a准备在单端自电容感测模式下检测用户手指的存在。在该模式下，SIMD控制器150可以使用在校准过程中确定的电荷泵送序列将接收器120a配置为对泵自电容器Csrx1进行电荷泵送，并且对自电容器Csrx1上的所得电压Vsrx1进行采样。每当接收器对自电容器Csrx1上的电压Vsrx1进行采样时，PE 140a可以从ADC 135a接收对应的数字代码，并且减去基线数字代码以获得补偿后的数字代码。因为减去了基线，所以补偿后的数字代码提供了由于用户手指存在而导致的自电容器Csrx1的电容改变的测量。因此，在该模式下，通过检测自电容器Csrx1的电容相对于基线的改变来检测用户手指的存在。
在某些方面中，可以在电荷泵送序列期间对输入电容器Cin的电容进行调整，以对电压阶跃大小进行调整。在这方面，图10示出了通过调整输入电容器Cin的电容，电压阶跃大小对电荷泵送序列而变化的示例。在该示例中，输入电容器Cin最初被设置为第一电容以提供相对较大的电压阶跃1010。可以通过这样来减少电荷泵送序列中的泵循环的数目。在一个示例中，第一电容可以与输入电容器Cin的最大(最大)电容设置相对应。对于使用可切换电容器组505实现输入电容器Cin的示例，可以通过启用组505中的所有电容器将输入电容器Cin设置为最大电容。
在一定数目的泵循环之后，控制器150可以减小输入电容器Cin的电容以减少电压阶跃1020。对于其中输入电容器Cin使用可切换电容器组505实现的示例，控制器150可以通过禁用组505中的电容器中的一个或多个电容器来减小电容。电压阶跃的减少允许控制器150在校准期间以更精细的粒度控制自电容器的电压。更精细的粒度可以允许控制器在校准期间实现针对基线的较小的差分输出电压。
应当领会，可以变化泵循环的持续时间和/或电压阶跃大小，以使用多种不同波形中的任一波形来驱动电容器Crsx1。泵循环的时间期间控制电压阶跃之间的时间间隔。如上文所讨论的，可以通过调整输入电容器Cin的电容来控制电压阶跃大小。
在对自电容器Csrx1进行电荷泵送并且对电压Vsrx1进行采样之后，可以去除自电容器Csrx1上的电荷以重置自电容器Csrx1。在一个示例中，这可以通过使自电容器Csrx1短路来实现。例如，如果参考电压Vr2近似接地，则通过关闭开关316(1)和322(2)可以使自电容器Csrx1短路接地。在另一示例中，控制器可以使用输入电容器Cin1在多个放电循环中从自电容器Csrx1移除电荷。在每个放电循环期间，控制器可以通过在开关316(1)打开的情况下关闭开关322(1)和324(1)来将输入电容器Cin放电。然后，控制器可以通过打开开关322(1)和关闭开关316(1)将输入电容器Cin耦合到自电容器Csrx1。这使得输入电容器Cin去除自电容器Csrx1上的一部分电荷。因此，在该示例中，一次去除自电容器Csrx1上的电荷的一部分。在差分自电容感测模式下，可以以类似方式去除自电容器Csrx2的电荷
根据本公开的某些方面，SIMD控制器150还可以在电荷放大器模式下操作每个接收器。在这方面，现在参考图11对接收器120a在电荷放大器模式下的操作进行讨论。应当领会，其他接收器中的每个接收器也可以以下文所讨论的方式在电荷放大器模式下操作。
在图11中的示例中，接收器120a包括开关910，其用于将放大器122a的第二输入选择性地耦合到参考电压Vr3。为了便于说明，图11中未示出开关312(2)、314(2)、316(2)、318(2)、322(2)和324(2)以及输入电容器Cin2。接收器120a还包括用于将接收线Rx(n-1)耦合到放大器的第一输入的开关1110、以及用于将输入电容器Cin与反馈电容器Cfb2并联耦合以增加反馈电容的开关1120，如下文所进一步讨论的。
在电荷放大器模式下，关闭开关910以将放大器122a的第二输入耦合到参考电压Vr3，参考电压Vr3可以近似等于接收器的电源电压的一半或另一电压。此外，关闭开关1110以将接收线RX(n-1)耦合到放大器122a的第一输入。打开开关312(1)、314(1)、316(1)、322(1)和324(1)。
另外，关闭开关318(1)和1120以将输入电容器Cin1与反馈电容器Cfb1并联耦合。因此，在该模式下，输入电容器Cin1的电容被加到放大器122a的第一输入和第一输出之间的反馈电容，从而增加了反馈电容。在电荷放大器模式下可能需要更大的反馈电容，以对来自接收线Rx(n-1)上的触摸传感器的互电容器的相对较大数量的电荷进行积分。如果在电荷放大器模式下需要更多反馈电容，则接收器120a可以包括附加开关(未示出)，其用于将输入电容器Cin2与反馈电容器Cfb1并联耦合和/或将另一电容器与反馈电容器Cfb1并联耦合。
为了感测由于用户手指存在而导致的触摸传感器的互电容器的电容改变，发射器经由对应传输线驱动互电容器。放大器的反馈电容器对来自互电容器的电荷进行积分，以生成输出电压，该输出电压是互电容器的电容的函数。ADC 135将输出电压转换为数字代码，其表示互电容器的电容改变。
图12A示出了电荷放大器模式下的连接的示例，其中接收线RX(n-1)被耦合到放大器122a的第一输入，并且输入电容器Cin1与反馈电容器Cfb1并联耦合以增加反馈电容。
图12B示出了其中电容器Cb被耦合到放大器122a的第一输入以从接收线Rx(n-1)上的互电容器移除一些或全部基线电荷的示例。例如，可以通过这样来改善ADC 135a的动态范围。例如，电容器Cb的电容可以近似等于互电容器的基线电容(即，当手指不存在时互电容器的电容)。在操作期间，电容器Cb然后可以由信号1210驱动，信号1210是用于驱动互电容器的信号的逆反形式。这使得电容器Cb去除来自互电容器的基线电荷，使得剩余电荷(其由放大器122a的反馈电容器进行积分)是由于用户手指存在而导致的互电容器的电容改变引起的。
因此，SIMD控制器150可以将接口中的接收器配置(编程)为在多种不同接收器模式中的一种接收器模式下操作，这些接收器模式包括差分互电容感测模式、单端互电容感测模式、差分自电容感测模式、单端自电容感测模式、以及电荷放大器模式。此外，每个接收器可以针对不同模式重用相同组件以节省芯片面积。例如，每个接收器中的输入电容器Cin1可以被用于对相应接收线上的电压进行采样，对相应的接收线进行电荷泵送，和/或依据所选择的模式来增加反馈电容。此外，每个接收器中的输入电容器Cin2可以被用于对相应接收线上的电压进行采样，对相应的接收线进行电荷泵送，依据所选择的模式来增加反馈电容和/或实现DAC。接收器120的高可配置性允许接收器与不同的触摸面板设计一起使用，而不必为每个触摸面板设计开发定制接口，从而降低开发成本。
如上文所讨论的，SIMD控制器150还可以将PE 140配置(编程)为执行一个或多个数字操作(FFT、解调等)。例如，SIMD控制器150可以将PE编程为使得能够使用例如沃尔什编码和解码来同时驱动多个传输线，如下文所进一步讨论的。
在传统系统中，一次驱动(例如，顺序驱动)触摸面板的传输线中的一条传输线。每当驱动传输线中的一条传输线时，接收线上的所得信号由接收器并行感测。例如，当图1中的传输线Tx1使用信号(例如，方波信号)驱动时，接收器120可以并行地对接收线Rx1至Rx5上的对应信号(例如，电压)进行采样。在该示例中，接收线上的信号与位于传输线Tx1和接收器线Rx1至Rx5的交叉点处的触摸传感器(例如，互电容器)相对应。一次驱动传输线中的一条传输线的缺点是它增加了读取整个触摸面板所需的时间。
为了解决，SIMD控制器150可以使用例如沃尔什编码和解码将PE 140编程为同时驱动传输线。例如，控制器150可以将每个PE 140配置为利用与不同沃尔什码相乘的信号(例如，脉冲序列)来驱动相应发射器130。在另一示例中，每个PE 140可以简单地使用相应沃尔什码驱动相应发射器。如下文所讨论的，这允许PE 140使用沃尔什解码来分开与不同传输线相对应的接收信号。在该示例中，控制器150可以将PE 140配置为使用相应发射器130同时驱动传输线，其中每条传输线的驱动信号使用不同的沃尔什码进行编码。
在该示例中，由于同时驱动传输线，所以由每个接收器120接收的所得信号是与不同传输线相对应的信号的总和。控制器150可以将每个接收器120配置为根据采样时钟多次对对应信号进行采样，以使用相应ADC 135生成多个数字代码。然后，每个PE 140可以基于发射器130所使用的沃尔什码对所接收的数字代码执行沃尔什解码。沃尔什解码产生多个数字代码集合，其中每个数字代码集合与传输线中的一条传输线相对应。因此，每个PE 140能够使用沃尔什解码来分开与不同传输线相对应的接收信号。尽管在上文所给出的示例中使用沃尔什码，但是应当领会，本公开不限于该示例，并且可以使用其他类型的正交码来同时驱动传输线。
SIMD控制器150还可以将PE 140配置(编程)为执行滤波(例如，FIR滤波)以滤除噪声。例如，每个PE 140可以被配置为通过滤除包含噪声的频谱来滤除噪声(例如，由显示驱动器IC生成的噪声、人体自身噪声等)。在该示例中，传输线可以使用具有不同频谱的信号作为噪声来驱动，使得PE 140不会滤除所需信号。
图13示出了根据本公开的某些方面的示例性处理体系架构1305。该处理体系架构1305包括多个切片145(1)-145(m)，其中每个切片145(1)-145(m)包括相应的模拟前端(AFE)115(1)-115(m)、相应的模数转换器(ADC)135(1)-135(m)、以及相应的处理引擎PE140(1)-140(m)。
每个AFE 115(1)-115(m)包括相应的接收器(图13中未示出)，其可以使用图3中所示的示例性接收器120来实现。如上文所讨论的，每个AFE 115(1)-115(m)还可以包括相应的发射器(图13中未示出)，以驱动触摸面板的传输线中的一条或多条传输线。
SIMD控制器150(图13中未示出)可以将每个AFE 115(1)-115(m)中的接收器配置为在多个不同接收器模式中的任一接收器模式下操作，这些接收器模式包括上文所讨论的示例性接收器模式中的任一接收器模式。每个AFE 115(1)-115(m)中的接收器被配置为经由相应的通道1312(1)-1312(m)从触摸面板(图13中未示出)接收传感器信号。对于差分感测模式，每个通道可以表示触摸面板的两条相邻接收线。对于单端感测模式，每个通道可以表示触摸面板的单条接收线。
每个切片145(1)-145(m)中的ADC 135(1)-135(m)将相应接收器的输出信号转换为数字信号，该数字信号可以被输入到相应PE 140(1)-140(M)。相应的PE可以包括一个或多个可编程算术逻辑单元(ALU)，其对相应的数字信号执行数字处理。数字处理可以包括以下各项中的一项或多项：快速傅立叶变换(FFT)、解调、滤波、求平均、沃尔什解码、基线减法等。下文参照图14对PE 140(1)-140(m)中的一个PE的示例性实施方式进行讨论。如下文所进一步讨论的，SIMD控制器150(图13中未示出)可以将PE 140(1)-140(m)编程为基于相同的指令集来对相应的数字信号(例如，数字代码)并行执行相同的数字处理。
在示例性处理体系架构1305中，切片145(1)-145(m)被划分为多个子集1310(1)-1310(L)。在图13所示的示例中，每个子集1310(1)-1310(L)包括四个相应切片。然而，应当领会，本公开不限于该示例，并且每个子集中的切片的数目可以不同于四个。
每个子集1310(1)-1310(L)还包括相应的本地存储器1315(1)-1315(L)，其可以包括静态随机存取存储器(SRAM)和/或另一类型的存储器。如下文所进一步讨论的，每个本地存储器1315(1)-1315(L)可以存储来自相应子集中的切片的数字值。每个本地存储器1315(1)-1315(L)中的数字值提供针对触摸面板的相应本地区域的传感器信息。
示例性处理体系架构1305还包括全局存储器1320和处理器1330(例如，微处理器)。处理器1330可以与上文所讨论的主处理器相对应。本地存储器1315(1)-1315(L)中的数字值可以被写入全局存储器1320，以在全局存储器1320中提供针对触摸面板的大区域(例如，整个触摸面板)的传感器信息。如下文所进一步讨论的，这允许处理器1330(其已经访问全局存储器1320)处理与触摸面板的大区域相对应的数字值。
在操作中，切片145(1)-145(m)中的接收器从各个通道1312(1)-1312(m)接收传感器信号。例如，在差分感测模式下，每个接收器可以接收相应的相邻接收线上的传感器信号，并且输出接收的传感器信号作为差分输出电压，该差分输出电压是相邻接收线的电容(例如，互电容和/或自电容)之间的差的函数。在另一示例中，在单端感测模式下，每个接收器可以接收相应的接收线上的传感器信号，并且输出所接收的传感器信号作为输出电压，该输出电压是接收线的电容(例如，互电容和/或自电容)的函数。
每个切片145(1)-145(m)中的ADC 135(1)-135(m)将相应接收器的输出信号(例如，输出电压)转换为数字信号(数字代码)，该数字信号(数字代码)可以被输入到相应PE140(1)-140(m)。每个PE 140(1)-140(m)对相应数字信号执行数字处理。在下文的讨论中，数字代码被称为数字值，其表示数字代码的值。
在某些方面中，每个ADC 135(1)-135(m)可以在不同的采样时间对相应的接收器输出信号进行采样以生成多个数字代码(数字值)。例如，SIMD控制器150可以通过多个切换序列运行每个接收器，其中每个切换序列包括采样阶段、电荷转移阶段、以及重置阶段。在每个开关序列的电荷转移阶段结束时，相应ADC 135(1)-135(m)可以对接收器输出信号(例如，输出电压)进行采样以生成相应数字值。在该示例中，可以对ADC 135(1)-135(m)的采样时间进行计时以与切换序列的电荷转移阶段一致。因此，在该示例中，每个ADC在不同的采样时间输出与相应接收器的输出相对应的多个数字值。
在这些方面中，每个PE 140(1)-140(m)对相应数字值(即，相应通道的数字值)执行数字处理。例如，每个PE 140(1)-140(m)可以对相应数字值求平均以生成平均数字值。在另一示例中，每个PE 140(1)-140(m)可以对相应的数字值执行滤波(例如，有限脉冲响应(FIR)滤波)以滤除噪声。对于每个接收器在单端感测模式下操作的示例，每个PE 140(1)-140(m)可以从相应数字值中的每个数字值中减去相应数字基线代码。可替代地，每个PE140(1)-140(m)可以首先计算相应数字值的平均值，然后从平均数字值中减去相应数字基线代码。
因此，在该示例中，每个PE 140(1)-140(m)对相应通道的数字值执行数字处理。每个PE 140(1)-140(m)可以将相应的一个或多个经处理的数字值存储在相应的本地存储器1315(1)-1315(L)中。例如，PE 140(1)-140(4)可以将它们经处理的数字值存储在本地存储器1315(1)中。对于每个PE 140(1)-140(m)对相应数字值求平均的示例，每个PE 140(1)-140(m)可以将相应的平均数字值存储在相应的本地存储器1315(1)-1315(L)中。
本地存储器1315(1)-1315(L)中的经处理的数字值可以被写入全局存储器1320中。例如，每个本地存储器中的经处理的数字值可以被指派给全局存储器1320中的一个或多个相应的地址。在该示例中，每个本地存储器中的数字值被写入指派给本地存储器的全局存储器1320中的一个或多个地址。应当领会，全局存储器1320包括读/写电路(未示出)，其用于将数字值写入全局存储器1320，并且将数字值从全局存储器1320输出到处理器1330以供处理器1330处理，如下文所进一步讨论的。本地存储器1315(1)-1315(L)中的经处理的数字值可以顺序地和/或并行地被写入全局存储器1320中。
因此，在由处理器1330(例如，微处理器)进一步处理之前，PE 140(1)-140(m)处理全局存储器1320中的数字值。这减少了处理器1330所执行的处理量。对于PE 140(1)-140(m)对相应通道的数字值求平均的示例，处理器1330可以处理由PE 140(1)-140(m)生成的平均数字值，而非从ADC 135(1)-135(m)输出的原始数字值。求平均会减少处理器1330需要处理的数字值的量，从而减少了处理器1330上的处理负荷。换句话说，处理负荷的一部分由PE 140(1)-140(m)执行，该PE 140(1)-140(m)可以执行可以在通道级别进行的处理(例如，求平均、滤波等)。
处理器1330可以读取全局存储器1320中的数字值，并且处理所读取的数字值。因为全局存储器1320中的数字值可以来自所有通道1312(1)-1312(m)，所以全局存储器1320中的数字值向处理器1330提供触摸面板的全局视图。例如，处理器1330可以处理数字值以计算多个手指在触摸面板上的位置。在该示例中，处理器1330可以基于由数字值指示的触摸面板的电容(例如，互电容和/或自电容)的改变来计算手指在触摸面板上的位置。
在一个示例中，处理器1330可以处理多个帧的数字值以跟踪一个或多个手指在触摸面板上的移动。在该示例中，切片145(1)-145(m)通过以下各项来生成每个帧的数字值：经由通道从触摸面板接收传感器信号，将所接收的传感器信号转换为原始数字值(即，由切片145(1)-145(m)中的ADC 135(1)-135(m)生成的数字值)以及处理原始数字值以产生帧的数字值。可以将每个帧的数字值写入全局存储器1320。可以以预先确定的帧速率生成帧的数字值。在该示例中，处理器1330处理每个帧的数字值以针对每个帧确定一个或多个手指在触摸面板上的位置。然后，处理器可以处理一个或多个手指在多个帧上的位置，以跟踪一个或多个手指在多个帧上的移动(例如，以检测用户手势，诸如滑动、捏合、展开等)。
因此，处理体系架构1305在PE 140(1)-140(m)和处理器1330之间分配处理。例如，PE 140(1)-140(m)可以对来自相应ADC 135(1)-135(m)的数字值执行数字处理(例如，求平均、滤波等)以生成经处理的数字值。然后，处理器1330可以对经处理的数字值执行附加数字处理(例如，以确定多个手指在触摸面板上的位置、以跟踪一个或多个手指在触摸面板上的移动等)。
在上述示例中，每个PE 140(1)-140(m)处理相应通道的数字值。然而，应当领会，本发明不限于该示例。例如，PE还可以对来自相邻通道(例如，相同子集中的通道)的数字值执行数字处理，如下文参照图16所进一步讨论的。
图14示出了根据本公开的某些方面的PE 140的示例性实施方式。图13中所示的PE140(1)-140(m)中的每个PE都使用图14中所示的示例性PE 140实现。PE 140包括第一多路复用器1410(图14中标记为“Mux_A”)、第二多路复用器1420(图14中标记为“Mux_B”)、算术逻辑单元(ALU)1430、以及旋转器1440。应当领会，除了图14中所示的元件之外，PE 140还可以包括附加元件。
第一多路复用器1410具有第一输入1412、第二输入1414、第三输入1416、以及第四输入1418。第一输入1412可以从相应的本地存储器接收数字值(标记为“Mem_A”)，第二输入1414可以接收溢出信号(标记为“oflow”)，第三输入1416可以从寄存器(未示出)接收数字值(标记为“ALUreg”)，以及第四输入1418可以被耦合到相应的ADC(即，与PE 140在同一切片中的ADC)的输出。第一多路复用器1410可以包括一个或多个附加输入。在操作中，第一多路复用器1410被配置为根据在选择输入1417处接收的第一选择指令(标记为“Sel_A”)来选择第一多路复用器1410的输入中的一个输入，并且将所选择的输入耦合到ALU 1430的第一输入1415，如下文所进一步讨论的。
第二多路复用器1410具有第一输入1422和第二输入1414。第一输入1422可以从相应的本地存储器接收数字值(标记为“Mem_B”)，该数字值可以与由第一多路复用器1410的第一输入1412所接收的数字值不同。第二输入1424可以被耦合到PE140的输出1445。第二多路复用器1420可以包括一个或多个附加输入。在操作中，第二多路复用器1420被配置为根据在选择输入1427处接收的第二选择指令(标记为“Sel_B”)来选择第二多路复用器1420的输入中的一个输入，并且将所选择的输入耦合到ALU 1430的第二输入1425，如下文所进一步讨论的。
ALU 1430被配置为从第一多路复用器1410接收第一输入1415处的第一操作数，从第二多路复用器1420接收第二输入1425处的第二操作数，并且根据在输入1437处接收的操作指令(标记为“操作码”)对操作数执行算术和/或逻辑运算。例如，ALU 1430可以被配置为对第一操作数和第二操作数执行多个算术和/或逻辑运算(例如，加法、减法等)中的任一个。在该示例中，操作指令Opcode(也被称为操作选择代码)选择ALU 1430执行的多个算术和/或逻辑运算中的哪个算术和/或逻辑运算。ALU 1430在输出1435处输出一个或多个算术和/或逻辑运算的结果。
旋转器1440被耦合到ALU 1430的输出1435，并且被配置为根据在输入1447处接收的移位指令(标记为“Shift”)来旋转(移位)ALU 1430的输出值。旋转器1440在输出1445处输出所得的移位的输出值。如果在输出1445处存在溢出，则旋转器1440还可以输出溢出信号(标记为“oflow”)。
在操作中，SIMD控制器150通过向PE 140输入指令集合来对PE 140进行编程以执行一个或多个操作，该指令集合使得PE执行所期望的一个或多个操作。该指令集合可以包括针对第一多路复用器1410的第一选择指令Sel_A、针对第二多路复用器1420的第二选择指令Sel_B、针对ALU 1430的操作指令Opcode、和/或针对旋转器1440的移位指令Shift。该指令集合可以被认为是单个较长指令的部分。SIMD控制器150可以将相同指令集合并行输入到切片的PE 140(1)-140(m)，使得PE 140(1)-140(m)对它们各自的数字值并行执行相同的数字处理。
SIMD控制器150可以将PE140编程为顺序执行一系列操作以执行更复杂的操作。在该示例中，一系列操作中的每个操作可以由指令集合(例如，第一选择指令Sel_A、第二选择指令Sel_B、操作指令Opcode和/或移位指令Shift)指定，其中SIMD控制器150将针对每个操作的该指令集合顺序输入到PE 140以执行更复杂的操作。
例如，SIMD控制器150可以将PE140编程为执行一系列添加和/或移位操作以执行乘法、除法、求平均、滤波、FFT等。在该示例中，PE 140可以直接从输入1418处的相应ADC的输出接收数字值。可替代地，数字值可以首先被存储在相应的本地存储器中。例如，相应ADC的输出可以被耦合到相应的本地存储器以将数字值存储在相应的本地存储器中。在这种情况下，PE 140可以在输入1412和/或输入1422处从相应的本地存储器接收数字值。PE 140还可以从相应ADC的输出和相应的本地存储器的组合接收数字值。PE 140的输出1145可以被存储在相应的本地存储器中和/或输出到全局存储器1320。PE 140的输出还可以经由输入1424被反馈回到ALU 1430(例如，当输出是一系列操作的中间结果时)。
在一个示例中，PE 140还可以从数字值中减去基线数字代码(例如，对于单端感测模式)以生成补偿后的数字值。在该示例中，第一多路复用器1410和第二多路复用器1420可以将数字值和基线数字代码输入到ALU 1430，以及可以指令ALU 1430执行减法以从数字值中减去基线数字代码。可以经由输入1416或另一输入从寄存器接收基线数字代码。
应当领会，除了图14中所示的元件之外，示例性PE 140还可以包括附加元件。例如，PE 140可以包括一个或多个加载寄存器(未示出)，其中相应的本地存储器或另一源中的一个或多个数字值经由一个或多个加载寄存器被输入到多路复用器1410和1420中的一个或多个多路复用器。在该示例中，一个或多个加载寄存器可以被用于控制一个或多个数字值输入到一个或多个多路复用器的时序。
在一些实施例中，提供新类型的指令(被称为阶段指令)，用于对切片145(1)-145(m)的AFE 115(1)-115(m)中的开关电容器网络的开关配置进行编程。在一个示例中，阶段指令包括多个节点值，其中每个节点值与每个AFE的开关电容器网络中的相应节点相对应，并且指定相应节点的连接。使用其中每个AFE的开关电容器网络使用图3中所示的开关电容器网络124实现的示例，节点值中的一个节点值可以与每个AFE的开关电容器网络中的节点315相对应。在该示例中，节点315的节点值可以指定节点315是否连接到参考电压Vr1、参考电压Vr2、接收线RX(n-1)和/或另一元件(未示出)。如下文所进一步讨论的，解码器将节点值转换成相应的开关控制信号，以实现由节点值指定的连接。例如，如果节点315的节点值指定节点315连接到参考电压Vr1，则解码器将节点值转换为开关控制信号，该开关控制信号关闭开关312(1)，并且打开每个AFE的开关电容网络中的开关316(1)和322(1)。因此，阶段指令中的节点值允许编程器在不需要详细了解开关的抽象级别处对每个AFE的开关电容器网络中的节点的连接进行编程。
图15示出了用于根据阶段指令对用于AFE 115(1)-115(m)的开关电容器网络的开关配置进行编程的示例性系统1505。系统1505可以是SIMD控制器150的一部分。系统1505包括解码器1510、指令寄存器1520、指令存储器1530、以及指令控制器1540。
指令存储器1530可以包括多个阶段指令，其中每个阶段指令指定特定阶段的开关配置。例如，阶段指令中的第一阶段指令可以指定采样阶段的开关配置，阶段指令中的第二阶段指令可以指定电荷转移阶段的开关配置，阶段指令中的第三阶段指令可以指定重置阶段的开关配置等。如下文所进一步公开的，可以一次将一个阶段指令加载到指令寄存器1520中，以实现由阶段指令指定的开关配置。
解码器1510被配置为将当前在指令寄存器1520中的阶段指令转换为对应的开关控制信号S1-Sn，以实现由阶段指令指定的开关配置。例如，如果阶段指令中节点315的节点值指定节点315被连接到参考电压Vr1，则解码器1510将节点值转换成对应开关控制信号，该对应开关控制信号关闭开关312(1)，并且打开每个AFE的开关电容网络中的开关316(1)和322(1)。可以使用包括组合逻辑、锁存器、多路复用器或其任何组合的硬连线逻辑和/或可编程逻辑来实现解码器1510。开关控制信号S1-Sn中的每个开关控制信号可以控制每个AFE的开关电容器网络中的相应一个开关。例如，开关控制信号可以被断言为高(例如，逻辑1)以接通相应的开关，并且被断言为低(例如，逻辑0)以断开相应的开关，反之亦然。
在图15中的示例中，示出了一个解码器1510，其根据指令寄存器1520中的阶段指令控制每个AFE的开关电容器网络的开关。然而，应当领会，解码器1510可以包括多个解码器(例如，每个开关电容器网络或开关电容器网络的子集一个解码器)，其中每个解码器根据指令寄存器1520中的阶段指令控制开关电容器网络的一个或子集的开关。
在操作中，指令控制器1540被配置为将来自指令存储器1530的多个阶段指令顺序加载到指令寄存器1520中以实现期望的切换序列。例如，为了在差分互电容感测模式下收集样本，指令控制器1540可以将第一阶段指令加载到指令寄存器1520中以实现采样阶段的开关配置。在采样阶段之后，指令控制器1540可以将第二阶段指令加载到指令寄存器1520中以实现电荷转移阶段的开关配置。在电荷转移阶段之后，指令控制器1540可以将第三阶段指令加载到指令寄存器1520中以实现重置阶段的开关配置，以在下一个传输信号(例如，传输脉冲)之前限定触摸面板110上的DC电压，如上文所讨论的。因此，指令控制器1540可以将来自指令存储器1530的多个阶段指令顺序加载到指令寄存器1520中，以顺序执行多个阶段指令。顺序执行阶段指令实现了期望的切换序列，其中每个阶段指令指定切换序列中的阶段中的一个阶段的开关配置。
尽管上文使用其中利用图3所示的示例性开关电容器网络124实现每个AFE 115(1)-115(m)中的开关电容器网络的示例来描述系统1505，但是应当领会，系统1505不限于该示例。进一步地，尽管使用其中系统1505并行控制AFE 115(1)-115(m)中的每个AFE的开关电容器网络的开关配置的示例来描述系统1505，但是应当领会，情况不一定如此。例如，系统1505可以并行控制AFE 115(1)-115(m)的子集中的每个AFE的开关电容器网络的开关配置。例如，在某些应用中，可能仅需要AFE 115(1)-115(m)的子集，在这种情况下，可以启用AFE的子集，并且可以禁用剩余的AFE。在该示例中，系统1505可以并行控制启用的AFE子集中的每个AFE的开关电容器网络的开关配置。
图16示出了根据本公开的某些方面的示例性功率管理体系架构1605。电源管理体系架构1605可以与图13中所示的示例性处理体系架构1305一起使用。为了便于说明，图16中仅示出了子集1310(1)-1310(L)中的一个子集。电源管理体系架构1605包括第一功率门1610、第二功率门1615、第三功率门1625、第一时钟门1630、第二时钟门1640、第三时钟门1650、功率控制器1650、以及计时器1655。
第一功率门1610被配置为控制到切片145(1)-145(m)的功率。在这方面，第一功率门1610被耦合在供电轨Vdd和切片145(1)-145(m)之间，并且可以使用一个或多个功率开关实现。供电轨提供来自电源(例如，电源管理集成电路(PMIC))的供电电压。当接通第一功率门1610时，第一功率门1610将供电轨Vdd耦合到切片145(1)-145(m)，从而为切片145(1)-145(m)供电。当断开第一功率门1610时，第一功率门1610将供电轨Vdd与切片145(1)-145(m)解耦，从而使切片145(1)-145(m)发生功率崩溃。如下文所进一步讨论的，当切片145(1)-145(m)没有被用于减少功率泄漏时，可以使切片发生功率崩溃，因此节省功率。第一功率门1610还可以控制到本地存储器1315(1)-1315(L)的功率。
尽管图16示出了使用一个功率门来控制到切片145(1)-145(m)的功率的示例，但是应当领会，本公开不限于该示例。例如，功率管理体系架构1605可以包括用于切片145(1)-145(m)的每个子集1310(1)-1310(L)的单独功率门。这允许子集独立进行功率门控(功率崩溃)。例如，某些应用可能只需要一些子集。在该示例中，接通控制到正在使用的子集的功率的功率门，同时断开控制到剩余子集的功率的功率门。
第二功率门1615被配置为控制到全局存储器1320和处理器1330的功率。在这方面，第二功率门1615被耦合在供电轨Vdd和全局存储器1320之间，以及供电轨Vdd和处理器1330之间。第二功率门1615可以使用一个或多个功率开关实现。当接通第二功率门1615时，第二功率门1615将供电轨Vdd耦合到全局存储器1320和处理器1330，从而为全局存储器1320和处理器1330供电。当断开第二功率门1615时，第二功率门1615将供电轨Vdd与全局存储器1320和处理器1330解耦，从而使全局存储器1320和处理器1330发生功率崩溃。
尽管图16示出了其中一个功率门被用于控制到全局存储器1320和处理器1330的功率的示例，但是应当领会，本公开不限于该示例。例如，电源管理体系架构1605可以包括用于全局存储器1320和处理器1330的单独功率门，以为全局存储器1320和处理器1330独立供电。
第三功率门1625被配置为控制到SIMD控制器150的功率。在这方面，第三功率门1625被耦合在供电轨Vdd和控制器150之间，并且可以使用一个或多个功率开关实现。当接通第三功率门1625时，第三功率门1625将电源轨Vdd耦合到控制器150，从而向控制器150供电。当断开第三功率门1625时，第三功率门1625将电源轨Vdd与控制器150解耦，从而使控制器150发生功率崩溃。
第一时钟门1630被配置为控制到切片145(1)-145(m)的第一时钟信号(标记为“Clk_1”)。第一时钟信号Clk_1可以被用于对AFE 115(1)-115(m)、ADC 135(1)-135(m)和/或PE 140(1)-140(m)的操作进行定时。第一时钟信号Clk_1可以来自锁相环(PLL)或另一时钟源。当启用第一时钟门1630时，第一时钟门1630将第一时钟信号Clk_1传递到切片145(1)-145(m)。当禁用第一时钟门1630时，第一时钟门1630对第一时钟信号Clk_1进行门控(即，阻止来自切片145(1)-145(m)的第一时钟信号Clk_1)。这通过防止切片145(1)-145(m)中的切换活动来减少切片145(1)-145(m)的动态功耗。如下文所进一步讨论的，当切片没有被用于节省功率时，第一时钟门1630可以对第一时钟信号Clk_1进行门控。第一时钟门1630还可以控制到本地存储器1315(1)-1315(L)的第一时钟信号Clk_1。
尽管图16示出了一个时钟门被用于控制到切片145(1)-145(m)的第一时钟信号Clk_1的示例，但是应当领会，本公开不限于该示例。例如，功率管理体系架构1605可以包括针对切片145(1)-145(m)的每个子集1310(1)-1310(L)的单独时钟门。这允许对子集进行独立时钟门控。例如，某些应用可能只需要一些子集。在该示例中，启用控制到正在使用的子集的时钟信号的时钟门，同时可以禁用控制到剩余子集的时钟信号的时钟门以降低动态功率。
第二时钟门1640被配置为控制到全局存储器1320和处理器1330的第一时钟信号Clk_1。第一时钟信号Clk_1可以被用于对全局存储器1320和处理器1330的操作进行定时。当启用第二时钟门1640时，第二时钟门1640将第一时钟信号Clk_1传递到全局存储器1320和处理器1330。当禁用第二时钟门1640时，第二时钟门1640对第一时钟信号Clk_1进行门控(即，阻止来自全局存储器1320和处理器1330的第一时钟信号Clk_1)。如下文所进一步讨论的，当全局存储器1320和处理器1330没有被用于节省功率时，第二时钟门1640可以对第一时钟信号Clk_1进行门控。
尽管图16示出了一个时钟门被用于控制到全局存储器1320和处理器1330的时钟信号的示例，但是应当领会，本公开不限于该示例。例如，功率管理体系架构1605可以包括针对全局存储器1320和处理器1330的单独时钟门，以对到全局存储器1320和处理器1330的时钟信号进行独立门控。
在图16中的示例中，第一时钟信号Clk_1被用于对切片145(1)-145(m)和处理器1330计时。然而，应当领会，本公开不限于该示例，并且不同的时钟信号可以被用于切片145(1)-145(m)和处理器1330。在这种情况下，使用第一时钟门1630选择性地对切片145(1)-145(m)的时钟信号进行门控，并且使用第二时钟门1640选择性地对处理器1330的时钟信号进行门控。因此，切片145(1)-145(m)和处理器1330可以在相同的时钟域或不同的时钟域中操作。
第三时钟门1650被配置为控制到控制器150的第一时钟信号Clk_1。第一时钟信号Clk_1可以被用于对控制器150的操作进行定时。当启用第三时钟门1650时，第三时钟门1650将第一时钟信号Clk_1传递到控制器150。当禁用第三时钟门1650时，第三时钟门1650对第一时钟信号Clk_1进行门控(即，阻止来自控制器150的第一时钟信号Clk_1)。
在某些方面中，可以使一个或多个设备(例如，切片145(1)-145(m)、处理器1330、以及控制器150)进入睡眠状态达预先确定的睡眠时段以节省功率。通过禁用相应的时钟门和/或断开相应的功率门，可以使一个或多个设备进入睡眠状态。在这些方面中，功率控制器1650被配置为使用定时器1655跟踪一个或多个设备睡眠的时间量，并且在睡眠时段结束时唤醒一个或多个设备。功率控制器1650可以通过启用相应的时钟门和/或接通相应的功率门来唤醒一个或多个设备。
在一个示例中，定时器1655包括离开第二时钟信号Clk_2的计数器。第二时钟信号Clk_2的频率可以比第一时钟信号Clk_1的频率低，以降低定时器1655的功耗。对于第二时钟信号Clk_2的每个循环(周期)，计数器的计数值可以增加1。
在一个示例中，功率控制器1650可以在睡眠时段开始时启动计数器。然后，功率控制器1650可以将计数器的计数值与睡眠计数值进行比较，其中根据预先确定的睡眠时段设置睡眠计数值并且可以将其存储在寄存器中。当计数器的计数值达到睡眠计数值时，电源控制器1650唤醒一个或多个设备。功率控制器1650还可以重置计数器以用于下一个睡眠时段。
在另一示例中，功率控制器1650将计数器的计数值设置为睡眠时段开始时的睡眠计数值。然后，计数器可以从睡眠计数值开始倒计时。在该示例中，当计数器倒计时到零时，功率控制器1650可以唤醒一个或多个设备。
控制器150可以将睡眠计数值编程到功率控制器150中。例如，控制器150可以执行睡眠指令(也被称为空闲指令)，其包括指定睡眠计数值的参数。
功率控制器1650允许控制器150将其自身置于睡眠状态达预先确定的睡眠时段以节省功率。例如，控制器150可以将与睡眠时段相对应的睡眠计数值编程到功率控制器1650中，并且指令功率控制器1650使控制器150进入睡眠状态并且在睡眠时段结束时唤醒控制器150。然后，功率控制器1650可以禁用第三时钟门1650和/或断开第三功率门1625以使控制器1650进入睡眠状态。为了便于说明，图16中未明确示出功率管理器与时钟和功率门之间的连接。在睡眠时段结束时，功率控制器1650启用第三时钟门1650和/或接通第三功率门1625以唤醒控制器1650。下文根据某些方面对其中控制器150可以使其自身进入睡眠状态的示例性情况进行讨论。
在某些方面中，控制器150可以将触摸面板接口置于低功率模式下以节省功率。例如，当在预先确定的时间段内没有检测到用户手指时，当合并触摸面板的移动设备超时等时，控制器150可以将触摸面板接口置于低功率模式。在低功率模式下，控制器150可以将切片145(1)-145(m)大部分时间置于睡眠状态，并且每次在短持续时间内周期性地唤醒切片145(1)-145(m)以监测触摸面板是否存在用户手指。在每个短持续时间期间，控制器150可以在自电容感测模式下操作切片145(1)-145(m)以检测用户手指存在。如上文所讨论的，自电容感测模式通常不以与互电容感测模式相同的精度解析用户手指的位置。然而，自电容感测模式消耗较少功率并且可能足以检测用户手指在触摸面板上的存在，以便确定是否退出低功率模式。
当检测到用户手指时，控制器150使触摸面板接口脱离低功率模式，并且在正常模式下操作触摸面板接口。在正常模式下，控制器150可以在互电容感测模式下操作切片145(1)-145(m)以检测一个或多个手指在触摸面板上的位置和/或跟踪一个或多个手指在触摸面板上的移动。
如上文所讨论的，在低功率模式下，控制器150可以将切片145(1)-145(m)大部分时间置于睡眠状态，并且每次在短持续时间内周期性地唤醒切片145(1)-145(m)以监测触摸面板是否存在用户手指。在一个示例中，控制器150可以通过相应设置定时器1655的睡眠计数值来设置唤醒之间的睡眠时间。
在低功率模式下，在没有检测到用户手指的情况下，在短持续时间内监测触摸面板之后，控制器150可以指令功率控制器1650将切片145(1)-145(m)和控制器150置于睡眠状态。电源控制器1650可以通过禁用第一时钟门1630和/或断开第一功率门1610来使切片145(1)-145(m)置于睡眠状态，并且通过禁用第三时钟门1650和/或断开第三功率门1625将控制器150置于睡眠状态。然后，功率控制器1650可以使用定时器1655跟踪切片145(1)-145(m)和控制器150处于睡眠状态的时间量，如上面所讨论的。在睡眠时间结束时，功率控制器1650通过启用第一时钟门1630和/或接通第一功率门1610来唤醒切片145(1)-145(m)，并且通过启用第三时钟门1650和/或接通第三功率门1625来唤醒控制器150。
然后，在自电容感测模式下，控制器150在短持续时间内操作切片145(1)-145(m)，以监测触摸面板是否存在用户手指。下文对用于检测用户手指的示例性技术进行进一步讨论。如果在短持续时间内没有检测到用户的手指，则控制器150指令电源控制器1650将切片145(1)-145(m)和控制器150重新置于睡眠状态，在这种情况下，重复上述过程。如果检测到用户手指，则控制器150使触摸面板接口脱离低功率模式，如上文所讨论的。
如上文所讨论的，在唤醒之后，在自电容感测模式下，控制器150在短持续时间内操作切片145(1)-145(m)，以监测触摸面板是否存在用户手指。在这方面，每个切片145(1)-145(m)中的接收器可以从相应的通道接收一个或多个传感器信号，并且将所接收的一个或多个传感器信号作为一个或多个输出电压输出到相应的ADC。每个切片145(1)-145(m)中的ADC 135(1)-135(m)将相应接收器的一个或多个输出电压转换为一个或多个数字值，该一个或多个数字值可以被输入到相应的PE 140(1)-140(M)。如果使用单端自电容感测模式，则每个PE可以从相应的一个或多个数字值中减去相应的基线数字代码。
然后，每个PE 140(1)-140(m)可以将相应的一个或多个数字值中的每个数字值与检测阈值进行比较，并且如果相应的数字值中的一个或多个数字值高于检测阈值，则生成检测指示符。可替代地，每个PE 140 140(1)-140(m)可以对一个或多个相应的数字值求平均，将所得平均值与检测阈值进行比较，并且如果平均值高于检测阈值，则生成检测指示符。该检测指示符可以指示在相应通道上用户手指的检测。如果PE生成检测指示符，则PE可以将检测指示符写入相应的本地存储器或控制器150可访问的另一存储器。
然后，控制器150可以在本地存储器或其他存储器中查找任何检测指示符。在一个示例中，如果控制器150找到一个或多个检测指示符，则控制器150可以使触摸面板接口脱离低功率模式。在另一示例中，在将触摸面板接口脱离低功率模式之前，控制器可能需要与相邻通道相对应的两个或更多个检测指示符。可以通过这样来使得由于噪声而导致的单个通道的错误检测不会导致控制器150将触摸面板接口脱离低功率模式。该示例假设相邻通道的接收线间隔得足够近，使得将在多于一个通道上检测到用户手指存在。
在以上示例中，每个PE 140(1)-140(m)处理相应通道的一个或多个数字值，并且如果基于相应通道的一个或多个数字值来在相应通道上检测到用户的手指，则生成检测指示符。然而，应当领会，本发明不限于该示例。例如，PE可以对来自相邻通道(例如，相同子集中的通道)的数字值执行数字处理，以检测用户手指在相邻通道上的存在，如下文所进一步讨论的。
在某些方面中，在低功率模式下，在每个子集1310(1)-1310(L)中使用一个PE来处理来自与子集相对应的通道的数字值。在这些方面中，每个切片145(1)-145(m)中的接收器从相应通道接收一个或多个传感器信号，并且将所接收的一个或多个传感器信号作为一个或多个输出电压输出到相应ADC。每个切片145(1)-145(m)中的ADC 135(1)-135(m)将相应接收器的一个或多个输出电压转换为一个或多个数字值，并且将一个或多个数字值输出到相应本地存储器。例如，子集1310(1)中的ADC 135(1)-135(4)中的每个ADC将相应的一个或多个数字值输出到本地存储器1315(1)。
对于每个子集1310(1)-1310(L)，子集中的PE中的一个PE处理与该子集相对应的通道的数字值。例如，对于子集1310(1)，子集1310(1)中的PE 140(1)-140(4)中的一个PE处理通道1312(1)-1312(4)的数字值，这些通道1312(1)-1312(4)与子集1310(1)相对应。
例如，对于每个子集1310(1)-1310(L)，子集中的PE中的一个PE可以从相应的本地存储器读取与子集相对应的通道的数字值，并且对数字值求平均以产生平均数字值。然后，PE可以将平均值与检测阈值进行比较，并且如果平均值高于检测阈值，则生成检测指示符。在该示例中，检测指示符指示在与子集相对应的通道上检测到用户手指。检测指示符可以被写入相应的本地存储器或控制器150可访问的另一个存储器。
然后，控制器150可以在本地存储器或其他存储器中查找任何检测指示符。如果控制器150找到一个或多个检测指示符，则控制器150可以使触摸面板接口脱离低功率模式。
因此，在该示例中，每个子集中的PE中的一个PE对来自与子集相对应的通道的数字值执行数字处理，以检测用户手指存在。可以禁用每个子集中的剩余PE以节省功率。例如，对于每个子集，功率管理体系架构1605可以包括单独功率门，其用于控制到子集中的PE中的一个PE和子集中的剩余PE的功率。在该示例中，对于每个子集，功率控制器1650接通子集中的PE中的一个PE的功率门，并且断开子集中的剩余PE的功率门，以禁用子集中的剩余PE。
在上述示例中，全局存储器1320和处理器1330没有被用在低功率模式下监测触摸面板是否存在用户手指。因而，可以在低功率模式下禁用全局存储器1320和处理器1330以节省功率。在该示例中，功率控制器1650和/或控制器150可以通过禁用第二时钟门1640和/或断开第二功率门1615来禁用全局存储器1320和处理器1330。
图17图示了根据本公开的方面的触摸面板处理方法1700。方法1700可以由图1中所示的触摸面板接口112执行。
在步骤1710处，使用多个接收器从触摸面板接收传感器信号，其中接收器中的每个接收器被耦合到触摸面板的一个或多个接收线，并且接收器中的每个接收器包括开关电容器网络和放大器。例如，多个接收器可以与图1中所示的接收器120相对应。接收器中的每个接收器可以被耦合到一个接收线(例如，用于单端感测)或两个相邻接收线(例如，用于差分端感测)。
在步骤1720处，切换接收器中的一个或多个接收器中的每个接收器的开关电容器网络中的开关，以在多个不同接收器模式中的一个接收器模式下操作接收器中的一个或多个接收器中的每个接收器。例如，多个不同接收器模式可以包括以下各项中的两项或更多项：差分互电容感测模式、单端互电容感测模式、差分自电容感测模式、单端自电容感测模式、以及电荷放大器模式。在一个示例中，根据切换序列切换开关电容器网络(例如，开关电容器网络124)中的开关(例如，图3中所示的开关)，以在上述接收器模式中的一个接收器模式下操作接收器。切换序列可以包括采样阶段、电荷转移阶段、和/或一个或多个附加阶段。
图18图示了根据本公开的方面的触摸面板处理方法1800的另一示例。方法1800可以由处理体系架构1305执行。
在步骤1810处，从触摸面板接收多个传感器信号，其中多个传感器信号中的每个传感器信号与触摸面板的多个通道中的相应通道相对应。例如，触摸面板的多个通道中的每个通道可以与触摸面板的相应接收线相对应。在另一示例中，触摸面板的多个通道中的每个通道可以与触摸面板的一对相应接收线(例如，相邻接收线)相对应。在该示例中，每个通道的传感器信号可以包括一对相应接收线上的两个传感器信号。
在步骤1820处，对于所接收的传感器信号中的每个传感器信号，将所接收的传感器信号转换为一个或多个相应数字值。例如，可以通过相应ADC(例如，ADC 135(1)-135(m)中的相应一个ADC)将所接收的传感器信号转换为一个或多个相应数字值。如上文所讨论的，所接收的传感器信号的形式可以是电压，该电压是触摸面板的一个或多个电容(例如，互电容和/或自电容)的函数。
在步骤1830处，对于所接收的传感器信号中的每个传感器信号，使用多个处理引擎中的相应一个处理引擎对一个或多个相应数字值执行数字处理，以生成一个或多个相应的经处理的数字值。数字处理可以包括以下各项中的至少一项：解调、沃尔什解码、求平均、或滤波。多个处理引擎可以与PE 140(1)-140(m)中的两个或更多个PE相对应。
在步骤1840处，对经处理的数字值执行附加处理。例如，附加处理可以由处理器(例如，处理器1340)执行，并且可以包括：基于所接收的经处理的数字值来计算多个用户手指在触摸面板上的位置。
应当领会，尽管上文使用用户的手指的示例对本公开的各方面进行了讨论，但是本公开不局限于该示例。例如，本公开可以被用于检测触笔或另一触摸物体的存在。
此外，应当领会，本公开不局限于上文用于描述本公开的各方面的特定术语。例如，时钟门也可以被称为时钟门控单元或另一术语，并且功率门也可以被称为功率门控开关或另一术语。
在本公开内容中，词语“示例性”用于意指“用作示例、实例或说明”。，本文中描述为“示例性”的任何实施方式或方面不一定被解释为与本公开的其他方面相比优选的或有利的。同样，术语“方面”不要求本公开的所有方面包括所讨论的特征、优点或操作模式。术语“耦合”在本文中被用于是指两个组件之间的直接或间接耦合。
应当理解，本公开不局限于本文中所公开的方法中的步骤的特定顺序或层次。基于设计偏好，应当理解，可以重新排列方法中的步骤的特定顺序或层次。所附方法权利要求以样本顺序呈现各个步骤的元件，并且除非其中具体叙述，否则不意指局限于所呈现的特定顺序或层次。
结合本文中公开内容所描述的方法的步骤可以以硬件、由处理器执行的软件模块或两者的组合直接体现。软件模块可以驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中已知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质可以被耦合到处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息和向存储介质写入信息。在备选方案中，存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以驻留在计算系统中。
提供先前对本发明的描述是为了使得本领域技术人员能够制造或使用本发明。对本公开的各种修改对于本领域技术人员而言是显而易见的，并且在不背离本公开的精神或范围的情况下，本文中所限定的一般原理可以应用于其他变型。因此，本公开不旨在局限于本文中所描述的示例，而是与符合本文中所公开的原理和新颖特征的最宽范围相一致。

Claims (18)

1.一种系统，包括：
多个处理引擎，其中所述多个处理引擎中的每个处理引擎被配置为从触摸面板接收与相应传感器信号相对应的一个或多个相应数字值，并且对所述一个或多个相应数字值执行数字处理以生成一个或多个相应的经处理的数字值；
控制器，被配置为对所述多个处理引擎中的每个处理引擎进行编程以执行所述数字处理；以及
处理器，被配置为从所述多个处理引擎接收所述经处理的数字值，并且对所接收的经处理的数字值执行附加处理。
2.根据权利要求1所述的系统，其中由所述多个处理引擎中的每个处理引擎执行的所述数字处理包括以下各项中的至少一项：解调、沃尔什解码、求平均、或滤波。
3.根据权利要求2所述的系统，其中由所述处理器执行的所述附加处理包括：基于所接收的经处理的数字值来计算多个用户手指在所述触摸面板上的位置。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述多个处理引擎中的每个处理引擎包括相应的算术逻辑单元(ALU)，所述算术逻辑单元被配置为执行多个操作中的任一操作，并且所述控制器被配置为通过向所述多个处理引擎中的每个处理引擎的所述ALU输入操作指令对所述多个处理引擎中的每个处理引擎的所述ALU进行编程，所述操作指令选择所述多个操作中的一个操作。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述多个操作包括加法或减法中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的系统，其中由所述多个处理引擎中的每个处理引擎执行的所述数字处理包括：从所述一个或多个相应数字值中减去相应数字基线值。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，对于所述多个处理引擎中的每个处理引擎，所述系统还包括：
相应接收器，被配置为从所述触摸面板接收所述相应传感器信号；以及
相应模数转换器(ADC)，被配置为将所接收的相应传感器信号转换为所述相应的一个或多个数字信号。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述接收器中的每个接收器包括相应开关电容器网络和相应放大器，并且其中所述控制器被配置为控制所述接收器中的每个接收器的所述开关电容器网络中的开关，以在多个不同接收器模式中的一个接收器模式下操作所述接收器中的每个接收器。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述多个不同接收器模式包括以下各项中的两项或更多项：差分互电容感测模式、单端互电容感测模式、差分自电容感测模式、单端自电容感测模式、以及电荷放大器模式。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述控制器包括解码器，所述解码器被配置为接收指定所述接收器中的每个接收器的所述开关电容器网络的一个或多个节点连接的阶段指令，并且被配置为将所述阶段指令转换为多个开关控制信号，所述多个开关控制信号控制所述接收器中的每个接收器的所述开关电容器网络中的所述开关，以实现由所述阶段指令所指定的所述一个或多个节点连接。
11.一种用于触摸面板处理的方法，包括：
从触摸面板接收多个传感器信号，其中所述多个传感器信号中的每个传感器信号与所述触摸面板的多个通道中的相应一个通道相对应；
对于所接收的传感器信号中的每个传感器信号，将所接收的传感器信号转换成一个或多个相应数字值；
对于所接收的传感器信号中的每个传感器信号，使用多个处理引擎中的相应一个处理引擎对所述一个或多个相应数字值执行数字处理，以生成一个或多个相应的经处理的数字值；以及
对所述经处理的数字值执行附加处理。
12.根据权利要求11所述的方法，其中对于每个所接收的传感器信号执行的所述数字处理包括以下各项中的至少一项：解调、沃尔什解码、求平均、或滤波。
13.根据权利要求12所述的方法，其中对所述经处理的数字值执行的所述附加处理包括：基于所接收的经处理的数字值来计算多个用户手指在所述触摸面板上的位置。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述多个处理引擎中的每个处理引擎包括相应的算术逻辑单元(ALU)，所述算术逻辑单元被配置为执行多个操作中的任一操作，并且所述方法还包括：向所述多个处理引擎中的每个处理引擎的所述ALU输入操作指令，所述操作指令选择所述多个操作中的一个操作。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述多个操作包括加法或减法中的至少一个。
16.根据权利要求11所述的方法，其中对所述一个或多个相应数字值执行所述数字处理包括：从所述一个或多个相应数字值中减去相应数字基线值。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述触摸面板的所述多个通道中的每个通道与所述触摸面板的相应接收线相对应。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述触摸面板的所述多个通道中的每个通道与所述触摸面板的相应一对接收线相对应。
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