CN110494828B - 信号处理系统、芯片和主动笔 - Google Patents

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Abstract

本申请部分实施例提供了一种信号处理系统、芯片和主动笔。信号处理系统包括：预放大电路，用于对接收的DSSS信号进行预放大处理并输出预放大处理后的DSSS信号；低通滤波电路，用于对所述预放大处理后的DSSS信号进行滤波处理并输出滤波处理后的DSSS信号；模数转换电路，用于对所述滤波处理后的DSSS信号进行采样并输出采样后的DSSS信号；噪声检测滤除电路，用于滤除所述采样后的DSSS信号中的噪声，并输出滤除噪声后的DSSS信号；数字解调电路，用于对所述滤除噪声后的DSSS信号进行解调以输出解调信号。本申请提供的信号处理系统在接收DSSS信号时，通过噪声检测滤除电路和自动控制预放大电路的增益能够使得信号处理系统具有强抗干扰能力，自动控制预放大电路的增益能够使得信号处理系统适应于不同的应用场景，具有高灵敏度，从而实现屏端与笔端同步以及发送命令等操作。

Description

信号处理系统、芯片和主动笔
技术领域
本申请涉及触控技术领域，特别涉及一种信号处理系统、芯片和主动笔。
背景技术
现有技术中DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)信号传输通常应用在射频环境中。发明人发现，在新型的主动笔触控系统中，理论上触控屏可通过发射DSSS信号与主动笔通信来实现屏端与笔端同步以及发送命令等操作，但是在触控屏和主动笔这一产业中并没有人能够实现这一项技术。主动笔的应用环境非常复杂，存在充电器干扰、电网传导干扰、白噪声干扰等多种干扰问题。在主动笔触控系统中，如何利用DSSS信号实现屏端与笔端同步以及发送命令等操作，保证主动笔在各种环境中能够正常使用成为技术产业化的难点。其中，主动笔在接收DSSS信号时，如何提高灵敏度与增强抗干扰能力成为关键。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种信号处理系统、芯片和主动笔，利用DSSS信号实现屏端与笔端的同步以及发送命令等操作。
本申请提供了一种信号处理系统，应用于主动笔，包括：
预放大电路，用于对接收的DSSS信号进行预放大处理并输出预放大处理后的DSSS信号；
低通滤波电路，用于对预放大后的DSSS信号进行滤波处理并输出滤波处理后的DSSS信号；
模数转换电路，用于对滤波处理后的DSSS信号进行采样并输出采样后的DSSS信号；
噪声检测滤除电路，用于滤除采样后的DSSS信号中的噪声，并输出滤除噪声后的DSSS信号；
数字解调电路，用于对滤除噪声后的DSSS信号进行解调以输出解调信号。
可选的，预放大电路的增益根据采样后的DSSS信号自适应调整。
可选的，若采样后的DSSS信号的幅值小于第一阈值，则预放大电路的增益提高；或者若采样后的DSSS信号的幅值大于第二阈值，则预放大电路的增益减小。
可选的，第二阈值大于第一阈值。
可选的，低通滤波电路为抗混叠滤波电路。
可选的，预放大电路为跨阻放大电路。
可选的，噪声检测滤除电路包括噪声检测模块和噪声滤除模块。
可选的，噪声检测模块用于对采样后的DSSS信号进行快速傅立叶变换分析，以检测采样后的DSSS信号中的噪声信号的频率。
可选的，噪声滤除模块包括陷波器，噪声滤除模块用于对噪声检测模块检测到的采样后的DSSS信号中的噪声进行滤除，其中陷波器的频率等于噪声信号的频率。
可选的，数字解调电路包括预设自相关信号，数字解调电路处理预设自相关信号和噪声检测滤除电路输出的DSSS信号得到解调信号。
可选的，数字解调电路处理预设自相关信号和噪声检测滤除电路输出的DSSS信号得到解调信号包括：
将预设自相关信号和噪声检测滤除电路输出的DSSS信号按位点乘以得到点乘结果；
将点乘的结果进行累加，得到累加结果；
根据累加结果，对噪声检测滤除电路输出的DSSS信号进行解调以获得解调信号。
可选的，将预设自相关信号和噪声检测滤除电路输出的DSSS信号按位点乘以得到点乘结果，具体包括：
将噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号与B位预设自相关信号按位点乘以得到点乘结果，其中，B为预设自相关信号的位数。
可选的，将点乘结果进行累加，得到累加结果，具体包括：
将噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号与B位预设自相关信号按位点乘的结果进行累加，得到累加结果；
将预设自相关信号整体后移1位。
可选的，根据累加结果，对噪声检测滤除电路输出的DSSS信号进行解调以获得解调信号，具体包括：
根据累加结果与预设门限的比较结果，对噪声检测滤除电路输出的DSSS信号进行解调以获得解调信号。
可选的，根据累加结果与预设门限的比较结果，对噪声检测滤除电路输出的DSSS信号进行解调，具体包括：
若累加结果大于第三阈值或小于第四阈值，则判断该数据为有用信号；
若累加结果小于第三阈值且大于第四阈值，则判断该数据为无用信号。
可选的，有用信号包括第一类信号和第二类信号，若累加结果大于第三阈值或小于第四阈值，则判断该数据为有用信号包括：
若检测到累加结果大于第三阈值，则识别出B位噪声检测滤除电路输出的DSSS信号为第一类信号；
若检测到累加结果小于第四阈值，则识别出B位噪声检测滤除电路输出的DSSS信号为第二类信号；
第三阈值大于第四阈值。
可选的，若检测到累加结果大于第三阈值，则识别出B位噪声检测滤除电路输出的DSSS信号为第一类信号之后包括：将采集到噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号的起始时刻作为识别出的第一类信号的起始时刻；
若检测到累加结果小于第四阈值，则识别出所述B位噪声检测滤除电路输出的DSSS信号为第二类信号之后包括：将采集到噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号的起始时刻作为识别出的第二类信号的起始时刻。
可选的，数字解调电路包括阈值设置模块，阈值设置模块用于计算无用信号的抖动值，并根据无用信号的抖动值更新第三阈值和第四阈值。
可选的，阈值设置模块根据无用信号的抖动值更新第三阈值和第四阈值的公式为：
Threshold_H＝3*σ，Threshold_L＝-3*σ
其中Threshold_H为第三阈值，Threshold_L为第四阈值，σ为无用信号的抖动值。
可选的，信号传输系统通过主动笔与触控屏之间形成的耦合电容接收触控屏发送的DSSS信号。
可选的，主动笔包括主电极和副电极，主动笔与触控屏之间形成的耦合电容具体为：
主电极与触控屏之间形成的耦合电容，和/或副电极与触控屏之间形成的耦合电容。
本申请还提供一种了芯片，包括上述的信号传输系统。
本申请还提供了一种主动笔，包括上述的芯片。
本申请还提供了一种信号处理装置，包括：
预放大电路，用于对接收的DSSS信号进行预放大处理并输出预放大处理后的DSSS信号；
低通滤波电路，用于对预放大处理后的DSSS信号进行滤波处理并输出滤波处理后的DSSS信号；
模数转换电路，用于对滤波处理后的DSSS信号进行采样并输出采样后的DSSS信号；
噪声检测滤除电路，用于滤除采样后的DSSS信号中的噪声，并输出滤除噪声后的DSSS信号；
数字解调电路，用于对滤除噪声后的DSSS信号进行解调以输出解调信号。
本申请提供的信号处理系统在接收DSSS信号时，通过噪声检测滤除电路和自动控制预放大电路的增益能够使得信号处理系统具有强抗干扰能力，自动控制预放大电路的增益能够使得信号处理系统适应于不同的应用场景，具有高灵敏度，从而实现屏端与笔端同步以及发送命令等操作。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本申请实施例中的信号处理系统应用于主动笔和触控屏的示意图；
图2是本申请实施例中的信号处理系统的示意图；
图3是本申请实施例中的信号处理系统的部分电路示意图；
图4是本申请实施例中的低通滤波器的输入输出波形图；
图5是本申请实施例中的噪声检测滤除电路滤除噪声干扰的示意图；
图6是本申请实施例中的触控屏的传输数据扩频编码的波形图；
图7是本申请实施例中的数字解调电路解调信号的流程图；
图8是本申请实施例中的噪声检测滤除电路输出的DSSS信号与预设自相关信号按位点乘累加识别有效信号编码的示意图；
图9是本申请实施例中的数字解调电路更新阈值的流程图；
图10是本申请实施例中的触控屏周期性发送DSSS信号的示意图；
图11是本申请实施例中的信号处理系统的示意图；
图12是本申请实施例中的芯片的示意图；
图13是本申请实施例中的信号处理装置的示意图；
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请部分实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
如图1所示为本申请中的信号处理系统的一种应用场景。请参考图1，触控屏104可以与主动笔101的笔尖电极形成耦合电容，在主动笔101接触或者靠近触控屏104的时候，触控屏104的传感器电极可与主动笔101的笔尖电极形成耦合电容，其中，传感器电极包括发送电极(TX电极，也称为驱动电极)和/或接收电极(RX电极)，而DSSS信号通过传感器电极发送，主动笔则通过触控屏与主动笔之间所形成的耦合电容接收所述DSSS信号。主动笔通过信号处理系统对接收的DSSS信号进行解调，从而实现屏端与笔端同步以及发送命令等操作。
具体的说，可以由触控屏中的触控芯片对传输数据进行扩频编码生成DSSS信号，触控芯片生成的DSSS信号通过触控屏的传感器电极发送给主动笔，主动笔利用耦合电容接收触控屏发送的DSSS信号。其中，触控芯片生成的DSSS信号包括待同步信息和待解调信息，其中，待同步信息包括触控屏在某具体时刻T发送的DSSS信号，待解调信息包括触控屏的编码I D，触控屏需要主动笔发送的具体打码信号，其中，具体打码信号可以包括主动笔的压力、主动笔的晃动信息和主动笔的应答信号等。本申请实施例中主动笔与触控屏之间形成的耦合电容可以为如图1中所示的耦合电容。如图1所示，主动笔101包括主电极105和副电极102，主动笔101与触控屏104之间形成的耦合电容可以为：主电极105与触控屏104之间形成的耦合电容106，也可以为副电极102与触控屏104之间形成的耦合电容103。主动笔101可以通过耦合电容106接收DSSS信号，也可以通过耦合电容103接收DSSS信号。但是触控屏中存在充电器、电网等共模干扰，共模干扰将耦合到触控屏的GND，使得这个触控屏系统都会有此共模干扰。共模干扰可以通过信号耦合的路径传送到主动笔，比如，可以通过触控屏的GND与主动笔主电极105之间的耦合电容107传送到主动笔，也可以通过触控屏的GND与主动笔副电极102耦合电容108传送到主动笔，也就是触控屏的共模干扰被主动笔接收。所以，主动笔在接收DSSS信号时，高灵敏度与强抗干扰能力成为关键。
本申请提供一种新型的可应用于主动笔的DSSS信号解调系统，DSSS信号解调系统使得主动笔在接收DSSS信号时，具有高灵敏度与强抗干扰能力。具体的，可参考图2，图2是本申请实施例中的信号传输系统的示意图。在图2中，主动笔通过耦合电容C接收DSSS信号，DSSS信号通过耦合电容C输入至主动笔中的DSSS信号解调系统，DSSS信号解调系统对接收到的DSSS信号进行解调以还原出传输数据。其中DSSS信号解调系统包括预放大电路201、低通滤波电路202、模数转换(ADC，Analog-to-Digital Converter)电路203、噪声检测滤除电路204以及数字解调电路205。其中，预放大电路201可以是跨阻放大(TIA，trans-impedanceamplifier)电路，低通滤波电路202可以是抗混叠滤波器(AAF，anti-alias filter)电路。预放大电路201对接收的DSSS信号进行预放大处理，并将预放大处理后的DSSS信号输入至低通滤波电路202，低通滤波电路202对预放大后的DSSS信号进行滤波处理，并将滤波处理后的DSSS信号输入至ADC电路203，ADC电路203对滤波处理后的DSSS信号进行采样，并将采样后的DSSS信号输入至噪声检测滤除电路204，噪声检测滤除电路204对采样数据进行噪声分析，监测到有噪声信号之后可滤除噪声信号，从而达到强抗干扰的目的，噪声检测滤除电路204将滤除噪声后的DSSS信号输入至数字解调电路205，数字解调电路205对滤除噪声后的DSSS信号进行解调，解调出DSSS信号的具体编码信息以还原出传输数据。
主动笔通过预放大电路201对DSSS信号进行预放大处理，根据ADC电路203输出的采样信号，控制预放大电路201的增益放大或者减小，实现自动控制增益，从而适配不同的应用场景。具体的，当主动笔离触控屏较远时，或者主动笔靠近触控屏的边缘时，主动笔监测到ADC电路203输出的采样信号的幅值小于第一阈值，控制预放大电路201放大增益，此时，主动笔更容易检测到有用信号，因此主动笔有更高的灵敏度，使得主动笔距离触控屏的距离较远或者主动笔靠近触控屏的边缘时，即使幅值小的信号也能够被主动笔接收并识别；当外界环境中存在较大的噪声干扰时，使得电路出现饱和失真，主动笔监测到ADC电路输出采样信号的幅值大于第二阈值，控制预放大电路减小增益，防止ADC电路饱和，使得信号不会出现失真，提升DSSS信号解调系统的抗干扰能力。较佳的，第一阈值可以小于第二阈值。
本申请提供的一种信号处理系统，可应用于主动笔，所述信号处理系统在接收DSSS信号时，通过噪声检测滤除电路能够使得信号处理系统具有强抗干扰能力，自动控制预放大电路的增益能够使得信号处理系统适应于不同的应用场景，具有高灵敏度。
具体的，预放大电路201可以是TIA电路301，本实施例以TIA电路301为例进行说明。请参考图3，TIA电路301包括放大器，反馈电容CF1、反馈电阻RF1、反馈电容CF2、反馈电阻RF2。其中放大器的正向输入端通过耦合电容来接收DSSS信号，放大器的负向输入端接参考电压VCMI，反馈电容CF1一端连接放大器的正向输入端，反馈电容CF1另一端连接放大器的反向输出端，反馈电阻RF1一端连接放大器的正向输入端，反馈电阻RF1另一端连接放大器的反向输出端和反馈电容CF1另一端；反馈电容CF2一端连接放大器的反向输入端，反馈电容CF2另一端连接放大器的正向输出端，反馈电阻RF2一端连接放大器的反向输入端，反馈电阻RF2另一端连接放大器的正向输出端和反馈电容CF2另一端。放大器的正向输出端和反向输出端作为TIA电路301的输出端。当主动笔监测到ADC电路输出采样信号的信号幅值小于第一阈值，通过增大反馈电阻RF1和反馈电阻RF2的阻值，增大TIA电路301的增益，主动笔更容易检测到有用信号，提高了主动笔检测的灵敏度；当主动笔监测到ADC电路输出采样信号的信号幅值大于第二阈值，通过减小反馈电阻RF1和反馈电阻RF2的阻值，减小TIA电路301的增益，防止ADC电路饱和，信号不会出现失真。主动笔通过检测到ADC电路输出采样信号的信号幅值的大小，来控制TIA电路301的增益，能够使主动笔适应于不同的应用场景，具有高灵敏度。
在实际应用中，预放大电路201可以是TIA电路301，还可以是其它放大电路，本申请对预放大电路的具体电路结构不做限制。
具体的，低通滤波电路202可以是AAF电路302，本实施例以AAF电路302为例进行说明。请参考图3，AAF电路包括放大器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、电容C3。其中，电阻R1的一端连接TIA电路301的放大器的反向输出端，电阻R1的另一端连接R3的一端、R5的一端和C1的一端，R3的另一端连接C2的一端和放大器的正向输入端，R5的另一端和C2的另一端连接放大器的反向输出端，电阻R2的一端连接TIA电路301的放大器的正向输出端，电阻R2的另一端连接R4的一端、R6的一端和C1的一端，R4的另一端连接C3的一端和放大器的反向输入端，R6的另一端和C3的另一端连接放大器的正向输出端，放大器的反向输出端VOUT_P、正向VOUT_N作为AAF电路的输出端。AAF电路302的主要作用为滤除高频干扰信号，并起到抗混叠作用。
在实际应用中，低通滤波电路202可以是AAF电路302，还可以是其它类型的低通滤波电路，本申请对低通滤波电路的具体电路结构不做限制。
AAF电路302的输入输出波形图可以如图4所示，输入为USI协议中的DSSS编码信号，以编码0为例，VOUT_P为被放大信号的正输出幅度，VOUT_N为被放大信号的负输出幅度，VCMI(Voltage Common Mode Input)为共模输入电压，通过配置图中的电阻电容等器件的参数可控制其输出幅度。
噪声检测滤除电路204包括噪声检测模块206和噪声滤除模块207。噪声检测模块206的输出端连接噪声滤除模块207的输入端，噪声滤除模块207的输出端作为噪声检测滤除电路204的输出端，并连接数字解调电路205的输入端。噪声监测模块的主要作用为监测ADC电路203输出的采样信号是否存在噪声干扰信号，其中检测噪声干扰的一种实现方式为对ADC电路203输出的采样信号进行FFT分析。请参考图5，噪声检测模块可以监测到有用信号和其他噪声干扰信号。噪声检测模块通过对接收到的DSSS信号能量谱进行FFT分析，能够得到DSSS有用信号频谱和环境中噪声干扰频谱，若存在噪声干扰信号，可以监测出噪声干扰信号频率与幅度。噪声滤除模块的主要作用为滤除噪声监测模块中监测到的噪声干扰信号，其中噪声滤除模块可以为陷波器。当监测到较大干扰时，设置噪声滤除模块，如设置陷波器的陷波频段为噪声监测模块监测到的噪声干扰频率，即可滤除此强噪声干扰信号。数字解调电路对噪声检测滤除电路的输出的DSSS信号进行解调。通过噪声检测滤除电路和自动控制预放大电路的增益，能够使得信号处理系统具有强抗干扰能力。
本实施例中触控屏对传输数据进行扩频编码生成DSSS信号。触控屏对DSSS信号进行扩频编码可以采用通用串行接口USI协议中“0”和“1”的DSSS扩频编码形式，如图6所示，“0”采用31比特编码0x58F9A42B表示，“1”采用31比特编码0x27065BD4表示，每个比特的时长为1us。本实施例中只是以USI协议中的DSSS信号编码为例，但在实际应用中并不局限于此种扩频编码。
数字解调电路205包括预设自相关信号，处理预设自相关信号和噪声检测滤除电路输出的DSSS信号得到解调信号。请参考图7，处理预设自相关信号和噪声检测滤除电路输出的DSSS信号得到解调信号具体包括：
S701，将所述预设自相关信号和所述噪声检测滤除电路输出的DSSS信号按位点乘；
S702，将所述按位点乘的结果进行累加，得到累加结果；
S703，根据所述累加结果，对所述噪声检测滤除电路输出的DSSS信号进行解调。
在S701中，将所述预设自相关信号和所述噪声检测滤除电路输出的DSSS信号按位点乘。
噪声检测滤除电路输出的DSSS信号包括第一类信号、第二类信号和第三类信号，第一类信号为传输数据中的“1”所对应的扩频编码0x27065BD4，第二类信号为传输数据中的“0”所对应的扩频编码0x58F9A428，第三类信号为无用信号。预设自相关信号为具有固定长度的一段数据。具体的说，预设自相关信号为B位，数字解调电路采集到噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号后，使采集到的B位DSSS信号都能与对应的B位预设自相关信号进行按位点乘，将预设自相关信号作为一个整体在时间轴上后移1位。其中，B为预设自相关信号的位数。例如，预设自相关信号为10位，数字解调电路将采集到的1-10位信号分别与预设自相关信号的1-10位进行点乘，自相关解调模块采集到第11位DSSS信号，预设自相关信号作为一个整体在时间轴上后移1位，即数字解调电路将采集到的2-11位信号分别与预设自相关信号的1-10位进行点乘，以此类推。预设自相关信号可以为第一类信号或第二类信号，本实施例中预设自相关信号以第一类信号为例，如图8所示，预设自相关信号的波形图为“编码1”的波形图。由USI协议的DSSS信号特性，“0”或“1”都是以31比特的数据编码，每个比特时长为1us，则每个比特采样得到的点数为N个，所以预设自相关信号为31*N的波表存储。随着每个采样点被采入，按位平移预设自相关信号，重复上述操作，将噪声检测滤除电路输出的DSSS信号和预设自相关信号按位点乘。
在S702中，将所述按位点乘的结果进行累加，得到累加结果；
具体地说，可以将B位噪声检测滤除电路输出的DSSS信号与B位预设自相关信号按位点乘的结果进行累加，得到累加结果。
在S703中，根据累加结果，对噪声滤除后的DSSS信号进行解调。
具体地说，可以根据累加结果分别与预设门限进行比较，对噪声滤除后的DSSS信号进行解调。预设门限可以包括第三阈值和第四阈值，第三阈值大于第四阈值。在实际应用中，第三阈值Threshold_H可以为大于0的自然数。第四阈值Threshold_L可以为小于0的自然数。进一步的，当累加结果大于第三阈值Threshold_H时，则识别出噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号为第一类信号，即为编码信号”1”,此时对应触控屏发送完编码信号”1”的时刻；当累加结果小于第四阈值Threshold_L时，则识别出噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号为第二类信号，即为编码信号”0”,此时对应触控屏发送完编码信号”0”的时刻。编码信号”0”和编码信号”1”是有用信号。当累加结果处于大于第四阈值Threshold_L且小于第三阈值Threshold_H时，则识别出噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号为无用信号，对应于屏端在此时没有发送DSSS信号，此时刻为无用信号时刻。
请参考图8，将滤噪处理后的DSSS信号和预设自相关信号按位点乘；将所述按位点乘的结果进行累加，得到累加结果；根据累加结果分别与预设门限进行比较，对所述噪声检测滤除电路输出的DSSS信号进行解调。第三阈值是大于0的自然数，第四阈值是小于0的自然数。进一步的，当累加结果大于第三阈值时，则识别出噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号为第一类信号，即图中标识的“有效信号编码1的起始时刻Tm+1”,此时对应触控屏发送完编码信号”1”的时刻；当累加结果小于第四阈值Threshold_L时，则识别出噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号为第二类信号，即图中标识的“有效信号编码0”的起始时刻Tn+1”,此时对应触控屏发送完编码信号”0”的时刻。当累加结果处于大于第四阈值Threshold_L且小于第三阈值Threshold_H时，则识别出噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号为无用信号，对应于屏端在此时没有发送DSSS信号，此时刻为无用信号时刻。从图8中可以看出，T0、T1、T2、Tm、Tn时刻采样得到的都是无用信号，Tm+1时刻开始采样得到编码1、Tn+1时刻开始采样得到编码0，数字解调电路得到相关解调信号。相关解调信号是对触控芯片生成的DSSS信号的解调信号，其中，触控芯片生成的DSSS信号包括待同步信息和待解调信息，解调信号包括同步信息和解调信息，其中，同步信息包括触控屏在某具体时刻T发送的DSSS信号，解调信息包括触控屏的编码ID，触控屏需要主动笔发送的具体打码信号，具体打码信号可以包括主动笔的压力、主动笔的晃动信息和主动笔的应答信号等。在本申请中，数字解调电路可将噪声检测滤除电路输出的DSSS信号解析出来，并可同步此DSSS信号，检测到其起始时刻，实现触控屏与主动笔的时序同步，以更好的进行触控屏与主动笔之间的信息交互。
进一步的，数字解调电路可以根据不同的应用场景，更新第三阈值Threshold_H和第四阈值Threshold_L，能够更准确的对每一段DSSS信号进行解析。数字解调电路包括阈值设置模块，阈值设置模块用于计算所述噪声信号的值并根据所述噪声信号的值更新所述第三阈值和第四阈值,此噪声信号为无用信号。请参考图9，具体的，数字解调电路对无用信号的数据进行统计，包括以下步骤：
S901，统计一段时间内相关解调信号中无用信号的数据抖动量；
S902，根据无用信号的数据抖动量，更新第三阈值和第四阈值。
在S901中，开启阈值更新模块，统计一段时间内相关解调信号中无用信号的数据抖动量。
在S902中，阈值设置模块根据所述无用信号的数据抖动量更新第三阈值和第四阈值，具体公式为：Threshold_H＝3*σ，Threshold_L＝-3*σ。其中Threshold_H为第三阈值，Threshold_L为第四阈值，σ为噪声信号的值。
图10为触控屏端周期性发送DSSS信号示意图，DSSS信号发送周期T包括DSSS信号的时间段和tnull时间段，tnull时间段为无用信号的发送时间段，在tnull时间段中，根据无用信号的数据抖动量，阈值设置模块可以更新第三阈值和第四阈值，从而更好地适应不同的应用环境，以及更准确的识别出有用信号和无用信号。
在本申请中，阈值设置模块根据所述无用信号的数据抖动量更新第三阈值和第四阈值的公式不限于Threshold_H＝3*σ，Threshold_L＝-3*σ。也可以设置为其它公式，本申请对根据所述无用信号的数据抖动量更新第三阈值和第四阈值的具体公式不做限制。
当应用场景发生变化，通过检测ADC电路输出的信号量的幅值来控制ADC电路的增益提高或者ADC电路的增益减小，从而提高主动笔接收的DSSS信号的灵敏度。通过设置噪声检测滤除模块，使得主动笔在接收DSSS信号时能够滤除触控屏的共模干扰，从而提高主动笔接收的DSSS信号的抗干扰能力。当噪声变化较大时，可开启阈值更新模块，使新的阈值更加适配环境，能够提高解调信号的准确度，以更准确的识别出无用信号和有用信号。
本实施方式相对于现有技术而言，数字解调电路可将噪声检测滤除电路输出的DSSS信号解调出来，并可同步此DSSS信号，检测到其起始时刻，实现触控屏与主动笔的时序同步，以更好的进行触控屏与主动笔之间的信息交互。
本申请提供一种DSSS信号的传输方式，如图11所示，包括：触控屏1101和主动笔1102。触控屏1101用于对传输数据进行扩频编码生成DSSS信号；触控屏1101，还用于通过与主动笔1102之间形成的耦合电容1103将DSSS信号发送至主动笔1102；主动笔1102，用于对接收的DSSS信号进行解调，得到解调信号，即为传输数据。本申请实施例中，通过主动笔与触控屏之间形成的耦合电容传输DSSS信号，可以很好的适用于触控系统中DSSS信号的传输，同时还可以满足主动笔对结构、尺寸与功耗的严格要求。
本申请还提供一种芯片，如图12所示，包括：预放大电路1201，用于对通过所述主动笔与触控屏之间形成的耦合电容接收的所述触控屏发送的DSSS信号进行预放大，其中，触控屏发送的DSSS信号是触控芯片对传输数据进行扩频编码生成DSSS信号，触控芯片生成的DSSS信号包括待同步信息和待解调信息，其中，待同步信息包括触控屏在某具体时刻T发送的DSSS信号，待解调信息包括触控屏的编码ID，触控屏需要主动笔发送的具体打码信号，其中，具体打码信号可以包括主动笔的压力、主动笔的晃动信息和主动笔的应答信号等。预放大电路1201将预放大后的所述DSSS信号输出至低通滤波电路1202；所述低通滤波电路1202，用于对预放大后的所述DSSS信号进行滤波处理，将滤波处理后的所述DSSS信号输出至模数转换电路1203；所述模数转换电路1203，用于对滤波处理后的所述DSSS信号进行采样，将采样后的DSSS信号输出至噪声检测滤除电路1204；噪声检测滤除电路1204，用于滤除采样后的DSSS信号中的噪声，将滤除噪声后的DSSS信号输出至数字解调电路1205；数字解调电路1205，用于对滤除噪声后的DSSS信号进行解调得到相关解调信号，相关解调信号为还原出的传输数据。相关解调信号包括同步信息和解调信息，其中，同步信息包括触控屏在某具体时刻T发送的DSSS信号，解调信息包括触控屏的编码I D，触控屏需要主动笔发送的具体打码信号，具体打码信号可以包括主动笔的压力、主动笔的晃动信息和主动笔的应答信号等。
主动笔通过预放大电路201对DSSS信号进行预放大处理，根据ADC电路203输出的采样信号，控制预放大电路201的增益放大或者减小，实现自动控制增益，从而适配不同的应用场景。具体的，当主动笔离触控屏较远时，或者主动笔靠近触控屏的边缘时，主动笔监测到ADC电路203输出的采样信号的幅值小于第一阈值，控制预放大电路201放大增益，此时，主动笔更容易检测到有用信号，因此主动笔有更高的灵敏度，使得主动笔距离触控屏的距离较远或者主动笔靠近触控屏的边缘时，即使幅值小的信号也能够被主动笔接收并识别；当外界环境中存在较大的噪声干扰时，使得电路出现饱和失真，主动笔监测到ADC电路输出采样信号的幅值大于第二阈值，控制预放大电路减小增益，防止ADC电路饱和，使得信号不会出现失真，提升DSSS信号解调系统的抗干扰能力。较佳的，第一阈值可以小于第二阈值。
本实施方式相对于现有技术而言，通过主动笔与触控屏之间形成的耦合电容传输DSSS信号，可以很好地适用于触控系统中DSSS信号的传输。本申请提供的信号处理系统在接收DSSS信号时，通过噪声检测滤除电路和自动控制预放大电路的增益能够使得信号处理系统具有强抗干扰能力，自动控制预放大电路的增益能够使得信号处理系统适应于不同的应用场景，具有高灵敏度。当噪声变化较大时，可开启阈值更新模块，使新的阈值更加适配环境，能够提高解调信号的准确度，以更准确的识别出无用信号和有用信号。
本申请还提供一种信号处理装置，包括如图13所示，包括：预放大电路1301，用于对接收的DSSS信号进行预放大处理并输出预放大处理后的DSSS信号。预放大电路1301将预放大后的所述DSSS信号输出至低通滤波电路1302；所述低通滤波电路1302，用于对预放大后的所述DSSS信号进行滤波处理，将滤波处理后的所述DSSS信号输出至模数转换电路1303；所述模数转换电路1303，用于对滤波处理后的所述DSSS信号进行采样，将采样后的DSSS信号输出至噪声检测滤除电路1304；噪声检测滤除电路1304，用于滤除采样后的DSSS信号中的噪声，将滤除噪声后的DSSS信号输出至数字解调电路1305；数字解调电路1305，用于对滤除噪声后的DSSS信号进行解调以输出解调信号。
本申请提供的信号处理装置在接收DSSS信号时，通过噪声检测滤除电路和自动控制预放大电路的增益能够使得信号处理系统具有强抗干扰能力，自动控制预放大电路的增益能够使得信号处理系统适应于不同的应用场景，具有高灵敏度，从而实现屏端与笔端同步以及发送命令等操作。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
类似地，虽然在附图中以特定顺序描述了操作，但是这不应理解为要求这些操作以所示的特定顺序或按照顺序依次执行，或者要求执行所有所示的操作，以实现期望的结果。而且，在本专利文件中描述的实施例中的各种单独的系统部件不应理解为在所有实施例中需要这种分离。
本专利文件仅描述了几个实现和示例，并且可以基于本专利文件中描述和示出的内容来做出其他实现、增强和变化。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (20)

1.一种信号处理系统，应用于主动笔，其特征在于，包括：
预放大电路，用于对接收的DSSS信号进行预放大处理并输出预放大处理后的DSSS信号；
低通滤波电路，用于对所述预放大处理后的DSSS信号进行滤波处理并输出滤波处理后的DSSS信号；
模数转换电路，用于对所述滤波处理后的DSSS信号进行采样并输出采样后的DSSS信号；
噪声检测滤除电路，用于滤除所述采样后的DSSS信号中的噪声，并输出滤除噪声后的DSSS信号；
数字解调电路，所述数字解调电路包括预设自相关信号，所述数字解调电路处理所述预设自相关信号和所述噪声检测滤除电路输出的DSSS信号得到解调信号，所述数字解调电路处理所述预设自相关信号和所述噪声检测滤除电路输出的DSSS信号得到所述解调信号包括：
将所述预设自相关信号和所述噪声检测滤除电路输出的DSSS信号按位点乘以得到点乘结果；
将所述点乘结果进行累加，得到累加结果；
若所述累加结果大于第三阈值或小于第四阈值，则判断所述噪声检测滤除电路输出的DSSS信号为有用信号；若所述累加结果小于第三阈值且大于所述第四阈值，则判断所述噪声检测滤除电路输出的DSSS信号为无用信号。
2.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，所述预放大电路的增益根据所述采样后的DSSS信号自适应调整。
3.根据权利要求2所述的信号处理系统，其特征在于；
若所述采样后的DSSS信号的幅值小于第一阈值，则所述预放大电路的增益提高；或者
若所述采样后的DSSS信号的幅值大于第二阈值，则所述预放大电路的增益减小。
4.根据权利要求3所述的信号处理系统，其特征在于，所述第二阈值大于所述第一阈值。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的信号处理系统，其特征在于，所述低通滤波电路为抗混叠滤波电路。
6.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，所述预放大电路为跨阻放大电路。
7.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，所述噪声检测滤除电路包括噪声检测模块和噪声滤除模块。
8.根据权利要求7所述的信号处理系统，其特征在于，所述噪声检测模块用于对所述采样后的DSSS信号进行快速傅里叶变换分析，以检测所述采样后的DSSS信号中的噪声信号的频率。
9.根据权利要求8所述的信号处理系统，其特征在于，所述噪声滤除模块包括陷波器，所述噪声滤除模块用于对所述噪声检测模块检测到的所述采样后的DSSS信号中的噪声进行滤除，其中所述陷波器的频率等于所述噪声信号的频率。
10.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，所述将所述预设自相关信号和所述噪声检测滤除电路输出的DSSS信号按位点乘以得到点乘结果，具体包括：
将所述噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号与B位所述预设自相关信号按位点乘以得到点乘结果，其中，所述B为所述预设自相关信号的位数。
11.根据权利要求10所述的信号处理系统，其特征在于，所述将所述点乘结果进行累加，得到累加结果，具体包括：
将所述噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号与B位所述预设自相关信号按位点乘的结果进行累加，得到累加结果；
将所述预设自相关信号整体后移1位。
12.根据权利要求11所述的信号处理系统，其特征在于，有用信号包括第一类信号和第二类信号，所述若所述累加结果大于第三阈值或小于第四阈值，则判断所述噪声检测滤除电路输出的DSSS信号为有用信号包括：
若检测到所述累加结果大于第三阈值，则所述噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号为第一类信号；
若检测到所述累加结果小于第四阈值，则所述噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号为第二类信号；
所述第三阈值大于所述第四阈值。
13.根据权利要求12所述的信号处理系统，其特征在于，所述若检测到所述累加结果大于第三阈值，则识别出所述噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号为第一类信号之后包括：将采集到所述噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号的起始时刻作为识别出的所述第一类信号的起始时刻；
所述若检测到所述累加结果小于第四阈值，则识别出所述噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号为第二类信号之后包括：将采集到所述噪声检测滤除电路输出的B位DSSS信号的起始时刻作为识别出的所述第二类信号的起始时刻。
14.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，所述数字解调电路包括阈值设置模块，阈值设置模块用于计算所述无用信号的抖动值，并根据所述无用信号的抖动值更新所述第三阈值和第四阈值。
15.根据权利要求14所述的信号处理系统，其特征在于，所述阈值设置模块根据所述无用信号的抖动值更新所述第三阈值和第四阈值的公式为：
Threshold_H=3*σ，Threshold_L=-3*σ
其中Threshold_H为第三阈值，Threshold_L为第四阈值，σ为无用信号的抖动值。
16.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，所述信号处理系统通过所述主动笔与触控屏之间形成的耦合电容接收所述触控屏发送的DSSS信号。
17.根据权利要求16所述的信号处理系统，其特征在于，所述主动笔包括主电极和副电极，所述主动笔与触控屏之间形成的耦合电容具体为：
所述主电极与所述触控屏之间形成的耦合电容，和/或所述副电极与所述触控屏之间形成的耦合电容。
18.一种芯片，其特征在于，包括：如权利要求1至17中任一项所述的信号处理系统。
19.一种主动笔，其特征在于，包括如权利要求18所述的芯片。
20.一种信号处理装置，其特征在于，包括：
预放大电路，用于对接收的DSSS信号进行预放大处理并输出预放大处理后的DSSS信号；
低通滤波电路，用于对所述预放大处理后的DSSS信号进行滤波处理并输出滤波处理后的DSSS信号；
模数转换电路，用于对所述滤波处理后的DSSS信号进行采样并输出采样后的DSSS信号；
噪声检测滤除电路，用于滤除所述采样后的DSSS信号中的噪声，并输出滤除噪声后的DSSS信号；
数字解调电路，所述数字解调电路包括预设自相关信号，所述数字解调电路处理用于对所述预设自相关信号和所述滤除噪声后的DSSS信号进行解调以输出解调信号，所述数字解调电路处理所述预设自相关信号和所述噪声检测滤除电路输出滤除噪声后的的DSSS信号得到所述解调信号包括：
将所述预设自相关信号和所述噪声检测滤除电路输出的DSSS信号按位点乘以得到点乘结果；
将所述点乘结果进行累加，得到累加结果；
若所述累加结果大于第三阈值或小于第四阈值，则判断所述噪声检测滤除电路输出的DSSS信号为有用信号；若所述累加结果小于第三阈值且大于所述第四阈值，则判断所述噪声检测滤除电路输出的DSSS信号为无用信号。
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