CN113467626A - 主动笔以及触控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种主动笔。主动笔包括第一收发器与第一控制电路。第一收发器用以接收上行信息，以及通过至少一数据信道发送对应的触碰坐标信息、第一类下行信息以及第二类下行信息。第一控制电路耦接第一收发器。第一控制电路基于上行信息以产生触碰坐标信息以及多个下行信息，并依据各下行信息的数据量与所需求的传送频率将其分类至第一类下行信息或第二类下行信息。一种包含前述主动笔的触控系统亦被提供。

Description

主动笔以及触控系统
技术领域
本发明涉及一种主动笔，尤其涉及一种具有数据分类功能的主动笔。
背景技术
在现今的触控技术中，提供主动笔来执行对电子装置的触控操作动作已成为一种主要趋势。主动笔(active pen)是一种输入设备，包括内部电子元件，用以提供关于笔位置、压力、悬停(hover)状态、接触(ink)状态、按键按压状态、电量状态以及其他功能的多种数据。上述数据被打包成多位封包,并加上循环冗余校验(Cyclic redundancy check，CRC)数据后，再利用各种调变方式，例如频率偏移调变(Frequency-Shift Keying，FSK)、开关键控(On-Off Keying，OOK)以及相位偏移调变(Phase-Shift Keying，PSK)等方式以通过下行通道(downlink)无线地进行传输(称为下行信息)。
然而在现行技术中，主动笔与触控显示面板之间仅有一条数据信道来传输下行信息，这使得不同属性、不同信息量的数据只能依据单一传输速率被发送。因此，现行的主动笔传输方式缺乏弹性，并限制了传输效能。
因此，需要提出一种解决方案，以提供更为弹性的传输模式，并藉此提高传输效能。
发明内容
本发明一种主动笔，能够提供更为弹性的传输模式，并提高传输效能。
本发明的主动笔包括第一收发器与第一控制电路。第一收发器用以接收上行信息，以及通过至少一数据信道发送对应的触碰坐标信息、第一类下行信息以及第二类下行信息。第一控制电路耦接第一收发器。第一控制电路基于上行信息以产生多个下行信息使触控面板接收器接收该信息，同时萃取坐标信息。第一控制电路并依据各下行信息的数据量与所需求的传送频率将其分类至第一类下行信息或第二类下行信息。
本发明的触控系统包括前述主动笔以及触控装置。触控装置包括主机。主机包括第二收发器与第二控制电路。第二收发器用以发送上行信息，并用以接收触碰坐标信息、第一类下行信息以及第二类下行信息。第二控制电路用以对触碰坐标信息、第一类下行信息以及第二类下行信息进行解析。
在本发明的一实施例中，前述第一类下行信息的数据量多于第二类下行信息的数据量。
在本发明的一实施例中，前述第一类下行信息的传送频率不高于第二类下行信息的传送频率。
在本发明的一实施例中，前述第一类下行信息包括笔压信息与电池状态信息，并且第二类下行信息包括按键按压状态信息与悬停状态信息、接触状态信息。
在本发明的一实施例中，前述至少一数据信道包括第一数据信道。前述第一控制电路还用以混合第一类下行信息以及第二类下行信息，并控制第一收发器经由第一数据信道发送经混合的第一类下行信息以及第二类下行信息。
在本发明的一实施例中，前述至少一数据信道包括第一数据信道与第二数据信道。前述第一控制电路还用以控制第一收发器经由第一数据信道发送第一类下行信息，以及控制第一收发器经由第二数据信道发送第二类下行信息。
在本发明的一实施例中，前述第一类下行信息与第二类下行信息以依时序交互排列的方式被分时传送。
在本发明的一实施例中，第一类下行信息与第二类下行信息以不同频率被传送。
在本发明的一实施例中，前述第一类下行信息与第二类下行信息以正交编码方式被传送。
基于上述，本发明通过数据分类动作以及通过至少一数据信道来传输下行信息，以提供更为弹性的传输模式，并藉此提高传输效能。
附图说明
图1示出本发明一实施例的主动笔结构的方块示意图；
图2示出本发明一实施例的触控系统的方块示意图；
图3示出本发明一实施例中的主动笔动作的步骤流程图；
图4示出本发明一实施例中的触控装置动作的步骤流程图；
图5A示出第一类下行信息以及第二类下行信息以分时方式传输的示意图；
图5B示出图5A所示实施例的变形例；
图6A示出第一类下行信息以及第二类下行信息以分频方式传输的示意图；
图6B示出图6A所示实施例的变形例；
图7A示出第一类下行信息以及第二类下行信息以分码方式传输的示意图；
图7B示出图7A所示实施例的变形例；
图8A示出具有多个数据信道与多个发射器的主动笔的示意图；
图8B示出具有多个数据信道与单一发射器的主动笔的示意图；
图8C示出具有多个数据信道与单一发射器的主动笔的示意图；
图8D示出具有多个数据信道与多个发射器的主动笔的示意图。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1示出本发明一实施例的主动笔结构的方块示意图。请见图1，主动笔100包括第一收发器110与第一控制器120。第一收发器110用以接收上行信息及传送下行信息。在本发明中，上行信息是指触控装置向主动笔100发送的信息，而下行信息是指主动笔100回传给触控装置的信息。上行信息包括需求信息、同步信息以及协议信息。需求信息包括指定要回传的数据项，例如触碰坐标信息、笔压信息、按键按压状态信息、悬停状态信息、接触(ink)状态信息以及电池状态信息等。协议信息包含调变方式、调变频率以及驱动时序等。协议信息是在产品出厂时已经事先定义，其包含相应的接收时序、接收频率以及编译码方式，而使得触控面板与主动笔可以互相搭配。因此，使用不同协议的触控面板与主动笔无法进行沟通。第一控制器120耦接第一收发器110，以依据需求信息采集指定信息。
采集到的指定信息包括主要信息以及次要信息。主要信息是指触碰坐标信息。次要信息是指触碰坐标信息之外的其他信息。第一控制器120并用以对次要信息进行分类。第一控制器120可基于数据量、需求的更新率以及需求的数据正确性当中至少一种来进行分类。在本实施例中，数据量多、需求的更新率不高(实时性需求低)且需求的数据正确性高的次要信息被分类为第一类下行信息，例如括笔压信息(8～16bits)与电池状态信息(2～8bits)。相对地，数据量少、需求的更新率高(实时性需求高)且需求的数据正确性不高的次要信息被分类为第二类下行信息，例如括按键按压状态信息(1～3bits)与悬停状态信息(1bit)。
由于第一类下行信息所需求的数据正确性高，因此第一控制器120还用以依据第一类下行信息生成CRC码或核对和(Checksum)码。生成的CRC码或核对和码被附加到第一类下行信息的后面，以提供接收方(触控装置)进行检验以确定传输信息是否发生变化。简单来说，CRC码或核对和码被用来检测或校验信息传输后可能出现的错误。相对地，由于第二类下行信息的数据量少且所需求的数据正确性不高，因此第一控制器120不基于第二类下行信息的数据量生成CRC码或核对和码。在一实施例中，第二类下行信息可以仅通过数据本身去抖动(Debounce)来避免错误。其中，下行信息可利用相位偏移调变方式以通过下行通道无线地进行传输，例如频率键移(FSK)、二位相位偏移调变(BPSK)、四位相位偏移调变(QPSK)、微分二元相移键控(DBPSK)、差分四相位移键(DQPSK)以及其组合。
图2示出本发明一实施例的触控系统的方块示意图。请见图2，触控系统200包括主动笔210以及主机220。关于主动笔210的架构在图1所示实施例已有详细的说明，于此不再赘述。主机220包括第二控制电路221、主控制器222、第二收发器223、触控接口224、显示器225以及内存226。触控接口224可以是触摸板。其中，显示器225以及触控接口224可相互整合为触控显示面板。
第二收发器223耦接至触控接口224，并通过触控接口224与主动笔210执行信号的收发动作。第二控制电路221耦接在主控制器222以及第二收发器223之间。第二控制电路221用以依据与主动笔210相应的一协议信息来解析主动笔210回传的下行信息，以依据解析结果获知主动笔210的一个或多个操作状态。第二控制电路221可将所判断出的主动笔210的操作状态传送至主控制器222。主控制器222可依据所获得的操作状态来执行对应的至少一应用操作。内存226耦接至主控制器222以及第二收发器223。内存226可用以提供主控制器222以及第二收发器223执行任意动作时所需的任意信息。
在一实施例中，第二收发器223包括发射电路2231、接收电路2232以及选择器电路2233。发射电路2231耦接至第二控制电路221以及选择器电路2233，用以通过选择器电路2233以发送信号至触控界面224及主动笔210。发射电路2231可用以发送需求信息至主动笔210。接收电路2232耦接至第二控制电路221以及选择器电路2233，通过选择器电路2233以及触控接口224以接收主动笔210所发出的信号，例如多个数据项。选择器电路2233并耦接至第二控制电路221。选择器电路2233依据第二控制电路221产生的操作模式信号以使接收电路2232(通过端点R)或发射电路2231(通过端点T)耦接至触控接口224。选择器电路2233可依据操作模式信号以使第二收发器223执行信号的传送或接收动作。
在一实施例中，第二控制电路221可以为数字电路及/或任意形式的模拟电路。第二控制电路221可以利用本领域技术人员所熟知的任意形式具运算能力的处理器来实施，本发明对此不做任何限制。内存226可以为动态随机存取内存、静态随机存取内存、非易失性内存、或上述内存的组合，同样没有固定的限制。此外，发射电路2231、接收电路2232以及选择器电路2233也皆可应用本领域技术人员所熟知的相关电路来实施，没有特别的限定。
图3示出本发明一实施例中的主动笔动作的步骤流程图。请同时参见图2与图3，在步骤S310中，由主动笔210的第一收发器接收上行信息。在步骤S320中，由主动笔210的第一控制电路判断接收方是否存在。若是存在，则由第一控制电路解析接收到的上行信息(步骤S330)。若是不存在，则退回步骤S310。在步骤S340中，由第一控制电路依据上行信息以回传对应的下行信息，包括触碰坐标信息、第一类下行信息以及第二类下行信息。
图4示出本发明一实施例中的触控装置动作的步骤流程图。请同时参见图2与图4，在步骤S410中，由触控装置220)的第二收发器223发送上行信息。在步骤S420中，由触控装置220的第二收发器223接收主动笔210回传的下行信息。在步骤S430中，由触控装置220的第二控制电路221判断主动笔210是否存在。若是存在，则解析接收到的下行信息(步骤S440)。若是不存在，则退回步骤S410。接着，由触控装置220的第二控制电路221依据解析结果以产生坐标信息以及其他数字数字信息(步骤S450)。
在本发明中，第一控制器120可以控制第一收发器110以通过至少一数据信道回传前述第一类下行信息以及第二类下行信息。在一实施例中，可以通过单一数据信道来回传第一类下行信息以及第二类下行信息。在一实施例中，可以通过两个数据信道来分别回传第一类下行信息以及第二类下行信息。下面将以多个实施例来说明第一类下行信息以及第二类下行信息的多种传输方式。
图5A示出第一类下行信息以及第二类下行信息以分时方式传输的示意图。请见图5A，在本实施例中，第一类下行信息501与第二类下行信息502以依时序交互排列的方式被分时传送。也就是说，第一类下行信息501的传输时段与第二类下行信息502的传输时段并不重叠。可以看到，第一类下行信息501数据量大且被附加CRC码或核对和码。第二类下行信息502的数据量小且更新率较第一类下行信息501为高。
图5A描述了允许进行长时间传输第一类下行信息501的情况。可以看到，第一类下行信息501与第二类下行信息502于一时间区间中以依时序交互排列的方式被分时传送，并在前述时间区间结束时第一类下行信息501已被传输完成。图5B示出图5A所示实施例的变形例。请见图5B，在不允许进行长时间传输的情况下，第一类下行信息501(附加了CRC码或核对和码)可进一步被拆分为多段以进行传输。在图5A与图5B所示实施例中，第一类下行信息501与第二类下行信息502可基于单一频率并通过单一数据信道以时段区分进行传送，该不同时段传送方式的作用即相当于经由双数据信道(即前述第一数据信道与第二数据信道，其中各信道于不同时段进行传送)被进行传送。或者，第一类下行信息501与第二类下行信息502可基于不同频率并分别通过双数据信道(各信道采用不同调变频率)被进行传送。
图6A示出第一类下行信息以及第二类下行信息以分频方式传输的示意图。请见图6A，在本实施例中，第一类下行信息501与第二类下行信息502基于不同频率被传送。可以看到，第一类下行信息501的传输时段与第二类下行信息502的传输时段部分地重叠。图6B示出图6A所示实施例的变形例。请见图6B，在不允许进行长时间传输的情况下，第一类下行信息501可进一步被拆分为多段以进行传输。在图6A与图6B所示实施例中，第一类下行信息501与第二类下行信息502可基于不同的两个频率通过单一数据信道进行传送。其中，主动笔的第一控制电路可混合第一类下行信息501以及第二类下行信息502，并控制第一收发器经由单一数据信道发送经混合的第一类下行信息501以及第二类下行信息502。或者，第一类下行信息501与第二类下行信息502可基于不同的两个频率并通过不同数据信道(双数据信道)被进行传送。其中，“混合”是指上述的数据信道是通过单一电极发送或是通过多个电极发送。
图7A示出第一类下行信息以及第二类下行信息以分码方式传输的示意图。请见图7A，在本实施例中，第一类下行信息501的传输时段与第二类下行信息502的传输时段部分地重叠。第一类下行信息501与第二类下行信息502可由正交(othogonal)或低相关(low-correlation)码进行编码后基于相同频率被传送。简单来说，第一类下行信息501与第二类下行信息502的编码方式不同。例如，经编码的第一类下行信息501以“-1,-1”(相当于连续两个负脉冲)表示原始数据“0”，并以“+1,+1”(相当于连续两个正脉冲)表示原始数据“1”。经编码的第二类下行信息502以“-1,+1”(相当在负脉冲后输出正脉冲)表示原始数据“0”，并以“+1,-1”(相当在正脉冲后输出负脉冲)表示原始数据“1”。
图7B示出图7A所示实施例的变形例。请见图7B，在不允许进行长时间传输的情况下，第一类下行信息501可进一步被拆分为多段以进行传输。在图7A与图7B所示实施例中，第一类下行信息501与第二类下行信息502可基于同频不同码的方式通过双数据信道进行传送(各信道采用不同编码)。
上述多个实施例针对主动笔具有单个或多个发射器(电极)的情形可以有不同的应用。图8A示出具有多个数据信道与多个发射器的主动笔的示意图。请见图8A，在主动笔具有多个发射器(例如电极Tx1与Tx2)的情况下，可采用分频或分码的方式来进行多数据信道传输，并且接收端(触控装置)可混合接收通过不同数据信道的下行信息。
图8B示出具有多个数据信道与单一发射器的主动笔的示意图。请见图8B，在主动笔仅有一个发射器(例如电极Tx1)的情况下，仍可采用分频或分码的方式来进行多数据信道传输，但需要在主动笔的电路端将多个数据信道的下行信息混合后再进行传输。
图8C示出具有多个数据信道与单一发射器的主动笔的示意图。请见图8C，在主动笔仅有一个发射器(例如电极Tx1)的情况下，仍可采用分频或分码的方式来进行多数据信道传输。图8C与图8B的差异在于，图8C在产生下行信息时即混合多个数据信道的信号，并将混制的下行信息通过该个发射器(电极Tx1)进行传输。
图8D示出具有多个数据信道与多个发射器的主动笔的示意图。请见图8A与图8D，在数据信道的数量多于发射器的数量的情况下，各发射器(电极)可用以传输来自多个数据信道的混制信号。举例来说，电极Tx1可用以传输第一数据信道与第二数据信道的混制信号，并且电极Tx2可用以传输第三数据信道与第四数据信道的混制信号。图8A与图8D的差异在于，图8A是在产生下行信息时即混合多个数据信道的信号，而图8D是在主动笔的电路端将多个数据信道的下行信息混合后再进行传输。需说明的是，虽然图8A、图8B与图8D中仅示出两个数据信道，但这仅是为了保持图面简洁的目的而示出。设计者当可依实际需求变动数据信道的数量(例如两个以上)。故本发明图示中的数量不应成为解释本发明权利要求范围的限制。
需说明的是，在本发明中，可随实际需求与限制规划数据信道要传输的数据类型。并且，下行信息的接收方(触控装置)是以相应的接收时序、接收频率以及译码方式中至少一种来解析下行信息。
综上所述，本发明通过数据分类动作以及通过至少一数据信道来传输下行信息，可以使实时性需求高且数据量较小的数据被实时传送，并使实时性需求不高且数据量较大的数据维持其传输数据正确性。如此一来，以提供更为弹性的传输模式，并提高传输效能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种主动笔，其特征在于，包括：
第一收发器，用以接收上行信息，以及通过至少一数据信道发送对应的触碰坐标信息、第一类下行信息以及第二类下行信息；以及
第一控制电路，耦接所述第一收发器，基于所述上行信息以产生所述触碰坐标信息以及多个下行信息，并依据所述多个下行信息中各下行信息的数据量与所需求的传送频率将其分类至所述第一类下行信息或所述第二类下行信息。
2.根据权利要求1所述的主动笔，其特征在于，其中所述第一类下行信息的数据量多于所述第二类下行信息的数据量。
3.根据权利要求1所述的主动笔，其特征在于，其中所述第一类下行信息的传送频率不高于所述第二类下行信息的传送频率。
4.根据权利要求1所述的主动笔，其特征在于，其中所述至少一数据信道包括第一数据信道，并且所述第一控制电路还用以：
混合所述第一类下行信息以及所述第二类下行信息，并控制所述第一收发器经由所述第一数据信道发送经混合的所述第一类下行信息以及所述第二类下行信息。
5.根据权利要求1所述的主动笔，其特征在于，其中所述至少一数据信道包括第一数据信道与第二数据信道，并且所述第一控制电路还用以：
控制所述第一收发器经由所述第一数据信道发送所述第一类下行信息；以及
控制所述第一收发器经由所述第二数据信道发送所述第二类下行信息。
6.根据权利要求5所述的主动笔，其特征在于，其中所述至少一数据信道还包括第三数据信道以及第四数据信道，所述主动笔还包括：
第二收发器，用以通过所述第三数据信道与所述第四数据信道发送所述第一类下行信息以及所述第二类下行信息；
并且所述第一控制电路还用以：
控制所述第一收发器发送来自所述第一数据信道与所述第二数据信道的混制信号；以及
控制所述第二收发器发送来自所述第三数据信道与所述第四数据信道的混制信号。
7.根据权利要求1所述的主动笔，其特征在于，其中所述第一类下行信息与所述第二类下行信息以依时序交互排列的方式被分时传送。
8.根据权利要求7所述的主动笔，其特征在于，其中所述第一类下行信息被拆分为多段以进行传输，并且所述第一类下行信息的各段的传输时段与所述第二类下行信息的传输时段不重叠。
9.根据权利要求1所述的主动笔，其特征在于，其中所述第一类下行信息与所述第二类下行信息以不同频率被传送。
10.根据权利要求9所述的主动笔，其特征在于，其中所述第一类下行信息被拆分为多段以进行传输，并且所述第一类下行信息的各段的传输时段与所述第二类下行信息的传输时段重叠。
11.根据权利要求1所述的主动笔，其特征在于，其中所述第一类下行信息与所述第二类下行信息以正交编码方式被传送。
12.根据权利要求11所述的主动笔，其特征在于，其中所述第一类下行信息被拆分为多段以进行传输，并且所述第一类下行信息的各段的传输时段与所述第二类下行信息的传输时段重叠。
13.一种触控系统，其特征在于，包括：
根据权利要求1所述的主动笔；以及
触控装置，包括主机，且所述主机包括：
第二收发器，用以发送所述上行信息，并用以接收所述触碰坐标信息、所述第一类下行信息以及所述第二类下行信息；以及
第二控制电路，用以对所述触碰坐标信息、所述第一类下行信息以及所述第二类下行信息进行解析。
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