CN114691439B - 一种可扩展通道的电容触摸检测芯片电路及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可扩展通道的电容触摸检测芯片电路及检测方法，其中，所述电路包括：电容触摸检测通道、MUX选择模块、选择控制单元、控制状态机和通道检测模块；所述电容触摸检测通道一端耦接触摸电容，且另一端耦接MUX选择模块；所述MUX选择模块包括多级MUX，且MUX选择模块的每一级MUX均通过选择控制单元耦接控制状态机，控制状态机通过选择控制单元实现选择每一级的MUX传输数据；所述控制状态机的控制端耦接通道检测模块，所述通道检测模块包括多个检测模块供控制状态机选择使用。本发明通过复用PIN脚功能，分时复用控制状态机和检测模块，节省了芯片设计的面积和成本，扩展了可用的电容检测通道数量。

Description

一种可扩展通道的电容触摸检测芯片电路及检测方法
技术领域
本发明涉芯片设计领域，具体为一种可扩展通道的电容触摸检测芯片电路及检测方法。
背景技术
电容触摸检测在应用时，不同的检测事件需要不同的检测通道，通常每一检测通道需要一组独立的PIN脚，并行检测时，每个通道需要独立的检测模块，导致在芯片设计实现中，每个通道及检测模块都需要占用一定的硬件设计资源，出于芯片面积成本的考虑，电容触摸检测的通道数量是有限的，如果需要更多通道，芯片在设计实现过程中需要额外增加更多的通道硬件资源；
另外，在芯片设计时，通道的检测通常不是全时工作的，检测的周期往往远远大于通道工作的周期，片内硬件没有得到充分的复用，浪费了片内硬件资源。
现有技术已经不能满足现阶段人们对性能和成本的综合需求，基于现状，急需对现有技术进行改革。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可扩展通道的电容触摸检测芯片电路和检测方法，以解决如何在不增加芯片面积成本的前提下实现更多的可用电容触摸检测通道的问题。
一方面，本发明提供如下技术方案，一种可扩展通道的电容触摸检测芯片电路，包括：电容触摸检测通道、MUX选择模块、选择控制单元、控制状态机和通道检测模块；
所述电容触摸检测通道一端耦接触摸电容，且另一端耦接MUX选择模块；所述MUX选择模块包括多级MUX，所述MUX选择模块的第一级MUX的输入端耦接电容触摸检测通道，且每两个前一级MUX的输出端作为后一级MUX的输入端，且最后一级MUX的输出端耦接控制状态机，且MUX选择模块的每一级MUX均通过选择控制单元耦接控制状态机，控制状态机通过选择控制单元实现选择每一级的MUX传输数据；所述控制状态机的控制端耦接通道检测模块，所述通道检测模块包括多个检测模块，用于供控制状态机选择使用。
另一方面，本发明提供如下技术方案一种可扩展通道的电容触摸检测芯片的检测方法，包括：
当触发事件a发生时，会触发控制状态机运转进行电容触摸检测，第一MUX（选择控制器）使能选择需要扫描的电容触摸检测通道，控制状态机控制检测模块计算、存储并处理得到的检测结果；
当触发事件b再发生时，会再次触发控制状态机运转进行电容触摸检测，通过复用芯片（使用该检测模块的系统或SoC）内其他PIN脚添加独立的扩展检测通道，并通过第二MUX使能选择扫描扩展的电容触摸检测通道进行检测，且第三MUX通过不同的触发事件使能选择第一MUX扫描的电容触摸检测通道或第二MUX扫描的扩展的电容触摸检测通道。
本发明通过分时复用芯片内的PIN脚、控制状态机和通道检测模块，在不增加芯片面积成本的前提下，实现了芯片电容触摸检测通道的扩展，实现用较低面积成本的单个芯片支持更多的电容触摸通道检测。
附图说明
图1为本发明可扩展通道的电容触摸检测芯片电路示意图；
图2为本发明检测方法中不使用扩展的电容触摸检测通道检测时的时序图；
图3为本发明检测方法中使用扩展的电容触摸检测通道检测时的时序图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的领域，普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1，一方面，本发明提供一技术方案，一种可扩展通道的电容触摸检测芯片电路，包括：电容触摸检测通道、MUX选择模块、选择控制单元、控制状态机和通道检测模块；
所述电容触摸检测通道一端耦接触摸电容，且另一端耦接MUX选择模块，所述MUX选择模块为两路输入单路输出的选择控制器，MUX选择模块包括多级MUX，其中，第一级MUX的输入端耦接电容触摸检测通道，且每两个第一级MUX的输出端作为第二级MUX的输入端，且第二级MUX的输出端作为第三级MUX的输入端，以此类推，最后一级MUX的输出端耦接控制状态机；
所述MUX选择模块的每一级MUX均通过选择控制单元耦接控制状态机，控制状态机通过选择控制单元实现选择每一级的MUX传输数据，数据通过第一级MUX传输给第二级MUX，最后通过最后一级MUX的输出端将数据传输给控制状态机；
所述控制状态机的控制端耦接通道检测模块，所述通道检测模块包括多个检测模块，用于供控制状态机选择使用。
本发明提供了一可选实施例用于阐述可扩展通道的电容触摸检测芯片电路的实施过程。例如，通道检测模块包括第一检测模块和第二检测模块，MUX选择模块包括第一级MUX和第二级MUX，其中第一级MUX包括两个MUX，分别为第一MUX和第二MUX，第二级MUX包括一个MUX，为第三MUX。由于MUX具有两路输入，所以第一级MUX的输入端能够耦接4路电容触摸检测通道，其中，第一路和第二路电容触摸检测通道耦接第一MUX，第三路和第四路电容触摸检测通道耦接第二MUX；
当检测第一电容触摸通道事件时，控制状态机通过选择控制单元选择第一MUX，该第一MUX的输出端通过第三MUX将数据传输给控制状态机，控制状态机通过选择通道检测模块中的第一检测模块计算、存储并处理得到的检测结果；
当检测第二电容触摸通道事件时，控制状态机通过选择控制单元选择第一MUX，该第一MUX的输出端通过第三MUX将数据传输给控制状态机，控制状态机通过选择通道检测模块中的第二检测模块计算、存储并处理得到的检测结果；
当检测第三电容触摸通道事件时，控制状态机通过选择控制单元选择第二MUX，该第二MUX的输出端通过第三MUX将数据传输给控制状态机，控制状态机通过分时复用选择通道检测模块中的第一检测模块计算、存储并处理得到的检测结果；
当检测第四电容触摸通道事件时，控制状态机通过选择控制单元选择第二MUX，该第二MUX的输出端通过第三MUX将数据传输给控制状态机，控制状态机通过分时复用选择通道检测模块中的第二检测模块计算、存储并处理得到的检测结果。
另一方面，本发明提供另一技术方案，一种可扩展通道的电容触摸检测芯片的检测方法，具体方法步骤包括：
触发事件a和事件b均为周期性事件，当事件a发生时，会触发控制状态机运转进行电容触摸检测，第一MUX（选择控制器）使能选择需要扫描的电容触摸检测通道，第三MUX使能选择第一MUX扫描事件a发生的通道，控制状态机控制检测模块计算、存储并处理得到的检测结果；当触发事件b再发生时，会再次触发控制状态机运转进行电容触摸检测。
当有更多检测通道时，常规的技术手段是：控制状态机需要控制每个通道对应的独立检测模块计算、存储并处理得到的检测结果；而本发明为了节省检测模块的硬件资源，通过复用芯片（使用该检测模块的系统或SoC）内其他PIN脚添加独立的扩展检测通道进行计算、存储并处理得到的检测结果，因为通常在触摸电容检测时，通道检测的时长远小于检测周期，比如每50ms触发一次检测，每一次检测耗时1ms,那么在每个50ms的周期内，有49ms的时间通道检测模块处于空闲状态，所以通过提供分时复用检测模块，在原有的检测模块的硬件资源的基础上，能够检测更多的通道。
所以，当触发事件b再发生时，通过复用芯片（使用该检测模块的系统或SoC）内其他PIN脚添加独立的扩展电容触摸检测通道，比如一个SoC芯片有16个管脚，通道检测模块可能只用到了其中4个，那么可以复用其他12个管脚扩展电容触摸检测通道的数量，然后通过第二MUX使能选择扫描扩展的b事件发生的电容触摸检测通道进行检测，且第三MUX使能选择第二MUX扫描扩展的电容触摸检测通道，控制状态机控制所述通道检测模块计算、存储并处理得到的检测结果。
由此可见，对于原有N个通道的方案，可以扩展至2N、3N甚至更多的检测通道，例如，原有0a和1a共两个通道，相对应的需要使用第一检测模块和第二检测模块，通过分时复用芯片其他PIN脚扩展0b检测通道和1b检测通道后，扩展形成0a、1a、0b和1b四个可用检测通道。
本发明还提供了另一可选实施例用于阐述可扩展通道的电容触摸检测芯片的检测方法通过串行或者并行的检测方式检测0a、1a、0b、1b通道的电容触摸事件；其中，
串行检测方式为：当触发事件a发生时，通过第一MUX使能选择扫描0a电容触摸检测通道，同时通过第三MUX使能选择第一MUX扫描的0a电容触摸检测通道的结果，控制状态机控制第一检测模块计算存储并处理0a电容触摸检测通道的数据；再通过第一MUX使能选择扫描1a电容触摸检测通道，同时通过第三MUX使能选择第一MUX扫描的1a电容触摸检测通道的结果，控制状态机控制第二检测模块计算存储并处理1a电容触摸检测通道的数据；当触发事件b发生时，通过第二MUX使能选择扫描0b电容触摸检测通道，同时通过第三MUX使能选择第二MUX扫描的0b电容触摸检测通道的结果，控制状态机分时复用第一检测模块计算存储并处理0b电容触摸检测通道的数据；再通过第二MUX使能选择扫描1b电容触摸检测通道，同时通过第三MUX使能选择第二MUX扫描的1b电容触摸检测通道的结果，控制状态机分时复用第二检测模块计算存储并处理1b电容触摸检测通道的数据。
并行检测方式为：当触发事件a发生时，通过第一MUX使能选择扫描0a和1a电容触摸检测通道，同时通过第三MUX使能选择第一MUX扫描的0a和1a电容触摸检测通道的结果，控制状态机控制第一检测模块和第二检测模块分别计算存储并处理0a电容触摸检测通道和1a电容触摸检测通道的数据；当触发事件b发生时，通过第二MUX使能选择扫描0b和1b电容触摸检测通道的结果，同时通过第三MUX使能选择第二MUX扫描的0b和1b电容触摸检测通道，控制状态机分时复用第一检测模块和第二检测模块分别计算、存储并处理0b电容触摸检测通道和1b电容触摸检测通道的数据。
由此可见，常规手段控制状态机通过控制第一检测模块和第二检测模块只能实现0a和1a两个电容触摸检测通道发生事件的检测。而本发明采用串行检测方式，最终实现了第一检测模块检测0a、0b两个电容触摸检测通道，且第二检测模块检测1a、1b两个电容触摸检测通道的结果。本发明采用并行检测方式，控制状态机通过控制第一检测模块和第二检测模块，不需要增加额外的检测模块也能够实现0a、1a、0b、1b四个电容触摸检测通道发生事件的检测，有效的解决了背景技术中提及的如果需要更多通道，芯片在设计实现过程中需要额外增加更多的通道硬件资源的问题。
本发明还提供了另一可选实施例，用于比较可扩展通道的电容触摸检测芯片的检测方法在不分时复用检测模块和分时复用检测模块的两种方式的时序情况：
参考图2，当不分时复用检测模块时，当触发事件a触发时，通过第一/第二检测模块检测、计算和处理该事件的数据，工作过程如下：
（1）控制状态机处于空闲状态；
（2）触发事件a触发；
（3）事件a触发控制状态机开始工作，使能a系列通道；
（4）控制状态机工作计时结束后关闭a系列通道；
（5）控制状态机转为空闲状态。
参考图3，当分时复用检测模块时，虽然有0a、1a、0b、1b四个电容触摸检测通道，但是通过第一检测模块和第二检测模块即可实现上述4个电容触摸检测通道的检测，工作过程如下：
（1）控制状态机处于空闲状态；
（2）触发事件a触发；
（3）事件a触发控制状态机开始工作，通过第一MUX使能选择扫描该事件a电容触摸检测通道，第三MUX使能选择第一MUX扫描的事件a电容触摸检测通道；
（4）控制状态机工作计时结束后关闭所述第一MUX使能选择的a电容触摸检测通道；
（5）控制状态机转为空闲状态；
（6）触发事件b触发（b事件和a事件不重合，且a和b的触发周期远大于控制状态机工作周期）；
（7）事件b触发控制状态机开始工作，置位通道控制选择信号，第二MUX使能选择扫描该事件b电容触摸检测通道，第三MUX使能选择第二MUX扫描的事件b电容触摸检测通道；
（8）控制状态机工作计时结束后关闭通道选择信号，关闭所述第二MUX使能选择的b电容触摸检测通道；
（9）控制状态机转为空闲状态。
由此可见，当分时复用检测模块时，相较于不分时复用检测模块的检测方式，既扩展了可用的电容检测通道数量,又节省了通道检测模块的硬件成本,实现了一个通道检测模块能够检测多个电容触摸检测通道的功能。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可扩展通道的电容触摸检测芯片电路，其特征在于：通过分时复用电容触摸检测芯片内的PIN脚和通道检测模块，扩展多路电容触摸检测通道；其中，所述电路具有并行通道检测方式和串行通道检测方式；
所述电路包括：电容触摸检测通道、MUX选择模块、选择控制单元、控制状态机和通道检测模块；
所述电容触摸检测通道一端耦接触摸电容，且另一端耦接MUX选择模块；
所述MUX选择模块包括多级MUX，且MUX选择模块的每一级MUX均通过选择控制单元耦接控制状态机，控制状态机通过选择控制单元实现选择每一级的MUX传输数据；
所述控制状态机的控制端耦接通道检测模块，所述通道检测模块包括多个检测模块供控制状态机选择使用；
所述MUX选择模块的第一级MUX的输入端耦接电容触摸检测通道，且每两个前一级MUX的输出端作为后一级MUX的输入端，且最后一级MUX的输出端耦接控制状态机。
2.一种用于实现如权利要求1所述电路的可扩展通道的电容触摸检测芯片的检测方法，其特征在于，包括并行通道检测方式；
所述并行通道检测步骤为：
第一MUX同时扫描第一电容触摸检测通道耦接的电容和第二电容触摸检测通道耦接的电容，且第三MUX使能选择第一MUX的输出通道；
控制状态机同时控制第一、第二通道检测模块分别计算、存储并处理，得到第一电容触摸检测通道耦接的电容和第二电容触摸检测通道耦接的电容的检测结果；
第二MUX同时扫描扩展的第三电容触摸检测通道耦接的电容和第四电容触摸检测通道耦接的电容，且第三MUX使能选择第二MUX的输出通道；
控制状态机同时控制第一、第二通道检测模块分别计算、存储并处理得到第三电容触摸检测通道耦接的电容和第四电容触摸检测通道耦接的电容的检测结果。
3.根据权利要求2所述的可扩展通道的电容触摸检测芯片的检测方法，其特征在于：还包括串行通道检测方式；
所述串行通道检测步骤为：
第一MUX扫描第一电容触摸检测通道耦接的电容，第三MUX使能选择第一MUX扫描的结果，第一通道检测模块计算、存储并处理第一电容触摸检测通道耦接的电容的检测结果；
第一MUX扫描第二电容触摸检测通道耦接的电容，第三MUX使能选择第一MUX扫描结果，第二通道检测模块计算、存储并处理第二电容触摸检测通道耦接的电容的检测结果；
第二MUX扫描扩展的第三电容触摸检测通道耦接的电容，第三MUX使能选择第二MUX扫描结果，第一通道检测模块计算、存储并处理扩展的第三电容触摸检测通道耦接的电容的检测结果；
第二MUX扫描扩展的第四电容触摸检测通道耦接的电容，第三MUX使能选择第二MUX扫描结果，第二通道检测模块计算、存储并处理扩展的第四电容触摸检测通道耦接的电容的检测结果。
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