CN117348745A - 主动式触控笔及主动式触控笔中的控制器集成电路 - Google Patents

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CN117348745A CN202311235156.3A CN202311235156A CN117348745A CN 117348745 A CN117348745 A CN 117348745A CN 202311235156 A CN202311235156 A CN 202311235156A CN 117348745 A CN117348745 A CN 117348745A
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原英之
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Abstract

本发明涉及主动式触控笔及主动式触控笔中的控制器集成电路。削减能够利用于触控笔与传感器控制器之间的信号收发的通信资源中的由从传感器控制器向触控笔发送的上行链路信号的发送所占有的部分的比例。本发明的方法包括：使传感器控制器以及主动式触控笔帧同步的步骤13；传感器控制器将从分别能够包含可变位数的数据的多个可变长度指令中选择的第一可变长度指令在第一帧内通过与该第一可变长度指令的位数对应的可变时间长度的上行链路信号来发送的步骤；主动式触控笔通过持续译码至检测到的时间长度的末尾为止来接收第一可变长度指令的步骤S14；以及主动式触控笔使用第一帧的剩余的部分来发送与接收的第一可变长度指令对应的下行链路信号的步骤S21。

Description

主动式触控笔及主动式触控笔中的控制器集成电路
本申请为2019年8月8日提交的、申请号为201880010856.3的、发明名称为“在包括主动式触控笔及传感器控制器的系统中执行的方法、传感器控制器以及主动式触控笔”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及在包括主动式触控笔及传感器控制器的系统中执行的方法、传感器控制器以及主动式触控笔。
背景技术
在触摸式的输入系统中，构成为能够从触控笔向传感器控制器发送信号。专利文献1中公开了那种输入系统的例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/111159号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外，近年来，出现了构成为不仅能够从触控笔向传感器控制器发送信号，而且也能够从传感器控制器向触控笔供给信号的输入系统。以下，将前者的信号称为“下行链路信号”，将后者的信号称为“上行链路信号”。在与那样的双向通信对应的输入系统中，能够通过从传感器控制器向触控笔发送的指令来使触控笔进行动作，因此能够进行通信资源的高效的使用。
然而，在按时间分割来进行双向通信时，通信资源的一部分被上行链路信号占有。其结果是，为了发送下行链路信号而能够使用的通信时间减少，因此需要改善。
因此，本发明的目的之一是在进行双向通信的触控笔和传感器控制器中，削减能够利用于触控笔与传感器控制器之间的信号收发的通信资源中的由从传感器控制器向触控笔发送的上行链路信号的发送所占有的部分的比例(上行链路信号占有率)。
本发明的第一方案的方法是在包括主动式触控笔及传感器控制器的系统中执行的方法，包括：同步步骤，使所述传感器控制器以及所述主动式触控笔帧同步；指示步骤，所述传感器控制器从分别能够包含可变位数的数据的多个可变长度指令中选择第一可变长度指令，在第一帧内通过与所述第一可变长度指令的位数对应的可变时间长度的上行链路信号来发送所述第一可变长度指令；接收步骤，所述主动式触控笔使用接收电路来检测所述上行链路信号以及所述可变时间长度，持续译码至所述可变时间长度的末尾为止，从而接收所述第一可变长度指令；以及发送步骤，所述主动式触控笔通过控制电路以及发送电路，使用所述第一帧的剩余的部分来发送与接收的所述第一可变长度指令对应的下行链路信号。
本发明的第一方案的传感器控制器包括：发送部，在与主动式触控笔之间确立了帧同步之后，从分别能够包含可变位数的数据的多个可变长度指令中选择第一可变长度指令，在第一帧内通过与所述第一可变长度指令的位数对应的时间长度的上行链路信号来发送所述第一可变长度指令；以及接收部，使用所述第一帧的剩余的部分来接收所述主动式触控笔根据所述第一可变长度指令而发送的下行链路信号。
本发明的第一方案的主动式触控笔包括：接收部，在与传感器控制器之间确立了帧同步之后，通过检测所述传感器控制器在第一帧内发送的上行链路信号来接收从分别能够包含可变位数的数据的多个可变长度指令中选择的第一可变长度指令；以及发送部，使用所述第一帧的剩余的部分来发送与接收的所述第一可变长度指令对应的下行链路信号。
本发明的第二方案的方法是在包括主动式触控笔及传感器控制器的系统中执行的方法，包括：发送步骤，所述传感器控制器发送包含所述第一以及第二部分信号的上行链路信号；以及接收步骤，所述主动式触控笔接收所述上行链路信号，所述发送步骤构成为通过使用了第一扩频码的直接序列扩频来发送所述第一部分信号，另一方面通过使用了第二扩频码的直接序列扩频来发送所述第二部分信号，所述第二扩频码是与所述第一扩频码不同的代码且具有与所述第一扩频码相同的码片时间长度，所述接收步骤构成为在通过使用所述第一扩频码对所述第一部分信号进行检测而与所述上行链路信号进行了同步之后，使用所述第二扩频码对所述第二部分信号进行检测。
本发明的第二方案的传感器控制器包括发送上行链路信号的发送部，所述上行链路信号包含第一以及第二部分信号，所述发送部通过使用了第一扩频码的直接序列扩频来发送所述第一部分信号，另一方面通过使用了第二扩频码的直接序列扩频来发送所述第二部分信号，所述第二扩频码是与所述第一扩频码不同的代码且具有与所述第一扩频码相同的码片时间长度。
本发明的第二方案的主动式触控笔包括接收上行链路信号的接收部，所述上行链路信号包含第一以及第二部分信号，所述接收部在通过使用第一扩频码对所述第一部分信号进行检测而与所述上行链路信号进行了同步之后，使用第二扩频码对所述第二部分信号进行检测，所述第二扩频码是与所述第一扩频码不同的代码且具有与所述第一扩频码相同的码片时间长度。
发明效果
根据本发明的第一方案，根据发送对象的可变长度指令的位数来调整传感器控制器发送的上行链路信号的时间长度，因此能够削减上行链路信号占有率。
根据本发明的第二方案，能够使同步后使用的第二扩频码的代码长度比用于同步的第一扩频码的代码长度短，因此能够进一步削减上行链路信号占有率。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的系统1的结构的图。
图2是表示图1所示的传感器30以及传感器控制器31的结构的图。
图3是表示本发明的第一实施方式的可变长度指令vCMD的图。
图4是表示图1所示的触控笔2的功能块的大致块状图。
图5是表示图3所示的可变长度指令vCMD的收发方法的图。
图6是表示本发明的第一实施方式的传感器控制器31的动作的流程图。
图7是表示本发明的第一实施方式的触控笔2的动作的流程图。
图8是说明本发明的第一实施方式的效果的图。
图9是表示本发明的第一实施方式的第一变形例的可变长度指令vCMD的图。
图10是表示本发明的第一实施方式的第二变形例的可变长度指令vCMD的图。
图11是表示本发明的第一实施方式的第三变形例的可变长度指令vCMD的图。
图12是表示本发明的第一实施方式的第三变形例的可变长度指令vCMD的收发方法的图。
图13是表示本发明的第一实施方式的第三变形例的传感器控制器31的动作的流程图。
图14是表示本发明的第一实施方式的第三变形例的触控笔2的动作的流程图。
图15是表示本发明的第二实施方式的可变长度指令vCMD的收发方法的图。
图16是表示本发明的第二实施方式的触控笔2的动作的流程图。
图17是表示本发明的第三实施方式的触控笔2的功能块的大致块状图。
图18是说明图15所示的扩频码C3的图。
图19是表示本发明的第三实施方式的触控笔2的动作的流程图。
图20是表示本发明的第三实施方式的触控笔2的动作的流程图。
图21是表示本发明的第三实施方式的可变长度指令vCMD的收发方法的图。
图22是表示本发明的第三实施方式的变形例的可变长度指令vCMD的收发方法的图。
具体实施方式
以下，参照附图并详细地说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的第一实施方式的系统1的结构的图。如该图所示，系统1构成为包括触控笔2和电子设备3。电子设备3例如为与另外的PC连接的数字化仪、或者具备显示装置的平板PC，构成为通过在面板表面3a上移动触控笔2或手指(未图示)而能够输入线画。
触控笔2是静电容量方式的主动式触控笔，如图1所示，构成为具有芯20、电极21、笔压检测传感器23、信号处理部24以及电源25。
芯20是以该芯20的长度方向与触控笔2的笔轴方向一致的方式配置的棒状的部件。在芯20的前端部20a的表面上涂敷导电性材料，构成电极21。芯20的后端部与笔压检测传感器23抵接。笔压检测传感器23在按压于面板表面3a等时检测与向前端部20a施加的压力(向芯20施加的笔压)对应的笔压等级，在具体的例子中，由静电容量根据笔压而发生变化的可变容量模块构成。
电极21通过配线而与信号处理部24电连接。在信号处理部24向电极21供给下行链路信号DS时，电极21中感应产生与供给的下行链路信号DS对应的电荷。由此，后述的传感器30内的静电容量发生变化，后述的传感器控制器31通过检测该变化来接收下行链路信号DS。并且，在传感器控制器31经由传感器30发送的上行链路信号US到达电极21时，电极21中感应产生与到达的上行链路信号US对应的电荷。信号处理部24通过检测这样在电极21中感应产生的电荷来接收上行链路信号US。
信号处理部24具有经由电极21接收传感器控制器31发送的上行链路信号US的功能和根据接收的上行链路信号US中包含的指令(后述)而生成下行链路信号DS并经由电极21朝向传感器控制器31发送的功能。
电源25用于向信号处理部24供给动作电力(直流电压)，由例如圆筒型的AAAA电池构成。
电子设备3构成为具有构成面板表面3a的传感器30、传感器控制器31和对包括传感器30和传感器控制器31在内的电子设备3的各部的功能进行控制的主处理器32。
传感器控制器31具有通过传感器30朝向触控笔2发送上行链路信号US的功能。上行链路信号US是根据控制内容而时间长度不同的可变长度(可变时间长度)的信号。上行链路信号US中包含表示对于触控笔2的控制内容的可变长度的控制指令(后述的可变长度指令vCMD)的数据。并且，传感器控制器31还具有通过传感器30接收触控笔2发送的下行链路信号DS的功能。
图2是表示传感器30以及传感器控制器31的结构的图。如该图所示，传感器30具有多个线状电极30X和多个线状电极30Y配置成矩阵状的结构，构成为通过这些线状电极30X、30Y而与触控笔2的电极21(参照图1)容量结合。并且，传感器控制器31构成为具有发送部60、选择部40、接收部50以及MCU80。
MCU80是具有对传感器控制器31内的各部进行控制的功能的处理器，具体而言，具有向发送部60供给作为上行链路信号US发送的数据(以下称为“发送数据”)以及表示发送数据的结束的指令结束值EoC的功能、接收从接收部50输出的下行链路信号DS，基于其结果而导出触控笔2的位置(x,y)并且取得触控笔2发送的数据Res并向主处理器32供给的功能、通过对选择部40进行控制而切换上行链路信号US的发送与下行链路信号DS的接收，并且选择上行链路信号US的发送所使用的线状电极以及下行链路信号DS的接收所使用的线状电极的功能。
MCU80向发送部60供给的发送数据中包含前导码Pre和接着前导码Pre的可变长度指令vCMD。前导码Pre由在与触控笔2之间预先共有的已知的数据(例如2位长的位串“00”)构成。另一方面，可变长度指令vCMD是表示针对触控笔2的控制的内容的可变长度的任意的数据。MCU80构成为从分别能够包含可变位数的数据的多个可变长度指令中选择一个可变长度指令(第一可变长度指令)。
MCU80构成为以帧单位进行上行链路信号US的发送以及下行链路信号DS的接收。MCU80构成为在各帧的开头向发送部60输出构成前导码Pre的位串，接着向发送部60输出构成可变长度指令vCMD的位串，然后使用各帧的剩余部分来接收下行链路信号DS。由此，反复周期性地从传感器控制器31向触控笔2发送与可变长度指令vCMD相伴的前导码Pre，触控笔2每次能够将与可变长度指令vCMD的内容对应的下行链路信号DS朝向传感器控制器31发送。针对各帧反复发送的前导码Pre起到从传感器控制器31向触控笔2供给帧基准时刻的作用。
图3是表示本实施方式的可变长度指令vCMD的图。在本实施方式中，发送对象的可变长度指令vCMD从该图(a)～(d)所示的四种可变长度指令vCMD(各自的大小为N字节、2N字节、3N字节、4N字节)中选择。这些可变长度指令vCMD构成为在共通的规定位置具有表示其大小的长度字段(标影线的字段)。在图3的例子中，长度字段的位长为2位，能够用2位表现的四种长度字段的值“00”、“01”、“10”、“11”分别与N字节、2N字节、3N字节、4N字节建立对应。换另一种说法，MCU80与选择了发送对象的可变长度指令vCMD相应地，决定该可变长度指令vCMD的位数，并且基于决定的结果来变更该可变长度指令vCMD内的长度字段的值。触控笔2构成为对接收的可变长度指令vCMD内的长度字段的值进行译码，根据该值来决定继续可变长度指令vCMD的接收动作的时间。由此，能够适当地对可变长度指令vCMD的整体进行译码。
需要说明的是，可变长度指令vCMD的大小并不是必须为四种，只要为两种以上即可。长度字段的位长根据可变长度指令vCMD的大小的选择项的数来适当调整。
返回图2，发送部60是根据从MCU80供给的发送数据来生成上行链路信号US并向选择部40输出的电路。发送部60构成为包括直接序列扩频部63、扩频码保持部64以及发送保护部65。需要说明的是，也可以在直接序列扩频部63的后段设置进行PSK调制(曼彻斯特字符化)等的调制部。
扩频码保持部64具有保持并输出一个以上的扩频码C1、C2、C3的功能。
扩频码C1是例如后述的图18(a)的上段所图示的那种16码片(比特)的PN字符“0111000010100110”。不过，扩频码C1并不限于该PN字符，只要是具有自相关特性的字符串即可。
扩频码C2是与扩频码C1相比代码长度较短的PN字符，例如7码片的PN字符“0110001”(参照图15的时刻t3～t5)。不过，扩频码C2也不限于该PN字符，只要是具有使欲发送的位串的抗噪性提高的性质的字符串(例如具有自相关特性的字符串)即可。并且，扩频码C2的各个码片的时间长度(码片时间长度)可以与扩频码C1相同。而且，可以通过多个扩频码C2(例如通过将多个扩频码C2连结)来构成扩频码C1。例举具体的例子的话，通过使将7码片的多个扩频码C2连结三个而成的21位的字符为扩频码C1，峰值的检测水平提高，能够更准确地判定相对于上行链路信号自身的同步定时，并且能够简化触控笔2内部的相关运算器71b(后述)的结构。
扩频码C3是通过使扩频码C1循环移位规定码片量或者使极性反转而获得的扩频码的变形的总称，例如图18(b)所示的扩频码C31、C32、C33、C31r、C32r、C33r相符合。扩频码C31是扩频码C1本身，扩频码C32是使扩频码C31移位5位而成的扩频码，扩频码C33是使扩频码C32移位5位而成的扩频码，扩频码C31r是使扩频码C31反转而成的扩频码，扩频码C32r是使扩频码C32反转而成的扩频码，扩频码C33r是使扩频码C33反转而成的扩频码。
需要说明的是，在此说明了扩频码C1、C2、C3，但是在本实施方式中，仅使用其中的扩频码C1。因此，扩频码保持部64只要至少存储扩频码C1就足以。关于扩频码C2、C3，分别在第二以及第三实施方式中更详细地进行说明。
直接序列扩频部63具有通过使用了扩频码保持部64输出的扩频码的直接序列扩频(例如直接频谱扩频)来生成上行链路信号US的功能。通过直接序列扩频部63的处理，上行链路信号US如后述的图5所示的那样成为由与发送数据的值对应的一连串的扩频码构成的信号。并且，上行链路信号US的时间长度成为与上行链路信号US中包含的可变长度指令vCMD的位数对应的时间长度。
作为直接序列扩频部63的具体的结构，可以是计算构成发送数据的各比特值与扩频码的排他性逻辑和的逻辑电路，也可以是将每比特值的扩频码预先保持于未图示的存储器并从中输出与构成发送数据的各比特值对应的扩频码的电路。在本实施方式中，作为扩频码，使用扩频码C1，因此直接序列扩频部63构成为与发送数据的比特值“0”对应地输出扩频码C1，与发送数据的比特值“1”对应地输出扩频码C1的反转字符(以下称为扩频码C1r)。
发送保护部65具有基于从MCU80供给的指令结束值EoC来停止上行链路信号US的输出的功能。
选择部40是基于MCU80的控制来切换从传感器30发送上行链路信号US的发送期间与通过传感器30接收下行链路信号DS的接收期间的开关。选择部40构成为包括开关44x、44y和导体选择电路41x、41y。开关44x以如下方式进行动作：基于从MCU80供给的控制信号sTRx，在上行链路信号US的发送期间，使发送部60的输出端与导体选择电路41x的输入端连接，在接收期间，使导体选择电路41x的输出端与接收部50的输入端连接。开关44y以如下方式进行动作：基于从MCU80供给的控制信号sTRy，在上行链路信号US的发送期间，使发送部60的输出端与导体选择电路41y的输入端连接，在接收期间，使导体选择电路41y的输出端与接收部50的输入端连接。导体选择电路41x以如下方式进行动作：基于从MCU80供给的控制信号selX，选择多个线状电极30X中的一个(或者多个)，使选择的线状电极30X分别与开关44x连接。导体选择电路41y以如下方式进行动作：基于从MCU80供给的控制信号selY，选择多个线状电极30Y中的一个(或者多个)，使选择的线状电极30Y分别与开关44y连接。
接收部50是用于检测或者接收触控笔2发送的下行链路信号DS的电路，构成为包括未图示的放大电路、检波电路以及模拟数字(AD)转换器等。接收部50将检测或者接收的下行链路信号DS向MCU80供给。
图4是表示触控笔2的功能块的大致块状图。如该图所示，触控笔2构成为包括切换部SW、接收部71(接收电路)、扩频码存储部72、发送部75(发送电路)以及控制部90(控制电路)。
切换部SW是基于来自控制部90的控制信号SWC来切换接收R与发送T的开关。在接收R的情况下，使电极21与接收部71连接，在发送T的情况下，使电极21与发送部75连接。需要说明的是，也可以分别设置上行链路信号US接收用的电极和下行链路信号DS发送用的电极。
扩频码存储部72是存储上述的扩频码C1、C2、C3的存储部。不过，如上述那样，在本实施方式中仅使用扩频码C1，因此扩频码C2、C3可以不存储。
接收部71构成为包括波形再生部71a以及相关运算器71b。波形再生部71a具有将电极21中感应产生的电荷(电压)的等级整形成正负的极性值的二进制字符串(与扩频码的码片序列对应)并输出的功能。相关运算器71b将波形再生部71a输出的正负的极性值的二进制字符串储存于寄存列，用时钟CLK(未图示)依次移位并进行与扩频码存储部72中保持的扩频码C1的相关运算。
接收部71构成为检测上行链路信号US及其时间长度，持续译码至检测的时间长度的末尾为止，从而接收可变长度指令vCMD。更具体地说明的话，接收部71根据相关运算器71b进行的相关运算的结果，首先进行前导码Pre的检测。然后，通过检测前导码Pre而取得帧基准时刻，按照取得的帧基准时刻来进行可变长度指令vCMD的检测。在该检测时，从上行链路信号US所包含的信息(本实施方式中为长度字段)中检测上行链路信号US的时间长度，持续译码至检测的时间长度的末尾为止。这样对可变长度指令vCMD的整体进行检测之后，接收部71将检测到的可变长度指令vCMD向控制部90供给。
图5是表示本实施方式的可变长度指令vCMD的收发方法的图。该图中示出了图3所示的N为5的情况(即在2比特的长度字段为“00”时可变长度指令vCMD为5字节的情况)。并且，该图中示出了在可变长度指令vCMD的第2位和第3位配置长度字段的例子。
如图5所示，相关运算器71b进行的相关运算的结果在表示“0”的扩频码(扩频码C1)的整体被接收的定时显示正的峰值，在表示“1”的扩频码(扩频码C1r)的整体被接收的定时显示负的峰值。接收部71通过确认该峰值的出现和其正负来检测“0”或“1”被接收。并且，通过确认作为长度字段检测的比特值(图5的例子中为“00”)来决定可变长度指令vCMD的位长，取得决定的位长量的位串作为可变长度指令vCMD并向控制部90供给。控制部90构成为在这样被供给了可变长度指令vCMD的情况下，执行被供给了的可变长度指令vCMD(即指令执行定时成为高)。
返回图4。控制部90由微处理器(MCU)构成，以在接收部71中检测到上行链路信号US为契机而启动，基于从接收部71供给的可变长度指令vCMD的内容来进行用于向传感器控制器31发送下行链路信号DS的各种处理(例如从图1所示的笔压检测传感器23取得当前的笔压等级的处理、在未图示的非易失性存储器中保持的触控笔ID的读出、载波频率的变更等)。
发送部75是发送通过根据从控制部90供给的笔压等级等的值来对设定的频率的载波进行调制并升压而获得的下行链路信号DS的电路。下行链路信号DS经由切换部SW从电极21向空间送出。
以下，对于本实施方式的传感器控制器31以及触控笔2的动作，参照各自的动作流程，更详细地进行说明。
图6是表示本实施方式的传感器控制器31的动作的流程图。如该图所示，传感器控制器31在成为上行链路信号US的发送定时时，首先发送前导码Pre(步骤S1)。如上述那样，前导码Pre的值为例如“00”。接着，传感器控制器31从分别能够包含可变位数的数据的多个可变长度指令vCMD中选择一个可变长度指令vCMD(第一可变长度指令)，在第一帧内通过与该可变长度指令vCMD的位数对应的时间长度的上行链路信号US来进行发送(指示步骤。步骤S2)。然后，传感器控制器31使用第一帧的剩余的部分来进行触控笔2发送的下行链路信号DS的检测动作(接收)(步骤S3)，使处理返回步骤S1。
图7是表示本实施方式的触控笔2的动作的流程图。如该图所示，触控笔2首先用扩频码C1使相关运算器71b启动(步骤S10)。从这样启动的相关运算器71b输出的运算结果如上述那样在接收到扩频码C1的情况下显示正的峰值，在接收到扩频码C1r的情况下显示负的峰值。
触控笔2使相关运算器71b连续地执行相关运算，直至检测到前导码Pre为止(步骤S11、步骤S12的否定判定)。需要说明的是，步骤S11的处理也可以隔开规定的间隔而间歇地执行。步骤S12的判定结果在例如前导码Pre为“00”时，如图5的时刻t2、t3所示，仅在规定的时间间隔连续两次检测到正的峰值的情况下为肯定判定。
检测到前导码Pre的触控笔2(步骤S12的肯定判定)在与传感器控制器31之间确立了帧同步之后(同步步骤。步骤S13)，使用图4所示的接收部71来检测上行链路信号US及其时间长度，持续译码至检测的时间长度的末尾为止，从而执行图7中用虚线框示出的可变长度指令vCMD的接收处理(接收步骤。步骤S14)。步骤S13的处理具体而言为基于通过前导码Pre的检测而取得的上述的帧基准时刻，使表示可变长度指令vCMD的各位的各个扩频码的接收定时在与传感器控制器31之间同步的处理。通过该同步处理，触控笔2取得使相关运算器71b执行相关运算的定时(采样定时)。
在可变长度指令vCMD的接收处理中，触控笔2在步骤S13中获得的采样定时使相关运算器71b执行相关运算(步骤S15)。例如图5的例子中，时刻t4～时刻t8的各时刻相当于采样定时。
触控笔2基于作为步骤S15中执行的相关运算的结果而获得的峰值的极性，取得比特值(“0”或“1”)。并且，将取得的比特值作为可变长度指令vCMD的一部分的值积累到存储器(未图示)中(步骤S16)。通过该处理，例如图5的例子中，在时刻t4～时刻t8的各时刻，比特值“1”“0”“0”“0”“1”存积于存储器。
接着，触控笔2基于到目前为止取得的比特值来判定是否新检测到长度字段(步骤S17)。其结果是，在判定为新检测到的情况下，取得可变长度指令vCMD的位长(步骤S18)，使处理返回步骤S15。另一方面，判定为没有新检测的触控笔2接着判定是否到达可变长度指令vCMD的末尾(步骤S19)。该判定基于步骤S18中取得的可变长度指令vCMD的位长来执行。
步骤S19中判定为未到达末尾的触控笔2使处理返回步骤S15。另一方面，步骤S19中判定为到达末尾的触控笔2取得到该时间点为止积累于存储器的位串的值作为可变长度指令vCMD的值，将取得的位串作为指令来执行(解释)(步骤S20)。执行该指令的定时在例如图5的例子中为时刻t8。
最后，触控笔2通过图3所示的控制部90以及发送部75，使用上述的第一帧的剩余的部分来发送与可变长度指令vCMD对应的下行链路信号DS，例如用由可变长度指令vCMD指定的频率来发送包含关于由可变长度指令vCMD指定的数据(笔压等级等)的值的下行链路信号DS(发送步骤。步骤S21)。
如以上说明的那样，根据本实施方式，传感器控制器31发送的上行链路信号US的时间长度根据发送对象的可变长度指令vCMD的位数来调整。因此，能够削减可利用于触控笔2与传感器控制器31之间的信号收发的通信资源中的由从传感器控制器31向触控笔2发送的上行链路信号US的发送所占有的部分的比例(上行链路信号占有率)。
图8是说明本实施方式的效果的图。在该图中，标有向右上升的影线的部分是传感器控制器31发送上行链路信号US的期间，标有向右下降的影线的部分是触控笔2接收上行链路信号US的期间。并且，在该图所示的例子中，时刻t1～时刻t3与第一个帧(第一帧)对应，时刻t4～时刻t6与第二个帧对应。处于帧之间的期间(时刻t3～时刻t4)利用于其他的处理(例如手指触摸检测、液晶驱动等)。
图8(a)是表示作为比较例而使用以前的固定长度的上行链路信号US的情况下的传感器控制器31和触控笔2的通信的动作的图。
传感器控制器31利用位于各帧内的开头的固定期间(时刻t1～时刻t2以及时刻t4～时刻t5)来发送固定长度的上行链路信号US(USTx)，利用各帧的剩余的部分(时刻t2～时刻t3以及时刻t5～时刻t6)来接收下行链路信号DS(DSRx)。另一方面，触控笔2利用位于各帧内的开头的固定期间(时刻t1～时刻t2以及时刻t4～时刻t5)来接收固定长度的上行链路信号US(USRx)，利用各帧的剩余的部分(时刻t2～时刻t3以及时刻t5～时刻t6)来发送下行链路信号DS(DSTx)。如此，上行链路信号US的时间长度固定，因此在发送对象的指令较短的情况下，通信资源会被浪费地消耗。
图8(b)以及图8(c)是表示使用了本实施方式的可变长度的上行链路信号US的情况下的传感器控制器31和触控笔2的通信的动作的图。图8(b)表示发送对象的指令较短的情况，图8(c)表示发送对象的指令较长的情况。
如图8(b)所示，根据本实施方式，在发送对象的指令较短的情况下，能够使上行链路信号US变短。因此，能够削减上行链路信号占有率。并且，如将图8(a)与图8(b)进行比较时理解的那样，也能够根据需要来提高上行链路信号US的发送频率，以及提高下行链路信号DS的发送频率，提高位置检测率。而且，若使用较短的位串作为发送频率较高的指令，则也能够削减触控笔2以及传感器控制器31分别为了上行链路信号US收发而消耗的能量。
并且，如图8(c)所示，根据本实施方式，在发送对象的指令较长的情况下，能够使上行链路信号US变长。因此，能够将较长的指令集中一次发送，因此能够提高信息发送的速度。需要说明的是，作为较长的指令的具体例，可考虑触控笔2的触控笔ID的更新或触控笔2的固件的升级等虽然发生频率不多但是需要将很多位的信息向触控笔2发送的指令。
图9是表示本实施方式的第一变形例的可变长度指令vCMD的图。在本变形例中，可变长度指令vCMD由规定字节长度(图9中为N字节)的一个以上的字段构成。并且，在各字段中配置表示是否存在下一个字段的例如1位长的标志(标影线的部分)。该标志利用于触控笔2检测上行链路信号US的时间长度(换言之，可变长度指令vCMD的末端)。
在图9的例子中，标志为1表示“存在后续的N字节(未结束)”，标志为0表示“不存在后续的N字节(结束)”。并且，图9(a)表示可变长度指令vCMD为N字节的情况(第一个标志为“0”的情况)，图9(b)表示可变长度指令vCMD为N×K字节的情况(可变长度指令vCMD的第K个部分vCMDK为“0”的情况)。
通过本变形例的可变长度指令vCMD，传感器控制器31发送的上行链路信号US的时间长度也根据发送对象的可变长度指令vCMD的位数来调整。因此，能够削减上行链路信号占有率。
并且，构成可变长度指令vCMD的一个以上的字段中的接着第一字段发送的第二字段可以与第一字段连续地发送，也可以在从第一字段的发送完成开始经过了规定的时间之后发送。如此，能够连续地发送可变长度指令vCMD的整体的情况当然可应用本变形例，在由于将例如液晶驱动的休止期间作为时段利用而不得不断续地发送可变长度指令vCMD的情况下等也可应用本变形例。
图10是表示本实施方式的第二变形例的可变长度指令vCMD的图。本变形例的可变长度指令vCMD在构成可变长度指令vCMD的一个以上的字段中分别包含CRC字段的点与第一变形例不同，该CRC字段包含根据由该字段中包含的位串的值获得的位串来计算的错误检测值。接收到本变形例的可变长度指令vCMD的触控笔2基于一个以上的字段中分别包含的位串来算出错误检测值，与对应的CRC字段中包含的值进行比较，在针对上述一个以上的字段的全部字段而该比较的结果一致的情况下，执行下行链路信号DS的发送。
根据本变形例，能够降低与不正确的可变长度指令vCMD相应地发送下行链路信号DS的可能性。并且，与如通常的数据通信中的CRC那样在可变长度数据末尾设置与数据长度相符的长度的CRC相比，即使在触控笔2中未设置多个CRC检测的逻辑，也能够使用一个CRC检测电路来进行各字段的错误检测，能够实现触控笔2的电路规模的进一步削减。
图11是表示本实施方式的第三变形例的可变长度指令vCMD的图。在本变形例中，准备了与指令结束值EoC对应的特别的位序列(结束字段)。触控笔2构成为根据检测到该特别的位序列而检测上行链路信号US的时间长度，结束可变长度指令vCMD的接收动作。图11(a)表示可变长度指令vCMD为N1字节的情况，图11(b)表示可变长度指令vCMD为N2字节(N2＞N1)的情况。
作为与指令结束值EoC对应的特别的位序列的具体的内容，考虑各种各样的情况，在一例中，考虑在为了发送一个扩频码C1而需要的时间长度的期间什么都不发送。以下，以那种情况为例并具体地进行说明。
图12是表示本变形例的可变长度指令vCMD的收发方法的图。该图(a)和该图(b)除了可变长度指令vCMD的位长不同以外都相同。
如图12所示，本变形例的传感器控制器31首先一开始连续两次发送“0”作为前导码Pre(时刻t1～时刻t3)。在该期间发送的上行链路信号US的波形成为扩频码C1的波形。接着，传感器控制器31发送表示可变长度指令vCMD的具体的内容的位串(图12(a)中为时刻t3～时刻t4、图12(b)中为时刻t3～时刻tn)。上行链路信号US的波形在发送位为“0”的情况下成为扩频码C1的波形，在发送位为“1”的情况下成为扩频码C1r的波形。最后，传感器控制器31在为了发送一个扩频码C1而需要的时间长度的整个期间待机而什么都不发送(图12(a)中为时刻t4～时刻t5、图12(b)中为时刻tn～时刻tn+1)。由此，默不作声地发送指令结束值EoC。
从触控笔2角度看的话，在检测到前导码Pre之后，周期性地出现的相关结果的峰值在指令结束值EoC的接收时未出现。因此，触控笔2能够根据未观测到相关结果的峰值而检测指令结束值EoC。
图13是表示本变形例的传感器控制器31的动作的流程图。该图所示的动作在步骤S2与步骤S3之间设置待机的时间的点与图6所示的动作不同。具体地说明的话，传感器控制器31在可变长度指令vCMD的发送全部结束之后，不进行扩频码的发送而待机至少一个扩频码量的时间，从而发送指令结束值EoC(待机步骤。步骤S30)。然后，传感器控制器31进行触控笔2发送的下行链路信号DS的检测动作(步骤S3)，使处理返回步骤S1。
图14是表示本变形例的触控笔2的动作的流程图。该图所示的动作在未设置图7所示的步骤S17～S19的点和在步骤S15与步骤S16之间追加了步骤S40的判定处理的点与图7所示的动作不同。具体地说明的话，触控笔2在步骤S15中使相关运算器71b执行相关运算之后，首先判定是否检测到峰值(步骤S40)。并且，在判定为检测到的情况下，根据该峰值的极性而取得比特值，将取得的比特值作为可变长度指令vCMD的一部分的值积累于存储器(未图示)(步骤S16)。通过该处理，例如图12(a)的例子中时刻t4的比特值“1”存积于存储器，图12(b)的例子中时刻t4～时刻tn的各时刻的比特值“1”“1”“0”…“1”存积于存储器。
另一方面，步骤S40中判定为未检测到峰值的触控笔2视为检测到指令结束值EoC，结束可变长度指令vCMD的接收动作(接收结束步骤)。并且，取得到该时间点为止积累于存储器的位串的值作为可变长度指令vCMD的值，将取得的位串作为指令来执行(解释)(步骤S20)。执行该指令的定时在例如图12(a)的例子中为时刻t5，在图12(b)的例子中为时刻tn+1。后来的处理与参照图7进行说明的一样。
通过本变形例的可变长度指令vCMD，传感器控制器31发送的上行链路信号US的时间长度也根据发送对象的可变长度指令vCMD的位数来调整。因此，能够削减上行链路信号占有率。
接着，说明本发明的第二实施方式。本实施方式以第一实施方式的第三变形例为基础，但是在上行链路信号US中的前导码Pre(第一部分信号)的发送时和可变长度指令vCMD(第二部分信号)的发送时使用不同的扩频码(具体而言，前导码Pre的发送时使用扩频码C1、可变长度指令vCMD的发送时使用扩频码C2)的点与第一实施方式的第三变形例不同。以下，对于与第一实施方式的第三变形例相同的结构，标注相同的标号，着眼于与第一实施方式的第三变形例的不同点来进行说明。
图15是表示本实施方式的可变长度指令vCMD的收发方法的图。如该图所示，本实施方式的传感器控制器31首先将与前导码Pre相当的“00”在通过图2所示的直接序列扩频部63使用16码片的扩频码C1进行了扩频的基础上发送(时刻t1～时刻t3)。接着，传感器控制器31发送可变长度指令vCMD，但是此时使用与扩频码C1相比代码长度较短的扩频码C2来进行表示可变长度指令vCMD的位串的扩频(时刻t3～时刻t5)。具体而言，通过扩频码C2来发送可变长度指令vCMD的“0”，通过扩频码C2的反转字符来发送可变长度指令vCMD的“1”。最后，发送指令结束值EoC的情况与第一实施方式的第三变形例相同。不过，在该情况下，与指令结束值EoC对应的特别的位序列的发送期间(即什么也不发送的期间)的时间长度只要是为了发送一个扩频码C2而需要的时间长度以上即可。需要说明的是，也可以取代指令结束值EoC的发送而使用第一实施方式所示的长度字段或第一实施方式的第一变形例所示的标志。
触控笔2构成为在使用扩频码C1对前导码Pre进行检测之后，使用与扩频码C1相比代码长度较短的扩频码C2来取得可变长度指令vCMD的值。如图15所示，在扩频码C1和扩频码C2中，峰值的具体的值不同。因此，触控笔2利用不同的峰值来检测前导码Pre和可变长度指令vCMD。
图16是表示本实施方式的触控笔2的动作的流程图。该图所示的处理流程在步骤S12与步骤S13之间插入用扩频码C2使相关运算器71b启动的处理(步骤S41)的点与图14所示的处理流程不同。通过进行该步骤S41，触控笔2能够基于扩频码C2来执行构成可变长度指令vCMD的各位以及指令结束值EoC的检测。
如以上说明的那样，根据本实施方式，能够使帧同步后使用的扩频码(该情况下为扩频码C2)的代码长度与用于同步的扩频码(该情况下为扩频码C1)的代码长度相比变短，因此能够进一步削减上行链路信号占有率。需要说明的是，扩频码较短时，相应地抗噪性变低，但是在帧同步后知道了采样定时，因此从该点来看能够获得比帧同步前高的抗噪性。因此，根据本实施方式，虽然使帧同步后使用的扩频码变短，但是能够获得与帧同步前同等的抗噪性。
接着，说明本发明的第三实施方式。本实施方式也以第一实施方式的第三变形例为基础，但是在触控笔2根据作为通信对象的传感器控制器31的种类而分别使用三种协议P1～P3的点、以及前导码Pre的发送所使用的扩频码在各协议中共通而另一方面可变长度指令vCMD的发送所使用的扩频码每个协议不同(具体而言，协议P1～P3中分别使用扩频码C1～C3)的点与第一实施方式的第三变形例不同。换言之，本实施方式通过分别使用扩频码C1～C3而使上行链路信号US与多协议对应。以下，对于与第一实施方式的第三变形例相同的结构，标注相同的标号，着眼于与第一实施方式的第三变形例的不同点来进行说明。
图17是表示本实施方式的触控笔2的功能块的大致块状图。如将该图与图4进行比较时理解的那样，本实施方式的触控笔2在具有三个相关运算器71b的点与第一实施方式中说明的触控笔2不同。后文详细叙述，三个相关运算器71b用于在触控笔2使用扩频码C3来接收可变长度指令vCMD的情况下分别进行基于扩频码C31、C32、C33(构成扩频码C3的扩频码的变形)的相关运算。在触控笔2使用扩频码C1或扩频码C2来接收可变长度指令vCMD的情况下，仅使用三个相关运算器71b中的一个。
并且，本实施方式的触控笔2构成为通过分别与协议P1～P3对应的三个动作模式中的任一动作模式来进行动作。当前的动作模式例如通过使用者按下触控笔2的侧开关(未图示)来设定。
图18是说明扩频码C3的图。首先，图18(a)作为用于理解扩频码C3的参考而示出了前导码Pre的检测时所使用的扩频码C1和其反转字符即扩频码C1r。如该图所示，扩频码C1为16码片的PN字符“0111000010100110”，扩频码C1r为PN字符“1000111101011001”。
图18(b)中示出了构成扩频码C3的扩频码C31、C32、C33、C31r、C32r、C33r。如该图所示，扩频码C31是与扩频码C1相同的扩频码，扩频码C32是使扩频码C31移位5位而成的扩频码，扩频码C33是使扩频码C32移位5位而成的扩频码。并且，扩频码C31r是与扩频码C1r相同的PN字符，扩频码C32r是使扩频码C31r移位5位而成的扩频码，扩频码C33r是使扩频码C32r移位5位而成的扩频码。结果是扩频码C31r等于使扩频码C31反转而成的扩频码，扩频码C32r等于使扩频码C32反转而成的扩频码，扩频码C33r等于使扩频码C33反转而成的扩频码。如此，扩频码C3构成为能够通过使扩频码C1每循环移位5位(C31、C32、C33这三种)与使扩频码C1的极性反转(正负两种)的组合来表现多值。具体而言，扩频码C31、C32、C33、C31r、C32r、C33r分别与1位的“0”、2位的“00”、2位的“01”、1位的“1”、2位的“10”、2位的“11”建立对应。
图19以及图20是表示本实施方式的触控笔2的动作的流程图。这些图中所示的处理流程在步骤S12中进行了前导码Pre的检测判定的情况下判定触控笔2的当前的动作模式(协议P1～P3中的某一个)的点(步骤S42)、在判定为当前的动作模式与协议P1对应的情况下不执行步骤S41的点、在判定为当前的动作模式与协议P3对应的情况下执行步骤S43并且取代步骤S14而执行步骤S14a的点与图16所示的处理流程不同。
具体地说明的话，首先在步骤S42中，触控笔2判定当前的动作模式与协议P1～P3中的哪一个对应(步骤S42)。该判定只要通过参照例如由使用者设定的当前的动作模式来进行即可。
步骤S42中判定为与协议P1对应的触控笔2在可变长度指令vCMD的接收中还继续使用用于接收前导码Pre的扩频码C1。该情况下的触控笔2的动作与参照图14进行说明的相同。
另一方面，步骤S42中判定为与协议P2对应的触控笔2用比扩频码C1短的扩频码C2使相关运算器71b启动(步骤S41)。该情况下的触控笔2的动作与参照图16进行说明的相同。
并且，步骤S42中判定为与协议P3对应的触控笔2如图20所示的那样用扩频码C31、C32、C33分别使三个相关运算器71b启动(步骤S43)。并且，在步骤S13中取得采样定时之后，执行可变长度指令vCMD的接收处理(步骤S14a)。
步骤S14a的处理在取代步骤S16、S40而分别执行步骤S16a、S40a的点与图14以及图16所示的处理不同。具体地说明的话，触控笔2在用采样定时使三个相关运算器71b分别执行相关运算之后(步骤S15)，判定是否检测到扩频码C31的负峰值(步骤S40a)。并且，在判定为未检测到扩频码C31的负峰值的情况下，应该获得了扩频码C32、C33的正或负的峰值，因此根据获得的峰值的种类来取得2位的比特值，将取得的比特值作为可变长度指令vCMD的一部分的值积累于存储器(未图示)(步骤S16a)。需要说明的是，在扩频码C31、C32、C33中的任一个的正或负的峰值都未获得的情况下，触控笔2视为上行链路信号US的接收失败，可以执行规定的错误处理。
另一方面，步骤S40a中判定为检测到扩频码C31的负峰值的触控笔2取得到该时间点为止积累于存储器的位串的值作为可变长度指令vCMD的值，将取得的位串作为指令来执行(解释)(步骤S20)。然后，触控笔2使处理返回步骤S19(图19)，进行下行链路信号DS的发送。
图21是表示本实施方式的可变长度指令vCMD的收发方法的图。该图中示出了传感器控制器31为使用扩频码C3来发送可变长度指令vCMD的类型的情况。
如图21所示，传感器控制器31首先将与前导码Pre相当的“00”在通过图2所示的直接序列扩频部63使用16码片的扩频码C1进行了扩频的基础上发送(时刻t1～时刻t3)。接着，传感器控制器31发送可变长度指令vCMD，但是此时使用扩频码C32、C33、C32r、C33r来进行表示可变长度指令vCMD的位串的扩频(时刻t3～时刻tn)。如上述那样，根据扩频码C32、C33、C32r、C33r，能够表现出2位的数据，因此传感器控制器31一次发送2位构成可变长度指令vCMD的数据。触控笔2通过使用三个相关运算器71b来接收这样发送的扩频码C32、C33、C32r、C33r。
传感器控制器31最后发送表示“1”的扩频码C31r。这样发送的扩频码C31r相当于上述的指令结束值EoC。触控笔2通过对该扩频码C31r进行检测而检测指令结束值EoC，执行由到目前为止接收的位串构成的可变长度指令vCMD。
如以上说明的那样，根据本实施方式，能够使触控笔2与多个协议对应。并且，在可变长度指令vCMD的收发中使用扩频码C3的情况下，能够用一个扩频码C3发送2位量的数据，因此与使用扩频码C1的情况相比能够提高发送速度。因此，能够使可变长度上行链路信号US的时间长度变短。
图22是表示本发明的第三实施方式的变形例的可变长度指令vCMD的收发方法的图。在该图中，与图21一样示出了传感器控制器31为使用扩频码C3来发送可变长度指令vCMD的类型的情况，但是在为使用扩频码C1或扩频码C2来发送可变长度指令vCMD的类型的情况下也一样。本变形例在取代通过扩频码C31r的发送来发送指令结束值EoC而在前导码Pre中包含表示可变长度指令vCMD的长度的信息的点与第三实施方式不同。以下，详细地进行说明。
在本变形例中，根据可变长度指令vCMD的长度，预先准备多个前导码Pre。具体而言，与可变长度指令vCMD的长度4位建立对应而准备前导码Pre的值“00”(参照图22(a))，与可变长度指令vCMD的长度2×(n-2)位(n例如为18)建立对应而准备前导码Pre的值“01”(参照图22(b))。传感器控制器31选择与欲发送的可变长度指令vCMD的长度对应的前导码Pre的值，在可变长度指令vCMD的前段发送。此时，只要“0”使用扩频码C1来发送，“1”使用扩频码C1r来发送即可。如此，触控笔2能够根据与扩频码C1的相关运算结果是否示出了正负中的任一峰值来区别多个前导码Pre并接收。
通过采用这种结构，触控笔2不用如图21所示的例子那样接收指令结束值EoC而能够知道可变长度指令vCMD的结束位置，因此存在能够比图21的例子更早地执行可变长度指令vCMD的可能性。
并且，在第三实施方式中，也可以使前导码Pre中包含对可变长度指令vCMD的发送所使用的扩频码进行指定的信息。并且，触控笔2可以从使用扩频码C1检测的前导码Pre中取得上述信息的值，根据取得的该值来决定用于对可变长度指令vCMD进行检测的扩频码，根据需要而切换成决定相关运算器71b使用的扩频码。如此，能够从传感器控制器31侧指定应该在可变长度指令vCMD的接收中使用的扩频码。
以上，说明了本发明的优选的实施方式，但是本发明并不受这样的实施方式任何限定，本发明在不脱离其主旨的范围内能够以各种方案来实施，这是不言而喻的。
例如，在上述实施方式中，说明了使用规定字节数的字段来构成可变长度指令vCMD的例子(参照图9以及图10)，但是“规定字节数”能够置换成“规定位数”或“规定字数”。并且，“字段”中并不仅包含形成一个含义的数据，也包含任意的个数的数据、有效载荷数据、检测代码、填充、或者构成前导码的代码，这是不言而喻的。
标号说明
1系统
2触控笔
3电子设备
3a面板表面
20芯
20a前端部
21电极
23笔压检测传感器
24信号处理部
25电源
30传感器
30X、30Y线状电极
31传感器控制器
32主处理器
40选择部
41x、41y导体选择电路
44x、44y开关
50接收部
60发送部
63直接序列扩频部
64扩频码保持部
65发送保护部
71接收部
71a波形再生部
71b相关运算器
72扩频码存储部
75发送部
80MCU
90控制部
C1、C1r、C2、C3、C31、C32、C33、C31r、C32r、C33r扩频码
DS下行链路信号
EoC指令结束值
P1～P3协议
Pre前导码
Res数据
selX、selY、sTRx、sTRy、SWC控制信号
SW切换部
US上行链路信号
vCMD可变长度指令。

Claims (2)

1.一种主动式触控笔，包括：
接收部，在与传感器控制器之间确立了帧同步之后，通过检测所述传感器控制器在第一帧内发送的上行链路信号来接收从分别能够包含可变位数的数据的多个可变长度指令中选择的第一可变长度指令；以及
发送部，使用所述第一帧的剩余的部分来发送与接收到的所述第一可变长度指令对应的下行链路信号，
所述传感器控制器通过针对各帧反复发送所述上行链路信号来供给帧基准时刻，
所述主动式触控笔通过使用接收电路来检测所述上行链路信号而取得所述帧基准时刻。
2.一种主动式触控笔中的控制器集成电路，
所述控制器集成电路进行控制以使得：
在与传感器控制器之间确立了帧同步之后，通过检测所述传感器控制器在第一帧内发送的上行链路信号来接收从分别能够包含可变位数的数据的多个可变长度指令中选择的第一可变长度指令，并且，
使用所述第一帧的剩余的部分来发送与接收到的所述第一可变长度指令对应的下行链路信号。
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