TWI543057B - 觸控通訊系統與觸控通訊方法 - Google Patents

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Description

觸控通訊系統與觸控通訊方法
本發明係關於一種電容感測的技術，更進一步來說，本發明係關於一種增加電容觸控裝置的訊號雜訊比之方法及使用其之電容式感測器與電容式觸控面板。
觸控面板，一般是一貼附在液晶顯示器上的裝置或是貼附在筆記型電腦上的裝置，其功能在於使一般民眾藉由手指或觸控筆輕壓觸控面板上的選項，即可完成資料傳輸或閱讀螢幕上的訊息。觸控面板的應用範圍相當廣泛，包括：(1)可攜式之資訊、消費性電子及通訊產品：如PDA、平板電腦、數位攝影機、資訊家電、3G\4G手機等；(2)金融或商業用途：如提款機、銷售系統、遠端視訊會議、電話終端機系統；(3)工業用途：如工廠自動化控制系 統、中央監控系統、工作站作業系統；(4)公共資訊用途：如機場、車站或商場的導覽服務、簡報說明及資料查詢等。
觸控面板的感測方式是，當手指觸碰感測器時，會有一類比訊號輸出，藉由控制器將上述輸出的類比訊號轉換為電腦可以接受的數位訊號，再經由電腦裡的觸控驅動程式整合各元件編譯，最後由顯示卡輸出螢幕訊號在螢幕上顯示出所觸碰的位置。
第1圖是先前技術的電容式觸控面板的示意圖。請參考第1圖，此電容式觸控面板是以互電容型態(mutual capacitance)電容式觸控面板。此觸控面板包括一驅動電極101、一接收電極102以及一脈波輸出電路103。脈波輸出電路103輸出3.3V的脈波給驅動電極101。驅動電極101則對外產生電場訊號。當手指觸碰到此電容式觸控面板，一部份電場會被手指吸收，進而造成充放電時間之改變。
隨著智慧型手機及平板電腦的普及，智慧型手機及平板電腦常裝置有多點觸控的觸控螢幕。同時，智慧型手機及平板電腦則常藉由通用序列連接埠(USB)、安全數位卡(SD)、藍牙等介面與周邊裝置連接。在這些具有觸控螢幕的手持式裝置中，並沒有利用觸控螢幕的特性以進行資料的傳送。申請人在民國一○○年一○月一七日，申請號為TW100137547，上述利用觸控螢幕的特性以進行資料的傳送提出一解決方案，然而，此技術的 缺點在於，至少需要3個觸控點才有辦法與觸控螢幕進行通訊，而且3點之間的距離有一定限制，太近則無法提供足夠接地。同時一般觸控螢幕只提供10點的多點觸控，表示最多只有三個裝置可以存在。換句話說，習知具有觸控螢幕的手持式裝置的周邊傳輸技術實仍有改善的空間。
本發明的一目的在於提供一種觸控通訊系統以及觸控通訊方法，可以僅使用一個觸控點(二至多個觸控點也可工作)，便可以由觸控面板作為媒介，將資料由外部傳送給具有觸控面板的行動裝置。
有鑒於此，本發明提供一種觸控通訊系統，此觸控通訊系統包括一行動裝置以及一資料傳輸裝置。行動裝置包括一投射式電容觸控面板以及一處理電路。投射式電容觸控面板在檢測觸控時，輸出一觸控射頻檢測訊號。處理電路耦接至投射式電容觸控面板，用以接收投射式電容觸控面板的資料。資料傳輸裝置包括一訊號接收天線、一訊號反相電路、一訊號調變電路、一訊號放大電路以及一訊號輸出天線。訊號接收天線用以接收觸控射頻檢測訊號。訊號反相電路包括一輸入端以及一輸出端，其中，訊號反相電路的輸入端耦接訊號接收天線，接收觸控射頻檢測訊號，用以反相所接收的觸控射頻檢測訊號，以輸出一反相訊號。訊號調變電路包括一輸入端以及一輸出端，其中，訊號調變電路的輸入端耦接訊號反相電 路的輸出端，以接收反相訊號，訊號調變電路根據一傳輸資料以及反相訊號輸出一調變訊號。訊號放大電路包括一輸入端以及一輸出端，其中，訊號放大電路的輸入端耦接訊號調變電路的輸出端，用以放大訊號調變電路所輸出的調變訊號，以輸出一放大訊號。訊號輸出天線耦接訊號放大電路的輸出端，用以輸出放大訊號。
訊號調變電路接收傳輸資料，根據傳輸資料，訊號調變電路決定反相訊號輸出至訊號放大電路或不輸出至訊號放大電路，使得投射式電容觸控面板偵測觸控點是否有無，以代表傳輸資料之邏輯狀態，進而將傳輸資料傳送至處理電路。
本發明提供一種觸控通訊方法，用以將一資料傳輸裝置的一傳輸資料，透過觸控媒介，傳送給一行動裝置，其中，行動裝置具有一投射式電容觸控面板，以感應觸控操作，此觸控通訊方法包括：由投射式電容觸控面板，擷取一觸控射頻檢測訊號；反相放大該觸控射頻檢測訊號以獲得一反相訊號；根據傳輸資料，決定反相訊號輸出至該投射式電容觸控面板或不輸出至投射式電容觸控面板，使得投射式電容觸控面板偵測觸控點是否有無，以代表傳輸資料之邏輯狀態，進而將傳輸資料傳送至行動裝置。
根據本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統以及觸控通訊方法，當傳輸資料為一第一邏輯，訊號調變電路在一週期中的一第一期間輸出反相訊號，訊 號調變電路在週期中的一第二期間輸出一第一狀態電壓，當傳輸資料為一第二邏輯，訊號調變電路在週期中的第一期間輸出第一狀態電壓，訊號調變電路在週期中的該第二期間輸出反相訊號，其中，第一期間加上第二期間等於上述週期。
根據本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統以及觸控通訊方法，當傳輸資料為一第一邏輯，訊號調變電路在一週期中的前面一第一時間長度輸出反相訊號，之後，輸出一第一狀態電壓，當傳輸資料為一第二邏輯，訊號調變電路在該週期中的一第二時間長度輸出反相訊號，之後，輸出第一狀態電壓，其中，第一時間長度不等於第二時間長度。
根據本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統以及觸控通訊方法，當傳輸資料為一第一邏輯，訊號調變電路在前面一第一時間長度輸出反相訊號，之後，輸出一第二時間長度的一第一狀態電壓，當傳輸資料為一第二邏輯，訊號調變電路在前面一第三時間長度輸出反相訊號，之後，輸出第二時間長度的該第一狀態電壓，其中，第一時間長度不等於第三時間長度。
根據本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統以及觸控通訊方法，上述調變訊號分為一第一狀態與一第二狀態。當傳輸資料為一第一邏輯且調變訊號處在第一狀態時，調變訊號在一週期中的一第一期間為第二狀態，之後，調變訊號在週期中的一第二期間為第一狀 態。當傳輸資料為該第一邏輯且調變訊號處在第二狀態時，調變訊號在該週期中的第一期間為第一狀態，之後，調變訊號在週期中的第二期間為第二狀態。當傳輸資料為第二邏輯且調變訊號處在第一狀態時，調變訊號在週期中的第一期間以及第二期間為第二狀態。當傳輸資料為第二邏輯且調變訊號處在第二狀態時，調變訊號在週期中的第一期間以及第二期間為第一狀態，其中，第一期間加上第二期間等於上述週期，其中，第一狀態係『訊號調變電路輸出反相訊號』，且第二狀態係『訊號調變電路輸出該第一狀態電壓』。
本發明的精神在於利用天線接收投射式電容觸控面板輸出的觸控射頻檢測訊號，並根據資料的邏輯狀態，決定是否反相上述觸控射頻檢測訊號，並且將反相的觸控訊號藉由天線回傳給投射式電容觸控面板，使投射式電容觸控面板感應出觸控點，藉此，投射式電容觸控面板便可以檢測到觸控點的有無，藉此判定由觸控面板所傳輸的資料的邏輯狀態。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
101‧‧‧發射電極
102‧‧‧接收電極
101‧‧‧脈波輸出電路
201‧‧‧行動裝置
202‧‧‧資料傳輸裝置
203‧‧‧投射式電容觸控面板
303‧‧‧檢測波輸出電路
304‧‧‧觸控檢測電路
301-1~301-4‧‧‧X軸感應電極
302-1~302-4‧‧‧Y軸感應電極
RF‧‧‧觸控射頻檢測訊號
401‧‧‧訊號接收天線
402‧‧‧訊號反相電路
403‧‧‧訊號調變電路
404‧‧‧訊號放大電路
405‧‧‧訊號輸出天線
INV‧‧‧反相訊號
DATA‧‧‧傳送資料
MOD‧‧‧調變訊號
AS‧‧‧放大訊號
406‧‧‧前置放大電路
407‧‧‧濾波器
408‧‧‧反相器
ARF‧‧‧前置放大後的觸控射頻檢測訊號
FRF‧‧‧濾波訊號
501‧‧‧X軸感應電極
502‧‧‧Y軸感應電極
503‧‧‧電場訊號
INVRF‧‧‧反相觸控射頻檢測訊號
504‧‧‧反相電場訊號
T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8‧‧‧時間區間
601‧‧‧原始傳送資料DATA的波形
602‧‧‧時脈訊號的波形
603‧‧‧調變後的調變訊號波形
801‧‧‧半橋電路
802‧‧‧諧振電路
RX‧‧‧訊號接收天線
TX‧‧‧訊號輸出天線
1001‧‧‧阻抗匹配電路
1002‧‧‧前置放大電路
1003‧‧‧比較電路
1004‧‧‧升壓轉換電路
1005‧‧‧輸出級放大電路
1006‧‧‧致能電路
VPP‧‧‧峰值電壓
ENV‧‧‧封包訊號
EN‧‧‧致能訊號
1101‧‧‧阻抗匹配電路
1102‧‧‧前置放大電路
1103‧‧‧比較電路
1104‧‧‧倍壓電路
1105‧‧‧輸出級放大電路
1106‧‧‧致能電路
S1200~S1204‧‧‧本發明一較佳實施例所述之觸控通訊方法之流程
S1301~S1303‧‧‧本發明一較佳實施例所述之觸控通訊方法之以曼徹斯特(Manchester)編碼方法執行步驟S1203的子步驟之流程
S1401~S1403‧‧‧本發明一較佳實施例所述之觸控通訊方法之脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)編碼方法執行步驟S1203的子步驟之流程
S1501~S1503‧‧‧本發明一較佳實施例所述之觸控通訊方法之脈波位置調變(Pulse Position Modulation，PPM)編碼方法執行步驟S1203的子步驟之流程
S1601~S1608‧‧‧本發明一較佳實施例所述之觸控通訊方法之雙相位編碼(Bi Phase encoding)方法執行步驟S1203的子步驟之流程
第1圖是先前技術的電容式觸控面板的示意圖。
第2圖繪示為本發明一較佳實施例的觸控通訊系統的示意圖。
第3圖繪示為本發明一較佳實施例的觸控通訊系統的投射式電容觸控面板203之電路圖。
第4圖繪示為本發明一較佳實施例的觸控通訊系統的資料傳輸裝置202之電路圖。
第5圖繪示為本發明一較佳實施例的觸控通訊系統的操作原理示意圖。
第6A圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的訊號調變電路403所使用之曼徹斯特(Manchester)編碼的示意圖。
第6B圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的訊號調變電路403所使用之脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)編碼的示意圖。
第6C圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的訊號調變電路403所使用之脈波位置調變(Pulse Position Modulation，PPM)編碼的示意圖。
第6D圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的訊號調變電路403所使用之雙相位編碼(Bi Phase encoding)的示意圖。
第7圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的訊號調變電路403所使用之雙相位編碼(Bi Phase encoding)的實施波形圖。
第8A圖繪示為本發明一較佳實施例所 述之觸控通訊系統的訊號放大電路404以及訊號輸出天線405的電路圖。
第8B圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的訊號接收天線401以及訊號輸出天線405的電路圖。
第9圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的傳輸資料之封包圖。
第10圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的資料傳輸裝置202之詳細電路圖。
第11圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的資料傳輸裝置202之詳細電路圖。
第12圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊方法之流程圖。
第13圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊方法之以曼徹斯特(Manchester)編碼方法執行步驟S1203的子步驟之流程圖。
第14圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊方法之脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)編碼方法執行步驟S1203的子步驟之流程圖。
第15圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊方法之脈波位置調變(Pulse Position Modulation，PPM)編碼方法執行步驟S1203的子步驟之流程圖。
第16圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊方法之雙相位編碼(Bi Phase encoding)方法執行步驟S1203的子步驟之流程圖。
第2圖繪示為本發明一較佳實施例的觸控通訊系統的示意圖。請參考第2圖，此觸控通訊系統包括一行動裝置201以及一資料傳輸裝置202。資料傳輸裝置202放置於行動裝置201的投射式電容觸控面板203上。投射式電容觸控面板203主要是用以接收使用者以手指或其他物件來碰觸之觸控點。行動裝置201內的處理電路(未繪示)透過內部的特定應用程式，便可以解碼資料傳輸裝置202放置所傳輸的資料。
第3圖繪示為本發明一較佳實施例的觸控通訊系統的投射式電容觸控面板203之電路圖。請參考第3圖，一般來說，投射式電容觸控面板203具有檢測波輸出電路303、觸控檢測電路304、X軸感應電極301-1~301-4與Y軸感應電極302-1~302-4，X軸感應電極301-1~301-4會依序接收檢測波輸出電路303所發射的觸控射頻檢測訊號RF，若使用者在X軸感應電極301-3與Y軸感應電極302-2交會處觸碰，當X軸感應電極301-3發射觸控射頻檢測訊號RF時，手指會吸收所發射的觸控射頻檢測訊號RF，導致Y軸感應電極302-2所耦接的觸控檢測電路304無法檢測到觸控射頻檢測訊號RF的電場或檢 測到被衰減的觸控射頻檢測訊號RF，此時，行動裝置201便可以判定X軸感應電極301-3與Y軸感應電極302-2交會處被觸碰。
第4圖繪示為本發明一較佳實施例的觸控通訊系統的資料傳輸裝置202之電路圖。請參考第4圖，在此實施例中，資料傳輸裝置202包括一訊號接收天線401、一訊號反相電路402、一訊號調變電路403、一訊號放大電路404以及一訊號輸出天線405。訊號接收天線401用以接收觸控射頻檢測訊號RF。訊號反相電路402的輸入端耦接訊號接收天線401，接收觸控射頻檢測訊號RF，用以反相所接收的觸控射頻檢測訊號RF，以輸出一反相訊號INV。訊號調變電路403的輸入端耦接訊號反相電路402的輸出端，以接收反相訊號INV，訊號調變電路403根據一傳送資料DATA以及反相訊號INV輸出一調變訊號MOD。訊號放大電路404的輸入端耦接訊號調變電路403的輸出端，用以放大訊號調變電路403所輸出的調變訊號MOD，以輸出一放大訊號AS。訊號輸出天線405耦接訊號放大電路404的輸出端，用以輸出放大訊號AS。
另外，在此實施例中，訊號反相電路402包括前置放大電路406、濾波器407以及反相器408。一般來說，由訊號接收天線401所接收的觸控射頻檢測訊號RF較弱，透過前置放大電路406進行放大後，較為利於訊號處理。濾波器407則是將前置放大後的觸控射頻檢測訊號ARF進行濾波，去除雜訊，獲得濾波訊號FRF。反相器 408則是用以將濾波訊號FRF進行反相處理。
第5圖繪示為本發明一較佳實施例的觸控通訊系統的操作原理示意圖。請參考第5圖，投射式電容觸控面板203的X軸感應電極501會接收觸控射頻檢測訊號RF，並且依照此觸控射頻檢測訊號RF投射出電場訊號503。當資料傳輸裝置202接近或配置在投射式電容觸控面板203上時，資料傳輸裝置202的訊號接收天線401會接收到觸控射頻檢測訊號RF的電場訊號503，在此同時，資料傳輸裝置202會將上述電場訊號503反相，以輸出反相觸控射頻檢測訊號INVRF，此反相觸控射頻檢測訊號INVRF透過訊號輸出天線405輸出後，資料傳輸裝置202會投射出一反相電場訊號504(干擾電場)，藉此，Y軸感應電極502因為干擾電場訊號504，導致Y軸感應電極502所耦接的觸控檢測電路304無法檢測到觸控射頻檢測訊號RF的電場訊號，或檢測到被衰減的觸控射頻檢測訊號RF，此時，行動裝置201的投射式電容觸控面板203便可以判定被觸碰。本案則是藉由投射式電容觸控面板203檢測資料傳輸裝置202所導致的觸碰與未觸碰，進一步獲得資料傳輸裝置202所輸出的資料。
以下實施例的第6A圖~第6D圖係用以說明本發明使用的編碼方式。第6A圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的訊號調變電路403所使用之曼徹斯特(Manchester)編碼的示意圖。請參考第6A圖，當傳送資料DATA為邏輯0時，訊號調變電路403所 輸出的調變訊號MOD會在T1時間讓投射式電容觸控面板203無法感應到觸控點，接下來，在第二時間T2訊號調變電路403所輸出的調變訊號MOD會讓投射式電容觸控面板203感應到觸控點。當傳送資料DATA為邏輯1時，訊號調變電路403所輸出的調變訊號MOD會在T1時間讓投射式電容觸控面板203感應到觸控點，接下來，在T2時間，訊號調變電路403所輸出的調變訊號MOD會讓投射式電容觸控面板203無法感應到觸控點。
第6B圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的訊號調變電路403所使用之脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)編碼的示意圖。請參考第6B圖，此種編碼方式是以資料的邏輯決定脈波寬度(責任週期)的大小。當傳送資料DATA為邏輯0時，訊號調變電路403所輸出的調變訊號MOD會在T1時間以及T2時間讓投射式電容觸控面板203感應到觸控點，接下來，在T3時間，訊號調變電路403所輸出的調變訊號MOD會讓投射式電容觸控面板203無法感應到觸控點。當傳送資料DATA為邏輯0時，訊號調變電路403所輸出的調變訊號MOD會在T1時間讓投射式電容觸控面板203感應到觸控點，接下來，在T2時間以及T3時間，訊號調變電路403所輸出的調變訊號MOD會讓投射式電容觸控面板203無法感應到觸控點。
第6C圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的訊號調變電路403所使用之脈波位置 調變(Pulse Position Modulation，PPM)編碼的示意圖。請參考第6C圖，此種編碼方式是以資料的邏輯決定脈波的位置，在此實施例是以邏輯低電壓的脈波為例。當傳送資料DATA為邏輯0時，訊號調變電路403所輸出的調變訊號MOD會在T1時間以及T2時間讓投射式電容觸控面板203感應到觸控點，接下來，在T3時間，訊號調變電路403所輸出的調變訊號MOD會讓投射式電容觸控面板203無法感應到觸控點。當傳送資料DATA為邏輯0時，訊號調變電路403所輸出的調變訊號MOD會在T1時間讓投射式電容觸控面板203感應到觸控點，接下來，在T2時間，訊號調變電路403所輸出的調變訊號MOD會讓投射式電容觸控面板203無法感應到觸控點。
第6D圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的訊號調變電路403所使用之雙相位編碼(Bi Phase encoding)的示意圖。請參考第6D圖，標號601為原始傳送資料DATA的波形，標號602為時脈訊號的波形，標號603為調變後的調變訊號波形。由上述可以看出，此調變訊號的規則是，每一時脈的取樣時間(在此實施例是正緣觸發)，無論資料是邏輯1或邏輯0，調變訊號的狀態會與調變訊號的先前狀態不同。當資料為邏輯1時，且調變訊號603的先前狀態為邏輯低電壓，此時，調變訊號603在T1時會先轉為邏輯高電壓，在T2時轉為邏輯低電壓。當資料為邏輯0時，且調變訊號603的先前狀態為邏輯低電壓，此時，調變訊號603在T3時會先轉為 邏輯高電壓，在T4時維持邏輯高電壓。當資料為邏輯0時，且調變訊號603的先前狀態為邏輯高電壓，此時，調變訊號603在T5時會先轉為邏輯低電壓，在T6時維持邏輯低電壓。當資料為邏輯1時，且調變訊號603的先前狀態為邏輯高電壓，此時，調變訊號603在T7時會先轉為邏輯低電壓，在T8時轉為邏輯高電壓。
調變訊號603為邏輯高電壓時，表示投射式電容觸控面板203感應到觸控點，調變訊號603為邏輯低電壓時，投射式電容觸控面板203沒有感應到觸控點。藉此，行動裝置201內的對應之應用程式便可以藉由檢測並解讀觸控點的有無，判斷資料傳輸裝置202傳送給行動裝置201的資料。
第7圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的訊號調變電路403所使用之雙相位編碼(Bi Phase encoding)的實施波形圖。在本發明的實施例中，觸控射頻檢測訊號RF為投射式電容觸控面板203所發射之訊號，經過資料傳輸裝置202透過天線接收之後，並根據傳輸資料DATA的邏輯狀態進行調變，輸出調變訊號MOD。調變訊號MOD的脈衝與觸控射頻檢測訊號RF反相，導致觸控的感應電場被干擾，引發觸控事件。行動裝置201透過內部的處理電路(例如CPU)以及應用程序，解碼並解讀上述觸控事件，獲得解碼事件。之後，行動裝置201再次透過內部的處理電路(例如CPU)以及應用程序，並繼續將解碼事件轉換為接收資料。另外，在此實施 例中，邏輯1與邏輯0的調變方式與上述第6C圖所揭露的邏輯1與邏輯0的調變方式相反。所屬技術領域具有通常知識者應當知道，調變方式的選擇是可以改變的。故本發明不以此為限。
第8A圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的訊號放大電路404以及訊號輸出天線405的電路圖。第8B圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的訊號接收天線401以及訊號輸出天線405的電路圖。請參考第8A圖，調變訊號MOD經過半橋電路801轉方波輸入進諧振電路802進行諧振，由原本3伏特~5伏特的振幅，轉換為30伏特的振幅之弦波信號。另外，請參考第8B圖，接收天線RXA為一金屬材質，可以是一條金屬線。調變訊號MOD經過電感電容LC諧振而提升電壓。由於不同觸控面板的RF頻率不盡相同，可能需要多組電容搭配調整適當諧振頻率。或是做一個低品質因素的寬頻(low Q wide bandwidth)電感電容諧振電路。另外，由上述第8A圖以及第8B圖可以看出，諧振電路802的線圈可以作為訊號輸出天線405，另外電容與線圈的耦接關係可以戶換。在此不予贅述。
第9圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的傳輸資料之封包圖。請參考第9圖，此傳輸資料的封包包括標頭(Header)欄位、資料(ID)欄位以及循環冗餘校驗(Cyclic Redundancy Check，CRC)欄位。在此實施例中，標頭欄位是以五個邏輯1作為標頭 位元，資料欄位部分則是每四個位元(nibble)分成一組，每一組搭配一個邏輯0作為結束位元，總共四組。循環冗餘校驗欄位採用多項式校驗，例如f(x)=x3+x+1。
一般iPhone或iPad的觸控面板為例，其回報率(report rate)為120Hz。以120Hz的回報率(report rate)計算，事件時間(event time，也就是檢測觸控的時間)是(1/120Hz)×4=33ms，換算之後，iPhone或iPad的觸控面板每秒可以接收30個位元。本實施例的封包恰好30個位元，換句話說，本實施例的資料傳輸率(data rate)為16位元/每秒。
第10圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的資料傳輸裝置202之詳細電路圖。請參考第10圖，此資料傳輸裝置202包括阻抗匹配電路1001、前置放大電路1002、比較電路1003、升壓轉換電路1004、輸出級放大電路1005、致能電路1006、訊號接收天線RX、訊號輸出天線TX以及訊號調變電路403。阻抗匹配電路1001是以射極隨耦器實施，主要是用來和訊號接收天線RX進行阻抗匹配。前置放大電路1002則是以共射極放大器實施。比較電路1003與上述共射極放大器1002構成訊號反相電路402。升壓轉換電路1004用以提供輸出級放大電路1005一峰值電壓VPP，用以提升輸出級放大電路1005所輸出之訊號的擺動幅度(SWING)。
致能電路1006的配置主要是為了減少資料傳輸裝置202的功率消耗。致能電路1006接收由前 置放大電路1002輸出的封包訊號ENV。當有封包輸入至致能電路1006時，致能電路1006所輸出的致能訊號EN會被致能。在此實施例中，致能訊號EN例如用以控制訊號調變電路403、訊號反相電路1003、升壓轉換電路1004的運作與否。當資料傳輸裝置202未被配置在投射式電容觸控面板203上時，訊號接收天線RX無法接收到任何訊號，封包訊號ENV內無封包，致能電路1006所輸出的致能訊號EN便處在失能的狀態，此時，訊號調變電路403、升壓轉換電路1004不啟動。當資料傳輸裝置202被配置在投射式電容觸控面板203上時，訊號接收天線RX便可以接收到觸控射頻檢測訊號RF，致能電路1006接收到具有封包的封包訊號ENV，其所輸出的致能訊號EN便處在致能的狀態，此時，訊號調變電路403、升壓轉換電路1004便會被啟動。藉此，資料傳輸裝置202可以達到省電的效果。
前一實施例中，訊號放大電路404是以諧振電路配合半橋轉換器實施，然而，在此實施例中，訊號放大電路404是以升壓轉換電路1004配合輸出級放大電路1005實施。本發明不以此為限。
第11圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊系統的資料傳輸裝置202之詳細電路圖。請參考第11圖，此資料傳輸裝置202包括阻抗匹配電路1101、前置放大電路1102、比較電路1103、倍壓電路1104、輸出級放大電路1105、致能電路1106、訊號接收天線RX、 訊號輸出天線TX以及訊號調變電路403。此實施例主要是以德州儀器的放大器TL084配合外部電路實施。阻抗匹配電路1101是以放大器TL084以緩衝器的形式實施，主要是用來和訊號接收天線RX進行阻抗匹配。前置放大電路1102則是以放大器TL084配合電阻構成反相放大器的形式實施。比較電路1103是以放大器TL084配合參考電壓VREF構成比較器的形式實施。比較電路1103與上述前置放大電路1102構成訊號反相電路402。倍壓電路1104用以將原本電源電壓VDD提升兩倍，以提供輸出級放大電路1105一峰值電壓VPP，以提升輸出級放大電路1005所輸出之訊號的擺動幅度(SWING)。致能電路1106的配置主要是為了減少資料傳輸裝置202的功率消耗。由於此致能電路1106與上述第10圖的致能電路1006之功能相近，故在此不予贅述。
前一實施例中，訊號放大電路404是以升壓轉換電路1004配合輸出級放大電路1005實施，然而，在此實施例中，訊號放大電路404是以倍壓電路1104配合輸出級放大電路1105實施。本發明不以此為限。
由上述幾個實施例，在此，可以被歸納成一個觸控通訊方法。第12圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊方法之流程圖。請參考第12圖，此觸控通訊方法是用以將資料傳輸裝置202的傳輸資料DATA，透過觸控媒介(例如投射式電容觸控面板203)，傳送給一行動裝置201，此觸控通訊方法包括下列步驟：
步驟S1200：開始。
步驟S1201：由投射式電容觸控面板203，擷取觸控射頻檢測訊號RF。
步驟S1202：反相放大觸控射頻檢測訊號RF以獲得一反相訊號INVRF。
步驟S1203：根據傳輸資料DATA，決定反相訊號INVRF輸出至投射式電容觸控面板203或不輸出至該投射式電容觸控面板203，使得投射式電容觸控面板203偵測觸控點是否有無，以代表傳輸資料DATA之邏輯狀態，進而將傳輸資料傳送至行動裝置201。
步驟S1204：結束。
其中，步驟S1203在上述實施例中，又包括曼徹斯特(Manchester)編碼方法、脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)編碼方法、脈波位置調變(Pulse Position Modulation，PPM)編碼方法以及雙相位編碼(Bi Phase encoding)方法。
第13圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊方法之以曼徹斯特(Manchester)編碼方法執行步驟S1203的子步驟之流程圖。請參考第13圖，此步驟S1203包括下列子步驟：
步驟S1301：判斷傳輸資料的每個位元的邏輯狀態。當傳輸資料為一第一邏輯，進行步驟S1302，當傳輸資料為一第二邏輯，進行步驟S1303。同樣的，設計者可以選擇性的設計第一邏輯為邏輯1、第二邏輯為邏 輯0，或第一邏輯為邏輯0、第二邏輯為邏輯1。在此不予贅述。
步驟S1302：當傳輸資料為第一邏輯，在一週期中的第一期間輸出反相訊號，訊號調變電路在上述週期中的第二期間輸出第一狀態電壓。
步驟S1303：當傳輸資料為第二邏輯，在上述週期中的第一期間輸出第一狀態電壓，訊號調變電路在上述週期中的第二期間輸出反相訊號。
上述實施例是以曼徹斯特(Manchester)編碼方法執行步驟S1203。第14圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊方法之脈波寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)編碼方法執行步驟S1203的子步驟之流程圖。請參考第14圖，此步驟S1203包括下列子步驟：
步驟S1401：判斷傳輸資料的每個位元的邏輯狀態。當傳輸資料為一第一邏輯，進行步驟S1402，當傳輸資料為一第二邏輯，進行步驟S1403。同樣的，設計者可以選擇性的設計第一邏輯為邏輯1、第二邏輯為邏輯0，或第一邏輯為邏輯0、第二邏輯為邏輯1。在此不予贅述。
步驟S1402：當傳輸資料為第一邏輯，在一週期中的前面一第一時間長度輸出反相訊號，之後，輸出一第一狀態電壓。
步驟S1403：當傳輸資料為第二邏輯，在上述週期中的一第二時間長度輸出反相訊號，之後，輸 出第一狀態電壓。
在此實施例中，第一時間長度不等於第二時間長度。藉由時間長度，區別邏輯狀態。
第15圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊方法之脈波位置調變(Pulse Position Modulation，PPM)編碼方法執行步驟S1203的子步驟之流程圖。請參考第15圖，此步驟S1203包括下列子步驟：
步驟S1501：判斷傳輸資料的每個位元的邏輯狀態。當傳輸資料為一第一邏輯，進行步驟S1502，當傳輸資料為一第二邏輯，進行步驟S1503。同樣的，設計者可以選擇性的設計第一邏輯為邏輯1、第二邏輯為邏輯0，或第一邏輯為邏輯0、第二邏輯為邏輯1。在此不予贅述。
步驟S1502：當傳輸資料為一第一邏輯，在前面一第一時間長度輸出反相訊號，之後，輸出一第二時間長度的一第一狀態電壓；
步驟S1503：當傳輸資料為一第二邏輯，在前面一第三時間長度輸出反相訊號，之後，輸出第二時間長度的第一狀態電壓，其中，第一時間長度不等於第三時間長度。
第16圖繪示為本發明一較佳實施例所述之觸控通訊方法之雙相位編碼(Bi Phase encoding)方法執行步驟S1203的子步驟之流程圖。請參考第16圖，此步驟S1203包括下列子步驟：
步驟S1601：提供一調變訊號，其中，調變訊號分為一第一狀態與一第二狀態。此第一狀態與第二狀態分別對應反相訊號INVRF的輸出與反相訊號INVRF的不輸出。換句話說，第一狀態可以視為投射式電容觸控面板203被觸碰，第二狀態可以視為投射式電容觸控面板203沒有被觸碰。然所屬技術領域具有通常知識者應當知道，設計者亦可以選擇，第一狀態可以視為投射式電容觸控面板203沒有被觸碰，第二狀態可以視為投射式電容觸控面板203被觸碰。在此不予贅述。
步驟S1602：判斷傳輸資料的每個位元的邏輯狀態。當傳輸資料為一第一邏輯，進行步驟S1603，當傳輸資料為一第二邏輯，進行步驟S1606。同樣的，設計者可以選擇性的設計第一邏輯為邏輯1、第二邏輯為邏輯0，或第一邏輯為邏輯0、第二邏輯為邏輯1。在此不予贅述。
步驟S1603：當傳輸資料為第一邏輯，判斷調變訊號的狀態。當調變訊號的狀態是第一狀態，進行步驟S1604。當調變訊號的狀態是第二狀態，進行步驟S1605。
步驟S1604：當傳輸資料為該第一邏輯且調變訊號處在第一狀態時，調變訊號在一週期中的一第一期間為第二狀態，之後，調變訊號在上述週期中的一第二期間為第一狀態。
步驟S1605：當傳輸資料為第一邏輯且 調變訊號處在第二狀態時，調變訊號在上述週期中的第一期間為第一狀態，之後，調變訊號在上述週期中的第二期間為第二狀態。
步驟S1606：當傳輸資料為第二邏輯，判斷調變訊號的狀態。當調變訊號的狀態是第一狀態，進行步驟S1607。當調變訊號的狀態是第二狀態，進行步驟S1608。
步驟S1607：當傳輸資料為第二邏輯且調變訊號處在第一狀態時，調變訊號在上述週期中的第一期間以及第二期間為第二狀態。
步驟S1608：當傳輸資料為第二邏輯且調變訊號處在第二狀態時，調變訊號在週期中的第一期間以及第二期間為第一狀態。
綜上所述，本發明的精神在於利用天線接收投射式電容觸控面板輸出的觸控射頻檢測訊號，並根據資料的邏輯狀態，決定是否反相上述觸控射頻檢測訊號，並且將反相的觸控訊號藉由天線回傳給投射式電容觸控面板，使投射式電容觸控面板感應出觸控點，藉此，投射式電容觸控面板便可以檢測到觸控點的有無，藉此判定由觸控面板所傳輸的資料的邏輯狀態。
在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於 本發明之範圍。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (17)

  1. 一種觸控通訊系統，包括：一行動裝置，包括：一投射式電容觸控面板，其中，該投射式電容觸控面板在檢測觸控時，輸出一觸控射頻檢測訊號；一處理電路，耦接至該投射式電容觸控面板，用以接收該投射式電容觸控面板的資料；以及一資料傳輸裝置，包括：一訊號接收天線，用以接收該觸控射頻檢測訊號；一訊號反相電路，包括一輸入端以及一輸出端，其中，該訊號反相電路的輸入端耦接該訊號接收天線，接收該觸控射頻檢測訊號，用以反相所接收的該觸控射頻檢測訊號，以輸出一反相訊號；一訊號調變電路，包括一輸入端以及一輸出端，其中，該訊號調變電路的輸入端耦接該訊號反相電路的輸出端，以接收該反相訊號，該訊號調變電路根據一傳輸資料以及該反相訊號輸出一調變訊號；一訊號放大電路，包括一輸入端以及一輸出端，其中，該訊號放大電路的輸入端耦接該訊號調變電路的輸出端，用以放大該訊號調變電路所輸出的調變訊號，以輸出一放大訊號；一訊號輸出天線，耦接該訊號放大電路的輸出端，用以輸出該放大訊號； 其中，該訊號調變電路接收該傳輸資料，根據該傳輸資料，該訊號調變電路決定該反相訊號輸出至該訊號放大電路或不輸出至該訊號放大電路，使得該投射式電容觸控面板偵測觸控點是否有無，以代表該傳輸資料之邏輯狀態，進而將該傳輸資料傳送至該處理電路。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之觸控通訊系統，更包括：一前置放大電路，包括一輸入端以及一輸出端，其中，該前置放大電路的輸出端耦接該訊號反相電路的輸入端，該前置放大電路的輸入端耦接該訊號接收天線，接收該觸控射頻檢測訊號，將該觸控射頻檢測訊號進行前置放大。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之觸控通訊系統，更包括：一濾波電路，包括一輸入端以及一輸出端，其中，該濾波電路的輸入端耦接該前置放大電路的輸出端，該濾波電路的輸出端耦接該訊號反相電路的輸入端，其中，該濾波電路用以將前置放大後的觸控射頻檢測訊號進行濾波。
  4. 如申請專利範圍第2項所記載之觸控通訊系統，其中，該前置放大電路包括：一射極隨耦器，包括一輸入端以及一輸出端，其中， 該射極隨耦器的輸入端耦接該訊號接收天線，用以針對該訊號接收天線進行阻抗匹配；以及一共射極放大器，包括一輸入端以及一輸出端，其中，該共射極放大器的輸入端耦接該射極隨耦器的輸出端，該共射極放大器的輸出端耦接該訊號反相電路的輸入端。
  5. 如申請專利範圍第2項所記載之觸控通訊系統，更包括：一致能電路，包括一輸入端以及一輸出端，其中，該致能電路的輸入端耦接該前置放大電路的輸出端，用以擷取該前置放大電路的輸出端的信號之封包，其中，該致能電路的輸出端用以控制該訊號反相電路、該訊號調變電路以及該訊號放大電路是否運作，其中，當該致能電路擷取到封包時，該致能電路啟動該訊號反相電路、該訊號調變電路以及該訊號放大電路，當該致能電路未擷取到封包時，該致能電路關閉該訊號反相電路、該訊號調變電路以及該訊號放大電路，以停止該訊號反相電路、該訊號調變電路以及該訊號放大電路之運作。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之觸控通訊系統，其中，該訊號放大電路包括：一反相器，包括一輸入端以及一輸出端，其中，該反 相器的輸入端耦接該訊號調變電路的輸出端；一上橋開關，包括一第一端、一第二端以及一控制端，其中，該上橋開關的第一端耦接一電源電壓，該上橋開關的控制端耦接該反相器的輸出端，一下橋開關，包括一第一端、一第二端以及一控制端，其中，該下橋開關的第一端耦接該上橋開關的第二端，該下橋開關的第二端耦接一共接電壓，該下橋開關的控制端耦接該反相器的輸入端；一諧振電路，包括一輸入端以及一輸出端，其中，該諧振電路的輸入端耦接該上橋開關的第二端，該諧振電路的輸出端耦接該訊號輸出天線，用以輸出該放大訊號。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之觸控通訊系統，其中，該諧振電路包括：一品質因素電阻，包括一第一端以及一第二端，其中，該品質因素電阻的第一端耦接該諧振電路的輸入端；一諧振電感，包括一第一端以及一第二端，其中，其中，該諧振電感的第一端耦接該品質因素電阻的第二端，且該諧振電感的第二端耦接該諧振電路的輸出端；以及一諧振電容，包括一第一端以及一第二端，其中，該諧振電容的第一端耦接該諧振電感的第二端，且該諧振電容的第二端耦接該共接電壓。
  8. 如申請專利範圍第1項所記載之觸控通訊系統， 其中，該訊號放大電路包括：一升壓型電源供應器，包括一輸入端以及一輸出端，其中，該升壓型電源供應器的輸入端接收一電源電壓，該升壓型電源供應器的輸出端輸出一升壓電壓，其中，該升壓電壓大於該電源電壓；一輸出級放大器，包括一輸入端、一輸出端以及一電源端，其中，該輸出級放大器的電源端耦接該升壓型電源供應器的輸出端以接收該升壓電壓，該輸出級放大器的輸入端耦接該訊號調變電路的輸出端，該輸出級放大器的輸出端耦接該訊號輸出天線。
  9. 如申請專利範圍第1項所記載之觸控通訊系統，其中，當該傳輸資料為一第一邏輯，該訊號調變電路在一週期中的一第一期間輸出該反相訊號，該訊號調變電路在該週期中的一第二期間輸出一第一狀態電壓，當該傳輸資料為一第二邏輯，該訊號調變電路在該週期中的該第一期間輸出該第一狀態電壓，該訊號調變電路在該週期中的該第二期間輸出該反相訊號，其中，該第一期間加上該第二期間等於該週期。
  10. 如申請專利範圍第1項所記載之觸控通訊系統，其中，當該傳輸資料為一第一邏輯，該訊號調變電路在一週期中的前面一第一時間長度輸出該反相訊號，之後，輸出一第一狀態電壓，當該傳輸資料為一第二邏輯，該訊號 調變電路在該週期中的一第二時間長度輸出該反相訊號，之後，輸出該第一狀態電壓，其中，該第一時間長度不等於該第二時間長度。
  11. 如申請專利範圍第1項所記載之觸控通訊系統，其中，當該傳輸資料為一第一邏輯，該訊號調變電路在前面一第一時間長度輸出該反相訊號，之後，輸出一第二時間長度的一第一狀態電壓，當該傳輸資料為一第二邏輯，該訊號調變電路在前面一第三時間長度輸出該反相訊號，之後，輸出該第二時間長度的該第一狀態電壓，其中，該第一時間長度不等於該第三時間長度。
  12. 如申請專利範圍第1項所記載之觸控通訊系統，其中，該調變訊號分為一第一狀態與一第二狀態，當該傳輸資料為一第一邏輯且該調變訊號處在該第一狀態時，該調變訊號在一週期中的一第一期間為該第二狀態，之後，該調變訊號在該週期中的一第二期間為該第一狀態；當該傳輸資料為該第一邏輯且該調變訊號處在該第二狀態時，該調變訊號在該週期中的該第一期間為該第一狀態，之後，該調變訊號在該週期中的該第二期間為該第二狀態；當該傳輸資料為該第二邏輯且該調變訊號處在該第一狀態時，該調變訊號在該週期中的該第一期間以及該第 二期間為該第二狀態；當該傳輸資料為該第二邏輯且該調變訊號處在該第二狀態時，該調變訊號在該週期中的該第一期間以及該第二期間為該第一狀態，其中，該第一期間加上該第二期間等於該週期，其中，該第一狀態係該訊號調變電路輸出該反相訊號，且該第二狀態係該訊號調變電路輸出該第一狀態電壓。
  13. 一種觸控通訊方法，用以將一資料傳輸裝置的一傳輸資料，透過觸控媒介，傳送給一行動裝置，其中，該行動裝置具有一投射式電容觸控面板，以感應觸控操作，該觸控通訊方法包括：由該投射式電容觸控面板，擷取一觸控射頻檢測訊號；反相放大該觸控射頻檢測訊號以獲得一反相訊號；根據該傳輸資料，決定該反相訊號輸出至該投射式電容觸控面板或不輸出至該投射式電容觸控面板，使得該投射式電容觸控面板偵測觸控點是否有無，以代表該傳輸資料之邏輯狀態，進而將該傳輸資料傳送至該行動裝置。
  14. 如申請專利範圍第13項所記載之觸控通訊方法，其中，『根據該傳輸資料，決定該反相訊號輸出至該投射式電容觸控面板或不輸出至該投射式電容觸控面板，使得 該投射式電容觸控面板偵測觸控點是否有無，以代表該傳輸資料之邏輯狀態，進而將該傳輸資料傳送至該行動裝置』包括：當該傳輸資料為一第一邏輯，在一週期中的一第一期間輸出該反相訊號，該訊號調變電路在該週期中的一第二期間輸出一第一狀態電壓；當該傳輸資料為一第二邏輯，在該週期中的該第一期間輸出該第一狀態電壓，該訊號調變電路在該週期中的該第二期間輸出該反相訊號，其中，該第一期間加上該第二期間等於該週期。
  15. 如申請專利範圍第13項所記載之觸控通訊方法，其中，『根據該傳輸資料，決定該反相訊號輸出至該投射式電容觸控面板或不輸出至該投射式電容觸控面板，使得該投射式電容觸控面板偵測觸控點是否有無，以代表該傳輸資料之邏輯狀態，進而將該傳輸資料傳送至該行動裝置』包括：當該傳輸資料為一第一邏輯，在一週期中的前面一第一時間長度輸出該反相訊號，之後，輸出一第一狀態電壓；當該傳輸資料為一第二邏輯，在該週期中的一第二時間長度輸出該反相訊號，之後，輸出該第一狀態電壓，其中，該第一時間長度不等於該第二時間長度。
  16. 如申請專利範圍第13項所記載之觸控通訊方法， 其中，『根據該傳輸資料，決定該反相訊號輸出至該投射式電容觸控面板或不輸出至該投射式電容觸控面板，使得該投射式電容觸控面板偵測觸控點是否有無，以代表該傳輸資料之邏輯狀態，進而將該傳輸資料傳送至該行動裝置』包括：當該傳輸資料為一第一邏輯，在前面一第一時間長度輸出該反相訊號，之後，輸出一第二時間長度的一第一狀態電壓；當該傳輸資料為一第二邏輯，在前面一第三時間長度輸出該反相訊號，之後，輸出該第二時間長度的該第一狀態電壓，其中，該第一時間長度不等於該第三時間長度。
  17. 如申請專利範圍第13項所記載之觸控通訊方法，其中，『根據該傳輸資料，決定該反相訊號輸出至該投射式電容觸控面板或不輸出至該投射式電容觸控面板，使得該投射式電容觸控面板偵測觸控點是否有無，以代表該傳輸資料之邏輯狀態，進而將該傳輸資料傳送至該行動裝置』包括：提供一調變訊號，其中，該調變訊號分為一第一狀態與一第二狀態；當該傳輸資料為一第一邏輯且該調變訊號處在該第一狀態時，該調變訊號在一週期中的一第一期間為該第二狀態，之後，該調變訊號在該週期中的一第二期間為該第 一狀態；當該傳輸資料為該第一邏輯且該調變訊號處在該第二狀態時，該調變訊號在該週期中的該第一期間為該第一狀態，之後，該調變訊號在該週期中的該第二期間為該第二狀態；當該傳輸資料為該第二邏輯且該調變訊號處在該第一狀態時，該調變訊號在該週期中的該第一期間以及該第二期間為該第二狀態；當該傳輸資料為該第二邏輯且該調變訊號處在該第二狀態時，該調變訊號在該週期中的該第一期間以及該第二期間為該第一狀態，其中，該第一期間加上該第二期間等於該週期，其中，該第一狀態係該反相訊號被輸出，且該第二狀態係一第一狀態電壓被輸出。
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