TWI573057B - 頻率選擇模組及相關的運算裝置與頻率選擇方法 - Google Patents

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Description

頻率選擇模組及相關的運算裝置與頻率選擇方法
本發明係指一種用於觸控系統的頻率選擇模組及相關的運算裝置與頻率選擇方法，尤指一種用來選擇觸控系統中複數個感測通道工作頻率的頻率選擇模組及相關的運算裝置與頻率選擇方法。
消費性電子產品大多以輕、薄、短、小為設計方向，因此，產品上已無空間容納如滑鼠、鍵盤等傳統輸入裝置。隨著觸控技術的進步，在各種消費性電子產品中，例如平板電腦、行動電話、個人數位助理（Personal Digital Assistant，PDA）、一體機（All in One）等電子產品已廣泛地使用觸控系統作為其輸入裝置。當觸控系統運作時，電子產品中其他電路同時進行運作可能會在觸控系統的複數個感測通道上產生雜訊干擾，可能會造成觸控系統不正常工作。因此，如何避免觸控系統的運作受到雜訊影響，便成為業界亟欲探討之議題。
為了解決上述的問題，本發明提供一種用來選擇觸控系統中複數個感測通道工作頻率的頻率選擇模組及相關的運算裝置與頻率選擇方法。
本發明揭露一種用於一觸控系統的頻率選擇模組，包含有一儲存單元，用來儲存該觸控系統中複數個感測通道的複數個感測訊號其中至少一者的總和；一頻譜計算單元，用來轉換儲存於該儲存單元的該複數個感測訊號其中至少一者的總和，以產生一頻譜資料，並將該頻譜資料儲存至該儲存單元；以及一選擇單元，用來根據該頻譜資料，產生一調整訊號，以將選擇複數個運作頻率其中之一作為該複數個感測訊號的一工作頻率。
本發明另揭露一種運算裝置，用於一觸控系統，該運算裝置包含有一處理模組，用來接收該觸控系統中複數個感測通道的複數個感測訊號及產生用於驅動該複數個感測通道的複數個驅動訊號；以及一頻率選擇模組，包含有：一儲存單元，用來儲存該複數個感測訊號其中至少一者的總和；一頻譜計算單元，用來轉換儲存於該儲存單元的該複數個感測訊號其中至少一者的總和，以產生一頻譜資料，並將該頻譜資料儲存至該儲存單元；以及一選擇單元，用來根據該頻譜資料，產生一調整訊號，以選擇複數個運作頻率其中之一作為該複數個感測訊號的一工作頻率。
本發明另揭露一種頻率選擇方法，用於一觸控系統，該頻率選擇方法包含有轉換該觸控面板中該複數個感測通道的複數個感測訊號其中至少一者的總和，以取得頻譜資料；以及根據該頻譜資料，選擇複數個運作頻率其中之一作為該複數個感測訊號的一工作頻率。
請參考第1圖，第1圖為本發明實施例一觸控系統10的示意圖。觸控系統10可為智慧型手機、平板電腦、數位相機等具有一觸控面板的電子產品。為求方便說明，第1圖僅繪示有觸控裝置100及運作裝置102，其它未與發明概念直接相關的元件（如殼體）則略而未示。觸控裝置100用來根據驅動訊號D_1～D_A，感測來自於外界物體的觸控動作，以產生感測訊號T_1～T_B。舉例來說，觸控裝置100可為一觸控面板，且感測訊號T_1～T_B可為觸控面板中橫向及縱向感測通道所產生的感測訊號。運算裝置102包含有處理模組104、轉換模組106以及頻率選擇模組108。處理模組104耦接於觸控裝置100，用來產生驅動訊號D_1～D_A，及根據感測訊號T_1～T_B，判斷觸控裝置100被觸碰的位置。轉換模組106用來選擇感測訊號T_1～T_B其中之一作為感測訊號TS。根據感測訊號TS，頻率選擇模組108可計算對應於雜訊的頻譜資料FREQD。接下來，頻率選擇模組108會根據計算所得的頻譜資料FREQD，選擇複數個運作頻率FO_1～FO_C其中之一作為工作頻率FW，並透過調整訊號ADJ，將驅動訊號D_1～D_A及感測訊號T_1～T_B的頻率調整為工作頻率FW。據此，觸控系統10可避免觸控裝置100之運作遭受環境中雜訊影響。
詳細來說，頻率選擇模組108包含有儲存單元110、頻譜計算單元112及選擇單元114。儲存單元110用來儲存轉換模組106所產生的感測訊號TS。在一實施例中，感測訊號TS為驅動訊號D_1～D_A未驅動觸控面板時感測訊號T_1～T_B其中任意一者。需注意的是，若儲存單元110具有選擇感測訊號T_1～T_B其中之一進行儲存之功能，則轉換模組106可被省略。根據儲存於儲存單元110的感測訊號TS，頻譜計算單元112可計算對應於雜訊的頻譜資料FREQD，頻譜計算單元112並將計算所得的頻譜資料FREQD儲存至儲存單元110。舉例來說，頻譜計算單元112可利用快速傅立葉轉換（Fast Fourier Transform，FFT），轉換感測訊號TS，以取得感測訊號TS於複數個取樣點的振幅作為頻譜資料FREQD。
接下來，選擇單元114根據儲存於儲存單元110的頻譜資料FREQD，計算對應於運作頻率FO_1～FO_C的雜訊等級NL_1～NL_C。舉例來說，選擇單元114可計算頻譜資料FREQD中位於運作頻率FO_1周圍複數個取樣點振幅的總和作為運作頻率FO_1的雜訊等級NL_1；計算頻譜資料FREQD中位於運作頻率FO_2周圍複數個取樣點振幅的總和作為運作頻率FO_2的雜訊等級NL_2，以此類推。於取得雜訊等級NL_1～NL_C。選擇單元114選擇對應於雜訊等級NL_1～NL_C中最小雜訊等級的運作頻率作為工作頻率FW，並透過調整訊號ADJ，將驅動訊號D_1～D_A及感測訊號T_1～T_B的頻率調整為工作頻率FW。據此，觸控裝置100及處理模組104之運作可避免遭受環境中雜訊影響。
此外，為了避免窄頻大雜訊造成觸控裝置100不正常工作，選擇單元114可限制工作頻率FW與對應於頻譜資料FREQD中一最大雜訊振幅的主頻頻率Fnoise間之差距必須大於一預設頻率FTH（即 ）。
關於頻率選擇模組108詳細運作過程，舉例說明如下。在一實施例中，儲存單元110係於驅動訊號D_1～D_A未驅動觸控面板時，儲存感測訊號TS。接下來，頻譜計算單元112利用快速傅立葉轉換來轉換感測訊號TS，以取得感測訊號TS於頻率領域上複數個取樣點的振幅作為頻譜資料FREQD。在此實施例中，快速傅立葉轉換的解析度為25千赫茲（kHz）。也就是說，頻譜資料FREQD可包括感測訊號TS於25千赫茲的振幅A25、50千赫茲的振幅A50、75千赫茲的振幅A75，以此類推。需注意的是，快速傅立葉轉換的解析度可依據不同應用及設計理念來更動，而不限於此。
於取得頻譜資料FREQD後，選擇單元114分別計算運作頻率FO_100K（也就是代表100千赫茲）及FO_200K（也就是代表200千赫茲）的雜訊等級NL_100K及NL_200K。在此實施例中，選擇單元114計算頻譜資料FREQD中位於運作頻率100千赫茲周圍5個取樣點的振幅總和（即振幅A50、A75、A100、A125及A150的總和）作為雜訊等級NL_100K，並計算頻譜資料FREQD中位於運作頻率FO_200K周圍5個取樣點的振幅總和（即振幅A150、A175、A200、A225及A250的總和）作為雜訊等級NL_200K。接下來，選擇單元114比較雜訊等級NL_100K、NL200K的大小，以選擇運作頻率FO_100K或FO_200K作為工作頻率FW。在一實施例中，雜訊等級NL_100K小於NL200K，選擇單元114選擇運作頻率FO_100K作為工作頻率FW，也就是工作頻率FW為100千赫茲。在另一實施例中，頻譜資料FREQD中最大振幅為振幅A50（即雜訊主頻Fnoise為50千赫茲），預設頻率FTH為25KHz，且雜訊等級NL_100K小於NL200K。由於運作頻率FO_100K與雜訊主頻Fnoise的差距大於預設頻率FTH，選擇單元114仍選擇運作頻率FO_100K作為工作頻率FW。在又一實施例中，頻譜資料FREQD中最大振幅為振幅A75（即雜訊主頻Fnoise為75千赫茲），預設頻率FTH為50KHz，且雜訊等級NL_100K小於NL200K。在此狀況下，由於運作頻率FO_100K與雜訊主頻Fnoise的差距小於預設頻率FTH，選擇單元114改為選擇運作頻率FO_200K作為工作頻率FW，也就是工作頻率FW為200千赫茲。
需注意的是，複數個運作頻率FO_1～FO_C可能不為快速傅立葉轉換解析度整數倍。在此狀況下，於計算雜訊等級NL_1～NL_C時，選擇單元114會計算頻譜資料FREQD中距離運作頻率FO_1～FO_C每一者最近的取樣點周圍的複數個取樣點振幅的總和。舉例來說，當複數個運作頻率FO_1～FO_C其中之一為333.3千赫茲且快速傅立葉轉換的解析度為25千赫茲時，選擇單元114計算與運作頻率333.3千赫茲最近的取樣點325千赫茲周圍的5個取樣點的振幅總和（即振幅A275、A300、A325、A350、A375的總和），作為運作頻率333.3千赫茲的雜訊等級。
上述實施例利用快速傅立葉轉換取得觸控系統中複數個感測通道中任意一者產生的感測訊號，以快速取得對應於雜訊的頻譜資料。根據所得到的頻譜資料，上述實施例可選擇合適的運作頻率作為觸控系統感測觸控位置的工作頻率，以避免環境雜訊影響觸控系統的運作。透過本發明，觸控系統可以低成本且高效率的方式來選擇觸控系統中複數個感測通道的工作頻率。根據不同應用及設計理念，本領域具通常知識者應可據以實施合適的更動及修改。舉例來說，儲存於儲存單元110的感測訊號TS為驅動訊號D_1～D_A未驅動觸控面板時感測訊號T_1～T_B其中任意個的總和。在此狀況下，頻譜計算單元112計算所得的頻譜資料FREQD可更貼近實際環境下的雜訊。
在一實施例中，頻率選擇模組108可以不同的方式來實現。請參考第2圖，第2圖為本發明實施例一頻率選擇模組20的示意圖。頻率選擇模組20可用來實現第1圖中的頻率選擇模組108，包括一處理單元200、一儲存單元210以及一通訊介面單元220。處理裝置200可為一微處理器或一特定應用積體電路（Application-Specific Integrated Circuit，ASIC）。儲存單元210可為任一資料儲存裝置，用來儲存一程式代碼214，處理單元200可通過儲存單元210讀取及執行程式碼214。舉例來說，儲存單元210可為用戶識別模組（Subscriber Identity Module，SIM）、唯讀式記憶體（Read-Only Memory，ROM）、隨機存取記憶體（Random-Access Memory，RAM）、光碟唯讀記憶體（CD-ROM／DVD-ROM）、磁帶（magnetic tape）、硬碟（hard disk）及光學資料儲存裝置（optical data storage device）等，而不限於此。通訊介面單元220用來根據處理單元200的處理結果，傳送及接收資料。
上述實施例中頻率選擇模組108計算雜訊的頻譜資料FREQD及選擇工作頻率的流程可被歸納為一頻率選擇方法30，如第3圖所示。頻率選擇方法30可被應用於具有一觸控面板的觸控系統，用來選擇觸控面板中複數個感測通道的一工作頻率（如第1圖所示處理模組104接收的驅動訊號D_1～D_A及感測訊號T_1～T_B的頻率）。頻率選擇方法30可被編譯為程式碼214，且包含有以下步驟：
步驟300：   開始。
步驟302：   轉換該觸控面板中該複數個感測通道的複數個感測訊號其中至少一者的總和，以取得頻譜資料。
步驟304：   根據該頻譜資料，選擇複數個運作頻率其中之一作為該工作頻率。
步驟306：結束。
根據頻率選擇方法30，觸控系統首先轉換觸控面板中複數個感測通道所產生的複數個感測訊號至少一者的總和，以取得對應於雜訊的頻譜資料。在一實施例中，觸控系統是根據複數個感測通道未被驅動時所產生的複數個感測訊號其中之一，利用快速傅立葉轉換來產生對應於雜訊的頻譜資料。接下來，觸控系統根據頻譜資料，選擇複數個運作頻率其中之一作為複數個感測通道的工作頻率。舉例來說，觸控系統計算頻譜資料中複數個運作頻率之每一運作頻率周圍複數個取樣點振幅的總和，以取得複數個雜訊等級。透過比較複數個雜訊等級間之大小，觸控系統選擇對應於該複數個雜訊等級中最小雜訊等級的運作頻率作為觸控面板中複數個感測通道的工作頻率。
需注意的是，為了避免窄頻大雜訊造成觸控系統不正常工作，觸控系統可限制工作頻率與一雜訊主頻間之差距必須大於一預設頻率，其中雜訊主頻對應於頻譜資料中的最大振幅。
本領域具通常知識者當可依本發明之精神加以結合、修飾或變化以上所述之實施例，而不限於此。前述之所有流程之步驟（包含建議步驟）可透過裝置實現，裝置可為硬體、韌體（為硬體裝置與電腦指令與資料的結合，且電腦指令與資料屬於硬體裝置上的唯讀軟體）或電子系統。硬體可為類比微電腦電路、數位微電腦電路、混合式微電腦電路、微電腦晶片或矽晶片。電子系統可為系統單晶片（system on chip，SOC）、系統級封裝（system in package，SiP）、嵌入式電腦（computer on module，COM）及頻率選擇模組20。
上述實施例中的觸控系統利用快速傅立葉轉換取得觸控系統中複數個感測通道中至少一者產生的感測訊號，來快速取得對應於雜訊的頻譜資料。根據所得到的頻譜資料，觸控系統選擇合適的運作頻率作為觸控系統中用來感測觸控位置的工作頻率，從而以低成本且高效率的方式來避免雜訊影響觸控系統的運作。   以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0002"><TBODY><tr><td> 10 </td><td> 觸控系統 </td></tr><tr><td> 100 </td><td> 觸控裝置 </td></tr><tr><td> 102 </td><td> 運算裝置 </td></tr><tr><td> 104 </td><td> 處理模組 </td></tr><tr><td> 106 </td><td> 轉換模組 </td></tr><tr><td> 108 </td><td> 頻率選擇模組 </td></tr><tr><td> 110 </td><td> 儲存單元 </td></tr><tr><td> 112 </td><td> 頻譜計算單元 </td></tr><tr><td> 114 </td><td> 選擇單元 </td></tr><tr><td> 20 </td><td> 頻率選擇模組 </td></tr><tr><td> 200 </td><td> 處理單元 </td></tr><tr><td> 210 </td><td> 儲存單元 </td></tr><tr><td> 214 </td><td> 程式碼 </td></tr><tr><td> 220 </td><td> 通訊介面單元 </td></tr><tr><td> 30 </td><td> 頻率選擇方法 </td></tr><tr><td> 300～306 </td><td> 步驟 </td></tr><tr><td> ADJ </td><td> 調整訊號 </td></tr><tr><td> D_1～D_A </td><td> 驅動訊號 </td></tr><tr><td> FREQD </td><td> 頻譜資料 </td></tr><tr><td> T_1～T_B </td><td> 感測訊號 </td></tr><tr><td> TS </td><td> 感測訊號 </td></tr></TBODY></TABLE>
第1圖為本發明實施例一觸控系統的示意圖。 第2圖為本發明實施例一頻率選擇模組的示意圖。 第3圖為本發明實施例一頻率選擇方法的流程圖。
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0003"><TBODY><tr><td> 10 </td><td> 觸控系統 </td></tr><tr><td> 100 </td><td> 觸控裝置 </td></tr><tr><td> 102 </td><td> 運算裝置 </td></tr><tr><td> 104 </td><td> 處理模組 </td></tr><tr><td> 106 </td><td> 轉換模組 </td></tr><tr><td> 108 </td><td> 頻率選擇模組 </td></tr><tr><td> 110 </td><td> 儲存單元 </td></tr><tr><td> 112 </td><td> 頻譜計算單元 </td></tr><tr><td> 114 </td><td> 選擇單元 </td></tr><tr><td> ADJ </td><td> 調整訊號 </td></tr><tr><td> D_1～D_A </td><td> 驅動訊號 </td></tr><tr><td> FREQD </td><td> 頻譜資料 </td></tr><tr><td> T_1～T_B </td><td> 感測訊號 </td></tr><tr><td> TS </td><td> 感測訊號 </td></tr></TBODY></TABLE>

Claims (6)

  1. 一種用於一觸控系統的頻率選擇模組，包含有：一儲存單元，用來儲存該觸控系統中複數個感測通道的複數個感測訊號至少一者的總和；一頻譜計算單元，用來轉換儲存於該儲存單元的該複數個感測訊號其中至少一者的總和，以產生一頻譜資料，並將該頻譜資料儲存至該儲存單元；以及一選擇單元，用來根據該頻譜資料，產生一調整訊號，以將選擇複數個運作頻率其中之一作為該複數個感測訊號的一工作頻率；其中，該選擇單元計算該頻譜資料中每一運作頻率周圍複數個取樣點振幅的總和來取得複數個雜訊等級，且該選擇單元選擇對應於該複數個雜訊等級中一最小雜訊等級的運作頻率作為該複數個感測訊號的該工作頻率。
  2. 如請求項1所述的頻率選擇模組，其中該儲存單元於該複數個感測通道未被驅動時，儲存該複數個感測訊號其中至少一者的總和。
  3. 如請求項1所述的頻率選擇模組，其中該頻譜計算單元利用快速傅立葉轉換，轉換儲存於該儲存單元的該複數個感測訊號其中至少一者的總和，以產生該頻譜資料。
  4. 如請求項1所述個頻率選擇模組，其中該頻譜資料包含有一雜訊主頻，該雜訊主頻對應於該頻譜資料中的一最大振幅，且該工作頻率與該雜訊主頻間的差距大於一預設頻率。
  5. 一種運算裝置，用於一觸控系統，該運算裝置包含有：一處理模組，用來接收該觸控系統中複數個感測通道的複數個感測訊號及產生用於驅動該複數個感測通道的複數個驅動訊號；以及一頻率選擇模組，包含有：一儲存單元，用來儲存該複數個感測訊號其中至少一者的總和；一頻譜計算單元，用來轉換儲存於該儲存單元的該複數個感測訊號其中至少一者的總和，以產生一頻譜資料，並將該頻譜資料儲存至該儲存單元；以及一選擇單元，用來根據該頻譜資料，產生一調整訊號，以選擇複數個運作頻率其中之一作為該複數個感測訊號的一工作頻率；其中，該選擇單元計算該頻譜資料中每一運作頻率周圍複數個取樣點振幅的總和來取得複數個雜訊等級，且該選擇單元選擇對應於該複數個雜訊等級中一最小雜訊等級的運作頻率作為該複數個感測訊號的該工作頻率。
  6. 一種頻率選擇方法，用於一觸控系統，該頻率選擇方法包含有：轉換該觸控面板中複數個感測通道的複數個感測訊號其中至少一者的總和，以取得頻譜資料；以及根據該頻譜資料，選擇複數個運作頻率其中之一作為該複數個感測訊號的一工作頻率；其中根據該頻譜資料，選擇該複數個運作頻率其中之一作為該複數個感測訊號的該工作頻率的步驟包含有：計算該頻譜資料中每一運作頻率周圍複數個取樣點振幅的總和來取得 複數個雜訊等級；以及選擇對應於該複數個雜訊等級中一最小雜訊等級的運作頻率作為該複數個感測訊號的該工作頻率。
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