觸摸屏控制器及通過噪聲整形減小充電器噪聲的方法
【專利摘要】在所描述的實例中，在存在混疊的情況下從觸摸屏(4)移除充電器噪聲及其它高頻率噪聲。數(shù)字低通濾波器(38)排除所述高頻率噪聲。噪聲跟蹤器(50)確定噪聲是否被混疊到所述低通濾波器(38)的通帶中。噪聲整形器(58)通過調(diào)整模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的取樣頻率(Fs)及/或面板掃描頻率(Fp)嘗試移動所述經(jīng)混疊噪聲到所述低通濾波器(38)的通帶外來以人工方式誘發(fā)或修改混疊。
【專利說明】觸摸屏控制器及通過噪聲整形減小充電器噪聲的方法
[0001]本發(fā)明大體上涉及觸摸屏裝置，且更特定來說，涉及用于操作觸摸屏控制器以使觸摸屏裝置與主機系統(tǒng)介接的控制設備及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]觸摸屏已經(jīng)在各種應用中獲得了廣泛使用，例如智能電話、平板計算機、便攜式導航裝置、膝上型及臺式計算機、便攜式音樂播放器及其它通用用戶接口及消費者電子裝置，從而允許用戶憑直覺從提示選項做出選擇及通過簡單地觸摸顯示屏及多種方式執(zhí)行其它用戶接口操作。已開發(fā)出不同的觸摸屏技術(shù)，其包含電容性、表面電容、投射式電容、電阻式、表面聲波觸摸屏及其它。介接觸摸屏裝置及主機系統(tǒng)(例如，啟用觸摸屏的臺式計算機的微處理器)的觸摸屏控制器，且可對其進行操作以由用戶檢測顯示屏上的不同位置處的致動或觸摸。通常將觸摸屏裝置配置為行及列陣列，且由將激發(fā)信號提供到行連接器同時在面板掃描操作中感測觸摸屏裝置的列連接器的控制器檢測用戶觸摸。如同電池供電的便攜式用戶裝置中的其它電路，觸摸屏控制器性能及掃描觸摸屏面板可受噪聲影響，尤其是當被連接到電池充電器時，其中充電器可將噪聲耦合到觸摸屏裝置中，借此影響檢測用戶觸摸致動的能力。觸摸信號的頻率通常接近于DC，例如約1Hz或更小，且理論上可通過低通濾波使其與較高頻率充電器噪聲分離。然而，在實踐中分離是困難的，此歸因于涉及模/數(shù)轉(zhuǎn)換取樣速率及面板掃描速率的多速率取樣過程中的混疊。在典型的配置中，觸摸屏控制器包含一或多個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其以相對較高的取樣頻率進行操作，其中面板掃描操作以較低頻率執(zhí)行。在實踐中，出現(xiàn)其中與充電器操作相關(guān)聯(lián)的噪聲被混疊到低通濾波器的通帶中的情況，從而使其難以區(qū)分來自用戶觸摸事件的經(jīng)混疊的噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在所描述的實例中，在存在混疊的情況下從觸摸屏移除充電器噪聲及其它高頻率噪聲。數(shù)字低通濾波器排除所述高頻率噪聲。噪聲跟蹤器確定噪聲是否被混疊到所述低通濾波器通帶中。噪聲整形器通過調(diào)整模/數(shù)轉(zhuǎn)換器取樣頻率及/或面板掃描頻率嘗試移動所述經(jīng)混疊噪聲到所述低通濾波器通帶外來以人工方式誘發(fā)或修改混疊。
【附圖說明】
[0004]圖1是根據(jù)實例實施例的一或多個方面的將觸摸屏裝置介接到主機系統(tǒng)的實例控制器的示意性系統(tǒng)圖，其中板上噪聲跟蹤及噪聲整形從數(shù)字低通濾波器通帶移除充電器噪聲。
[0005]圖2是根據(jù)實例實施例的另外方面的用于對觸摸屏控制器中的高頻率經(jīng)混疊噪聲進行噪聲整形的實例方法的流程圖。
[0006]圖3是存在噪聲且無用戶觸摸的情況下數(shù)字低通濾波器之前及之后的圖1中的觸摸屏的節(jié)點電容值的一組標準偏差曲線圖。
[0007]圖4是存在噪聲及用戶觸摸第三列的情況下圖1中的觸摸屏的節(jié)點電容值的一組標準偏差曲線圖，其中高頻率電池充電器噪聲被混疊到低通濾波器的通帶中且在數(shù)字低通濾波器之前及之后都超過閾值電平。
[0008]圖5是存在噪聲及在調(diào)整面板掃描頻率以修改噪聲混疊之后用戶觸摸第三列的情況下圖1中的觸摸屏的節(jié)點電容值的一組前后濾波器標準偏差曲線圖。
[0009]圖6是一組前后濾波器標準偏差曲線圖，其在由圖1的觸摸屏控制器進行進一步面板掃描頻率調(diào)整之后，從而致使低通濾波器之后的標準偏差值下降到低于指示充電器噪聲成功地自動移出數(shù)字低通濾波器的通帶的閾值。
[0010]圖7是展示初始地混疊于低通濾波器的通帶內(nèi)且隨后由圖1中的噪聲整形器進行噪聲整形以將經(jīng)混疊的充電器噪聲移出低通濾波器的通帶的高頻率充電器噪聲的一組頻譜曲線圖。
【具體實施方式】
[0011]在所描述的實例中，選擇性地將充電器噪聲及其它高頻率噪聲整形以減輕噪聲到低通濾波器的通帶中的混疊，借此提升識別用戶觸摸事件的能力。數(shù)字處理電路檢測噪聲是否被混疊到數(shù)字低通濾波器的通帶中，且通過調(diào)整模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的取樣頻率及/或面板掃描頻率以有助于從低通濾波器的通帶移除所混疊的噪聲來修改混疊。以此方式，在當前取樣及/或面板掃描頻率抑制低通濾波器有效移除充電器及其它高頻率噪聲的能力的情況下，控制器可自動地再配置掃描操作以有助于用戶裝置操作同時充電。
[0012]在至少一個實例中，觸摸屏控制器包含:模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其以取樣頻率進行操作以根據(jù)由控制器感測電路所接收到的輸入信號提供數(shù)字樣本;及數(shù)字低通濾波器，其操作以對數(shù)字樣本進行濾波及提供經(jīng)濾波的數(shù)字樣本以用于檢測觸摸屏的一或多個位置的用戶致動。所述控制器進一步包含噪聲跟蹤器，其計算對應于由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字樣本的第一組統(tǒng)計及對應于來自數(shù)字低通濾波器的經(jīng)濾波數(shù)字樣本的第二組統(tǒng)計。如果所述統(tǒng)計指示噪聲被混疊到數(shù)字低通濾波器的通帶中，那么所述控制器的噪聲整形器選擇性地調(diào)整模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的取樣頻率及/或面板掃描頻率。以此方式，所述控制器有助于減小所檢測到的通過選擇性的噪聲整形被混疊到低通濾波器的通帶中的高頻率噪聲。
[0013]在各種實施例中，可由噪聲跟蹤器以時間方式或空間方式計算低通濾波器之前及之后的統(tǒng)計，且其可具有各種形式，例如，標準偏差及平均值。在某些實施例中，噪聲跟蹤器針對用于多個面板掃描的觸摸屏的個別節(jié)點以時間方式計算低通濾波之前及之后的統(tǒng)計。在某些實施例中，噪聲跟蹤器運用第一及第二組統(tǒng)計的閾值，且確定第一組統(tǒng)計中的元素是否超過第一閾值且第二組統(tǒng)計中的元素是否超過第二閾值，其中在某些實施例中，閾值可能相同，且可由控制器對其進行調(diào)整。在某些實施方案中，針對給定觸摸屏節(jié)點，如果第一組統(tǒng)計的對應值超過第一閾值且第二組統(tǒng)計的對應值超過第二閾值，那么噪聲跟蹤器致使噪聲整形器選擇性地調(diào)整取樣頻率及/或面板掃描頻率。在各種實施例中，空間統(tǒng)計可用于對應于單個面板掃描的多個觸摸屏節(jié)點的噪聲跟蹤，其中針對數(shù)字值，計算第一及第二組統(tǒng)計且分別比較低通濾波器之前及之后的閾值。以此方式，噪聲跟蹤器可檢測其中低通濾波器不能有效地排除高頻率噪聲的情況，且啟動由噪聲整形器進行的噪聲整形調(diào)整。
[0014]在某些實施方案中，過程重復多次直到經(jīng)混疊的噪聲充分地移出低通濾波器的通帶，或在已嘗試經(jīng)調(diào)整的取樣頻率及/或面板掃描頻率的預定數(shù)目的值而仍不成功之前過程重復多次(在此案例中，控制器可通知主機系統(tǒng))。此外，在另外實施例中，控制器可在調(diào)整過程期間選擇性地調(diào)整閾值中的一者或兩者，且針對不同閾值，如果在不改變閾值比較的結(jié)果的情況下已嘗試預定數(shù)目的頻率值，那么停止取樣頻率及/或面板掃描頻率的噪聲整形調(diào)整。
[0015]提供用于減輕觸摸屏控制器中的高頻率噪聲混疊的方法，以及具有用于根據(jù)實例實施例的另外方面執(zhí)行所述方法的計算機可執(zhí)行指令的非暫時性計算機可讀媒體。所述方法涉及:使用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器以面板掃描頻率循序地從所連接的觸摸屏獲得輸入信號的一系列數(shù)字樣本集合；以及使用數(shù)字低通濾波器對所述數(shù)字樣本進行濾波。所述方法進一步涉及:計算對應于來自模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的樣本的第一組統(tǒng)計;及計算對應于來自低通濾波器的經(jīng)濾波的數(shù)字樣本的第二組統(tǒng)計;及在所述第一及第二組統(tǒng)計指示存在被混疊到數(shù)字低通濾波器的所述通帶中的噪聲的情況下，選擇性地調(diào)整取樣頻率及/或面板掃描頻率。所述方法的某些實施例包含:比較第一及第二組統(tǒng)計與對應的第一及第二閾值;及針對給定觸摸屏節(jié)點，在第一組統(tǒng)計的對應值大于第一閾值且第二組統(tǒng)計的對應值大于第二閾值的情況下，選擇性地調(diào)整取樣頻率及/或面板掃描頻率。
[0016]在具有實例實施例的技術(shù)及觸摸屏控制設備的情況下，可以自動方式通過響應于低通濾波器的通帶中的經(jīng)混疊噪聲的檢測在觸摸屏控制器中所實施例的選擇性的噪聲整形減輕由電池充電器及高頻率噪聲的其它源所引起的經(jīng)混疊噪聲的不利影響?？山Y(jié)合用于使任何類型的觸摸屏裝置與主機系統(tǒng)(其包含(無限制)電容觸摸屏)介接的控制器運用實例實施例的各種技術(shù)。此外，可以任何適合形式實施觸摸屏控制器，其包含(無限制)用于消費者產(chǎn)品、工業(yè)用戶接口、軍事裝備或其它應用中的集成電路觸摸屏控制器。
[0017]圖1說明具有觸摸屏裝置4的實例系統(tǒng)2，觸摸屏裝置4具有節(jié)點或空間取樣點或位置6陣列，所述陣列被配置成具有對應電氣行連接件8a及列連接件Sb以與用于與主機處理器12介接的觸摸屏控制器10電耦合的行及列。在所說明的實例中，觸摸屏裝置4為具有10行及6列的電容觸摸屏，其中60個節(jié)點的陣列6形成觸摸屏面板以配準一或多種類型的單個或多個觸摸操作，可由用戶通過與裝置4的顯示屏的物理交互執(zhí)行所述操作。如所知，觸摸屏裝置4可包含顯示器組件，其可操作以向用戶顯示多種視覺呈現(xiàn)，且可通過將驅(qū)動器或激發(fā)信號提供到行連接件8a及感測來自列連接件Sb的對應輸入信號選擇性地檢測觸摸屏4的一或多個部分的用戶致動。在電容觸摸屏實例中，例如，裝置4包含透明窗層及具有由電介質(zhì)材料分離的交錯的行及列的觸摸面板層，其中LED、LCD或其它類型的顯示器面板呈現(xiàn)可通過偏振觸摸面板及窗層(未展示)看見的視覺圖像。在此形式的觸摸屏4中，用戶與透明窗層的物理交互改變由行連接件8a上的激發(fā)信號所產(chǎn)生的靜電場，且控制器10通過連接件Sb感測輸入信號以評估用戶正按下觸摸屏4的一或多個位置?？捎呻姵?6對系統(tǒng)2進行供電，例如，針對便攜式用戶裝置(例如，啟用觸摸屏膝上型計算機、智能電話、平板計算機等等)，其中電源接口 14將電力從電池16提供到主機處理器12及控制器10，且替代地允許經(jīng)由用于對電池16充電及/或用于操作主機處理器12及觸摸屏控制器10的充電器18從外部源提供電力。然而，如先前所提及，系統(tǒng)2中或接近系統(tǒng)2的電池充電器18及其它源可將高頻率噪聲耦合到觸摸屏裝置4中。
[0018]如圖1中進一步展示，實例觸摸屏控制器10包含模擬電路20或模擬前端，其包含行驅(qū)動器電路22及列感測電路24，其分別用于與觸摸屏裝置4的行及列互相連接。列感測電路24可包含模擬多路復用，可通過模擬多路復用通過模擬信號鏈提供多個感測到的列線以用于最終轉(zhuǎn)換成數(shù)字值或樣本。在所說明的實例中，列感測電路24將模擬信號輸出提供到模擬濾波器26(例如，在一個實例中，具有約250KHZ的截止頻率的抗混疊低通濾波器)，將其輸出提供到可調(diào)整的感測放大器電路28。將放大器輸出提供為到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)30的輸入，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)30以取樣頻率34(Fs)進行操作以根據(jù)由感測電路24所接收到的所取樣的輸入信號提供數(shù)字樣本32。由面板掃描控制器46控制行驅(qū)動器24及列感測電路24的操作以實施面板掃描，從而以面板掃描頻率48(Fp)循序地獲得一系列數(shù)字樣本集合32，其中個別數(shù)字樣本集合對應于觸摸屏4上的多個位置。
[0019]數(shù)字處理電路36從模/數(shù)轉(zhuǎn)換器30接收數(shù)字樣本32，數(shù)字處理電路36可為任何適合的可編程處理器、邏輯電路等等。處理電路36經(jīng)編程或另外經(jīng)配置以實施掃描控制器46的面板掃描控制功能以操作行驅(qū)動器22及列感測電路24，以及執(zhí)行用于使觸摸屏4與主機處理器12介接的其它功能，通過其將到觸摸屏裝置4的用戶輸入中繼到主機12。在某些實施例中，此外，模擬電路20的一或多個操作參數(shù)可為可編程的，例如，模擬濾波器電路26中的一或多個低通濾波器的配置、感測放大器28可編程的增益及/或偏移及模/數(shù)控制器30的取樣頻率34。在某些實施例中，控制器10可在主機處理器12的控制下以各種不同模式(例如，閑置或睡眠模式、面板掃描模式及用于低電力觸摸感測以評估選擇性的轉(zhuǎn)變到面板掃描模式的觸摸屏列的自電容的改變)進行操作。數(shù)字處理電路36進一步實施具有從DC到截止頻率Fe的通帶的數(shù)字低通濾波器38，其對來自模/數(shù)轉(zhuǎn)換器30的數(shù)字樣本32進行濾波且提供經(jīng)濾波的數(shù)字樣本40以用于檢測觸摸屏4的一或多個部分的用戶致動。將經(jīng)濾波的數(shù)字樣本40提供到節(jié)點、面板及I/O處理組件42，I/O處理組件42經(jīng)由與主機處理器12的適當連接44實施I2C或其它適合形式的通信。
[0020]此外，根據(jù)實例實施例的一或多個方面，數(shù)字處理電路36包含噪聲跟蹤器50及噪聲整形器58，噪聲整形器58經(jīng)配置以檢測高頻率噪聲是否被混疊到數(shù)字低通濾波器38的通帶中且選擇性地調(diào)整模/數(shù)轉(zhuǎn)換器30的取樣頻率Fs 34及面板掃描電路46的面板掃描頻率Fp 48中的一者或兩者。面板掃描是指對觸摸屏裝置4的多個節(jié)點或空間感測位置6的取樣，且面板掃描頻率48為面板掃描之間的時間的倒數(shù)。如先前所提及，所說明的模擬電路20提供列感測電路24的模擬多路復用或其它適合的配置，以便結(jié)合單個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器30利用單個模擬信號鏈，且因此，面板掃描電路46操作以經(jīng)由連接件8a中的路驅(qū)動器電路22選擇性地激發(fā)或驅(qū)動個別行及經(jīng)由列感測電路24及連接件Sb感測觸摸屏列的特定者，其中可由任何適合的掃描算法檢測觸摸屏4上的特定空間位置的用戶致動來完成掃描。
[0021]在所說明的實施例中，噪聲跟蹤器50提供噪聲旗標52，其可為任何適合的信號或值以便致使噪聲整形器58選擇性地調(diào)整頻率34、48中的一者或兩者以有助于減小所檢測到的高頻率噪聲到數(shù)字低通濾波器38的通帶中的混疊。就此而言，噪聲跟蹤器50的某些實施例基于來自模/數(shù)轉(zhuǎn)換器30的原始數(shù)字樣本32及來自數(shù)字低通濾波器38的經(jīng)濾波的數(shù)字樣本40計算各種統(tǒng)計54(在圖1中的LPF之前的第一組統(tǒng)計54b及LPF之后的第二組統(tǒng)計54a)。如果所計算出的統(tǒng)計54指示存在被混疊到數(shù)字低通濾波器38的通帶中的噪聲，那么噪聲跟蹤器50將噪聲旗標52選擇性地提供到噪聲整形器58。以此方式，控制器10選擇性地響應于特定情況，其中盡管來自充電器18或其它高頻率噪聲源的噪聲處于由數(shù)字低通濾波器38的截止頻率Fe所界定的通帶外，然而通過以頻率Fp的面板掃描的操作及以模/數(shù)轉(zhuǎn)換器30的取樣頻率Fs的更高速率取樣的操作噪聲被混疊到通帶中。就此而言，取樣頻率Fs通常比面板掃描頻率Fp高得多，且頻率Fs及Fp顯著地高于數(shù)字低通濾波器38的截止頻率Fe，其中Fe通常被設定為僅傳遞約1Hz或更小的典型的觸摸信號頻率范圍中的低頻率，其中單個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器30以高達大約4MHz的取樣頻率進行操作以用于以約50到400Hz的面板掃描頻率Fp對觸摸屏4的60個節(jié)點6進行取樣。在實踐中，充電器18可將從50Hz到數(shù)百kHz變化的噪聲耦合到觸摸屏裝置4中，且廉價的充電器18可耦合1V的峰值到峰值或更大的高頻率電壓。
[0022]在缺少應對策略(例如，實例實施例的智能噪聲跟蹤及整形)的情況下，通?；殳B被引入到節(jié)點數(shù)據(jù)中，此歸因于觸摸屏控制器的多速率取樣性質(zhì)。此外，混疊僅在存在噪聲的情況下成為關(guān)注點，其中如果噪聲被混疊到與觸摸信號相同的頻譜帶中，那么抑制觸摸檢測。舉例來說，由模擬電路20中的抗混疊濾波器26將輸入信號頻帶限制于最大頻率Fmax，而經(jīng)由轉(zhuǎn)換器30以速率Fs獲得樣本，其中Fs通常比根據(jù)Shannon-Nyqui st取樣理論引起混疊的Fmax高得多。此外，第二取樣歸因于面板掃描而發(fā)生，其中可以時間多路復用方式對每一節(jié)點進行取樣，其中面板掃描頻率或速率Fp通常比轉(zhuǎn)換器取樣頻率Fs低得多。在此案例中，[0，F(xiàn)s/2]范圍內(nèi)的信號將被混疊到[0，F(xiàn)p/2]范圍，且有可能混疊所述數(shù)據(jù)兩次，首先混疊到[O，F(xiàn)s/2 ]范圍，且再次混疊到[O，F(xiàn)p/2 ]頻率范圍內(nèi)。
[0023]可運用噪聲跟蹤器50及噪聲整形器58解決此類多個混疊情況以及其中混疊僅發(fā)生一次(僅歸因于取樣或僅歸因于面板掃描)的案例。實例噪聲跟蹤器50計算對應于來自轉(zhuǎn)換器30的數(shù)字樣本32的第一組統(tǒng)計54b(低通濾波器38之前)，以及對應于低通濾波器38之后的經(jīng)濾波的數(shù)字樣本40的第二組統(tǒng)計54a。如果統(tǒng)計54指示存在被混疊到低通濾波器38的通帶中的噪聲，那么噪聲跟蹤器50激活噪聲旗標52以致使噪聲整形器58調(diào)整轉(zhuǎn)換器取樣頻率34(Fs)及/或由面板掃描控制組件46所使用的面板掃描頻率48(Fp)中的一者或兩者以提供噪聲整形。
[0024]還參看圖2，說明用于減輕觸摸屏控制器中的高頻率噪聲混疊的過程或方法60，可經(jīng)由控制器10中的噪聲跟蹤器50及噪聲整形器58實施過程或方法60。盡管以一系列動作或事件的形式說明及描述實例方法60，但實例實施例不受除如本文中明確陳述的所說明的此類動作或事件的次序的限制。就此而言，除如下文明確提供的，一些動作或事件可以不同次序發(fā)生及/或與除本文中所說明及描述的那些動作或事件外的其它動作或事件同時發(fā)生，且可能并非需要所說明的所有步驟以實施根據(jù)實例實施例的過程或方法。可將所說明的方法實施于硬件、處理器執(zhí)行的軟件、處理器執(zhí)行的固件、FPGA、邏輯電路等等或其組合中，舉例來說，可將所述方法實施于控制器10的數(shù)字處理電路36中以便提供本文中所描述的噪聲整形功能性。
[0025]在圖2中的62處，控制器10使用初始面板掃描頻率48及取樣頻率34(Fp及Fs)分別執(zhí)行面板掃描及取樣，其中節(jié)點、面板及I/O處理電路42使用所收集到的經(jīng)濾波的樣本40識別觸摸屏4的任何可察覺的用戶觸摸。可使用任何適合的處理算法以檢測一或多個用戶觸摸，且控制器10經(jīng)由通信連接件44向主機處理器12報告任何識別的觸摸輸入。在一個可能實施方案中，處理電路42接收樣本值40，且可通過減去校準數(shù)據(jù)及使用線性逼近識別差值處理的一或多個峰值(例如，最高四個峰值)執(zhí)行調(diào)整，以針對觸摸產(chǎn)生X及Y坐標，其中將Z值報告為用于在觸摸屏4上插入XY位置(節(jié)點位置6)的峰值的量值。
[0026]在圖2中的64處，針對當前面板掃描操作，噪聲跟蹤器50(圖1)獲得數(shù)字低通濾波器38之前的節(jié)點電容樣本32及數(shù)字低通濾波器38之后的節(jié)點電容樣本40，且在66處，計算數(shù)字低通濾波器之前及之后所顯示的節(jié)點電容統(tǒng)計54，其中在各種實施方案中，所計算出的統(tǒng)計可為時間或空間的。在所說明的實施例中，跟蹤器50計算數(shù)字低通濾波器38前(之前)的數(shù)據(jù)樣本32的第一組統(tǒng)計54b，且計算數(shù)字低通濾波器38后(之后)的數(shù)據(jù)樣本40的第二組統(tǒng)計54a。在一個非限制性實例中，噪聲跟蹤器50以時間方式計算統(tǒng)計作為用于低通濾波之前及之后的多個面板掃描的觸摸屏4的個別節(jié)點6的標準偏差值，且66處的計算為通過整數(shù)個掃描(例如，500)所計算出的統(tǒng)計的更新。其它實施例為可能的，其中在66處計算不同形式及類型的統(tǒng)計，例如平均值。在所說明的實施例中，此外，噪聲跟蹤器50存儲及維持一或多個閾值56，且確定第一組統(tǒng)計54b中的元素是否個別地超過第一閾值56b，且還確定第二組統(tǒng)計54a中的元素是否超過第二閾值56a。在各種實施例中，閾值56b及56a可為相同值，且可由控制器10自動及/或在主機處理器12的控制下對閾值進行調(diào)整。
[0027]在圖2中的68處，噪聲跟蹤器50比較顯示器節(jié)點電容統(tǒng)計值54b(低通濾波之前)及54a(低通濾波之后)與對應的閾值56b及56a，且在70處針對給定觸摸屏節(jié)點確定第一組統(tǒng)計54b的對應值是否超過第一閾值56b及第二組統(tǒng)計54a的對應值是否超過第二閾值56a。如果所述對應值未超過所述閾值(70處的否)，那么噪聲跟蹤器50斷開噪聲旗標52(如果先前為接通)，且過程60返回以在64處如上文所描述般獲得另外樣本。
[0028]還參看圖3，曲線圖80及82說明觸摸屏4的60個經(jīng)編號的節(jié)點6中的每一者的實例節(jié)點電容標準偏差統(tǒng)計值54b及54a(從O到100%的預定范圍)，連同以虛線所展示的對應閾值56b及56a，其中經(jīng)編號的節(jié)點6被分組到對應于六列實例觸摸屏4(圖3中的⑶L1、C0L2、C0L3、C0L4、C0L5及C0L6)的六組節(jié)點。在圖3中所展示的情況中，所有節(jié)點的標準偏差值54b全部都正好低于對應的前低通濾波的閾值56b，且在低于對應第二閾值56a的后濾波標準偏差值54a中展示類似情況。在此情況中，用戶并未觸摸觸摸屏4，且噪聲跟蹤器50并未推斷在數(shù)字低通濾波器38的通帶中存在混疊的噪聲。
[0029]參看圖2及4，噪聲跟蹤器50再次在圖2中的64處獲得數(shù)字低通濾波器38之前及之后的節(jié)點電容樣本，在66處計算或更新標準偏差統(tǒng)計54，及在68處比較數(shù)字低通濾波之前及之后的統(tǒng)計與對應的閾值56。圖4中的曲線圖84及86說明不同的統(tǒng)計情況，其中用戶正致動觸摸屏4，且噪聲(例如，來自圖1中的充電器18)被混疊到低通濾波器38的通帶中(還參見下文圖7中的曲線圖96)。如圖4的曲線圖84中所展示，針對來自轉(zhuǎn)換器30的前濾波樣本32，第三觸摸屏列(C0L 3)的節(jié)點20到30的標準偏差值54b超過第一閾值56b。此外，在曲線圖86中，節(jié)點20到30的后濾波統(tǒng)計值54a超過第二閾值56a。在此案例中，噪聲跟蹤器50確定(圖2中的70處的是)在數(shù)字低通濾波器38之前及之后都已達到或超過閾值噪聲電平，且因此斷定高頻率噪聲被混疊到數(shù)字低通濾波器38的通帶中。在圖2的74處，由噪聲跟蹤器50關(guān)于是否已嘗試預定的最大數(shù)目個調(diào)整而做出確定。當事實并非如此(74處的否)時，在圖2中的78處，噪聲跟蹤器斷言噪聲旗標52，且噪聲整形器58調(diào)整模/數(shù)轉(zhuǎn)換器30的取樣頻率34(Fs)及/或由面板掃描控制器46所使用的面板掃描頻率48(Fp)中的一者或兩者。
[0030]還參看圖5，接著，過程60在64到70處重復，如上文所描述，其中噪聲跟蹤器50再次使用更新的取樣頻率34及/或面板掃描頻率48確定是否在低通濾波器38之前及之后都達到閾值噪聲電平。圖5展示曲線圖88及90，其中數(shù)字低通濾波之前的標準偏差值54b處于與圖4中大致相同的電平，但由噪聲整形器58對取樣頻率及/或面板掃描頻率進行的調(diào)整已減小觸摸節(jié)點20到30的后濾波標準偏差值54a。如曲線圖90中所展示，舉例來說，這些值仍超過第二閾值56a，但與圖4的曲線圖86中所展示的那些值相比，第二閾值56a顯著地減小。此時，因為在數(shù)字低通濾波之間及之后都仍將達到閾值噪聲量(圖2中的70處的是)，所以在74處噪聲跟蹤器再次確定在74處是否已嘗試最大數(shù)目個調(diào)整，且如果未嘗試最大數(shù)目個調(diào)整(74處的否)，那么再次斷言噪聲旗標52以致使噪聲整形器58調(diào)整頻率34及/或48中的一者或兩者。此處理可重復數(shù)次直到經(jīng)混疊的噪聲充分地移出低通濾波器的通帶或在不成功的情況下已嘗試經(jīng)調(diào)整的取樣頻率及/或面板掃描頻率的預定數(shù)目的值(圖2中的74處的是)，在此案例中，在圖2中的76處，控制器10將噪聲旗標發(fā)送到主機處理器12。
[0031 ]還參看曲線圖92及94及圖6，在所說明的實例中，對取樣頻率34及面板掃描頻率48中的一者或兩者的進一步調(diào)整導致后濾波標準偏差值54a減小到低于第二閾值56a，如曲線圖94中所展示。因此，在70處，噪聲跟蹤器確定來自充電器18的高頻率噪聲線已成功地在低通濾波器38的通帶外被整形(70處且圖2的否)，且因此在72處斷開噪聲旗標52。以此方式，噪聲跟蹤器50及噪聲整形器58的操作已成功地調(diào)整系統(tǒng)的混疊，使得數(shù)/模轉(zhuǎn)換器30及面板掃描控制器46的經(jīng)調(diào)整操作可在存在噪聲的情況下在電池充電器18的操作期間更好地識別觸摸屏4的實際的用戶觸摸。如圖2中所展示，此外，控制器10繼續(xù)以此操作模式，從而按需經(jīng)由噪聲跟蹤器50及噪聲整形器58做出選擇性的調(diào)整以自動地適應系統(tǒng)2中的變化的噪聲條件。
[0032]噪聲整形器58可對轉(zhuǎn)換器30及面板掃描控制器46的操作頻率34及48中的一者或兩者實施任何適合形式的調(diào)整。在一個非限制性實例中，噪聲整形器58致使面板掃描控制器46按基于Fp及Fs所計算出的某一量(Δ Fp)調(diào)整面板掃描頻率48。替代地或以組合，噪聲整形器58可將某一變化量(例如，AFs)發(fā)送到轉(zhuǎn)換器30，且可基于一或多個操作參數(shù)、統(tǒng)計54或其它變量計算所述變化量。在另一可能實施方案中，使用頻率34及/或48中的一者或兩者的整數(shù)個預定值配置噪聲整形器58，且響應于由噪聲跟蹤器50所作出的噪聲旗標52的斷言選擇性地作出調(diào)整(圖2中的78處)，且一旦在不成功的情況下已嘗試一定數(shù)目的值(或一組頻率值34與一組多個頻率值48的組合)，那么控制器10可停止選擇性的噪聲整形且采取一或多個報告及/或補救動作，例如在76處將噪聲旗標發(fā)送到主機處理器12。主機12又可采取一或多個動作，例如通知用戶停止電池充電器18等等。
[0033]在某些實施例中，此外，如果在無需改變閾值比較結(jié)果的情況下已嘗試取樣頻率34及面板掃描頻率48中的一者或兩者的預定數(shù)目的值，那么控制器10選擇性地調(diào)整(例如，增大或減小)閾值56b及/或56a中一者或兩者作為選擇性噪聲整形的部分，以便進一步嘗試找出從數(shù)字低通濾波器38的通帶成功地移動高頻率混疊噪聲的所有或至少部分的組合。此夕卜，針對不同的閾值56，如果在無需改變閾值比較結(jié)果的情況下已嘗試預定數(shù)目的頻率值34、48，那么噪聲跟蹤器50可停止致使噪聲整形器58調(diào)整頻率34、48中的一者或兩者。
[0034]還參看圖7，曲線圖96說明初始地混疊于數(shù)字低通濾波器38的通帶98內(nèi)的高頻率充電器噪聲97的頻譜。如上文所提及，噪聲跟蹤器50執(zhí)行統(tǒng)計分析及閾值比較以檢測噪聲97是否被混疊于濾波器38的通帶98內(nèi)，且如果噪聲被混疊于濾波器38的通帶98內(nèi)，那么致使噪聲整形器58調(diào)整頻率34、48中的一者或兩者以修改系統(tǒng)混疊。圖7中的曲線圖99說明由噪聲整形器58作出的隨后噪聲移位，其導致經(jīng)混疊的充電器噪聲97在低通濾波器的通帶98外移動或移位。
[0035]如先前所提及，在各種實施例中，噪聲跟蹤器50可替代地計算及運用對噪聲跟蹤的空間統(tǒng)計54。在一個可能實例中，噪聲跟蹤器50計算一或多個平均值、標準偏差值或?qū)谟糜趩蝹€面板掃描的多個觸摸屏節(jié)點6的其它適合的統(tǒng)計值54，其中針對數(shù)字值32及40分別計算低通濾波器38之前及之后的第一及第二組統(tǒng)計54b及54a。舉例來說，噪聲跟蹤器50可針對單個面板掃描操作中的觸摸屏4的所有節(jié)點6基于來自模/數(shù)轉(zhuǎn)換器30的前濾波樣本32計算單個統(tǒng)計值54b，且可針對相同面板掃描操作中的所有觸摸屏節(jié)點6基于后濾波樣本40類似地計算單個統(tǒng)計值54a。在此案例中，噪聲跟蹤器50比較第一值54b及第一閾值56b、比較第二統(tǒng)計值54a與第二閾值56a，且如果統(tǒng)計值54兩者都超過其對應閾值56，那么選擇性地致使噪聲整形器58調(diào)整頻率34、48中的一者或兩者。
[0036]在所描述的實施例中，修改為可能的，且在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)其它實施例為可能的。
【主權(quán)項】
1.一種用于使觸摸屏與主機系統(tǒng)介接的控制器，所述控制器包括: 驅(qū)動器電路，其可以掃描模式進行操作以將一或多個激發(fā)信號選擇性地提供到所連接的觸摸屏； 感測電路，其可以所述掃描模式進行操作以從所述所連接的觸摸屏接收多個輸入信號； 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其以取樣頻率進行操作以根據(jù)由所述感測電路所接收到的所取樣的輸入信號提供數(shù)字樣本； 數(shù)字低通濾波器，其具有由截止頻率界定的通帶且可操作以對所述數(shù)字樣本進行濾波并提供經(jīng)濾波的數(shù)字樣本以用于檢測所述觸摸屏的一或多個部分的用戶致動； 面板掃描控制器，其經(jīng)配置以控制所述驅(qū)動器電路及所述感測電路的操作以實施面板掃描以循序地以面板掃描頻率獲得一系列數(shù)字樣本集合，數(shù)字樣本的個別集合對應于所述觸摸屏的多個位置； 噪聲跟蹤器，其經(jīng)配置以計算對應于來自所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的所述數(shù)字樣本的第一組統(tǒng)計及對應于來自所述數(shù)字低通濾波器的所述經(jīng)濾波的數(shù)字樣本的第二組統(tǒng)計;及 噪聲整形器，其經(jīng)配置以在所述第一及第二組統(tǒng)計指示存在被混疊到所述數(shù)字低通濾波器的所述通帶中的噪聲的情況下，選擇性地調(diào)整所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的所述取樣頻率及所述面板掃描控制器的所述面板掃描頻率中的至少一者。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述噪聲跟蹤器經(jīng)配置以: 針對用于多個面板掃描的所述觸摸屏的個別節(jié)點，計算所述第一及第二組統(tǒng)計的值； 比較所述第一組統(tǒng)計的值與第一閾值； 比較所述第二組統(tǒng)計的值與第二閾值;及 針對所述觸摸屏的所述個別節(jié)點中的給定一者，在所述第一組統(tǒng)計的所述對應值大于所述第一閾值且所述第二組統(tǒng)計的所述對應值大于所述第二閾值的情況下，致使所述噪聲整形器選擇性地調(diào)整所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其中所述噪聲跟蹤器經(jīng)配置以: 針對用于所述多個面板掃描的所述觸摸屏的個別節(jié)點，計算所述第一及第二組統(tǒng)計作為節(jié)點值的標準偏差值； 比較所述第一組統(tǒng)計的標準偏差值與第一閾值； 比較所述第二組統(tǒng)計的標準偏差值與第二閾值;及 針對所述觸摸屏的所述個別節(jié)點中的給定一者，在所述第一組統(tǒng)計的所述對應標準偏差值大于所述第一閾值且所述第二組統(tǒng)計的所述對應標準偏差值大于所述第二閾值的情況下，致使所述噪聲整形器選擇性地調(diào)整所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者O4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其中所述第一及第二閾值相同。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制器，其中所述噪聲跟蹤器經(jīng)配置以: 重復所述第一及第二組統(tǒng)計的所述計算及所述第一及第二組統(tǒng)計與所述第一及第二閾值的所述相應比較； 基于所述閾值比較選擇性地重復致使所述噪聲整形器調(diào)整所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者;及 在不改變所述閾值比較的結(jié)果已嘗試所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者的預定數(shù)目的值的情況下，停止致使所述噪聲整形器調(diào)整所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制器，其中所述噪聲跟蹤器經(jīng)配置以: 在不改變所述閾值比較的所述結(jié)果已嘗試所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者的預定數(shù)目的值的情況下，選擇性地調(diào)整所述第一及第二閾值;及 針對不同的第一及第二閾值，在改變所述閾值比較的所述結(jié)果已嘗試所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者的預定數(shù)目的值的情況下，停止致使所述噪聲整形器調(diào)整所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其中所述第一及第二閾值為可個別地調(diào)整的。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其中所述噪聲跟蹤器經(jīng)配置以: 重復所述第一及第二組統(tǒng)計的所述計算及所述第一及第二組統(tǒng)計與所述第一及第二閾值的所述相應比較； 基于所述閾值比較選擇性地重復致使所述噪聲整形器調(diào)整所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者;及 在不改變所述閾值比較的結(jié)果已嘗試所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者的預定數(shù)目的值的情況下，停止致使所述噪聲整形器調(diào)整所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制器，其中所述控制器經(jīng)配置以通知所述主機系統(tǒng):是否在不改變所述閾值比較的所述結(jié)果的情況下已嘗試所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者的所述預定數(shù)目的值。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其中所述噪聲跟蹤器經(jīng)配置以:針對所述觸摸屏的所述個別節(jié)點中的給定一者，在所述第一組統(tǒng)計的所述對應值大于所述第一閾值且所述第二組統(tǒng)計的所述對應值大于所述第二閾值的情況下，致使所述噪聲整形器選擇性地調(diào)整所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的所述取樣頻率。11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其中所述噪聲跟蹤器經(jīng)配置以:針對所述觸摸屏的所述個別節(jié)點中的給定一者，在所述第一組統(tǒng)計的所述對應值大于所述第一閾值且所述第二組統(tǒng)計的所述對應值大于所述第二閾值的情況下，致使所述噪聲整形器選擇性地調(diào)整所述面板掃描控制器的所述面板掃描頻率。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述噪聲跟蹤器經(jīng)配置以重復所述第一及第二組統(tǒng)計的所述計算，且其中所述噪聲整形器經(jīng)配置以:在不改變被混疊到所述數(shù)字低通濾波器的所述通帶中的噪聲的存在的所述統(tǒng)計的所述指示已嘗試所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者的預定數(shù)目的值的情況下，停止調(diào)整所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制器，其中所述控制器經(jīng)配置以通知所述主機系統(tǒng):是否在不改變所述閾值比較的所述結(jié)果已嘗試所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者的所述預定數(shù)目的值。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述噪聲跟蹤器經(jīng)配置以:針對用于所述多個面板掃描的所述觸摸屏的個別節(jié)點，計算所述第一及第二組統(tǒng)計作為節(jié)點值的標準偏差值，且其中所述噪聲整形器經(jīng)配置以:在所述第一及第二組統(tǒng)計指示存在被混疊到所述數(shù)字低通濾波器的所述通帶中的噪聲的情況下，選擇性地調(diào)整所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述噪聲跟蹤器經(jīng)配置以:在所述第一及第二組統(tǒng)計指示存在被混疊到所述數(shù)字低通濾波器的所述通帶中的噪聲的情況下，致使所述噪聲整形器選擇性地調(diào)整所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的所述取樣頻率。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述噪聲跟蹤器經(jīng)配置以:在所述第一及第二組統(tǒng)計指示存在被混疊到所述數(shù)字低通濾波器的所述通帶中的噪聲的情況下，致使所述噪聲整形器選擇性地調(diào)整所述面板掃描控制器的所述面板掃描頻率。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其中所述噪聲跟蹤器經(jīng)配置以: 針對單個面板掃描，計算對應于所述觸摸屏的多個節(jié)點的所述第一組統(tǒng)計的第一空間統(tǒng)計； 針對所述單個面板掃描，計算對應于所述觸摸屏的所述多個所述節(jié)點的所述第二組統(tǒng)計的第二空間統(tǒng)計； 比較所述第一空間統(tǒng)計與第一閾值； 比較第二空間統(tǒng)計與第二閾值;及 針對所述觸摸屏的給定面板掃描，在所述第一空間統(tǒng)計大于所述第一閾值且所述第二空間統(tǒng)計大于所述第二閾值的情況下，致使所述噪聲整形器選擇性地調(diào)整所述取樣頻率及所述面板掃描頻率中的所述至少一者。18.—種觸摸屏控制器，其包括: 模擬電路，其可操作以將激發(fā)信號提供到所連接的觸摸屏及從所述所連接的觸摸屏接收輸入信號； 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，其對由所述模擬電路所接收到的輸入信號進行取樣； 數(shù)字低通濾波器，其對來自所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字樣本進行濾波； 數(shù)字處理電路，其包括用于檢測高頻率噪聲是否被混疊到所述數(shù)字低通濾波器的通帶中的構(gòu)件，及用于選擇性地調(diào)整所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的取樣頻率及所述觸摸屏控制器的面板掃描頻率中的一者或兩者以有助于減小所檢測到的所述高頻率噪聲到所述數(shù)字低通濾波器的所述通帶中的混疊的構(gòu)件。19.一種減輕觸摸屏控制器中的高頻率噪聲的混疊的方法，所述方法包括: 使用以取樣頻率進行操作的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器以面板掃描頻率循序地從所連接的觸摸屏獲得輸入信號的一系列數(shù)字樣本集合； 使用具有由截止頻率所界定的通帶的數(shù)字低通濾波器對所述數(shù)字樣本進行濾波； 計算對應于來自所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的所述數(shù)字樣本的第一組統(tǒng)計； 計算對應于來自所述低通濾波器的所述經(jīng)濾波的數(shù)字樣本的第二組統(tǒng)計;及在所述第一及第二組統(tǒng)計指示存在被混疊到所述數(shù)字低通濾波器的所述通帶中的噪聲的情況下，選擇性地調(diào)整所述取樣頻率及/或所述面板掃描頻率。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其包括: 比較所述第一組統(tǒng)計與第一閾值； 比較所述第二組統(tǒng)計與第二閾值;及 針對所述觸摸屏的個別節(jié)點中的給定一者，在所述第一組統(tǒng)計的對應值大于所述第一閾值且所述第二組統(tǒng)計的對應值大于所述第二閾值的情況下，選擇性地調(diào)整所述取樣頻率及/或所述面板掃描頻率。
【文檔編號】G06F11/00GK105980960SQ201580008140
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月16日
【發(fā)明人】巴布·維克雷姆辛格·高里森克爾, 蘭加·塞舒·帕拉迪固, 杰麗·李·多潤博斯
【申請人】德州儀器公司