电容笔、电容触控方法和电容触控装置制造方法
电容笔、电容触控方法和电容触控装置制造方法
【专利摘要】本发明的一个方面提供一种电容笔(100)，用于在电容触控面板(200)上进行操作，其包括：控制处理单元(1)，其按照设定的通信协议生成相应序列的测量信号，所述测量信号包括用于确定所述电容笔位置的定位信号、表示开始发送数据信息的起始信号和用于获取所述电容笔(100)数据信息的数据信号；和发送单元(2)，其用于将所述测量信号发送至所述电容触控面板(200)使所述电容触面板(200)根据设定的通信协议确定所述定位信号、起始信号和数据信号，进而根据所述定位信号和数据信号获取所述电容笔(100)的触控信息。
【专利说明】电容笔、电容触控方法和电容触控装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电容触控技术，尤其涉及一种电容笔、电容触控方法和电容触控装置。【背景技术】
[0002]目前，由于电容触摸屏易操作，且灵敏度较高，已成为现阶段触控设备的首选。电容触摸屏所使用的电容屏一般是在玻璃或其他透明材料内制作透明导电的ΙΤ0(氧化铟锡)薄膜以形成纵横交错结构的导电膜，这些导电膜可以作为发送电极和感应电极。当手指点击屏幕，会和发送电极以及感应电极均形成耦合电容，从接触点吸收部分电流，从而造成感应电极的信号发生变化。即，电容式触摸屏在导体与其触摸时，通过导电膜形成的电场的变化检测导体在电容屏上的触摸位置，实现人机交互功能。
[0003]目前电容屏的操作一般通过手指或电容笔进行，并且一般使用的电容笔笔尖除了需要满足除导电特性外，还必须很粗，比如与电容屏接触的面通常为直径达5mm的圆面，这是因为如果采用导电材料制成的细笔尖操作电容屏，虽然笔尖也会从接触点吸收部分电流，但由于笔尖很细，吸收电流对感应电极的影响很小，难以检测，使得电容式触摸屏无法确定触摸位置，而笔尖较粗时吸收电流对感应电极的影响较大，使得电容式触摸屏很容易确定触摸位置。
[0004]当然，目前市场上也存在笔尖较细的电容笔，采用这种电容笔时，电容触控屏和电容笔交互的方式通常是电容触控屏发送命令，电容笔接收到命令后进行相应操作。然而，很多情况下，由于电容触控屏有低功耗的需求，其发送的信号很弱，因而使得电容笔接收信号很困难，进而影响电容笔和电容触控屏的交互。
【发明内容】
[0005]本发明鉴于以上问题，提供了一种电容笔，通过电容笔向电容触控面板发送测量信号来实现电容触控面板对电容笔的定位以及获取电容笔的按键信息和压感信息，由于是电容笔向电容触控面板发送信号，因而不受电容触控面板信号强度的影响，具有良好的交互体验。
[0006]本发明的一个方面提供一种电容笔(100)，用于在电容触控面板(200)上进行操作，其包括:控制处理单元(I)，其按照设定的通信协议生成相应序列的测量信号，所述测量信号包括用于确定所述电容笔位置的定位信号、表示开始发送数据信息的起始信号和用于获取所述电容笔(100)数据信息的数据信号；和发送单元(2)，其用于将所述测量信号发送至所述电容触控面板(200)使所述电容触面板(200)根据设定的通信协议确定所述定位信号、起始信号和数据信号，进而根据所述定位信号和数据信号获取所述电容笔(100)的触控信息。
[0007]本发明另一方面提供一种电容触控方法，用于实现电容笔(100)和电容触控面板(200)的交互操作，其包括:所述电容笔(100)按照设定的通信协议发送相应序列的测量信号的步骤；和所述电容触控面板(200)扫描所述测量信号，并根据设定的通信协议解析所述测量信号，获取所述电容笔(100)的触控信息的步骤，其中所述测量信号包括用于确定所述电容笔位置的定位信号、表示开始发送数据信息的起始信号和用于获取所述电容笔(100)数据信息的数据信号，所述电容触控面板根据设定的通信协议确定所述定位信号、起始信号和数据信号，进而根据所述定位信号和数据信号获取所述电容笔(100)的触控信
肩、O
[0008]本发明再一个方面提供一种电容触控装置，其包括:电容笔(100)，和电容触控面板(200)，其中
[0009]所述电容笔(100)包括控制处理单元(I)，其按照设定的通信协议生成相应序列的测量信号，所述测量信号包括用于确定所述电容笔位置的定位信号、表示开始发送数据信息的起始信号和用于获取所述电容笔(100)数据信息的数据信号；和发送单元(2)，其用于将所述测量信号发送至所述电容触控面板(200)，
[0010]所述电容触控面板(200)包括感应电极(201、202)，其通过电容耦合方式接收所述电容笔(100)的发送单元(2)发送的测量信号，信号检测单元(203)，其按照设定的通信协议对所述感应电极(201、202)接收的信号进行扫描检测，信号处理单元(204)，其根据所述信号检测单元(203)的检测结果，确定所述定位信号、起始信号和数据信号，进而根据所述定位信号和数据信号获取所述电容笔(100)的触控信息。
[0011]本发明提供电容笔100、电容触控方法、电容触控装置中，通过电容笔100向电容触控面板200发送测量信号来实现电容触控面板200对电容笔100的定位以及获取电容笔的按键信息和压感信息，由于电容触控面板200只需根据测量信号即可确定电容笔100的位置、压力和按键信息，无需通过电容笔或手指来触摸改变电容触控面板200自身的电容来确定触摸位置，因而电容笔200的笔尖可做得很细，比如直径小于3mm，因而非常便于书写。并且，由于在整个交互过程中，无论是电容笔100发送测量信号还是电容触控面板200接收测量信号获取触控信息，都无需电容触控面板200发送信号，因而本发明的电容笔100不会受电容触控面板200信号强度的影响，具有良好的交互体验。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明触控装置一个实施方式的结构示意图；
[0013]图2为电容笔100的结构示意图；
[0014]图3为电容触控面板200的结构示意图；
[0015]图4为触控装置300的定位原理图；
[0016]图5是表示本发明一个实施方式的测量信号的示意图；
[0017]图6是表示本发明电容触控面板200扫描窗口的示意图；
[0018]图7是本发明一个实施方式电容触控面板200工作流程示意图；
[0019]图8是表示本发明另一个实施方式的测量信号的示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明提供的电容笔、电容触控方法和电容触控装置进行详细描述。在这些附图中，对于相同或者相当的构成要素，标注相同标号。以下仅为本发明的电容笔、电容触控方法和电容触控装置的最佳实施方式，本发明并不仅限于下述结构。
[0021]图1为本发明触控装置一个实施方式的结构示意图。如图1所示，本实施方式的触控装置300包括电容笔100和电容触控面板200。其中，电容笔100按照设定的通信协议向电容触控面板200发送相应序列的测量信号，比如方波信号，电容触控面板200接收该测量信号，并根据通信协议和该测量信号获取电容笔100的触控信息，比如获取电容笔的位置、笔尖压力、按键等信息。
[0022]图2为电容笔100的结构示意图。
[0023]如图2示，电容笔100包括控制处理单元1、发送单元2、开关3、压力测量单元4、升压单元5、按键6、指示灯7、电源8、充电座9和壳体10。
[0024]在本实施方式中，控制处理单元I根据按照设定的通信协议生成相应序列的测量信号，并通过发送单元2将其发送至电容触控面板200，以便电容触控面板200获取电容笔100的触控信息。具体地，控制处理单元I可选用微功耗控制器，如TI公司的MSP430系列
-H-* I I
心/T O
[0025]发送单元2为直径较小的导电性笔尖，发送单元2从壳体10的笔头部位2’伸出。当电容笔100位于电容触控面板200的触控区域时，发送单元2可与电容触控面板200的感应电极形成耦合电容，从而将控制处理单元生成的测量信号。可选地，也可以将笔尖2和笔头2’都用金属制作，共同用作发送单元来发送测量信号，从而增加发送信号的强度。在本实施方式中，作为发送单元2的笔尖的直径小于3_，其顶端可以包裹较柔软的材料(如橡胶)以提高书写的舒适度。
[0026]在本实施方式中，由于电容笔100的发送单元2的面积很小，所以和电容触控面板200的感应电极之间的耦合电容很小，为了便于电容触控面板200接收和检测测量信号，控制处理单元I生成的测量信号会经过升压单元5升压，从而转换为高压信号，增加了测量信号的强度，转换后的高压信号经过发送单元2发送至电容触控面板200。由于电容笔100向电容触控面板200发送的是高压信号，因而增强了电容触控面板200接收信号的强度，提高信噪比和定位精度。
[0027]开关单元3与控制处理单元I连接，控制处理单元I根据开关单元3的状态控制测量信号的发送。即，当开关单元3闭合时，控制处理单元I生成所述测量信号，并通过发送单元2发送。当开关单元3断开时，控制处理单元I则不生成所述测量信号，发送单元2也不会向电容触控面板200发送测量信号。通过开关单元3来控制电容笔100的工作状态，当不使用电容笔100时则通过断开开关单元3来关闭，从而降低电池电量的消耗，延长电池使用时间。
[0028]压力测量单元4用于测量电容笔100笔尖的压力，并将检测结果发送至控制处理单元I，控制处理单元I根据压力测量单元4的检测结果获取电容笔100的笔尖压力，并将压力信息编码在测量信号中发送至电容触控面板。压力测量单元4可选用各种合适的压力传感器，比如电阻式压力传感器或电容式压力传感器。
[0029]可选地，在本实施方式中，控制处理单元I还可根据压力测量单元4的检测结果控制测量信号的发送。具体地，当压力检测单元检测到压力时，则控制处理单元I生成所述测量信号，并通过发送单元2发送。当压力检测单元没有检测到压力时，控制处理单元I则不生成所述测量信号，发送单元2也不会向电容触控面板200发送测量信号。这样便可通过压力检测单元4的检测结果来控制电容笔100的工作状态，当没有检测到压力时则不生成和发送测量信号，从而降低电池电量的消耗，延长电池使用时间。
[0030]可选地，按键6用于定义各种功能，其与控制处理单元I连接，控制处理单元I将按键信息编码在测量信号中，并将其发送至电容触控面板。
[0031]本实施方式的电容笔100还包括指示灯7，指示灯7与控制处理单元I连接，用于指示电容笔100的工作状态，通过指示灯7使用者可以很容易知道电容笔100的工作状态，比如指示灯7长亮或闪烁表示电容笔100处于工作状态，指示灯7熄灭表示电容笔100没有发送测量信号。指示灯7可采用发光二极管(LED)等发光元件。
[0032]电容笔100还包括电源8和充电座9，电源8可采用4A电池、锂电池或超级电容，为控制处理单元1、升压单元5、指示灯7等供电。充电座9与电源8连接，用于通过外部电源为电源8充电。
[0033]壳体10用于固定控制处理单元1、发送单元2、开关3、压力测量单元4、升压单元
5、按键6、指示灯7、电源8和充电座9。壳体10的笔头部位2’设置有开口，以便作为发送单元2的笔尖与电容触控面板200接触的端部可以从中伸出。开口的大小与笔尖的粗细相对应。壳体10与手接触的部分为导体，由于人体本身是个较大的电容，比电容笔100的稳定性强，通过使电容笔100与人体连接，可以增强接收信号的稳定性。
[0034]本发明的电容笔100通过向电容触控面板发送测量信号来实现电容触控面板对电容笔的定位以及获取电容笔的按键信息和压感信息，由于电容触控面板200只需根据测量信号即可确定电容笔100的位置、压力和按键信息，无需通过电容笔或手指来触摸改变电容触控面板200自身的电容来确定触摸位置，因而电容笔200的笔尖可做得很细，比如直径小于3mm，因而非常便于书写。并且，由于在整个交互过程中，无论是电容笔100发送测量信号还是电容触控面板200接收测量信号获取触控信息，都无需电容触控面板200发送信号，因而本发明的电容笔100不会受电容触控面板200信号强度的影响，具有良好的交互体验。
[0035]图3为电容触控面板200的结构示意图。如图3所示，电容触控面板200包括感应电极、信号检测单元203和信号处理单元204，感应电极包括第一电极组201和第二电极202。第一电极组201和第二电极组202相互交错布置，共同构成触控区域，触控区域上覆盖有绝缘层，防止手指或其它导体与第一电极组201和第二电极组202接触。第一电极组201和第二电极组202之间相互绝缘，在交错处会形成耦合电容。
[0036]在本实施方式中，感应电极通过电容耦合方式接收电容笔100的发送单元2发送的测量信号，信号检测单元203按照设定的通信协议对感应电极201、202接收的信号进行扫描检测，信号处理单元204根据信号检测单元203的检测结果获取电容笔100的触控信
肩、O
[0037]可以理解的是，电容触控面板200可与电容笔100配套使用外，也可进行手指触控，此时，面板控制处理单元203控制所述第一电极组201或第二电极组202作为发送电极发送测量信号并控制所述第一电极组201和第二电极组202另一作为感应电极接收该测量信号。当手指触摸电容触控面板200时，手指与发送电极形成耦合电容接收一部分测量信号从而引起感应电极接收信号的变化，面板控制处理单元203根据感应电极信号变化确定手指位置。[0038]还可以理解的是，电容触控面板200可设定二种工作模式，手指检测模式和电容笔检测模式。至于二者的切换方式可根据需要进行设定。
[0039]图4为触控装置300的定位原理图。如图4所示，当电容笔100位于电容触控面板200的触控区域时，选择X轴电极作为感应电极，每2个相邻的X轴电极作为一组，测量其接收信号的差分值。如，Xl和X2 —组，X2和X3组，X3和X4 —组，依此类推。通过各组电极接收信号的差分值，即可算出电容笔100位于X轴方向的坐标。同理，可以将Y轴电极作为感应电极，测量得到电容笔100位于Y轴的坐标。
[0040]还可对X轴的单个感应电极进行逐个扫描，分别测得各个感应电极的接收信号的强度，通过各个感应电极接收信号的强度得到电容笔100位于X轴方向的坐标。通过同样的方式得到电容笔100位于Y轴的坐标。
[0041]当然，触控装置300的定位方式除上述两种外还有多种，可根据实际要求进行具体设置。
[0042]本发明提供的触控装置300，为了使电容笔100同电容触控面板200可以协调工作，制定了相应的通信协议。下面结合图5至图9来说明本发明触控装置300的通信协议。
[0043]图5是表示本发明一个实施方式的测量信号的示意图。如图5所示，本实施方式中，电容笔100向电容触控面板200发送的测量信号包括定位信号、起始信号和数据信号，其中定位信号用于确定电容笔100的位置,起始信号表不电容笔100开始向电容触控面板200发送数据信号，数据信号表示电容笔100的笔尖压力和/或按键信息。
[0044]在本实施方式中，为了使电容笔100同电容触控面板200可以协调工作，制定如下通信协议:定位信号为频率为fl方波信号，定位信号的时间长度为电容触控面板200扫描窗口时长的2倍。起始信号为用电容触控面板不发送信号的时间长度表示，时间长度为电容触控面板200扫描窗口时长的8倍。数据信号包括多位数据，其中以2倍扫描窗口时长的方波信号和5倍扫描窗口停止发送信号时长表不I,以2倍扫描窗口时长的方波信号和2倍扫描窗口停止发送信号时长表示O。
[0045]其中，扫描窗口为电容触控面板得到信息的扫描时间长度，即信号检测单元203进行一次扫描信号的时间长度，其与所要扫描的信号的频率或周期以及个数相关，对一定频率波形来说为一个固定时间长度。N为信号检测单元203 —个扫描窗口的波形个数，其为根据需求设定的固定值。假设N为32，则信号检测单元203 —次扫描会扫描32个波形，比如信号检测单元203扫描频率为fl、周期为Tl的波形，则扫描窗口的时长为32T1。当信号检测单元203扫描频率为f2、周期为T2的波形，则扫描窗口的时长为32T2。
[0046]如图6所不,如果电容笔100发送的一次连续波形的时间长度为3个扫描窗口的时长，则信号检测单元203最少能扫描到一个完整的波形。因此为了使信号检测单元203可以扫描到完整的波形，信号时间长度至少为2个扫描窗口的时长。因此在本实施方式中，定位信号、起始信号和数据信号的时长均为扫描窗口时长的整数倍，该整数大于等于2。
[0047]如图5所示，电容触控屏的扫描窗口为N*T1，测量信号中起始信号为停止发送信号，时间长度为电容触控面板200扫描窗口时长的8倍，数据信号中以2倍扫描窗口时长的方波信号和5倍扫描窗口时长的停止发送信号表示1，以2倍扫描窗口时长的方波信号和2倍扫描窗口时长的停止发送信号表示0，因此信号检测单元203在开始位进行扫描时，扫描到的没有信号的扫描窗口个数可能为7、8、9，这是因为信号检测单元203扫描测量信号时，其对应的测量信号的位置是不确定的，假如连续扫描8次，每次扫描的时间为一个扫描窗口长度，如果正好对齐这8个窗口，则扫描到没有信号的扫描窗口有8个，如果没有对齐，则开始和结束的扫描窗口可能被识别成有信号也可能被识别成没有信号(由于扫描窗口期有一部分有信号)，因此没有信号的扫描窗口的个数可能是7，也可能是9。表示I的数据信号和表示O的数据信号和此类似，即，在表示I的数据信号中扫描到没有信号的扫描窗口个数可能为4、5、6，在表不O的数据信号扫描到没有信号的扫描窗口个数可能为1、2、3，因此通过在连续扫描中有信号的扫描窗口后的没有信号的扫描窗口的个数即可判断开始位，O位或I位信息，从而确定定位信号、起始信号和数据信号，并可以解析出测量信号的数据信息。
[0048]可以理解的是，图5中第一位I和第二位O只表示表示I数据信号和表示O的数据信号的波形，不代表整个数据信号中第一位一定是1，第二位一定是0，整个数据信号是根据具体的压力信息、按键信息进行二进制编码，并将该二进制编码以相应的波形表示为数据信号。
[0049]图7是本发明一个实施方式电容触控面板200工作流程示意图，该工作流程对应的是图5所示的通信协议。
[0050]如图7所示，在步骤S70中，电容触控面板200的信号检测单元203连续进行f I扫描，即扫描频率为H、周期为Tl的波形，每次扫描时间为一个扫描窗口，信号检测单元203在进行扫描时同时执行步骤S71，即判断本次扫描中是否有信号，即是否扫描到频率为fl、周期为Tl的波形，如果没有则继续进行下一次扫描，如果有，则转入步骤S72。在步骤S72中，电容触控面板200的信号检测单元203继续连续进行fl扫描，同时执行步骤S73，即判断本次扫描中是否有信号，如果有则继续进行下一次扫描，如果没有，则转入步骤S74。在步骤S74中，电容触控面板200的信号检测单元203继续连续进行fl扫描，并计算没有信号的扫描窗口的个数。由于在进入步骤S74时已经有一个没有信号的扫描窗口，因此在步骤S75中，没有信号的扫描窗口的个数η从I开始计数。在执行步骤S74时同时执行步骤S75，即判断本次扫描中是否有信号，如果没有，则继续进行下一次扫描，并使没有信号的扫描窗口的个数加1，如果有，则进入步骤S76。在步骤S76中根据没有信号的扫描窗口的数量确定信号类型，即根据没有信号的扫描窗口的数量确定从步骤S74到步骤S76这段时间扫描到的波形组合是起始信号、表示I的数据信号和表示O的数据信号中的哪一个。比如以图5的数据信号为例，如果没有信号的扫描窗口个数为7、8、9，则该段时间的信号为起始信号，如果没有信号的扫描窗口个数为4、5、6，则该段时间的信号为表示I的数据信号。在完成步骤S76后，返回步骤S72，继续判断下一时间段的信号类型，当判断完所有信号的类型后，则进行步骤S77，根据信号类型获取数据信息，即根据解析出的二进制数据和相应设定确定电容笔的压力信息或按键信息。
[0051]可以理解的是，图5仅是表示本实施方式通信协议的一个例子，图5中的具体数字只是为了便于说明，不代表对本实施方式通信协议的限制。本通信协议可根据需要设定各种合适的数字，只要起始信号、表示I的数据信号、表示O的数据信号中停止发送信号的时长在扫描中可以区分即可，即扫描时，对应起始信号、表示I的数据信号、表示O的数据信号的没有信号的扫描窗口个数不同即可。也就是说，比如起始信号、表示I的数据信号、表示O的数据信号中停止发送信号的时长分别为扫描窗口的a、b、c倍，a、b、c为正整数，则只要a-1、a、a+1、b-1、b、b+1、c、c-1、c+1为互不相同的正整数即可。如，也可起始彳目号的时间长度为扫描窗口时长的9倍，表示I的数据信号中的停止发送信号为扫描窗口时长的6倍，表示O的数据信号中停止发送信号的时长为扫描窗口时长3倍，其同样可实现电容笔100和电容触控面板200的协调工作。
[0052]还可以理解的是，在本实施方式中，为了不影响对手指的检测，可设定在执行步骤S70和S71时，如果设定时间内一直没有扫描到信号，则电容触控面板进入手指检测模式。
[0053]图5至图7仅是本发明通信协议的一个实施方式，本发明不局限于此，下面结合图8和图9来描述本发明的另一通信协议。
[0054]图8是表示本发明另一个实施方式的测量信号的示意图。如图8所示，本实施方式中，电容笔100向电容触控面板200发送的测量信号包括定位信号、起始信号和数据信号，其中定位信号用于确定电容笔100的位置,起始信号表不电容笔100开始向电容触控面板200发送数据信号，数据信号表示电容笔100的笔尖压力和/或按键信息。
[0055]在本实施方式中，为了使电容笔100同电容触控面板200可以协调工作，制定如下通信协议:定位信号为频率为Π方波信号，定位信号的时间长度为与频率Π对应的扫描窗口时长的3倍。起始信号用电容触控面板停止发送的时间长度表示，时间长度为与频率fl对应的扫描窗口时长的6倍。数据信号包括多位数据，其中以fl频率的方波信号和f2频率的方波信号表示1，且Π频率的方波信号时长为与频率Π对应的扫描窗口时长的3倍，f2频率的方波信号时长为与频率f2对应的扫描窗口时长的3倍；以Π频率的方波信号和低不发送信号的组合表示0，且Π频率的方波信号时长为与频率Π对应的扫描窗口时长的3倍，不发送信号的时长为与频率f2对应的扫描窗口时长的3倍。
[0056]由于本实施方式的测量信号中包含两种频率的波形，则信号检测单元203相应地可以扫描两种波形，即可以扫描频率fl的波形和频率f2的波形。当扫描fl波形时，如果此时对应测量信号的开始位，则扫描到的没有信号的扫描窗口个数可能为4、5、6，这是因为信号检测单元203扫描测量信号时，其对应的测量信号的位置是不确定的，假如连续扫描6次，每次扫描的时间为一个扫描窗口长度，如果正好对齐这6个窗口，则扫描到没有信号的扫描窗口有6个，如果没有对齐，则开始和结束的扫描窗口可能被识别成有信号也可能被识别成没有信号(由于扫描窗口期有一部分有信号)，因此没有信号的扫描窗口的个数可能是5，也可能是7。表示I的数据信号和表示O的数据信号和此类似，即，扫描Π波形时，在表示I或O的数据信号中扫描到没有信号的扫描窗口个数可能为2、3、4，因此通过在连续进行fl扫描中有信号的扫描窗口后的没有信号的扫描窗口的个数即可判断是否是开始位，当确定开始位后，则表示后面的信号为数据信号，通过进行fl扫描和f2扫描即可区分I或0，从而可以解析出测量信号的数据信息。
[0057]可以理解的是，图8仅是表示本实施方式通信协议的一个例子，图8中的具体数字只是为了便于说明，不代表对本实施方式通信协议的限制。本通信协议可根据需要设定各种合适的数字，本通信协议的核心为表示I的数据信号和表示O的数据信号中，f2频率波形的时长和不发送信号的时长为相应扫描窗口的a倍，起始信号的不发送信号时长为相应扫描窗口的b倍，a、b为正整数，并且起始信号、表示I或O的数据信号中f2频率波形和不发送信号的时长在扫描中可以区分即可，即扫描时，对应起始信号、表示I的数据信号、表示O的数据信号的没有信号的扫描窗口个数不同即可，即a-l、a、a+l、b_l、b、b+l为不同的正整数。比如也可起始信号的时间长度为与频率f I对应的扫描窗口时长9倍，表示I的数据信号中的频率f2的波形的时长为与频率f2对应的扫描窗口时长的6倍，表示O的数据信号中停止发送信号的时长为与频率fl对应的扫描窗口时长6倍，其同样可实现电容笔100和电容触控面板200的协调工作。
[0058]可以理解的是，虽然在上述实施方式中是以停止发送信号的时长来区分起始信号和数据信号，但并局限于此，而是可采取不同于定位信号的其他信号，即只要起始信号、表示“I”的数据信号、表示“O”的数据信号均包含设定的波形，并且起始信号、表示“I”的数据信号、表示“O”的数据信号中设定波形的时长均不同，则可利用与上述实施方式相似的判断方法来区分各信号。优选地。起始信号、表示“I”或“O”的数据信号包含设定的波形，并且所述起始信号、表示“I”或“O”的数据信号中设定波形的时长不同。优选地，表示“I”的数据信号和表示“ O ”的数据信号中含有不同的波形段，并且所述不同的波形段时长相同，这样可以更容易区分表示“ I ”的数据信号和表示“ O ”的数据信号。
[0059]以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进。这些变型和改进也视为本发明的保护区间。
【权利要求】
1.一种电容笔，用于在电容触控面板(200)上进行操作，其特征在于，包括: 控制处理单元(I)，其按照设定的通信协议生成相应序列的测量信号，所述测量信号包括用于确定所述电容笔位置的定位信号、表示开始发送数据信息的起始信号和用于获取所述电容笔(100)数据信息的数据信号；和 发送单元(2)，其用于将所述测量信号发送至所述电容触控面板(200)使所述电容触面板(200)根据设定的通信协议确定所述定位信号、起始信号和数据信号，进而根据所述定位信号和数据信号获取所述电容笔(100)的触控信息。
2.如权利要求1所述的电容笔，其特征在于，所述起始信号、表示“I”的数据信号、表示“O”的数据信号均包含设定的波形，并且所述起始信号、表示“I”的数据信号、表示“O”的数据信号中设定波形的时长均不同。
3.如权利要求1所述的电容笔，其特征在于，所述起始信号、表示“I”或“O”的数据信号包含设定的波形， 并且所述起始信号、表示“I”或“O”的数据信号中设定波形的时长不同。
4.如权利要求3所述的电容笔，其特征在于，表示“I”的数据信号和表示“O”的数据信号中含有不同的波形段，并且所述不同的波形段时长相同。
5.如权利要求1-3任意一项所述的电容笔，其特征在于，所述定位信号、起始信号和数据信号的时间长度为所述电容触控面板(200)扫描窗口时长的整数倍。
6.如权利要求1-3任意一项所述的电容笔，其特征在于，还包括开关单元(3)，其与所述控制处理单元(I)连接，所述控制处理单元(I)根据所述开关单元(3)的状态控制所述测量信号的发送。
7.如权利要求1-3任意一项所述的电容笔，其特征在于，还包括压力测量单元(4)，其用于测量所述电容笔笔尖的压力，并将检测结果发送至所述控制处理单元(1)， 所述控制处理单元(I)根据所述压力测量单元(4)的检测结果控制所述测量信号的发送。
8.一种电容触控方法，用于实现电容笔(100)和电容触控面板(200)的交互操作，其特征在于，包括: 所述电容笔(100)按照设定的通信协议发送相应序列的测量信号的步骤；和 所述电容触控面板(200)扫描所述测量信号，并根据设定的通信协议解析所述测量信号，获取所述电容笔(100)的触控信息的步骤，其中 所述测量信号包括用于确定所述电容笔位置的定位信号、表示开始发送数据信息的起始信号和用于获取所述电容笔(100)数据信息的数据信号， 所述电容触控面板根据设定的通信协议确定所述定位信号、起始信号和数据信号，进而根据所述定位信号和数据信号获取所述电容笔(100)的触控信息。
9.如权利要求8所述的电容触控方法，其特征在于，所述起始信号、表示“I ”的数据信号、表示“O”的数据信号均包含设定的波形，并且所述起始信号、表示“I”的数据信号、表示“O”的数据信号中设定波形的时长均不同， 所述电容触控面板(200)根据所接收信号中所述设定波形的时长确定所述定位信号、起始信号和数据信号。
10.如权利要求要求8所述电容触控方法，其特征在于，所述起始信号、表示“I”或“O”的数据信号包含设定的波形，并且所述起始信号、表示“I”或“O”的数据信号中设定波形的时长不同， 所述电容触控面板(200)根据所接收信号中所述设定波形的时长确定所述定位信号。
11.如权利要求10所述的电容触控方法，其特征在于，表示“I”的数据信号和表示“O”的数据信号中含有不同的波形段，并且所述不同的波形段时长相同， 所述电容触控面板(200)根据所接收信号中所述不同波形段的时长确定所述表示“I”的数据信号和表示“O”的数据信号。
12.如权利要求8-11任意一项所述的电容触控方法，其特征在于，所述定位信号、起始信号和数据信号的时间长度为所述电容触控面板(200)扫描窗口时长的整数倍。
13.一种电容触控装置，其特征在于包括: 电容笔(100)，和 电容触控面板(200)，其中 所述电容笔(100)包括 控制处理单元(I)，其按照设定的通信协议生成相应序列的测量信号，所述测量信号包括用于确定所述电容笔位置的定位信号、表示开始发送数据信息的起始信号和用于获取所述电容笔(100)数据信息的数据信号；和 发送单元(2)，其用于将所述测量信号发送至所述电容触控面板(200)， 所述电容触控面板(200)包括 感应电极(201、202)，其通过电容耦合方式接收所述电容笔(100)的发送单元(2)发送的测量信号， 信号检测单元(203)，其按照设定的通信协议对所述感应电极(201、202)接收的信号进行扫描检测， 信号处理单元(204)，其根据所述信号检测单元(203)的检测结果，确定所述定位信号、起始信号和数据信号，进而根据所述定位信号和数据信号获取所述电容笔(100)的触控信息。
【文档编号】G06F3/0488GK103941891SQ201410176118
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】伍松林, 向国威, 赵亮 申请人:汉王科技股份有限公司
【专利摘要】本发明的一个方面提供一种电容笔(100)，用于在电容触控面板(200)上进行操作，其包括：控制处理单元(1)，其按照设定的通信协议生成相应序列的测量信号，所述测量信号包括用于确定所述电容笔位置的定位信号、表示开始发送数据信息的起始信号和用于获取所述电容笔(100)数据信息的数据信号；和发送单元(2)，其用于将所述测量信号发送至所述电容触控面板(200)使所述电容触面板(200)根据设定的通信协议确定所述定位信号、起始信号和数据信号，进而根据所述定位信号和数据信号获取所述电容笔(100)的触控信息。
【专利说明】电容笔、电容触控方法和电容触控装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电容触控技术，尤其涉及一种电容笔、电容触控方法和电容触控装置。【背景技术】
[0002]目前，由于电容触摸屏易操作，且灵敏度较高，已成为现阶段触控设备的首选。电容触摸屏所使用的电容屏一般是在玻璃或其他透明材料内制作透明导电的ΙΤ0(氧化铟锡)薄膜以形成纵横交错结构的导电膜，这些导电膜可以作为发送电极和感应电极。当手指点击屏幕，会和发送电极以及感应电极均形成耦合电容，从接触点吸收部分电流，从而造成感应电极的信号发生变化。即，电容式触摸屏在导体与其触摸时，通过导电膜形成的电场的变化检测导体在电容屏上的触摸位置，实现人机交互功能。
[0003]目前电容屏的操作一般通过手指或电容笔进行，并且一般使用的电容笔笔尖除了需要满足除导电特性外，还必须很粗，比如与电容屏接触的面通常为直径达5mm的圆面，这是因为如果采用导电材料制成的细笔尖操作电容屏，虽然笔尖也会从接触点吸收部分电流，但由于笔尖很细，吸收电流对感应电极的影响很小，难以检测，使得电容式触摸屏无法确定触摸位置，而笔尖较粗时吸收电流对感应电极的影响较大，使得电容式触摸屏很容易确定触摸位置。
[0004]当然，目前市场上也存在笔尖较细的电容笔，采用这种电容笔时，电容触控屏和电容笔交互的方式通常是电容触控屏发送命令，电容笔接收到命令后进行相应操作。然而，很多情况下，由于电容触控屏有低功耗的需求，其发送的信号很弱，因而使得电容笔接收信号很困难，进而影响电容笔和电容触控屏的交互。
【发明内容】
[0005]本发明鉴于以上问题，提供了一种电容笔，通过电容笔向电容触控面板发送测量信号来实现电容触控面板对电容笔的定位以及获取电容笔的按键信息和压感信息，由于是电容笔向电容触控面板发送信号，因而不受电容触控面板信号强度的影响，具有良好的交互体验。
[0006]本发明的一个方面提供一种电容笔(100)，用于在电容触控面板(200)上进行操作，其包括:控制处理单元(I)，其按照设定的通信协议生成相应序列的测量信号，所述测量信号包括用于确定所述电容笔位置的定位信号、表示开始发送数据信息的起始信号和用于获取所述电容笔(100)数据信息的数据信号；和发送单元(2)，其用于将所述测量信号发送至所述电容触控面板(200)使所述电容触面板(200)根据设定的通信协议确定所述定位信号、起始信号和数据信号，进而根据所述定位信号和数据信号获取所述电容笔(100)的触控信息。
[0007]本发明另一方面提供一种电容触控方法，用于实现电容笔(100)和电容触控面板(200)的交互操作，其包括:所述电容笔(100)按照设定的通信协议发送相应序列的测量信号的步骤；和所述电容触控面板(200)扫描所述测量信号，并根据设定的通信协议解析所述测量信号，获取所述电容笔(100)的触控信息的步骤，其中所述测量信号包括用于确定所述电容笔位置的定位信号、表示开始发送数据信息的起始信号和用于获取所述电容笔(100)数据信息的数据信号，所述电容触控面板根据设定的通信协议确定所述定位信号、起始信号和数据信号，进而根据所述定位信号和数据信号获取所述电容笔(100)的触控信
肩、O
[0008]本发明再一个方面提供一种电容触控装置，其包括:电容笔(100)，和电容触控面板(200)，其中
[0009]所述电容笔(100)包括控制处理单元(I)，其按照设定的通信协议生成相应序列的测量信号，所述测量信号包括用于确定所述电容笔位置的定位信号、表示开始发送数据信息的起始信号和用于获取所述电容笔(100)数据信息的数据信号；和发送单元(2)，其用于将所述测量信号发送至所述电容触控面板(200)，
[0010]所述电容触控面板(200)包括感应电极(201、202)，其通过电容耦合方式接收所述电容笔(100)的发送单元(2)发送的测量信号，信号检测单元(203)，其按照设定的通信协议对所述感应电极(201、202)接收的信号进行扫描检测，信号处理单元(204)，其根据所述信号检测单元(203)的检测结果，确定所述定位信号、起始信号和数据信号，进而根据所述定位信号和数据信号获取所述电容笔(100)的触控信息。
[0011]本发明提供电容笔100、电容触控方法、电容触控装置中，通过电容笔100向电容触控面板200发送测量信号来实现电容触控面板200对电容笔100的定位以及获取电容笔的按键信息和压感信息，由于电容触控面板200只需根据测量信号即可确定电容笔100的位置、压力和按键信息，无需通过电容笔或手指来触摸改变电容触控面板200自身的电容来确定触摸位置，因而电容笔200的笔尖可做得很细，比如直径小于3mm，因而非常便于书写。并且，由于在整个交互过程中，无论是电容笔100发送测量信号还是电容触控面板200接收测量信号获取触控信息，都无需电容触控面板200发送信号，因而本发明的电容笔100不会受电容触控面板200信号强度的影响，具有良好的交互体验。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明触控装置一个实施方式的结构示意图；
[0013]图2为电容笔100的结构示意图；
[0014]图3为电容触控面板200的结构示意图；
[0015]图4为触控装置300的定位原理图；
[0016]图5是表示本发明一个实施方式的测量信号的示意图；
[0017]图6是表示本发明电容触控面板200扫描窗口的示意图；
[0018]图7是本发明一个实施方式电容触控面板200工作流程示意图；
[0019]图8是表示本发明另一个实施方式的测量信号的示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明提供的电容笔、电容触控方法和电容触控装置进行详细描述。在这些附图中，对于相同或者相当的构成要素，标注相同标号。以下仅为本发明的电容笔、电容触控方法和电容触控装置的最佳实施方式，本发明并不仅限于下述结构。
[0021]图1为本发明触控装置一个实施方式的结构示意图。如图1所示，本实施方式的触控装置300包括电容笔100和电容触控面板200。其中，电容笔100按照设定的通信协议向电容触控面板200发送相应序列的测量信号，比如方波信号，电容触控面板200接收该测量信号，并根据通信协议和该测量信号获取电容笔100的触控信息，比如获取电容笔的位置、笔尖压力、按键等信息。
[0022]图2为电容笔100的结构示意图。
[0023]如图2示，电容笔100包括控制处理单元1、发送单元2、开关3、压力测量单元4、升压单元5、按键6、指示灯7、电源8、充电座9和壳体10。
[0024]在本实施方式中，控制处理单元I根据按照设定的通信协议生成相应序列的测量信号，并通过发送单元2将其发送至电容触控面板200，以便电容触控面板200获取电容笔100的触控信息。具体地，控制处理单元I可选用微功耗控制器，如TI公司的MSP430系列
-H-* I I
心/T O
[0025]发送单元2为直径较小的导电性笔尖，发送单元2从壳体10的笔头部位2’伸出。当电容笔100位于电容触控面板200的触控区域时，发送单元2可与电容触控面板200的感应电极形成耦合电容，从而将控制处理单元生成的测量信号。可选地，也可以将笔尖2和笔头2’都用金属制作，共同用作发送单元来发送测量信号，从而增加发送信号的强度。在本实施方式中，作为发送单元2的笔尖的直径小于3_，其顶端可以包裹较柔软的材料(如橡胶)以提高书写的舒适度。
[0026]在本实施方式中，由于电容笔100的发送单元2的面积很小，所以和电容触控面板200的感应电极之间的耦合电容很小，为了便于电容触控面板200接收和检测测量信号，控制处理单元I生成的测量信号会经过升压单元5升压，从而转换为高压信号，增加了测量信号的强度，转换后的高压信号经过发送单元2发送至电容触控面板200。由于电容笔100向电容触控面板200发送的是高压信号，因而增强了电容触控面板200接收信号的强度，提高信噪比和定位精度。
[0027]开关单元3与控制处理单元I连接，控制处理单元I根据开关单元3的状态控制测量信号的发送。即，当开关单元3闭合时，控制处理单元I生成所述测量信号，并通过发送单元2发送。当开关单元3断开时，控制处理单元I则不生成所述测量信号，发送单元2也不会向电容触控面板200发送测量信号。通过开关单元3来控制电容笔100的工作状态，当不使用电容笔100时则通过断开开关单元3来关闭，从而降低电池电量的消耗，延长电池使用时间。
[0028]压力测量单元4用于测量电容笔100笔尖的压力，并将检测结果发送至控制处理单元I，控制处理单元I根据压力测量单元4的检测结果获取电容笔100的笔尖压力，并将压力信息编码在测量信号中发送至电容触控面板。压力测量单元4可选用各种合适的压力传感器，比如电阻式压力传感器或电容式压力传感器。
[0029]可选地，在本实施方式中，控制处理单元I还可根据压力测量单元4的检测结果控制测量信号的发送。具体地，当压力检测单元检测到压力时，则控制处理单元I生成所述测量信号，并通过发送单元2发送。当压力检测单元没有检测到压力时，控制处理单元I则不生成所述测量信号，发送单元2也不会向电容触控面板200发送测量信号。这样便可通过压力检测单元4的检测结果来控制电容笔100的工作状态，当没有检测到压力时则不生成和发送测量信号，从而降低电池电量的消耗，延长电池使用时间。
[0030]可选地，按键6用于定义各种功能，其与控制处理单元I连接，控制处理单元I将按键信息编码在测量信号中，并将其发送至电容触控面板。
[0031]本实施方式的电容笔100还包括指示灯7，指示灯7与控制处理单元I连接，用于指示电容笔100的工作状态，通过指示灯7使用者可以很容易知道电容笔100的工作状态，比如指示灯7长亮或闪烁表示电容笔100处于工作状态，指示灯7熄灭表示电容笔100没有发送测量信号。指示灯7可采用发光二极管(LED)等发光元件。
[0032]电容笔100还包括电源8和充电座9，电源8可采用4A电池、锂电池或超级电容，为控制处理单元1、升压单元5、指示灯7等供电。充电座9与电源8连接，用于通过外部电源为电源8充电。
[0033]壳体10用于固定控制处理单元1、发送单元2、开关3、压力测量单元4、升压单元
5、按键6、指示灯7、电源8和充电座9。壳体10的笔头部位2’设置有开口，以便作为发送单元2的笔尖与电容触控面板200接触的端部可以从中伸出。开口的大小与笔尖的粗细相对应。壳体10与手接触的部分为导体，由于人体本身是个较大的电容，比电容笔100的稳定性强，通过使电容笔100与人体连接，可以增强接收信号的稳定性。
[0034]本发明的电容笔100通过向电容触控面板发送测量信号来实现电容触控面板对电容笔的定位以及获取电容笔的按键信息和压感信息，由于电容触控面板200只需根据测量信号即可确定电容笔100的位置、压力和按键信息，无需通过电容笔或手指来触摸改变电容触控面板200自身的电容来确定触摸位置，因而电容笔200的笔尖可做得很细，比如直径小于3mm，因而非常便于书写。并且，由于在整个交互过程中，无论是电容笔100发送测量信号还是电容触控面板200接收测量信号获取触控信息，都无需电容触控面板200发送信号，因而本发明的电容笔100不会受电容触控面板200信号强度的影响，具有良好的交互体验。
[0035]图3为电容触控面板200的结构示意图。如图3所示，电容触控面板200包括感应电极、信号检测单元203和信号处理单元204，感应电极包括第一电极组201和第二电极202。第一电极组201和第二电极组202相互交错布置，共同构成触控区域，触控区域上覆盖有绝缘层，防止手指或其它导体与第一电极组201和第二电极组202接触。第一电极组201和第二电极组202之间相互绝缘，在交错处会形成耦合电容。
[0036]在本实施方式中，感应电极通过电容耦合方式接收电容笔100的发送单元2发送的测量信号，信号检测单元203按照设定的通信协议对感应电极201、202接收的信号进行扫描检测，信号处理单元204根据信号检测单元203的检测结果获取电容笔100的触控信
肩、O
[0037]可以理解的是，电容触控面板200可与电容笔100配套使用外，也可进行手指触控，此时，面板控制处理单元203控制所述第一电极组201或第二电极组202作为发送电极发送测量信号并控制所述第一电极组201和第二电极组202另一作为感应电极接收该测量信号。当手指触摸电容触控面板200时，手指与发送电极形成耦合电容接收一部分测量信号从而引起感应电极接收信号的变化，面板控制处理单元203根据感应电极信号变化确定手指位置。[0038]还可以理解的是，电容触控面板200可设定二种工作模式，手指检测模式和电容笔检测模式。至于二者的切换方式可根据需要进行设定。
[0039]图4为触控装置300的定位原理图。如图4所示，当电容笔100位于电容触控面板200的触控区域时，选择X轴电极作为感应电极，每2个相邻的X轴电极作为一组，测量其接收信号的差分值。如，Xl和X2 —组，X2和X3组，X3和X4 —组，依此类推。通过各组电极接收信号的差分值，即可算出电容笔100位于X轴方向的坐标。同理，可以将Y轴电极作为感应电极，测量得到电容笔100位于Y轴的坐标。
[0040]还可对X轴的单个感应电极进行逐个扫描，分别测得各个感应电极的接收信号的强度，通过各个感应电极接收信号的强度得到电容笔100位于X轴方向的坐标。通过同样的方式得到电容笔100位于Y轴的坐标。
[0041]当然，触控装置300的定位方式除上述两种外还有多种，可根据实际要求进行具体设置。
[0042]本发明提供的触控装置300，为了使电容笔100同电容触控面板200可以协调工作，制定了相应的通信协议。下面结合图5至图9来说明本发明触控装置300的通信协议。
[0043]图5是表示本发明一个实施方式的测量信号的示意图。如图5所示，本实施方式中，电容笔100向电容触控面板200发送的测量信号包括定位信号、起始信号和数据信号，其中定位信号用于确定电容笔100的位置,起始信号表不电容笔100开始向电容触控面板200发送数据信号，数据信号表示电容笔100的笔尖压力和/或按键信息。
[0044]在本实施方式中，为了使电容笔100同电容触控面板200可以协调工作，制定如下通信协议:定位信号为频率为fl方波信号，定位信号的时间长度为电容触控面板200扫描窗口时长的2倍。起始信号为用电容触控面板不发送信号的时间长度表示，时间长度为电容触控面板200扫描窗口时长的8倍。数据信号包括多位数据，其中以2倍扫描窗口时长的方波信号和5倍扫描窗口停止发送信号时长表不I,以2倍扫描窗口时长的方波信号和2倍扫描窗口停止发送信号时长表示O。
[0045]其中，扫描窗口为电容触控面板得到信息的扫描时间长度，即信号检测单元203进行一次扫描信号的时间长度，其与所要扫描的信号的频率或周期以及个数相关，对一定频率波形来说为一个固定时间长度。N为信号检测单元203 —个扫描窗口的波形个数，其为根据需求设定的固定值。假设N为32，则信号检测单元203 —次扫描会扫描32个波形，比如信号检测单元203扫描频率为fl、周期为Tl的波形，则扫描窗口的时长为32T1。当信号检测单元203扫描频率为f2、周期为T2的波形，则扫描窗口的时长为32T2。
[0046]如图6所不,如果电容笔100发送的一次连续波形的时间长度为3个扫描窗口的时长，则信号检测单元203最少能扫描到一个完整的波形。因此为了使信号检测单元203可以扫描到完整的波形，信号时间长度至少为2个扫描窗口的时长。因此在本实施方式中，定位信号、起始信号和数据信号的时长均为扫描窗口时长的整数倍，该整数大于等于2。
[0047]如图5所示，电容触控屏的扫描窗口为N*T1，测量信号中起始信号为停止发送信号，时间长度为电容触控面板200扫描窗口时长的8倍，数据信号中以2倍扫描窗口时长的方波信号和5倍扫描窗口时长的停止发送信号表示1，以2倍扫描窗口时长的方波信号和2倍扫描窗口时长的停止发送信号表示0，因此信号检测单元203在开始位进行扫描时，扫描到的没有信号的扫描窗口个数可能为7、8、9，这是因为信号检测单元203扫描测量信号时，其对应的测量信号的位置是不确定的，假如连续扫描8次，每次扫描的时间为一个扫描窗口长度，如果正好对齐这8个窗口，则扫描到没有信号的扫描窗口有8个，如果没有对齐，则开始和结束的扫描窗口可能被识别成有信号也可能被识别成没有信号(由于扫描窗口期有一部分有信号)，因此没有信号的扫描窗口的个数可能是7，也可能是9。表示I的数据信号和表示O的数据信号和此类似，即，在表示I的数据信号中扫描到没有信号的扫描窗口个数可能为4、5、6，在表不O的数据信号扫描到没有信号的扫描窗口个数可能为1、2、3，因此通过在连续扫描中有信号的扫描窗口后的没有信号的扫描窗口的个数即可判断开始位，O位或I位信息，从而确定定位信号、起始信号和数据信号，并可以解析出测量信号的数据信息。
[0048]可以理解的是，图5中第一位I和第二位O只表示表示I数据信号和表示O的数据信号的波形，不代表整个数据信号中第一位一定是1，第二位一定是0，整个数据信号是根据具体的压力信息、按键信息进行二进制编码，并将该二进制编码以相应的波形表示为数据信号。
[0049]图7是本发明一个实施方式电容触控面板200工作流程示意图，该工作流程对应的是图5所示的通信协议。
[0050]如图7所示，在步骤S70中，电容触控面板200的信号检测单元203连续进行f I扫描，即扫描频率为H、周期为Tl的波形，每次扫描时间为一个扫描窗口，信号检测单元203在进行扫描时同时执行步骤S71，即判断本次扫描中是否有信号，即是否扫描到频率为fl、周期为Tl的波形，如果没有则继续进行下一次扫描，如果有，则转入步骤S72。在步骤S72中，电容触控面板200的信号检测单元203继续连续进行fl扫描，同时执行步骤S73，即判断本次扫描中是否有信号，如果有则继续进行下一次扫描，如果没有，则转入步骤S74。在步骤S74中，电容触控面板200的信号检测单元203继续连续进行fl扫描，并计算没有信号的扫描窗口的个数。由于在进入步骤S74时已经有一个没有信号的扫描窗口，因此在步骤S75中，没有信号的扫描窗口的个数η从I开始计数。在执行步骤S74时同时执行步骤S75，即判断本次扫描中是否有信号，如果没有，则继续进行下一次扫描，并使没有信号的扫描窗口的个数加1，如果有，则进入步骤S76。在步骤S76中根据没有信号的扫描窗口的数量确定信号类型，即根据没有信号的扫描窗口的数量确定从步骤S74到步骤S76这段时间扫描到的波形组合是起始信号、表示I的数据信号和表示O的数据信号中的哪一个。比如以图5的数据信号为例，如果没有信号的扫描窗口个数为7、8、9，则该段时间的信号为起始信号，如果没有信号的扫描窗口个数为4、5、6，则该段时间的信号为表示I的数据信号。在完成步骤S76后，返回步骤S72，继续判断下一时间段的信号类型，当判断完所有信号的类型后，则进行步骤S77，根据信号类型获取数据信息，即根据解析出的二进制数据和相应设定确定电容笔的压力信息或按键信息。
[0051]可以理解的是，图5仅是表示本实施方式通信协议的一个例子，图5中的具体数字只是为了便于说明，不代表对本实施方式通信协议的限制。本通信协议可根据需要设定各种合适的数字，只要起始信号、表示I的数据信号、表示O的数据信号中停止发送信号的时长在扫描中可以区分即可，即扫描时，对应起始信号、表示I的数据信号、表示O的数据信号的没有信号的扫描窗口个数不同即可。也就是说，比如起始信号、表示I的数据信号、表示O的数据信号中停止发送信号的时长分别为扫描窗口的a、b、c倍，a、b、c为正整数，则只要a-1、a、a+1、b-1、b、b+1、c、c-1、c+1为互不相同的正整数即可。如，也可起始彳目号的时间长度为扫描窗口时长的9倍，表示I的数据信号中的停止发送信号为扫描窗口时长的6倍，表示O的数据信号中停止发送信号的时长为扫描窗口时长3倍，其同样可实现电容笔100和电容触控面板200的协调工作。
[0052]还可以理解的是，在本实施方式中，为了不影响对手指的检测，可设定在执行步骤S70和S71时，如果设定时间内一直没有扫描到信号，则电容触控面板进入手指检测模式。
[0053]图5至图7仅是本发明通信协议的一个实施方式，本发明不局限于此，下面结合图8和图9来描述本发明的另一通信协议。
[0054]图8是表示本发明另一个实施方式的测量信号的示意图。如图8所示，本实施方式中，电容笔100向电容触控面板200发送的测量信号包括定位信号、起始信号和数据信号，其中定位信号用于确定电容笔100的位置,起始信号表不电容笔100开始向电容触控面板200发送数据信号，数据信号表示电容笔100的笔尖压力和/或按键信息。
[0055]在本实施方式中，为了使电容笔100同电容触控面板200可以协调工作，制定如下通信协议:定位信号为频率为Π方波信号，定位信号的时间长度为与频率Π对应的扫描窗口时长的3倍。起始信号用电容触控面板停止发送的时间长度表示，时间长度为与频率fl对应的扫描窗口时长的6倍。数据信号包括多位数据，其中以fl频率的方波信号和f2频率的方波信号表示1，且Π频率的方波信号时长为与频率Π对应的扫描窗口时长的3倍，f2频率的方波信号时长为与频率f2对应的扫描窗口时长的3倍；以Π频率的方波信号和低不发送信号的组合表示0，且Π频率的方波信号时长为与频率Π对应的扫描窗口时长的3倍，不发送信号的时长为与频率f2对应的扫描窗口时长的3倍。
[0056]由于本实施方式的测量信号中包含两种频率的波形，则信号检测单元203相应地可以扫描两种波形，即可以扫描频率fl的波形和频率f2的波形。当扫描fl波形时，如果此时对应测量信号的开始位，则扫描到的没有信号的扫描窗口个数可能为4、5、6，这是因为信号检测单元203扫描测量信号时，其对应的测量信号的位置是不确定的，假如连续扫描6次，每次扫描的时间为一个扫描窗口长度，如果正好对齐这6个窗口，则扫描到没有信号的扫描窗口有6个，如果没有对齐，则开始和结束的扫描窗口可能被识别成有信号也可能被识别成没有信号(由于扫描窗口期有一部分有信号)，因此没有信号的扫描窗口的个数可能是5，也可能是7。表示I的数据信号和表示O的数据信号和此类似，即，扫描Π波形时，在表示I或O的数据信号中扫描到没有信号的扫描窗口个数可能为2、3、4，因此通过在连续进行fl扫描中有信号的扫描窗口后的没有信号的扫描窗口的个数即可判断是否是开始位，当确定开始位后，则表示后面的信号为数据信号，通过进行fl扫描和f2扫描即可区分I或0，从而可以解析出测量信号的数据信息。
[0057]可以理解的是，图8仅是表示本实施方式通信协议的一个例子，图8中的具体数字只是为了便于说明，不代表对本实施方式通信协议的限制。本通信协议可根据需要设定各种合适的数字，本通信协议的核心为表示I的数据信号和表示O的数据信号中，f2频率波形的时长和不发送信号的时长为相应扫描窗口的a倍，起始信号的不发送信号时长为相应扫描窗口的b倍，a、b为正整数，并且起始信号、表示I或O的数据信号中f2频率波形和不发送信号的时长在扫描中可以区分即可，即扫描时，对应起始信号、表示I的数据信号、表示O的数据信号的没有信号的扫描窗口个数不同即可，即a-l、a、a+l、b_l、b、b+l为不同的正整数。比如也可起始信号的时间长度为与频率f I对应的扫描窗口时长9倍，表示I的数据信号中的频率f2的波形的时长为与频率f2对应的扫描窗口时长的6倍，表示O的数据信号中停止发送信号的时长为与频率fl对应的扫描窗口时长6倍，其同样可实现电容笔100和电容触控面板200的协调工作。
[0058]可以理解的是，虽然在上述实施方式中是以停止发送信号的时长来区分起始信号和数据信号，但并局限于此，而是可采取不同于定位信号的其他信号，即只要起始信号、表示“I”的数据信号、表示“O”的数据信号均包含设定的波形，并且起始信号、表示“I”的数据信号、表示“O”的数据信号中设定波形的时长均不同，则可利用与上述实施方式相似的判断方法来区分各信号。优选地。起始信号、表示“I”或“O”的数据信号包含设定的波形，并且所述起始信号、表示“I”或“O”的数据信号中设定波形的时长不同。优选地，表示“I”的数据信号和表示“ O ”的数据信号中含有不同的波形段，并且所述不同的波形段时长相同，这样可以更容易区分表示“ I ”的数据信号和表示“ O ”的数据信号。
[0059]以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进。这些变型和改进也视为本发明的保护区间。
【权利要求】
1.一种电容笔，用于在电容触控面板(200)上进行操作，其特征在于，包括: 控制处理单元(I)，其按照设定的通信协议生成相应序列的测量信号，所述测量信号包括用于确定所述电容笔位置的定位信号、表示开始发送数据信息的起始信号和用于获取所述电容笔(100)数据信息的数据信号；和 发送单元(2)，其用于将所述测量信号发送至所述电容触控面板(200)使所述电容触面板(200)根据设定的通信协议确定所述定位信号、起始信号和数据信号，进而根据所述定位信号和数据信号获取所述电容笔(100)的触控信息。
2.如权利要求1所述的电容笔，其特征在于，所述起始信号、表示“I”的数据信号、表示“O”的数据信号均包含设定的波形，并且所述起始信号、表示“I”的数据信号、表示“O”的数据信号中设定波形的时长均不同。
3.如权利要求1所述的电容笔，其特征在于，所述起始信号、表示“I”或“O”的数据信号包含设定的波形， 并且所述起始信号、表示“I”或“O”的数据信号中设定波形的时长不同。
4.如权利要求3所述的电容笔，其特征在于，表示“I”的数据信号和表示“O”的数据信号中含有不同的波形段，并且所述不同的波形段时长相同。
5.如权利要求1-3任意一项所述的电容笔，其特征在于，所述定位信号、起始信号和数据信号的时间长度为所述电容触控面板(200)扫描窗口时长的整数倍。
6.如权利要求1-3任意一项所述的电容笔，其特征在于，还包括开关单元(3)，其与所述控制处理单元(I)连接，所述控制处理单元(I)根据所述开关单元(3)的状态控制所述测量信号的发送。
7.如权利要求1-3任意一项所述的电容笔，其特征在于，还包括压力测量单元(4)，其用于测量所述电容笔笔尖的压力，并将检测结果发送至所述控制处理单元(1)， 所述控制处理单元(I)根据所述压力测量单元(4)的检测结果控制所述测量信号的发送。
8.一种电容触控方法，用于实现电容笔(100)和电容触控面板(200)的交互操作，其特征在于，包括: 所述电容笔(100)按照设定的通信协议发送相应序列的测量信号的步骤；和 所述电容触控面板(200)扫描所述测量信号，并根据设定的通信协议解析所述测量信号，获取所述电容笔(100)的触控信息的步骤，其中 所述测量信号包括用于确定所述电容笔位置的定位信号、表示开始发送数据信息的起始信号和用于获取所述电容笔(100)数据信息的数据信号， 所述电容触控面板根据设定的通信协议确定所述定位信号、起始信号和数据信号，进而根据所述定位信号和数据信号获取所述电容笔(100)的触控信息。
9.如权利要求8所述的电容触控方法，其特征在于，所述起始信号、表示“I ”的数据信号、表示“O”的数据信号均包含设定的波形，并且所述起始信号、表示“I”的数据信号、表示“O”的数据信号中设定波形的时长均不同， 所述电容触控面板(200)根据所接收信号中所述设定波形的时长确定所述定位信号、起始信号和数据信号。
10.如权利要求要求8所述电容触控方法，其特征在于，所述起始信号、表示“I”或“O”的数据信号包含设定的波形，并且所述起始信号、表示“I”或“O”的数据信号中设定波形的时长不同， 所述电容触控面板(200)根据所接收信号中所述设定波形的时长确定所述定位信号。
11.如权利要求10所述的电容触控方法，其特征在于，表示“I”的数据信号和表示“O”的数据信号中含有不同的波形段，并且所述不同的波形段时长相同， 所述电容触控面板(200)根据所接收信号中所述不同波形段的时长确定所述表示“I”的数据信号和表示“O”的数据信号。
12.如权利要求8-11任意一项所述的电容触控方法，其特征在于，所述定位信号、起始信号和数据信号的时间长度为所述电容触控面板(200)扫描窗口时长的整数倍。
13.一种电容触控装置，其特征在于包括: 电容笔(100)，和 电容触控面板(200)，其中 所述电容笔(100)包括 控制处理单元(I)，其按照设定的通信协议生成相应序列的测量信号，所述测量信号包括用于确定所述电容笔位置的定位信号、表示开始发送数据信息的起始信号和用于获取所述电容笔(100)数据信息的数据信号；和 发送单元(2)，其用于将所述测量信号发送至所述电容触控面板(200)， 所述电容触控面板(200)包括 感应电极(201、202)，其通过电容耦合方式接收所述电容笔(100)的发送单元(2)发送的测量信号， 信号检测单元(203)，其按照设定的通信协议对所述感应电极(201、202)接收的信号进行扫描检测， 信号处理单元(204)，其根据所述信号检测单元(203)的检测结果，确定所述定位信号、起始信号和数据信号，进而根据所述定位信号和数据信号获取所述电容笔(100)的触控信息。
【文档编号】G06F3/0488GK103941891SQ201410176118
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】伍松林, 向国威, 赵亮 申请人:汉王科技股份有限公司
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