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1、用于互电容触摸感测装置的固件方法和装置的制作方法专利名称：用于互电容触摸感测装置的固件方法和装置的制作方法技术领域：这里描述的本发明的各种实施例一般地涉及电容性感测输入装置的领域， 更具体地涉及用于在触摸屏和/或触摸板中具有特别有效的应用的互电容(mutual capacitance)测量或感测系统、装置、组件和方法的固件。这里描述的本发明的实施例包括 能够用于诸如蜂窝电话、MP3播放器、个人计算机、游戏控制器、膝上型计算机、PDA等便携 式或手持式设备中的那些实施例。还描述了适用于固定状态应用的实施例，例如用于工业 控制、家用设备、健身设备等。背景技术：目前在多数电容性触摸感测装置中采用两种
2、主要的电容性感测和测量技术。第一 种这样的技术是自电容(self-capacitance)的技术。SYNAPTICS 所制造的许多装置都采 用自电容测量技术，如诸如CYPRESS PS0C 之类的集成电路(IC)装置那样。自电容涉及利 用诸如 1996 年 8 月 6 日授予 Bisset 等人的题为“Touch Pad Driven Handheld Computing Device的美国专利No. 5，543，588中所描述的那些技术之类的技术来测量一系列电极板 的自电容。可以通过检测保持在给定电压的对象上所积累的电荷量来测量自电容(Q = CV)。 通常通过向电极施加已知电压然后利用电路
3、测量有多少电荷流动到该电极来测量自电容。 当外部对象靠近电极时，另外的电荷被吸引到该电极。结果，电极的自电容增大。许多触摸 传感器被配置为使得接地的对象是手指。人体实质上是通到使电场消失的表面的电容器， 并且通常具有大约IOOpF的电容。自电容触摸屏和/或触摸板中的电极通常是按照行和列来布置的。通过首先扫描 行然后扫描列，可以确定例如由于手指的存在而引起的个体扰动的位置。电容性触摸感测装置中采用的第二种主要电容性感测和测量技术是互电容的技 术，其中通常利用电极的交叉栅格来执行测量。例如见1999年1月19日授予Gerpheide 的题为 “Methods and Apparatus for D
4、ata Input” 的美国专利 No. 5，861，875。与测量单 个导体的电容并且可能受与其接近的其他对象影响的自电容测量相反，在互电容测量中， 测量两个导体之间的电容。在一些互电容测量系统中，感测电极的阵列布置在基板的第一侧，而驱动电极的 阵列布置在基板的与第一侧相反的第二侧，驱动电极阵列中的一列或一行电极被驱动到特 定电压，对感测电极阵列中的单行(或单列)的互电容被测量，从而确定单个行列相交处的 电容。通过扫描所有的行和列，可以为栅格中的所有节点创建电容测量图。当用户的手指 或其他导电对象靠近给定栅格点时，从该栅格点或者该栅格点附近发出的一些电场线被偏 转，从而降低了该栅格点处两个电
5、极的互电容。因为每次测量仅探测单个栅格交点，所以不 会像一些自电容系统的情况那样在多个触摸时出现测量不确定性。此外，可以只利用IC上 的2个管脚来测量处相交的栅格。然而，已知在现有技术的互电容触摸屏的操作方面存在若干问题，包括但不限于对真实手指触摸与悬停手指触摸进行区分、无法确定地预测用户接下来可能将他的手指放 在触摸屏上的何处、噪声信号干扰触摸信号、不同用户之间在他们的触摸习惯和动作方面 的显著可变性、由于周围环境的改变或者变化的手指大小或用户习惯而引起的操作特性的 不希望的改变、以及可能由于错误唤醒引起的高功耗。需要操作互电容感测系统的改进方法，以允许更加准确和可适应的触摸感测以及 降低的
6、功耗。发明内容在一个实施例中，提供了一种在互电容感测装置的处理器中对运动报告排序的方 法，包括跟踪用户在感测装置的触摸面板或触摸板上的个体触摸点(individual touch point)；向感测装置的寄存器报告多个个体触摸点；在处理器中根据触摸标识(“触摸ID”) 或者触摸力(“Touch Force)对所述多个个体触摸点排序；如果采用触摸ID对触摸点排 序，则将具有与其相关联的最小触摸ID的第一触摸点映射到第一寄存器位置，并且将具有 与其相关联的最大触摸ID的第二触摸点映射到最后一个寄存器位置；以及如果采用触摸 力对触摸点排序，则将具有与其相关联的最高的力的第一触摸点映射到第一寄存器位
7、置， 并且将具有与其相关联的最低的力的第二触摸点映射到最后一个寄存器位置。在另一实施例中，提供了一种报告互电容感测装置中的触摸点的方法，包括跟踪 用户在感测装置的触摸面板或触摸板上的个体触摸点；向处理器的寄存器报告多个个体触 摸点；在处理器中判断所报告的多个个体触摸点当中的特定触摸点是新的触摸点还是现有 的触摸点；如果该触摸点被确定为新的触摸点，则在处理器中判断与所述新的触摸点相关 联的触摸力值是否大于第一阈值然后在处理器中将所述新的触摸点识别为触摸，并且如果 触摸力值小于第一阈值则在处理器中将该触摸点识别为悬停；如果该触摸点先前被检测为 悬停，则在处理器中判断与该触摸点相关联的触摸力值是否大
8、于第一阈值然后在处理器中 将该触摸点识别为触摸，并且如果触摸力值小于第一阈值则在处理器中将该触摸点识别为 悬停；如果该触摸点先前被检测为触摸，则在处理器中判断与该触摸点相关联的触摸力值 是否大于第二阈值然后在处理器中将该触摸点识别为触摸，并且如果触摸力值小于第二阈 值则在处理器中将该触摸点识别为悬停；以及在寄存器和处理器中重复步骤(a)至(f)，直 到所有所报告的个体触摸点已被识别为触摸或悬停为止。在另一实施例中，提供了一种改善互电容感测装置中的噪声鲁棒性和导航性能的 方法，包括在处理器中判断从形成感测装置的一部分的触摸面板或触摸屏获取的触摸点 数据中的噪声水平是否超过噪声阈值；以及如果噪声水
9、平超过阈值，则在预定时间段内增 大获取触摸点数据的速率。在另一实施例中，提供了一种改善互电容感测装置中的噪声鲁棒性和导航性能的 方法，包括在处理器中判断从形成感测装置的一部分的触摸面板或触摸屏获取的触摸点 数据中的噪声水平是否超过噪声阈值；以及如果噪声水平超过阈值，则增大用来针对感测 装置的触摸面板上的给定X、y位置来计算平均触摸值的触摸点值的数目。在另一实施例中，提供了一种改善互电容感测装置中的噪声鲁棒性和导航性能的 方法，包括在处理器中判断从形成感测装置的一部分的触摸面板或触摸屏获取的触摸点 数据中的噪声水平是否超过噪声阈值；以及如果噪声水平超过阈值，则降低对与传感装置相关联的暗帧基准值进
10、行适配的速率。在另一实施例中，提供了一种改善互电容感测装置中的噪声鲁棒性和导航性能的 方法，包括在处理器中判断从形成感测装置的一部分的触摸面板或触摸屏获取的触摸点 数据中的噪声水平是否超过噪声阈值；以及如果噪声水平超过阈值，则在预定时间段内延 长触摸点保持被表明为当前触摸点的持续时间。在另一实施例中，提供了一种确定用户的手指在互电容感测装置中的触摸面板或 触摸板上的触摸面积的方法，包括在感测装置的处理器中确定触摸面板或触摸板中的哪 个中心感测单元在生成最高的触摸点信号电平，并且确定这种最高的触摸点信号电平；确 定与中心单元的相邻单元相对应的触摸点信号电平；对于那些与其相对应的信号电平满足 或超
11、过最高的触摸点信号电平的预定百分比的相邻单元，将这种单元与中心单元一起指定 为触摸单元；以及基于这些触摸单元来确定触摸面板或触摸板的触摸面积。在另一实施例中，提供了一种在具有触摸面板或触摸板的互电容感测装置中避免 错误唤醒并使功耗最小化的方法，包括在具有与其相关联的第一功耗模式的休息模式中 操作感测装置，在该第一功耗模式中，处理器以第一预定速率周期性地搜索触摸面板或触 摸屏上的触摸；以及在第一预定时间段上没有检测到触摸面板或触摸板上的触摸的情况 下，利用处理器将感测装置变换到低于所述第一功耗模式的第二功耗模式，在该第二功耗 模式中，处理器以低于第一预定速率的第二预定速率搜索触摸面板或触摸屏上的
12、触摸。在此公开了更多的实施例，或者在阅读并理解了说明书及其附图之后，这些实施 例对于本领域技术人员将变得清楚。本发明各个实施例的不同方面将从下面的说明、附图和权利要求中变得清楚，其 中图1示出电容性触摸屏系统的一个实施例的剖视图；图2示出触摸屏控制器的框图；图3示出触摸屏系统和主机控制器的框图的一个实施例；图4示出触摸屏系统的一个实施例的示意框图；图5示出处理器或控制器100的触摸报告寄存器200的一个实施例；图6示出排序算法210和250的实施例；图7示出每触摸点悬停报告算法300的一个实施例；图8示出在对数据不进行平均、进行一定的平均和进行更多的平均的比较性触摸 点数据；图9示出用于改善噪
13、声鲁棒性的算法400的一个实施例；图10(a)和10(b)示出以不同角度应用于触摸屏的手指70的侧视图；图11示出用于计算触摸面积的图解表示的一个实施例；图12示出利用图11说明的方法而获得的比较性结果；图13示出用于计算触摸面积的算法500的一个实施例；图14示出用于计算触摸面积的算法570的另一实施例；图15示出用于计算触摸面积的图解表示的另一实施例；并且图16示出用于避免错误唤醒的算法600的一个实施例。附图不一定是按比例的。相似的标号在所有附图中指相似的部分或步骤。具体实施例方式如图1所示，在一个实施例中，互电容触摸感测系统110是电容性触摸屏系统110， 其包括下层的IXD或OLED
14、显示器112、上层的触摸敏感型面板或触摸屏90、布置在触摸 屏90之上的保护性的盖或介电板95、以及触摸屏处理器、控制器、微处理器、专用集成电路 (“ASIC”)、CPU或其他合适的处理和计算装置100。注意，系统110被构造成电容性触摸 屏系统或者电容性触摸板系统。图2示出Avago Technologies 的AMRI-5000ASIC或芯片100的框图的一个实施 例，ASIC或芯片100是低功率电容性触摸面板控制器，其被设计来为触摸屏系统提供高精 度的屏上导航。可以通过向介电板的(一个或多个)表面应用诸如氧化铟锡(ITO)之类的 导电材料来形成电容性触摸屏90，介电板通常包括玻璃、塑料或
15、者其他合适的电绝缘并且 优选是光学透明的材料，并且通常是以电极栅格的形状配置的。栅格的电容保持电荷，并且 用手指触摸面板提供了到用户身体的电路通道，这产生了“瓦解”(disruption)。在图2所 示的实施例中，触摸屏控制器100感测并分析这些瓦解的坐标。当触摸屏90附接到具有图 形用户界面的显示器时，通过跟踪触摸坐标可以进行屏上导航。经常需要检测多个触摸。栅 格的大小是由所需的触摸分辨率来驱动的。通常，存在另外的盖板95来保护触摸屏90的 顶部ITO层，从而形成完整的触摸屏方案(例如见图1)。制造触摸屏90的一种方式是仅在介电板或基板的一侧上应用ITO栅格。当触摸屏 90与显示器配合时，不
16、需要另外的保护盖。这具有以下好处创建了透射率更高(90% ) 的更薄显示系统，从而允许了更亮和更轻的手持设备。AMRI-5000芯片的应用包括但不限于 智能电话、便携式媒体播放器、移动互联网设备0OD)和GPS设备。现在参考图3和图4，在一个实施例中，处理器或控制器100是包括模拟前端的 AMRI-5000触摸屏控制器，其中9条驱动信号线和16条感测线连接到触摸屏上的ITO栅格。 处理器或控制器100向驱动电极施加激励方波，该激励方波可以具有从大约40kHz与大约 200kHz之间的范围中选择的频率。AC信号经由互电容耦合到感测线。用手指触摸面板90 改变了触摸位置处的电容。图3和图4中的AMRI-5000控制器100可以同时分辨和跟踪 多个触摸。高刷新速率使得主机能够在没有明显延迟的情况下跟踪快速触摸和任何其他运 动。嵌入的处理器对数据进行过滤，识别触摸坐标并且将其报告给主机。可以通过补丁加 载来更新嵌入的固件。本领域技术人员将会了解，在互电容触摸感测系统110中可以采用除了 AMRI-5000芯片之外的触摸屏或触摸板处理器、控制
