CN110554814B - 一种用于电磁手写板的触控感应装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于电磁手写板的触控感应装置及方法，通过载波模块中的收发线圈发射载波信号和接收电磁笔反馈的调制信号；处理模块对调制信号进行处理后还原出触控信号；选通模块包括分别用于接收并输出电磁笔反馈的X轴坐标信号和Y轴坐标信号的多个X轴坐标线圈和多个Y轴坐标线圈；主控模块对接收到X轴坐标信号的最大值对应的X轴坐标线圈和对接收到Y轴坐标信号的最大值对应的Y轴坐标线圈进行标定，以确定电磁笔在显示面板上的触控位置，主控模块还用于上传触控信号和触控位置的信息。上述的触控感应装置及方法，发射载波信号和采样坐标信号的功能由不同线圈实现，无需分时复用一个线圈，信号处理效率高、实时性强、难度小。

Description

一种用于电磁手写板的触控感应装置及方法

技术领域

本发明属于电磁手写输入技术领域，尤其涉及一种用于电磁手写板的触控感应装置及方法。

背景技术

目前，传统的电磁手写屏通过采用单一的天线进行分时复用，从而实现分时收发信号。然而，分时收发信号的方式需要反复进行模式切换，系统对信号处理的效率低，信号处理难度大，并且电磁笔只能间断充电储能，使得电源无法稳定供电，并且影响系统中信号的稳定性，降低了电磁手写屏的可靠性。

因此，传统的磁手写屏技术方案中存在着采用分时收发信号的方式，需要反复进行模式切换而导致的系统对信号处理的效率低、信号处理难度，可靠性低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种用于电磁手写板的触控感应装置及方法，旨在解决传统的技术方案中存在的采用分时收发信号的方式，需要反复进行模式切换而导致的系统对信号处理的效率低、信号处理难度大以及可靠性低的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种用于电磁手写板的触控感应装置，所述电磁手写板包括显示面板，所述显示面板作为电磁笔的操作平台，所述触控感应装置包括：

载波模块，包括收发线圈，所述载波模块用于将接收到的激励信号转换为载波信号后经所述收发线圈进行发射，并由所述收发线圈接收所述电磁笔反向散射的调制信号，所述调制信号为所述电磁笔调制于所述载波信号上的触控信号；

处理模块，与所述载波模块连接，所述处理模块用于对所述调制信号进行信号处理后还原并输出所述触控信号；

选通模块，包括多个定位线圈，多个所述定位线圈包括多个X轴坐标线圈和多个Y轴坐标线圈，所述选通模块根据选通信号按预设顺序逐次对多个所述定位线圈进行选通处理，以接收所述电磁笔反馈的多个X轴坐标信号和多个Y轴坐标信号并进行输出；以及

主控模块，与所述载波模块、所述处理模块及所述选通模块连接，所述主控模块用于输出所述激励信号和所述选通信号，并接收所述触控信号、多个所述X轴坐标信号及多个所述Y轴坐标信号，对接收到所述X轴坐标信号的最大值对应的所述X轴坐标线圈和所述Y轴坐标信号的最大值对应的所述Y轴坐标线圈进行标定，以确定所述电磁笔在所述显示面板上的触控位置，并上传所述触控信号和所述触控位置的信息。

本发明实施例的第二方面提供了一种用于电磁手写板的触控感应方法，所述电磁手写板包括显示面板，所述显示面板作为电磁笔的操作平台，所述触控感应采用主控模块产生并输出激励信号和选通信号；

采用主控模块产生并输出激励信号和选通信号；

采用载波模块将所述激励信号转换为载波信号后，经收发线圈进行发射，并由所述收发线圈接收所述电磁笔反向散射的调制信号，所述调制信号为所述电磁笔调制于所述载波信号上的触控信号；

采用处理模块对所述调制信号进行信号处理后还原并输出所述触控信号；

采用选通模块根据所述选通信号按预设顺序逐次选通多个定位线圈，以接收并输出所述电磁笔反馈的多个X轴坐标信号和多个Y轴坐标信号；多个所述定位线圈包括多个X轴坐标线圈和多个Y轴坐标线圈；

采用主控模块接收所述触控信号、多个所述X轴坐标信号及多个所述Y轴坐标信号，对接收到所述X轴坐标信号的最大值对应的所述X轴坐标线圈和所述Y轴坐标信号的最大值对应的所述Y轴坐标线圈进行标定，以确定所述电磁笔的触控位置，并上传所述触控信号和所述触控位置的信息。

上述的一种用于电磁手写板的触控感应装置及方法，发射载波信号和采样坐标信号的功能由不同线圈实现，即由收发线圈发射载波信号和接收电磁笔反馈的调制信号，由定位线圈收集X轴坐标信号和Y轴坐标信号，从而无需分时复用一个线圈，接收调制信号和接收坐标信号可同时进行，信号处理效率高，实时性强；收发线圈和定位线圈连接不同回路，不同回路分别处理调制信号和载波信号，信号处理难度小；电磁笔可持续接收到载波信号并进行充电和储能，提高了电磁笔工作时的稳定性和可靠性，延长了电池的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例第一方面提供的一种用于电磁手写板的触控感应装置的模块结构示意图；

图2为图1所示的触控感应装置中收发线圈和定位线圈的布线原理图；

图3为图1所示的触控感应装置的单元结构示意图；

图4为图3所示的触控感应装置中载波模块的示例电路原理图；

图5为图3所示的触控感应装置中处理模块的示例电路原理图；

图6为图3所示的触控感应装置中坐标信号处理单元的示例电路原理图；

图7为图3所示的触控感应装置中开关单元的示例电路原理图；

图8为本发明实施例第二方面提供的一种用于电磁手写板的触控感应方法的具体流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，为本发明实施例第一方面提供的一种用于电磁手写板的触控感应装置的模块结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

一种用于电磁手写板的触控感应装置，包括载波模块20、处理模块30、选通模块40以及主控模块10。电磁手写板包括显示面板100，显示面板100作为电磁笔200的操作平台。

其中，载波模块20包括收发线圈2011，载波模块20将接收到的激励信号MOD_PWM转换为载波信号后经收发线圈2011进行发射，并由收发线圈2011接收电磁笔200反向散射的调制信号FM，调制信号FM为电磁笔调制于载波信号上的触控信号。

具体地，收发线圈2011可以由单独的一组线圈实现，也可以采用多组线圈实现。激励信号MOD_PWM为主控模块10输出的脉冲宽度可调信号，主控模块10作为激励源，采用32位高速高性能ARM单片机实现。激励信号MOD_PWM经载波模块20进行推挽放大处理后经电感-电容串联谐振电路谐振，在空间中出现交变电磁场，即产生载波信号并向空间辐射；载波信号为正弦波信号。处于载波信号覆盖范围内的电磁笔200感应到空间的交变电磁场后被触发，进行充电和储能，并且其将自身的触控信号调制进载波信号后，通过反向散射原理向外反向散射调制信号FM。

由于收发线圈2011仅用于持续发射载波信号，因而电磁笔200能够持续进行无线充电和蓄能，避免了由于载波信号间歇发射而导致充电不足，从而大大提高了电磁笔200在工作过程中的可靠性和稳定性。

由于收发线圈2011仅用于持续发射载波信号和接收调制信号FM，而不用于接收坐标信号PEN_SIGNAL，因此可以持续发射载波信号，因此信号处理效率高，实时性强，信号处理难度小；处于载波信号覆盖范围内的电磁笔200可持续接收载波信号以进行充电和储能，因此电磁笔200在工作过程中可靠性大大提高，避免了由于载波信号接收时间过短而导致充电不足，从而影响触控信号的调制过程和发射过程。

对电磁笔200触控位置的定位精确度高，实时性强，解决了坐标信号PEN_SIGNAL延时接收的问题，改善了用户体验。

处理模块30，与载波模块20连接，处理模块30用于对调制信号FM进行信号处理后输出触控信号。

具体地，处理模块30对调制信号FM进行解调、滤波以及波形整形后，还原出被调制于载波信号上的触控信号，并将该触控信号传输至主控模块10，由主控模块10进一步解调该触控信号。

可选的，触控信号包括电磁笔200的压感信息和/或按键信息。具体地，电磁手写板的显示面板100作为电磁笔200的操作平台，供用户手握电磁笔200在其上进行操作，显示面板100上显示有人机交互按键，用户根据实际需要使用电磁笔200触控相应的人机交互按键，电磁笔200便生成包含按键信息的触控信号。此外，显示面板100还可作为手写输入的平台，用户手握电磁笔200在其上进行书写或者绘画，电磁笔200相应生成的触控信号中便包含了压感信息。触控信号可同时包括压感信息和按键信息，也可以只包含压感信息。

选通模块40，包括多个定位线圈401，多个定位线圈401包括多个X轴坐标线圈和多个Y轴坐标线圈，选通模块40根据选通信号按预设顺序逐次对多个定位线圈401进行选通处理，以接收电磁笔200反馈的多个X轴坐标信号和多个Y轴坐标信号并进行输出。

具体地，主控模块10输出选通信号至选通模块40，控制选通模块40逐一选通定位线圈401，定位线圈401被选通的预设顺序不影响整个触控感应装置的工作效率。多个定位线圈401包括多个X轴坐标线圈和多个Y轴坐标线圈，多个定位线圈401用于接收电磁笔200反馈的多个X轴坐标信号和多个Y轴坐标信号。

多个X轴坐标线圈包括X1轴坐标线圈、X2轴坐标线圈……Xn-1轴坐标线圈以及Xn轴坐标线圈；多个Y轴坐标线圈包括Y1轴坐标线圈、Y2轴坐标线圈……Ym-1轴坐标线圈以及Ym轴坐标线圈。

举例分析，假设某一时刻电磁笔200触控了显示面板100的(X15,Y20)点，则选通模块40逐一选通了所有定位线圈401后，在多个X轴坐标线圈接收的多个X轴坐标信号中，X15轴坐标线圈接收到的X轴坐标信号的值最大，在多个Y轴坐标线圈接收的多个Y轴坐标信号中，Y20轴坐标线圈接收到的Y轴坐标信号的值最大，因此所有定位线圈401经过一轮选通后，可初步确定在该时刻电磁笔200在显示面板100上触控的位置为(X15，Y20)点。

为了精确地获取电磁笔200的触控位置信息，尽量减小误差，在初步确定在该时刻电磁笔在显示面板上触控的位置为(X15,Y20)点之后，选通模块40再次选通X轴坐标线圈X13、X14、X15、X16、X17以及Y轴坐标线圈Y18、Y19、Y20、Y21、Y22，即再次扫描线圈X15和与线圈X15相邻的数个X轴坐标线圈，以及再次扫描线圈Y20和与线圈Y20相邻的数个Y轴坐标线圈，通过软件算法精确计算并重新标定电磁笔在显示面板上触控的位置点。

由于定位线圈401仅用于接收坐标信号PEN_SIGNAL，而不复用于发射载波信号或者接收调制信号FM，因此接收坐标信号PEN_SIGNAL的实时性大大提高，对电磁笔200触控位置的定位精确度高，解决了坐标信号PEN_SIGNAL延时接收的问题，改善了用户体验。定位线圈不再复用作为收发线圈，仅用于接收坐标信号PEN_SIGNAL，信号处理难度小,信号处理效率提升近一倍。上述的坐标信号PEN_SIGNAL在全文中均为X轴坐标信号和Y轴坐标信号的统称。

主控模块10用于输出激励信号MOD_PWM和选通信号，并接收触控信号、多个X轴坐标信号及多个Y轴坐标信号，并对接收到X轴坐标信号的最大值对应的X轴坐标线圈和对接收到Y轴坐标信号的最大值对应的Y轴坐标线圈进行标定，以确定电磁笔200在显示面板100上的触控位置，主控模块10还用于上传触控信号和触控位置的信息。触控位置的信息包含在X轴坐标信号和Y轴坐标信号中。

具体地，主控模块10将触控信号和触控位置的坐标信息上传至电磁手写板的上位机，上位机实时显示电磁笔200滑动的轨迹及按键功能菜单于电磁手写板上，高度还原和呈现原笔迹。主控模块10通过自身的USB接口、I2C接口或者UART接口与上位机进行通讯，将触控信号和触控位置的信息上传至上位机。

请参阅图2，为图1所示的触控感应装置中收发线圈和定位线圈的布线原理图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

可选的，上述的收发线圈2011和定位线圈401均分布于PCB板上。收发线圈2011环布于PCB板的边沿，PCB板所在的平面平行于显示面板100所在的平面。多个定位线圈401所在的平面平行于显示面板100所在的平面，其中，多个X轴坐标线圈垂直于多个Y轴坐标线圈；X轴坐标线圈和Y轴坐标线圈彼此分别以对方为参照。PCB板是作为触控感应装置中承载各个模块的载体，触控感应装置内置于电磁手写板中。

收发线圈2011和多个定位线圈401共同形成天线板，天线板布线于PCB板上。

如图2所示，多个定位线圈401的一端共地连接，多个定位线圈401的另一端连接选通模块40，具体为连接选通模块40的开关单元402，被选通的定位线圈401接收坐标信号PEN_SIGNAL并通过相应的开关单元402进行传输。收发线圈2011连接处理模块30及载波模块20。

请参阅图3，为图1所示的触控感应装置的单元结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

在一可选实施例中，上述的载波模块20包括推挽单元202和谐振单元201。

其中，推挽单元202与主控模块10连接，推挽单元202用于对激励信号MOD_PWM进行放大处理后输出至谐振单元201。

谐振单元201与推挽单元202连接，谐振单元201包括收发线圈2011和与收发线圈2011串联的电容，谐振单元201用于将放大处理后的激励信号MOD_PWM转换为载波信号后进行发射。

具体地，收发线圈2011和与之串联的电容组成了电感-电容串联谐振电路，谐振产生正弦波信号，从而使得空间中出现交变电磁场，正弦波信号即载波信号。

在一可选实施例中，上述的处理模块30包括解调单元301、滤波单元302以及整形单元303。

其中，解调单元301与载波模块20中的收发线圈2011连接，滤波单元302与解调单元301连接，整形单元303与滤波单元302连接，整形单元303还与主控模块10连接。

解调单元301用于对调制信号FM进行解调并输出解调信号。

具体地，收发线圈2011将接收到的调制信号FM输出至解调单元301，由解调单元301对其进行解调后输出解调信号至滤波单元302。

滤波单元302用于对解调信号进行滤波后输出解调滤波信号。具体地，滤波单元302滤除解调信号中的直流干扰信号。

整形单元303用于对解调滤波信号进行波形整形后，输出触控信号至主控模块10。具体地，触控信号中包括压感信息和/或按键信息。

在一可选实施例中，上述的选通模块40除包括多个定位线圈401外，还包括坐标信号处理单元403和多个开关单元402。

其中，坐标信号处理单元403连接主控模块10，每个开关单元402分别对应串接于坐标信号处理单元403与预设数量的定位线圈401之间。

多个开关单元402用于接收到选通信号时相应选通内部的模拟开关，以使对应的定位线圈401进行工作，多个开关单元402还用于将多个X轴坐标信号和多个Y轴坐标信号输出至坐标信号PEN_SIGNAL单元。

具体地，每个开关单元402内部包括八个模拟开关，每个模拟开关对应串接在一个定位线圈401的非接地端与坐标信号处理单元403的输入端之间。每个开关单元402根据主控模块10输出的选通信号相应选通内部的模拟开关，被选通的模拟开关将与之连接的定位线圈401和坐标信号处理单元403进行连通，从而使该定位线圈401接收坐标信号PEN_SIGNAL并传输至坐标信号处理单元403，由坐标信号处理单元403进行处理。

坐标信号处理单元403用于对多个X轴坐标信号和多个Y轴坐标信号进行滤波处理、多级放大处理以及积分处理后，输出至主控模块10。

具体地，主控模块10接收到X轴坐标信号或Y轴坐标信号后，运用相应的程序求取该X轴坐标信或该Y轴坐标信号的电压值，并且通过冒泡程序处理多个电压值，以求取多个X轴坐标信号的最大值和多个Y轴坐标信号的最大值，所述最大值即电压值中的最大值。

主控模块10通过求取多个X轴坐标信号的最大值和多个Y轴坐标信号的最大值并对二者进行标定，确定电磁笔200在显示面板100上的触控位置。

请参阅图4，为图3所示的触控感应装置中载波模块20的示例电路原理图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

载波模块20包括推挽单元202和谐振单元201。

其中，推挽单元202包括电容C5、电容C8、电容C9、电容C10、电阻R1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R15、电阻R22、电阻R64、二极管D1、二极管D3、NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q3以及PNP型三极管Q2。

谐振单元201包括收发线圈2011、电容C8、电容C9以及电容C10。

电容C5的第一端连接主控模块10，以接收主控模块10输出的激励信号MOD_PWM，激励信号MOD_PWM为脉冲宽度可调信号。

电容C5的第二端、电阻R1的第一端、电阻R6的第一端以及电阻R22的第一端共接，电阻R1的第二端接5V电源，电阻R6的第二端接地，电阻R22的第二端连接NPN三极管Q3的基极，NPN三极管Q3的发射极接地。

电阻R15的第一端和NPN三极管Q1的集电极连接工作电源，电阻R15的第二端、二极管D1的阳极及NPN三极管Q1的基极共接，二极管D1的阴极连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接NPN三极管Q3的集电极，NPN三极管Q1的发射极连接电阻R4的第一端。

电阻R4的第二端、电阻R5的第二端及电阻R64的第一端共接，电阻R5的第二端连接PNP三极管Q2的发射极，PNP三极管Q2的集电极接地，PNP三极管Q2的基极连接二极管D3的阴极。

电阻R64的第二端连接定位线圈401的第一端，定位线圈401的第二端、电容C8的第一端、电容C9的第一端及电容C10的第一端共接，电容C8的第二端、电容C9的第二端及电容C10的第二端接地。

NPN三极管Q1和PNP三极管Q2共同组成了推挽电路，二者的发射极分别通过电阻R4和电阻R5共接，共接点作为推挽电路的输出端。激励信号MOD_PWM经过推挽电路放大后输出给谐振单元201。谐振单元201相当于电感-电容串联谐振电路，由定位线圈401和电容C8、电容C9及电容C10组成，被推挽放大后输出的激励信号MOD_PWM经谐振单元201产生谐振，从而生成正弦波信号，使得空间出现交变电磁场，该正弦波信号即为载波信号，处于载波信号覆盖范围内的电磁笔200接收到载波信号后被触发，进行充电储能并反馈调制信号FM。

请参阅图5，为图3所示的触控感应装置中处理模块30的示例电路原理图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

处理模块30包括解调单元301、滤波单元302以及整形单元303。

其中，解调单元301包括二极管D2、电容C6以及电阻R7。

滤波单元302包括电容C7。

整形单元303包括电容C14、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、比较器U5-A、比较器U5-B以及NPN三极管Q4。

二极管D2的阳极连接收发线圈2011的第二端，以接收收发线圈2011感应到的调制信号FM，二极管D2的阴极、电容C6的第一端以及电阻R7的第一端共接，电容C6的第二端和电阻R7的第二端接地。

电阻R7的第一端连接电容C7的第一端，电容C7的第二端连接电阻R8的第一端，电阻R8的第二端、电容C14的第一端、电阻R9的第一端以及比较器U5-A的反相输入端共接，电阻R9的第二端和电阻R12的第一端及比较器U5-A的输出端共接，电容C14的第二端接地，电阻R12的第二端连接NPN三级管Q4的基极，电阻R13的第一端连接5V电源，电阻R13的第二端、NPN三级管Q4的集电极、电阻R14的第一端即比较器的反相输入端共接，NPN三级管Q4的发射极接地。

电阻R14的第二端连接比较器的输出端，比较器U5-A的正相输入端、比较器U5-B的正相输入端、电阻R11的第一端及电阻R10的第一端共接，电阻R11的第二端接地，电阻R10的第二端接入5V电源。

电容C7用于滤除直流干扰信号。比较器U5-B的输出端连接主控模块10，用于输出对调制信号FM进行解调、滤波以及整形调理后还原出的触控信号，还原后的触控信号以数据流DATA的形式传输至主控模块10。

请参阅图6，为图3所示的触控感应装置中坐标信号处理单元403的示例电路原理图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

选通模块40包括坐标信号处理单元403和多个开关单元402。

其中，坐标信号处理单元403包括电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R26、电阻R27、电阻R24、电阻R25、电阻23、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、电阻R48、电阻R49、电阻R50、电容C43、电容C44、电容C42、电容C41、电容C45、电容C46、电容C47、电容C48、电容C49、电容C4、放大器U16-A、放大器U16-B、放大器U16-C、放大器U16-D、放大器U17-A、放大器U17B、放大器U17-C、放大器U17-D、N沟道场效应管Q5、二极管D6、二极管D7、二极管D9、二极管D11、二极管D10以及NPN型三极管Q6。

电容C43的第一端连接开关单元402，以接收坐标信号PEN_SIGNAL，电容C43的第二端、电阻R29的第一端及放大器U16-A的正相输入端共接，放大器U16-A的反相输入端、电阻R28的第一端及R电阻30的第一端共接；电阻R30的第二端、电阻R30的第一端即放大器U16-A的输出端共接，电阻R31的第二端、电容C44的第一端及放大器U16-D的正相输入端共接，放大器U16-D的反相输入端、电阻R32的第一端及电阻R33的第一端共接。

电阻R33的第二端、放大器U16-D的输出端及放大器U16-C的正相输入端共接，放大器U16-C的反相输入端、电阻R26的第一端及电阻R27的第一端共接，电阻R27的第二端、放大器U16-C的输出端及电容C42的第一端共接，电容C42的第二端、电阻R23的第一端及放大器U16-B的正相输入端共接；放大器U16-B的反相输入端、电阻R24的第一端及电阻R25的第一端共接，电阻R25的第二端、放大器U16-B的输出端及电容C41的第一端共接。

电容C41的第二端和电阻R35的第一端共接，电阻R35的第二端、N沟道场效应管Q5的漏极及电阻34的第一端共接，N沟道场效应管Q5的栅极、电阻R46的第一端及二极管D11的阳极共接，二极管D11的阴极连接二极管D6的阳极，二极管D6的阴极连接二极管D9的阳极，二极管D9的阴极连接二极管D7的阳极，二极管D7的阴极连接电阻R45的第一端，电阻R45的第一端与N沟道场效应管Q5的源极共接；电阻R46的第二端连接主控模块10。

电阻R34的第二端、电阻R36的第一端及放大器U17-A的反相输入端共接，放大器U17-A的正相输入端与电阻R50的第一端共接。放大器U17-A的输出端、电阻R36的第二端及电阻R37的第一端共接，电阻R37的第二端、电阻R38的第一端及电容C45的第一端共接，电阻R38的第二端、电容C48的第一端及放大器U17-B的正相输入端共接；放大器U17-B的反相输入端、电阻R39的第一端及电阻R40的第一端共接，电阻R40的第二端、放大器U17-B的输出端电容C45的第二端及电容C46的第一端共接，电容C46的第二端、电阻R41的第一端及电容C47的第一端共接，电容C47的第二端、电阻R42的第一端及放大器U17-C的正相输入端共接。

放大器U17-C的反相输入端、电阻R43的第一端及电阻R44的第一端共接，电阻R44的第二端、放大器U17-C的输出端、电阻R41的第二端及电阻R47的第一端共接；电阻R47的第二端与二极管D10的阳极共接，二极管D10的阴极、放大器U17-D的正相输入端、电容C49的第一端及NPN三极管Q6的集电极共接；电容C49的第二端连接NPN三极管Q6的发射极，NPN三极管Q6的基极连接主控模块10。放大器U17-D的反相输入端、电阻R48的第一端即电阻R49的第一端共接；电阻R48的第二端、放大器U17-D的输出端及电容C4的第一端共接，放大器U17-D的输出端连接主控模块10。

电阻R28的第二端、电阻R29的第二端、电阻R30的第二端、电容C44的第二端、电阻R26的第二端、电阻R24的第二端、电阻R23的第二端、电阻R45的第二端、电阻R39的第二端、电阻R50的第二端、电容C48的第二端、电阻R43的第二端、电阻R42的第二端、电容C4的第二端及电容C49的第二端接模拟地。

具体地，电容C43的第一端作为坐标信号处理单元403的输入端，连接开关单元402，用于接收坐标信号PEN_SIGNAL。输入的坐标信号PEN_SIGNAL经上述坐标信号处理单元403的电路进行多级运放处理、滤波处理以及积分处理后，输出优化后的坐标信号至主控模块10的模数转化接口，即POS_AD口，由主控模块10求取坐标信号PEN_SIGNAL的电压值并进行比较，标定出X轴坐标信号的最大值所对应的X轴坐标线圈和Y轴坐标信号的最大值所对应的Y轴坐标线圈。

主控模块10还用于输出增益控制信号GAIN_CTRL，以校准定位线圈401接收的坐标信号PEN_SIGNAL的增益；主控模块10还用于输出积分电容放空信号DICH，用于放空积分电容，坐标信号处理单元403每采样完一个坐标信号PEN_SIGNAL，在采样下一个坐标信号PEN_SIGNAL之前，先对电路中的积分电容进行放空。

请参阅图7，为图3所示的触控感应装置中开关单元402的示例电路原理图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

选通模块40包括坐标信号处理单元403与多个开关单元402，每个开关单元402均包括八个模拟开关，每个模拟开关对应串接在一个定位线圈401的非接地端与坐标信号处理单元403的输入端之间。每个开关单元402根据主控模块10输出的选通信号相应选通内部的模拟开关，被选通的模拟开关将与之连接的定位线圈401和坐标信号处理单元403进行连通，从而使该定位线圈401接收坐标信号PEN_SIGNAL并传输至坐标信号处理单元403，由坐标信号处理单元403进行处理。

可选的，每个开关单元402均采用8选1数据选择器实现，每个8选1数据选择器内部包括8个模拟开关，根据接收到的4路选通信号(INH，C，B，A)选通对应的模拟开关。

4路选通信号均为二进制码，当且仅当选通信号INH为0时，8个模拟开关中的某一个才会闭合。以4路选通信号(INH，C，B，A)分别为(0，1，0，0)为例，此时闭合的模拟开关为第5个模拟开关，也即是编号为04的模拟开关，其余7个模拟开关均不闭合；假设编号04的模拟开关串接在坐标信号处理单元403与Y3轴坐标线圈之间，则Y3轴坐标线圈接收Y3轴坐标信号PEN_SIGNAL并通过闭合的编号04的模拟开关将Y3轴坐标信号PEN_SIGNAL传输至坐标信号处理单元403，由坐标信号处理单元403将之进行滤波、多级运放以及积分处理。

主控模块10输出4路选通信号至开关单元402，4路选通信号INH、A、B及C与8个模拟开关00、01、02、03、04、05、06及07的工作状态关系如下表1：

表1

下述具体阐述触控感应装置的工作原理：

主控模块10上电，完成程序初始化。作为激励源，主控模块10输出激励信号MOD_PWM，激励信号MOD_PWM具体为低频PWM方波信号。激励信号MOD_PWM经过推挽放大后，驱动电感-电容串联谐振电路，通过收发线圈2011发射低频的载波信号，空间产生交变电磁场。处于交变电磁场覆盖范围内的电磁笔200通过电磁共振进行储能，稳定地、不间断地进行充电，进入工作状态。

与此同时，电磁笔200将触控信号调制于载波信号上形成调制信号FM，并对外散射该调制信号FM，再由收发线圈2011接收该调制信号FM。调制信号FM经解调、滤波及波形整形处理后，还原出触控信号。还原出的触控信号传输至主控模块10，由主控模块10获取触控信号中包含的压感信息和/或按键信息。

主控模块10还输出选通信号，以控制多个开关单元402内部的模拟开关逐个进行选通，从而高速切换与各个模拟开关分别串接的定位线圈401。被选通的定位线圈401接收电磁笔200反馈的坐标信号PEN_SIGNAL，电磁笔200的笔尖所触控的位置的电磁场最强，其对应的X轴坐标线圈和Y轴坐标线圈分别接收到的X轴坐标信号和Y轴坐标信号的值最大——例如电磁笔200的笔尖触控电笔手写板的(X3，Y5)点，则X3轴坐标线圈接收到的X轴坐标信号的值在所有X轴坐标线圈接收到的各个X轴坐标信号的值中是最大的，Y5轴坐标线圈接收到的Y轴坐标信号的值在所有Y轴坐标线圈接收到的各个Y轴坐标信号的值中是最大的。

每一个坐标信号PEN_SIGNAL均经过滤波、多级放大及积分处理后输出至主控模块10的AD口，AD口即模数转换口。主控模块10计算获取到的所有坐标信号PEN_SIGNAL的电压值，并通过冒泡程序法处理所有电压值，以标定电压值最大的X轴坐标信号所对应的X轴坐标线圈(下述采用Xmax表示该X轴坐标线圈)和电压值最大的Y轴坐标信号所对应的Y轴坐标线圈(下述采用Ymax表示该Y轴坐标线圈)，从而初步确定电磁笔200的触控位置，即(Xmax，Ymax)。

主控模块10还将触控信号和电磁笔200的触控位置信息通过USB接口或者I2C接口或者UART接口上传至上位机，以使电磁手写板完成人机交互。触控信号中包含了压感信息和/或按键信息。

请参阅图8，为本发明实施例第二方面提供的一种用于电磁手写板的触控感应方法的具体流程图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

一种用于电磁手写板的触控感应方法，电磁手写板包括显示面板100，显示面板100作为电磁笔200的操作平台。触控感应方法包括如下步骤：

S01：采用主控模块10产生并输出激励信号MOD_PWM和选通信号。

S02：采用载波模块20将激励信号MOD_PWM转换为载波信号后，经收发线圈2011进行发射，并由收发线圈接收电磁笔反向散射的调制信号FM，调制信号FM为电磁笔调制于载波信号上的触控信号。

S03：采用处理模块30对调制信号FM进行信号处理后输出触控信号。

S04：采用选通模块40根据选通信号按预设顺序逐次选通多个定位线圈401，以接收并输出电磁笔200反馈的多个X轴坐标信号和多个Y轴坐标信号；多个定位线圈401包括多个X轴坐标线圈和多个Y轴坐标线圈。

S05：采用主控模块10接收触控信号、多个X轴坐标信号及多个Y轴坐标信号，并对接收到X轴坐标信号的最大值对应的X轴坐标线圈和对接收到Y轴坐标信号的最大值对应的Y轴坐标线圈进行标定，以确定电磁笔200的触控位置。

S06：采用主控模块10上传触控信号和触控位置的信息。

下述具体阐述触控感应方法实现的原理：

主控模块10上电，完成程序初始化。作为激励源，主控模块10输出激励信号MOD_PWM，激励信号MOD_PWM具体为低频PWM方波信号。激励信号MOD_PWM经过推挽放大后，驱动电感-电容串联谐振电路，通过收发线圈2011发射低频的载波信号，空间产生交变电磁场。处于交变电磁场覆盖范围内的电磁笔200通过电磁共振进行储能，稳定地、不间断地进行充电，进入工作状态。

与此同时，电磁笔200将触控信号调制于载波信号上形成调制信号FM，并对外散射该调制信号FM，再由收发线圈2011接收该调制信号FM。调制信号FM经解调、滤波及波形整形处理后，还原出触控信号。还原出的触控信号传输至主控模块10，由主控模块10获取触控信号中包含的压感信息和/或按键信息。

主控模块10还输出选通信号，以控制多个开关单元402内部的模拟开关逐个进行选通，从而高速切换与各个模拟开关分别串接的定位线圈401。被选通的定位线圈401接收电磁笔200反馈的坐标信号PEN_SIGNAL，电磁笔200的笔尖所触控的位置的电磁场最强，其对应的X轴坐标线圈和Y轴坐标线圈分别接收到的X轴坐标信号和Y轴坐标信号的值最大——例如电磁笔200的笔尖触控电笔手写板的(X3，Y5)点，则X3轴坐标线圈接收到的X轴坐标信号的值在所有X轴坐标线圈接收到的各个X轴坐标信号的值中是最大的，Y5轴坐标线圈接收到的Y轴坐标信号的值在所有Y轴坐标线圈接收到的各个Y轴坐标信号的值中是最大的。

每一个坐标信号PEN_SIGNAL均经过滤波、多级放大及积分处理后输出至主控模块10的AD口，AD口即模数转换口。主控模块10计算获取到的所有坐标信号PEN_SIGNAL的电压值，并通过冒泡程序法处理所有电压值，以标定电压值最大的X轴坐标信号所对应的X轴坐标线圈(下述采用Xmax表示该X轴坐标线圈)和电压值最大的Y轴坐标信号所对应的Y轴坐标线圈(下述采用Ymax表示该Y轴坐标线圈)，从而初步确定电磁笔200的触控位置，即(Xmax，Ymax)。

主控模块10还将触控信号和电磁笔200的触控位置信息通过USB接口或者I2C接口或者UART接口上传至上位机，以使电磁手写板完成人机交互。触控信号中包含了压感信息和/或按键信息。

在一可选实施例中，在步骤S05之后和步骤S06之前，还包括步骤S07：采用选通模块40根据第二选通信号按第二预设顺序逐次选通与被标定的X轴坐标线圈相邻的多个X轴坐标线圈和与被标定的Y轴坐标线圈相邻的多个Y轴坐标线圈，以使被二次选通的多个X轴坐标线圈及多个Y轴坐标线圈再次接收X轴坐标信号和Y轴坐标信号。

在步骤S07之前，还包括步骤S08：采用所述主控模块10输出所述第二选通信号至所述选通模块40。

由于确定电磁笔200的触控位置需要逐次选通所有定位线圈401，因此扫描每一个定位线圈401会导致信号接收延迟，不可避免地存在误差。

为了更精确地获取电磁笔200的触控位置信息，尽量减小误差，主控模块10在初步确定电磁笔200的触控位置之后，即标定出(Xmax，Ymax)线圈组合之后，输出第二选通信号至选通模块40，使得与定位线圈401Xmax相邻的多个X轴坐标线圈(例如Xmax-2，Xmax-1，Xmax+1，Xmax+2)和与定位线圈401Ymax相邻的多个Y轴坐标线圈(例如Ymax-2，Ymax-1，Ymax+1，Ymax+2)被二次选通，被二次选通的线圈逐次选通，逐个再次接收坐标信号PEN_SIGNAL，这些坐标信号PEN_SIGNAL经坐标信号处理单元403处理后输出至主控模块10，由主控模块10求取电压值，并标定X轴定位线圈401Xmax-2、Xmax-1、Xmax、Xmax+1及Xmax+2中接收到X轴坐标信号的最大值的定位线圈401，同理，标定Y轴定位线圈401Ymax-2、Ymax-1、Ymax、Ymax+1及Ymax+2中接收到Y轴坐标信号的最大值的定位线圈401。

例如，二次标定的定位线圈401组合为(Xmax，Ymax+2)，其相比于初步标定的定位线圈401组合(Xmax，Ymax)，位置更加精确。主控模块10输出二次标定后的触控位置信息至上位机。

综上所述，本发明提供了一种用于电磁手写版的触控感应装置及方法，发射载波信号和采样坐标信号的功能由不同线圈实现，即由收发线圈发射载波信号和接收电磁笔反馈的调制信号，由定位线圈收集X轴坐标信号和Y轴坐标信号，从而无需分时复用一个线圈，接收调制信号和接收坐标信号可同时进行，信号处理效率高，实时性强；收发线圈和定位线圈连接不同回路，不同回路分别处理调制信号和载波信号，信号处理难度小；电磁笔可持续接收到载波信号并进行充电和储能，延长了电池的使用寿命以及提高了电磁笔工作时的可靠性。

在本文对各种装置、电路和方法描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解，在本文和所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于电磁手写板的触控感应装置，所述电磁手写板包括显示面板，所述显示面板作为电磁笔的操作平台，其特征在于，所述触控感应装置包括：

载波模块，包括收发线圈，所述载波模块用于将接收到的激励信号转换为载波信号后经所述收发线圈进行发射，并由所述收发线圈接收所述电磁笔反向散射的调制信号，所述调制信号为所述电磁笔调制于所述载波信号上的触控信号；

处理模块，与所述载波模块连接，所述处理模块用于对所述调制信号进行信号处理后还原并输出所述触控信号；

选通模块，包括多个定位线圈，多个所述定位线圈包括多个X轴坐标线圈和多个Y轴坐标线圈，所述选通模块根据选通信号按预设顺序逐次对多个所述定位线圈进行选通处理，以接收所述电磁笔反馈的多个X轴坐标信号和多个Y轴坐标信号并进行输出；以及

主控模块，与所述载波模块、所述处理模块及所述选通模块连接，所述主控模块用于输出所述激励信号和所述选通信号，并接收所述触控信号、多个所述X轴坐标信号及多个所述Y轴坐标信号，对接收到所述X轴坐标信号的最大值对应的所述X轴坐标线圈和所述Y轴坐标信号的最大值对应的所述Y轴坐标线圈进行标定，以确定所述电磁笔在所述显示面板上的触控位置，并上传所述触控信号和所述触控位置的信息；

其中，所述选通模块还用于根据第二选通信号按第二预设顺序逐次选通与被标定的所述X轴坐标线圈相邻的多个X轴坐标线圈和与被标定的所述Y轴坐标线圈相邻的多个Y轴坐标线圈，以使被二次选通的多个所述X轴坐标线圈及多个所述Y轴坐标线圈再次接收所述X轴坐标信号和所述Y轴坐标信号，以重新标定所述电磁笔在所述显示面板上的触控位置。

2.如权利要求1所述的触控感应装置，其特征在于，所述载波模块包括：

推挽单元，与所述主控模块连接，所述推挽单元用于对所述激励信号进行放大处理后输出；和

谐振单元，与所述推挽单元连接，所述谐振单元包括所述收发线圈和与所述收发线圈串联的电容，所述谐振单元用于将放大处理后的所述激励信号转换为所述载波信号后进行发射。

3.如权利要求1所述的触控感应装置，其特征在于，所述处理模块包括：

解调单元，与所述载波模块连接，所述解调单元用于对所述调制信号进行解调并输出解调信号；

滤波单元，与所述解调单元连接，所述滤波单元用于对所述解调信号进行滤波后输出解调滤波信号；以及

整形单元，与所述滤波单元及所述主控模块连接，所述整形单元用于对所述解调滤波信号进行波形整形后，输出所述触控信号至所述主控模块。

4.如权利要求1所述的触控感应装置，其特征在于，所述选通模块还包括：

坐标信号处理单元，连接所述主控模块，所述坐标信号处理单元用于对多个所述X轴坐标信号和多个所述Y轴坐标信号进行滤波处理、多级放大处理及积分处理后，输出至所述主控模块；以及

多个开关单元，每个所述开关单元分别对应串接在信号处理单元与预设数量的所述定位线圈之间，多个所述开关单元用于接收到所述选通信号时相应选通内部的模拟开关，以使对应的所述定位线圈进行工作，多个所述开关单元还用于将多个所述X轴坐标信号和多个所述Y轴坐标信号输出至所述坐标信号单元。

5.如权利要求1所述的触控感应装置，其特征在于，所述收发线圈环布于PCB板边沿，所述PCB板所在的平面平行于所述显示面板所在的平面。

6.如权利要求1所述的触控感应装置，其特征在于，多个所述X轴坐标线圈垂直于多个所述Y轴坐标线圈，多个所述X轴坐标与多个所述Y轴坐标线圈所在的平面平行于所述显示面板所在的平面。

7.如权利要求1所述的触控感应装置，其特征在于，所述触控信号包括压感信息和/或按键信息。

8.一种用于电磁手写板的触控感应方法，所述电磁手写板包括显示面板，所述显示面板作为电磁笔的操作平台，其特征在于，所述触控感应方法包括：

采用主控模块产生并输出激励信号和选通信号；

采用载波模块将所述激励信号转换为载波信号后，经收发线圈进行发射，并由所述收发线圈接收所述电磁笔反向散射的调制信号，所述调制信号为所述电磁笔调制于所述载波信号上的触控信号；

采用处理模块对所述调制信号进行信号处理后还原并输出所述触控信号；

采用选通模块根据所述选通信号按预设顺序逐次选通多个定位线圈，以接收并输出所述电磁笔反馈的多个X轴坐标信号和多个Y轴坐标信号；多个所述定位线圈包括多个X轴坐标线圈和多个Y轴坐标线圈；

采用主控模块接收所述触控信号、多个所述X轴坐标信号及多个所述Y轴坐标信号，对接收到所述X轴坐标信号的最大值对应的所述X轴坐标线圈和所述Y轴坐标信号的最大值对应的所述Y轴坐标线圈进行标定，以确定所述电磁笔的触控位置，并上传所述触控信号和所述触控位置的信息；

其中，在步骤“采用主控模块接收所述触控信号、多个所述X轴坐标信号及多个所述Y轴坐标信号，并对接收到所述X轴坐标信号的最大值对应的所述X轴坐标线圈进行标定和对接收到所述Y轴坐标信号的最大值对应的所述Y轴坐标线圈进行标定，以确定所述电磁笔的触控位置”之后及步骤“采用所述主控模块上传所述触控信号和所述触控位置的信息”之前，还包括：

采用所述选通模块根据第二选通信号按第二预设顺序逐次选通与被标定的所述X轴坐标线圈相邻的多个X轴坐标线圈和与被标定的所述Y轴坐标线圈相邻的多个Y轴坐标线圈，以使被二次选通的多个所述X轴坐标线圈及多个所述Y轴坐标线圈再次接收所述X轴坐标信号和所述Y轴坐标信号，以重新标定所述电磁笔在所述显示面板上的触控位置。

9.如权利要求8所述的触控感应方法，其特征在于，在步骤“采用所述选通模块根据第二选通信号按第二预设顺序逐次选通与被标定的所述X轴坐标线圈相邻的多个X轴坐标线圈和与被标定的所述Y轴坐标线圈相邻的多个Y轴坐标线圈，以使被二次选通的多个所述X轴坐标线圈及多个所述Y轴坐标线圈再次接收所述X轴坐标信号和所述Y轴坐标信号”之前，还包括：

采用所述主控模块输出所述第二选通信号至所述选通模块。