本发明专利技术涉及电磁触控领域，公开了一种电磁笔、电磁触控接收装置以及两者组成的无线通信系统。本发明专利技术中，在电磁笔中设有无线发射器，用于采集电磁笔的有用信号，将有用信号组成数据帧并调制之后，通过电磁波发送给电磁触控接收装置；在电磁触控接收装置中设有无线接收器，用于通过天线阵列接收电磁笔发射的电磁信号，对接收到的信号进行滤波并进行模数转换得到数字信号，采用数字信号处理技术对数字信号进行预处理、解调和解帧，得到接收到的比特数据流并输出。采用本发明专利技术的方案，通过将有用信号组成数据帧并调制之后发送，不再单纯依靠频率传递信息，使得电磁笔和电磁触控接收装置之间可以进行丰富的信息传递。
【技术实现步骤摘要】
电磁笔、电磁触控接收装置以及两者组成的无线通信系统
本专利技术涉及电磁触控技术，特别涉及电磁笔、电磁触控接收装置以及两者组成的无线通信系统。
技术介绍
触控技术在很多产品中作为输入控制使用。随着智能手机，平板电脑的普及，触控技术的应用更加广泛。这些设备因为便携性，设备尺寸的限制等等通常不会有外置的键盘鼠标等输入设备。触控输入作为一种自然方便的输入方法具有强大的吸引力。触控输入技术也有多种分类，其中触控笔输入是一个重要的应用。利用触控笔，用户可以在设备上直接进行手写输入，还可以模拟鼠标操作等。触控笔输入设备通常采用基于电磁辐射的技术。如图1所示，在智能手机，平板电脑，手写板等设备中，植入了专门用于接收电磁信号的天线阵列。在使用时，触控笔发出某种形式的电磁信号，在触控面板接收端，通过检测这些天线上的接收信号，可以判读触控笔的位置等信息，达到书写的效果。电磁感应触控技术分为两大类，一为被动式，又称为无电池笔技术，Wacom主导市场，拥有该技术的基础专利；被动式电磁感测的电磁笔内不需装电池而有共振电路，电磁触控接收装置经由天线发射交流的电磁场，电磁笔接收交流电磁场的能量并储存起来，接著由电磁笔发射电磁讯号回电磁触控接收装置；电磁触控接收装置和电磁笔均具有双向天线。该技术缺点为能量转换效率低于1/200，耗电较大。二为主动式，电磁笔需要置入电池，发射讯号。电磁笔的体积、重量受限于电池大小，也可采用充电锂电池。其基础技术专利为摩根触控所拥有。在主动式电磁触控中，电磁笔会主动发射特定频率的电磁讯号至电磁触控接收装置上的天线阵列，电磁触控接收装置接收讯号并传递给主控IC进行处理和运算，得出电磁笔的位置和笔压压力，以实现触摸操作。在该方案下，电磁笔只需要发射讯号，电磁触控接收装置不需要发射电磁讯号，只需要接收讯号。比较主动式与被动式，主动式在省电、感测距离和杂讯、纪录率方面较有优势，被动式则在方便性和笔的重量上具优势。现有主动式电磁触控方案中，电磁笔所传输的通常是单频或连续扫频信号，电磁触控接收装置只能通过检测接收信号的强度以及频率信息，确定电磁笔需要传递的有效信息。而频率的变化比较单调，仅随笔压近似线性变化，所以传递的信息量很小。此外，目前电磁笔发射的信号的频率采用模拟调制，其抗干扰和接收性能都比较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电磁笔、电磁触控接收装置以及两者组成的无线通信系统，使得电磁笔与电磁触控接收装置之间可以进行丰富的信息传递。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种电磁笔，包含：数据输入模块、组帧模块、调制模块和天线；所述数据输入模块采集有用信号；所述组帧模块将所述有用信号组成由帧头和帧体组成的数据帧；其中，所述有用信号携带在所述帧体内；所述调制模块对所述数据帧内的每比特的数据流进行调制；所述天线发射电磁波，将已进行频率调制的数据流发送给电磁触控接收装置。本专利技术的实施方式还提供了一种电磁触控接收装置，包含：天线阵列、带通滤波器、模数转换器、数字信号预处理模块、数字解调模块、位同步判决模块、帧同步模块、解帧模块和数据输出模块；所述带通滤波器对通过天线阵列接收的电磁笔发射的电磁信号进行滤波；所述模数转换器将滤波后的信号转换成数字信号；所述数字信号预处理模块对所述数字信号进行下变频、降速率和滤波，得到基带信号；所述数字解调模块对所述基带信号进行解调；所述位同步判决模块对解调输出的信号进行位同步，并进行判决输出；所述帧同步模块在所述位同步模块输出的比特数据流中搜索帧头；所述解帧模块在帧同步完成之后，进行解帧，得到比特数据流；所述数据输出模块将所述解帧得到的比特数据流输出。本专利技术的实施方式还提供了一种电磁笔和电磁触控接收装置组成的无线通信系统，包含：上述电磁笔和上述电磁触控接收装置。本专利技术相对于现有技术而言，在电磁笔和电磁触控接收装置之间组成无线通信系统，在电磁笔中设有无线发射器，用于采集电磁笔的有用信号，将有用信号组成数据帧并调制之后，通过电磁波发送给电磁触控接收装置；在电磁触控接收装置中设有无线接收器，用于通过天线阵列接收电磁笔发射的电磁信号，对接收到的信号进行滤波并进行模数转换得到数字信号，采用数字信号处理技术对数字信号进行预处理、解调和解帧，得到接收到的比特数据流并输出。采用本专利技术的方案，通过将有用信号组成数据帧并调制之后发送，不再单纯依靠频率传递信息，使得电磁笔和电磁触控接收装置之间可以进行丰富的信息传递。同时，由于电磁笔中的无线发射器采用数字调制，电磁触控接收装置中的无线接收器采用数字解调，而数字调制本身优于模拟调制的特性，因此系统的性能也大大提高。另外，还包含：位于所述数据输入模块和所述组帧模块之间的交织器、扰码器和第一校验模块；所述交织器将所述数据输入模块采集的有用信号进行数据顺序重排；所述扰码器将所述交织器的输出与本地固定序列进行异或；所述第一校验模块对扰码器输出的数据计算出校验码，得到第二预设比特的数据，输出给所述组帧模块。利用交织和扰码技术对有用信号进行白化处理，使有用信号具有一定的伪随机性，同时又具有足够多的变换，防止连续的1或者0出现，可以提高通信的可靠性；在帧结构中加入校验码，可以进一步保证数据通信的可靠性。另外，所述组帧模块通过以下方法生成帧头和帧体：将第一预设比特的固定数据作为所述帧头；由所述第一校验模块输出的第二预设比特的数据生成所述帧体：将所述第二预设比特的数据分成若干段，每段的比特数相同；其中，最后一段为校验码，其余段为所述扰码器输出的数据；在最后一段的末尾填充1比特的0，在其余段的末尾插入1比特的插入数据，所述插入数据根据插入位置的前一个数据取反计算得到。通过上述合理的帧体设计，可以进一步保证接收端帧同步的准确性；而且方法简单，易于实现。另外，所述电磁笔的有用信号包含：设备识别ID码、按键信息和压力信息。可以将丰富的信息作为有用信号，通过组帧进行传递，使电磁笔与电磁触控接收装置之间进行丰富的信息传递。另外，在所述调制模块对所述数据帧内的每比特的数据流进行调制的步骤中，采用以下方式中的任意一种进行调制：频移键控FSK、幅移键控ASK、相移键控PSK。可以根据实现复杂度、抗干扰能力的要求，灵活选择调制方式。另外，所述电磁触控接收装置还包含：位于所述解帧模块和所述数据输出模块之间的第二校验模块、解扰码器和解交织器；所述第二校验模块对所述解帧模块输出的比特数据流计算出校验码，并与所述解帧模块输出的校验码进行比较，判断两个校验码是否一致；在两个校验码一致时，将所述数据帧中除校验码之外的部分输出给所述解扰码器；所述解扰码器对所述校验模块的输出与本地固定序列进行异或；其中，所述本地固定序列与所述电磁笔中扰码器使用的本地固定序列相同；所述解交织器对所述解扰码器的输出进行数据重排；其中，数据重排的规律与所述电磁笔中交织器进行数据重排的规律相反。在电磁触控接收装置中采用数字信号处理技术对数字解调的数据进行校验、解扰码和解交织，恢复出有用信号的比特数据流，可以进一步提高系统性能。另外，所述帧同步模块在所述位同步判决模块输出的比特数据流中搜索帧头时，所述搜索的时间大于两个数据帧的长度。确保一定能正确的捕捉到一个连续并且完整的数据帧。另外，所述帧同步模块包含：天线扫描子模块；所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电磁笔，其特征在于，包含：数据输入模块、组帧模块、调制模块和天线；所述数据输入模块采集所述电磁笔的有用信号；所述组帧模块将所述有用信号组成由帧头和帧体组成的数据帧；其中，所述有用信号携带在所述帧体内；所述调制模块对所述数据帧内的每比特的数据流进行调制；所述天线发射电磁波，将所述已进行频率调制的数据流发送给电磁触控接收装置。
【技术特征摘要】
1.一种电磁笔，其特征在于，包含：数据输入模块、组帧模块、调制模块和天线；所述数据输入模块采集所述电磁笔的有用信号；所述组帧模块将所述有用信号组成由帧头和帧体组成的数据帧；其中，所述有用信号携带在所述帧体内；所述调制模块对所述数据帧内的每比特的数据流进行调制；所述天线发射电磁波，将已进行频率调制的数据流发送给电磁触控接收装置；还包含位于所述数据输入模块和所述组帧模块之间的交织器、扰码器和第一校验模块；所述交织器将所述数据输入模块采集的有用信号进行数据顺序重排；所述扰码器将所述交织器的输出与本地固定序列进行异或；所述第一校验模块对扰码器输出的数据计算出校验码，得到第二预设比特的数据，输出给所述组帧模块。2.根据权利要求1所述的电磁笔，其特征在于，所述组帧模块通过以下方法生成帧头和帧体：将第一预设比特的固定数据作为所述帧头；由所述第一校验模块输出的第二预设比特的数据生成所述帧体：将所述第二预设比特的数据分成若干段，每段的比特数相同；其中，最后一段为校验码，其余段为所述扰码器输出的数据；在最后一段的末尾填充1比特的0，在其余段的末尾插入1比特的插入数据，所述插入数据根据插入位置的前一个数据取反计算得到。3.根据权利要求1所述的电磁笔，其特征在于，所述电磁笔的有用信号包含：设备识别ID码、按键信息和压力信息。4.根据权利要求1所述的电磁笔，其特征在于，在所述调制模块对所述数据帧内的每比特的数据流进行调制的步骤中，采用以下方式中的任意一种进行调制：频移键控FSK、幅移键控ASK、相移键控PSK。5.一种电磁触控接收装置，其特征在于，包含：天线阵列、带通滤波器、模数转换器、数字信号预处理模块、数字解调模块、位同步判决模块、帧同步模块、解帧模块和数据输出模块；所述带通滤波器对通过天线阵列接收的电磁笔发射的电磁信号进行滤波；所述模数转换器将滤波后的信号转换成数字信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：金海鹏，杨中奇，郑明剑，
申请(专利权)人：泰凌微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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