電磁筆、電磁觸控接收裝置以及兩者組成的無線通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電磁觸控領(lǐng)域，公開了一種電磁筆、電磁觸控接收裝置以及兩者組成的無線通信系統(tǒng)。本發(fā)明中，在電磁筆中設(shè)有無線發(fā)射器，用于采集電磁筆的有用信號，將有用信號組成數(shù)據(jù)幀并調(diào)制之后，通過電磁波發(fā)送給電磁觸控接收裝置；在電磁觸控接收裝置中設(shè)有無線接收器，用于通過天線陣列接收電磁筆發(fā)射的電磁信號，對接收到的信號進行濾波并進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，采用數(shù)字信號處理技術(shù)對數(shù)字信號進行預(yù)處理、解調(diào)和解幀，得到接收到的比特數(shù)據(jù)流并輸出。采用本發(fā)明的方案，通過將有用信號組成數(shù)據(jù)幀并調(diào)制之后發(fā)送，不再單純依靠頻率傳遞信息，使得電磁筆和電磁觸控接收裝置之間可以進行豐富的信息傳遞。
【專利說明】電磁筆、電磁觸控接收裝置以及兩者組成的無線通信系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電磁觸控技術(shù)，特別涉及電磁筆、電磁觸控接收裝置以及兩者組成的無線通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]觸控技術(shù)在很多產(chǎn)品中作為輸入控制使用。隨著智能手機，平板電腦的普及，觸控技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。這些設(shè)備因為便攜性，設(shè)備尺寸的限制等等通常不會有外置的鍵盤鼠標(biāo)等輸入設(shè)備。觸控輸入作為一種自然方便的輸入方法具有強大的吸引力。觸控輸入技術(shù)也有多種分類，其中觸控筆輸入是一個重要的應(yīng)用。利用觸控筆，用戶可以在設(shè)備上直接進行手寫輸入，還可以模擬鼠標(biāo)操作等。觸控筆輸入設(shè)備通常采用基于電磁輻射的技術(shù)。如圖1所示，在智能手機，平板電腦，手寫板等設(shè)備中，植入了專門用于接收電磁信號的天線陣列。在使用時，觸控筆發(fā)出某種形式的電磁信號，在觸控面板接收端，通過檢測這些天線上的接收信號，可以判讀觸控筆的位置等信息，達(dá)到書寫的效果。
[0003]電磁感應(yīng)觸控技術(shù)分為兩大類，一為被動式，又稱為無電池筆技術(shù)，Wacom主導(dǎo)市場，擁有該技術(shù)的基礎(chǔ)專利；被動式電磁感測的電磁筆內(nèi)不需裝電池而有共振電路，電磁觸控接收裝置經(jīng)由天線發(fā)射交流的電磁場，電磁筆接收交流電磁場的能量并儲存起來，接著由電磁筆發(fā)射電磁訊號回電磁觸控接收裝置；電磁觸控接收裝置和電磁筆均具有雙向天線。該技術(shù)缺點為能量轉(zhuǎn)換效率低于1/200，耗電較大。二為主動式，電磁筆需要置入電池，發(fā)射訊號。電磁筆的體積、重量受限于電池大小，也可采用充電鋰電池。其基礎(chǔ)技術(shù)專利為摩根觸控所擁有。在主動式電磁觸控中，電磁筆會主動發(fā)射特定頻率的電磁訊號至電磁觸控接收裝置上的天線陣列，電磁觸控接收裝置接收訊號并傳遞給主控IC進行處理和運算，得出電磁筆的位置和筆壓壓力，以實現(xiàn)觸摸操作。在該方案下，電磁筆只需要發(fā)射訊號，電磁觸控接收裝置不需要發(fā)射電磁訊號，只需要接收訊號。比較主動式與被動式，主動式在省電、感測距離和雜訊、紀(jì)錄率方面較有優(yōu)勢，被動式則在方便性和筆的重量上具優(yōu)勢。
[0004]現(xiàn)有主動式電磁觸控方案中，電磁筆所傳輸?shù)耐ǔＪ菃晤l或連續(xù)掃頻信號，電磁觸控接收裝置只能通過檢測接收信號的強度以及頻率信息，確定電磁筆需要傳遞的有效信息。而頻率的變化比較單調(diào)，僅隨筆壓近似線性變化，所以傳遞的信息量很小。此外，目前電磁筆發(fā)射的信號的頻率采用模擬調(diào)制，其抗干擾和接收性能都比較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種電磁筆、電磁觸控接收裝置以及兩者組成的無線通信系統(tǒng)，使得電磁筆與電磁觸控接收裝置之間可以進行豐富的信息傳遞。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施方式提供了一種電磁筆，包含:數(shù)據(jù)輸入模塊、組幀模塊、調(diào)制模塊和天線；
[0007]所述數(shù)據(jù)輸入模塊采集有用信號；
[0008]所述組幀模塊將所述有用信號組成由幀頭和幀體組成的數(shù)據(jù)幀；其中，所述有用信號攜帶在所述幀體內(nèi)；
[0009]所述調(diào)制模塊對所述數(shù)據(jù)幀內(nèi)的每比特的數(shù)據(jù)流進行調(diào)制；
[0010]所述天線發(fā)射電磁波，將所述已進行頻率調(diào)制的數(shù)據(jù)流發(fā)送給電磁觸控接收裝置。
[0011]本發(fā)明的實施方式還提供了一種電磁觸控接收裝置，包含:天線陣列、帶通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號預(yù)處理模塊、數(shù)字解調(diào)模塊、位同步判決模塊、幀同步模塊、解幀模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊；
[0012]所述帶通濾波器對通過天線陣列接收的電磁筆發(fā)射的電磁信號進行濾波；
[0013]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將濾波后的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；
[0014]所述數(shù)字信號預(yù)處理模塊對所述數(shù)字信號進行下變頻、降速率和濾波，得到基帶信號;
[0015]所述數(shù)字解調(diào)器對所述基帶信號進行解調(diào)；
[0016]所述位同步判決模塊對解調(diào)輸出的信號進行位同步，并進行判決輸出；
[0017]所述幀同步模塊在所述位同步模塊輸出的比特數(shù)據(jù)流中搜索幀頭；
[0018]所述解幀模塊在幀同步完成之后，進行解幀，得到比特數(shù)據(jù)流；
[0019]所述數(shù)據(jù)輸出模塊將所述解幀得到的比特數(shù)據(jù)流輸出。
[0020]本發(fā)明的實施方式還提供了一種電磁筆和電磁觸控接收裝置組成的無線通信系統(tǒng)，包含:上述電磁筆和上述電磁觸控接收裝置。
[0021]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，在電磁筆和電磁觸控接收裝置之間組成無線通信系統(tǒng)，在電磁筆中設(shè)有無線發(fā)射器，用于采集電磁筆的有用信號，將有用信號組成數(shù)據(jù)幀并調(diào)制之后，通過電磁波發(fā)送給電磁觸控接收裝置；在電磁觸控接收裝置中設(shè)有無線接收器，用于通過天線陣列接收電磁筆發(fā)射的電磁信號，對接收到的信號進行濾波并進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，采用數(shù)字信號處理技術(shù)對數(shù)字信號進行預(yù)處理、解調(diào)和解幀，得到接收到的比特數(shù)據(jù)流并輸出。采用本發(fā)明的方案，通過將有用信號組成數(shù)據(jù)幀并調(diào)制之后發(fā)送，不再單純依靠頻率傳遞信息，使得電磁筆和電磁觸控接收裝置之間可以進行豐富的信息傳遞。同時，由于電磁筆中的無線發(fā)射器采用數(shù)字調(diào)制，電磁觸控接收裝置中的無線接收器采用數(shù)字解調(diào)，而數(shù)字調(diào)制本身優(yōu)于模擬調(diào)制的特性，因此系統(tǒng)的性能也大大提高。
[0022]另外，還包含:位于所述數(shù)據(jù)輸入模塊和所述組幀模塊之間的交織器、擾碼器和第一校驗?zāi)K；
[0023]所述交織器將所述數(shù)據(jù)輸入模塊采集的有用信號進行數(shù)據(jù)順序重排；
[0024]所述擾碼器將所述交織器的輸出與本地固定序列進行異或；
[0025]所述第一校驗?zāi)K對擾碼器輸出的數(shù)據(jù)計算出校驗碼，得到第二預(yù)設(shè)比特的數(shù)據(jù)，輸出給所述組幀模塊。
[0026]利用交織和擾碼技術(shù)對有用信號進行白化處理，使有用信號具有一定的偽隨機性，同時又具有足夠多的變換，防止連續(xù)的I或者O出現(xiàn)，可以提高通信的可靠性；在幀結(jié)構(gòu)中加入校驗碼，可以進一步保證數(shù)據(jù)通信的可靠性。
[0027]另外，所述組幀模塊通過以下方法生成幀頭和幀體:
[0028]將第一預(yù)設(shè)比特的固定數(shù)據(jù)作為所述幀頭；
[0029]由所述校驗?zāi)K輸出的第二預(yù)設(shè)比特的數(shù)據(jù)生成所述幀體:[0030]將所述第二預(yù)設(shè)比特的數(shù)據(jù)分成若干段，每段的比特數(shù)相同；其中，最后一段為校驗碼，其余段為所述擾碼器輸出的數(shù)據(jù)；
[0031]在最后一段的末尾填充I比特的0，在其余段的末尾插入I比特的插入數(shù)據(jù)，所述插入數(shù)據(jù)根據(jù)插入位置的前一個數(shù)據(jù)取反計算得到。
[0032]通過上述合理的幀體設(shè)計，可以進一步保證接收端幀同步的準(zhǔn)確性；而且方法簡單，易于實現(xiàn)。
[0033]另外，所述電磁筆的有用信號包含:設(shè)備識別ID碼、按鍵信息和壓力信息?？梢詫⒇S富的信息作為有用信號，通過組幀進行傳遞，使電磁筆與電磁觸控接收裝置之間進行豐富的信息傳遞。
[0034]另外，所述調(diào)制方式為以下方式中的任意一種:頻移鍵控FSK、幅移鍵控ASK、相移鍵控PSK?？梢愿鶕?jù)實現(xiàn)復(fù)雜度、抗干擾能力的要求，靈活選擇調(diào)制方式。
[0035]另外，所述電磁觸控接收裝置還包含:位于所述解幀模塊和所述數(shù)據(jù)輸出模塊之間的第二校驗?zāi)K、解擾碼器和解交織器；
[0036]所述第二校驗?zāi)K對所述解幀模塊輸出的比特數(shù)據(jù)流計算出校驗碼，并與所述解幀模塊輸出的校驗碼進行比較，判斷兩個校驗碼是否一致；在兩個校驗碼一致時，將所述數(shù)據(jù)幀中除校驗碼之外的部分輸出給所述解擾碼器；
[0037]所述解擾碼器對所述校驗?zāi)K的輸出與本地固定序列進行異或；其中，所述本地固定序列與所述電磁筆中擾碼器使用的本地固定序列相同；
[0038]所述解交織器對所述解擾碼器的輸出進行數(shù)據(jù)重排；其中，數(shù)據(jù)重排的規(guī)律與所述電磁筆中交織器進行數(shù)據(jù)重排的規(guī)律相反。
[0039]在電磁觸控接收裝置中采用數(shù)字信號處理技術(shù)對數(shù)字解調(diào)的數(shù)據(jù)進行校驗、解擾碼和解交織，恢復(fù)出有用信號的比特數(shù)據(jù)流，可以進一步提高系統(tǒng)性能。
[0040]另外，所述幀同步模塊在所述位同步判決模塊輸出的比特數(shù)據(jù)流中搜索幀頭時，所述搜索的時間大于兩個數(shù)據(jù)幀的長度。確保一定能正確的捕捉到一個連續(xù)并且完整的數(shù)據(jù)幀。
[0041]另外，所述幀同步模塊包含:天線掃描子模塊；
[0042]所述天線掃描子模塊按照預(yù)先配置在每個天線上的停留時間，逐步掃描天線陣列中的每個天線或其中一部分天線；其中，通過設(shè)置數(shù)據(jù)幀、掃描頻率和長度，使至少有一個完整的幀出現(xiàn)在一個天線的掃描時間內(nèi)。使得無線發(fā)射器的設(shè)計非常簡單，適合于電磁筆簡單體積小的要求；而無線接收器的同步也可以非常簡單，只需要專注于一次掃描的數(shù)據(jù)即可，不需要跨天線的同步。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電磁觸控設(shè)備示意圖；
[0044]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施方式的電磁筆和電磁觸控接收裝置組成的無線通信系統(tǒng)示意圖；
[0045]圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的電磁筆中無線發(fā)射器進行組幀的過程示意圖；
[0046]圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的電磁觸控接收裝置中無線接收器的幀同步示意圖?！揪唧w實施方式】
[0047]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的各實施方式進行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護的技術(shù)方案。
[0048]本發(fā)明的第一實施方式涉及一種電磁筆，該電磁筆內(nèi)設(shè)有無線發(fā)射器，該無線發(fā)射器采集電磁筆的有用信號，將有用信號組成數(shù)據(jù)幀并調(diào)制之后，通過電磁波發(fā)送給電磁觸控接收裝置。也就是說，無線發(fā)射器是電磁筆的一部分，主要是將采集到的有用信號，例如電磁筆的設(shè)備識別碼(ID碼)、按鍵信息以及壓力信息等，通過合理設(shè)計，按照一定的數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)進行頻移鍵控調(diào)制，并通過電磁波的方式進行無線傳輸。也就是說，可以將豐富的信息作為有用信號，通過組幀進行傳遞，使電磁筆與電磁觸控接收裝置之間進行豐富的信息傳遞。
[0049]如圖2所示，電磁筆包含:數(shù)據(jù)輸入模塊、組幀模塊、調(diào)制模塊和天線；其中，數(shù)據(jù)輸入模塊采集電磁筆的有用信號；組幀模塊將有用信號組成由幀頭和幀體組成的數(shù)據(jù)幀；其中，有用信號攜帶在所述幀體內(nèi)；調(diào)制模塊對數(shù)據(jù)幀內(nèi)的每比特的數(shù)據(jù)流進行調(diào)制?’天線發(fā)射電磁波，將已進行頻率調(diào)制的數(shù)據(jù)流發(fā)送給電磁觸控接收裝置。
[0050]電磁筆還包含:位于數(shù)據(jù)輸入模塊和組幀模塊之間的交織器、擾碼器和第一校驗?zāi)K；交織器將數(shù)據(jù)輸入模塊采集的有用信號進行數(shù)據(jù)順序重排；擾碼器將交織器的輸出與本地固定序列進行異或；第一校驗?zāi)K對擾碼器輸出的數(shù)據(jù)計算出校驗碼，得到第二預(yù)設(shè)比特的數(shù)據(jù)，輸出給組幀模塊。利用交織和擾碼技術(shù)對有用信號進行白化處理，使有用信號具有一定的偽隨機性，同時又具有足夠多的變換，防止連續(xù)的I或者O出現(xiàn)，可以提高通信的可靠性；在幀結(jié)構(gòu)中加入校驗碼，可以進一步保證數(shù)據(jù)通信的可靠性。
[0051]具體地說，電磁筆內(nèi)設(shè)有無線發(fā)射器，該無線發(fā)射器包括數(shù)據(jù)輸入，交織，擾碼，循環(huán)冗余(CRC)校驗，組幀，以及頻移鍵控(FSK)調(diào)制等模塊。數(shù)據(jù)輸入模塊主要負(fù)責(zé)有用信號的采集。利用交織和擾碼技術(shù)對`有用信號進行白化處理，使其具有一定的偽隨機性的同時，又具有足夠多的變換，防止連續(xù)的I或者O的數(shù)據(jù)出現(xiàn)，從而可以提高通信的可靠性。在幀結(jié)構(gòu)中加入CRC校驗碼，可以保證數(shù)據(jù)通信的可靠性。在組幀模塊中，加入合適的幀頭以及合理設(shè)計幀結(jié)構(gòu)，提高接收機幀同步的準(zhǔn)確性。FSK調(diào)制模塊對I比特的數(shù)據(jù)流進行頻率調(diào)制，數(shù)據(jù)I對應(yīng)的是頻率是fc+fd，數(shù)據(jù)O對應(yīng)的頻率為fc-fd。fc為載波頻率，fd則為頻率偏移量。數(shù)據(jù)流的速率，載波頻率以及頻率偏移量都可以進行靈活的配置。假如，數(shù)據(jù)流的速率為25Kbps，采用200KHz的載波，頻率偏移量為12.5KHz，那么這種FSK調(diào)制方式的調(diào)制系數(shù)就為0.5，數(shù)據(jù)I對應(yīng)的發(fā)射頻率為212.5KHz，數(shù)據(jù)O對應(yīng)的發(fā)射頻率為187.5KHz。此外，由于頻移鍵控信號具有恒包絡(luò)特性，因此，其包絡(luò)幅度用來檢測接收信號的能量，而頻率調(diào)制部分可以傳輸筆壓以及其他多功能筆的功能信息。調(diào)制模塊采用的調(diào)制方式可以為以下方式中的任意一種:頻移鍵控(FSK)、幅移鍵控(ASK)、相移鍵控(PSK)。其他調(diào)制方式與FSK類似，在此不再一一贅述。在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)實現(xiàn)復(fù)雜度、抗干擾能力的要求，靈活選擇調(diào)制方式。[0052]此外，值得說明的是，數(shù)據(jù)幀包含:幀頭和幀體；組幀模塊通過以下方法生成幀頭和幀體:
[0053]將第一預(yù)設(shè)比特的固定數(shù)據(jù)作為幀頭；由校驗?zāi)K輸出的第二預(yù)設(shè)比特的數(shù)據(jù)生成幀體:將第二預(yù)設(shè)比特的數(shù)據(jù)分成若干段，每段的比特數(shù)相同；其中，最后一段為校驗碼，其余段為擾碼器輸出的數(shù)據(jù)；在最后一段的末尾填充I比特的0，在其余段的末尾插入I比特的插入數(shù)據(jù)，該插入數(shù)據(jù)根據(jù)插入位置的前一個數(shù)據(jù)取反計算得到。圖3是無線發(fā)射器發(fā)送數(shù)據(jù)流的一個具體組成流程圖，15比特有用信息經(jīng)交織、擾碼、CRC校驗之后，加上幀頭，并插值之后組成31比特的數(shù)據(jù)幀，具體包含以下步驟:
[0054]步驟301，低位填充:15比特有用信息，最低位填充0，組成2個字節(jié)的輸入數(shù)據(jù)[15:0]。
[0055]步驟302，交織:交織器是一個4X4的交織矩陣，交織后，將低位填充得到的輸入數(shù)據(jù)，按圖3中輸出地址重新排列。
[0056]步驟303，擾碼輸出:交織器的輸出與本地16位固定序列0101 0101 0101 0101
進行異或。
[0057]步驟304，循環(huán)冗余(CRC)校驗:CRC模塊對擾碼輸出的16比特數(shù)據(jù)計算出4比特CRC校驗碼，共計20比特。
[0058]步驟305，加幀頭和分段:數(shù)據(jù)幀的幀頭為6比特固定數(shù)據(jù)111110，幀體由CRC輸出的16+4比特數(shù)據(jù)組成。先將20比特數(shù)據(jù)分成5段，每段4比特。前四段為擾碼輸出的16比特數(shù)據(jù)，第五段為CRC生成的校驗碼。分別對前四段數(shù)據(jù)末尾插入I比特數(shù)據(jù)X，根據(jù)插入位置的前一個數(shù)據(jù)取反計算得到每一段的X。第五段的末尾填充I比特O。每幀數(shù)據(jù)包括幀頭和幀體，共為31比特。
[0059]通過上述合理的幀體設(shè)計，可以進一步保證接收端幀同步的準(zhǔn)確性；而且方法簡單，易于實現(xiàn)。
[0060]本發(fā)明的第二實施方式涉及一種電磁觸控接收裝置，該電磁觸控接收裝置設(shè)有無線接收器，無線接收器通過天線陣列接收電磁筆發(fā)射的電磁信號，對接收到的信號進行濾波并進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，采用數(shù)字信號處理技術(shù)對所述數(shù)字信號進行預(yù)處理、解調(diào)和解幀，得到接收到的比特數(shù)據(jù)流并輸出。
[0061]電磁觸控接收裝置包含:天線陣列、帶通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號預(yù)處理模塊、數(shù)字解調(diào)模塊、位同步判決模塊、幀同步模塊、解幀模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊；其中，帶通濾波器對通過天線陣列接收到的電磁筆發(fā)射的電磁信號進行濾波；模數(shù)轉(zhuǎn)換器將濾波后的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；數(shù)字信號預(yù)處理模塊用于對數(shù)字信號進行下變頻、降速率和濾波，得到基帶信號；數(shù)字解調(diào)器對基帶信號進行解調(diào)；位同步判決模塊用于對解調(diào)輸出的信號進行位同步，并進行判決輸出；幀同步模塊在位同步模塊輸出的比特數(shù)據(jù)流中搜索幀頭；解幀模塊用于在幀同步完成之后，進行解幀、校驗、解擾碼和解交織，得到比特數(shù)據(jù)流；數(shù)據(jù)輸出模塊將解幀得到的比特數(shù)據(jù)流輸出。
[0062]此外，電磁觸控接收裝置還包含:位于解幀模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊之間的第二校驗?zāi)K、解擾碼器和解交織器；第二校驗?zāi)K對解幀模塊輸出的比特數(shù)據(jù)流計算出校驗碼，并與解幀模塊輸出的校驗碼進行比較，判斷兩個校驗碼是否一致；在兩個校驗碼一致時，將數(shù)據(jù)幀中除校驗碼之外的部分輸出給解擾碼器；[0063]解擾碼器對校驗?zāi)K的輸出與本地固定序列進行異或；其中，本地固定序列與電磁筆中擾碼器使用的本地固定序列相同；
[0064]解交織器對解擾碼器的輸出進行數(shù)據(jù)重排；其中，數(shù)據(jù)重排的規(guī)律與電磁筆中交織器進行數(shù)據(jù)重排的規(guī)律相反。
[0065]在電磁觸控接收裝置中采用數(shù)字信號處理技術(shù)對數(shù)字解調(diào)的數(shù)據(jù)進行校驗、解擾碼和解交織，恢復(fù)出有用信號的比特數(shù)據(jù)流，可以進一步提高系統(tǒng)性能。
[0066]具體地說，如圖2所示，電磁觸控接收裝置內(nèi)設(shè)有無線接收器，該無線接收器主要包括了帶通濾波器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)字混頻，級聯(lián)數(shù)字變速率濾波器，F(xiàn)SK數(shù)字解調(diào)，位同步判決，幀同步，解幀，CRC校驗，解擾碼，解交織。
[0067]帶通濾波器對天線接收到的信號進行濾波，濾除帶外干擾信號。并提供可配置的增益。保證無線接收器具有足夠的接收靈敏度以及動態(tài)范圍。帶通濾波器的中心頻率可以根據(jù)不同的發(fā)射載波頻率進行配置。通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，利用數(shù)字信號處理技術(shù)，對數(shù)字信號進行下變頻，降速率，濾波。
[0068]解調(diào)模塊采用的解調(diào)方式與電磁筆中所使用的調(diào)制方式對應(yīng)。以電磁筆中采用FSK調(diào)制為例，電磁觸控接收端的數(shù)字解調(diào)模塊利用四相相關(guān)技術(shù)對輸入的FSK調(diào)制基帶信號進行解調(diào)。公式I為具體的解調(diào)過程。公式I中的I (η)和Q(n)分別為輸入的正交基帶信號，m為可配置的數(shù)據(jù)延遲，D (η)為FSK解調(diào)輸出信號。
[0069]D (n) =Q (η) X I (n_m) -1 (η) X Q (n_m)(公式 I)
[0070]位同步判決模塊用于對FSK解調(diào)輸出的信號進行位同步，并進行判決輸出。首先對FSK解調(diào)輸出進行積分，積分的長度取決于過采樣速率。假如FSK解調(diào)輸出的采樣速率為125KHz，數(shù)據(jù)率為25Kbps，那么公式2中N=125/25=5。
[0071]
【權(quán)利要求】
1.一種電磁筆，其特征在于，包含:數(shù)據(jù)輸入模塊、組幀模塊、調(diào)制模塊和天線； 所述數(shù)據(jù)輸入模塊采集所述電磁筆的有用信號； 所述組幀模塊將所述有用信號組成由幀頭和幀體組成的數(shù)據(jù)幀；其中，所述有用信號攜帶在所述幀體內(nèi)； 所述調(diào)制模塊對所述數(shù)據(jù)幀內(nèi)的每比特的數(shù)據(jù)流進行調(diào)制； 所述天線發(fā)射電磁波，將所述已進行頻率調(diào)制的數(shù)據(jù)流發(fā)送給電磁觸控接收裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁筆，其特征在于，還包含:位于所述數(shù)據(jù)輸入模塊和所述組幀模塊之間的交織器、擾碼器和第一校驗?zāi)K； 所述交織器將所述數(shù)據(jù)輸入模塊采集的有用信號進行數(shù)據(jù)順序重排； 所述擾碼器將所述交織器的輸出與本地固定序列進行異或； 所述第一校驗?zāi)K對擾碼器輸出的數(shù)據(jù)計算出校驗碼，得到第二預(yù)設(shè)比特的數(shù)據(jù)，輸出給所述組幀模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁筆，其特征在于，所述組幀模塊通過以下方法生成幀頭和幀體: 將第一預(yù)設(shè)比特的固定數(shù)據(jù)作為所述幀頭； 由所述校驗?zāi)K輸出的第二預(yù)設(shè)比特的數(shù)據(jù)生成所述幀體: 將所述第二預(yù)設(shè)比特的數(shù)據(jù)分成若干段，每段的比特數(shù)相同；其中，最后一段為校驗碼，其余段為所述擾碼器輸出的數(shù)據(jù)； 在最后一段的末尾填充I比特的O，在其余段的末尾插入I比特的插入數(shù)據(jù)，所述插入數(shù)據(jù)根據(jù)插入位置的前一個數(shù)據(jù)取反計算得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁筆，其特征在于，所述電磁筆的有用信號包含:設(shè)備識別ID碼、按鍵信息和壓力信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁筆，其特征在于，所述調(diào)制方式為以下方式中的任意一種:頻移鍵控FSK、幅移鍵控ASK、相移鍵控PSK。
6.一種電磁觸控接收裝置，其特征在于，包含:天線陣列、帶通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號預(yù)處理模塊、數(shù)字解調(diào)模塊、位同步判決模塊、幀同步模塊、解幀模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊； 所述帶通濾波器對通過天線陣列接收的電磁筆發(fā)射的電磁信號進行濾波； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將濾波后的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 所述數(shù)字信號預(yù)處理模塊對所述數(shù)字信號進行下變頻、降速率和濾波，得到基帶信號; 所述數(shù)字解調(diào)器對所述基帶信號進行解調(diào)； 所述位同步判決模塊對解調(diào)輸出的信號進行位同步，并進行判決輸出； 所述幀同步模塊在所述位同步模塊輸出的比特數(shù)據(jù)流中搜索幀頭； 所述解幀模塊在幀同步完成之后，進行解幀，得到比特數(shù)據(jù)流； 所述數(shù)據(jù)輸出模塊將所述解幀得到的比特數(shù)據(jù)流輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁觸控接收裝置，其特征在于，還包含:位于所述解幀模塊和所述數(shù)據(jù)輸出模塊之間的第二校驗?zāi)K、解擾碼器和解交織器； 所述第二校驗?zāi)K對所述解幀模塊輸出的比特數(shù)據(jù)流計算出校驗碼，并與所述解幀模塊輸出的校驗碼進行比較，判斷兩個校驗碼是否一致；在兩個校驗碼一致時，將所述數(shù)據(jù)幀中除校驗碼之外的部分輸出給所述解擾碼器； 所述解擾碼器對所述校驗?zāi)K的輸出與本地固定序列進行異或；其中，所述本地固定序列與所述電磁筆中擾碼器使用的本地固定序列相同； 所述解交織器對所述解擾碼器的輸出進行數(shù)據(jù)重排；其中，數(shù)據(jù)重排的規(guī)律與所述電磁筆中交織器進行數(shù)據(jù)重排的規(guī)律相反。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁觸控接收裝置，其特征在于，所述幀同步模塊在所述位同步判決模塊輸出的比特數(shù)據(jù)流中搜索幀頭時，所述搜索的時間大于兩個數(shù)據(jù)幀的長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電磁觸控接收裝置，其特征在于，所述幀同步模塊包含:天線掃描子模塊； 所述天線掃描子模塊按照預(yù)先配置在每個天線上的停留時間，逐步掃描天線陣列中的每個天線或其中一部分天線；其中，通過設(shè)置數(shù)據(jù)幀、掃描頻率和長度，使至少有一個完整的幀出現(xiàn)在一個天線的掃描時間內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁觸控接收裝置，其特征在于，所述解調(diào)方式與電磁筆中所使用的調(diào)制方式對應(yīng)。
11.一種電磁筆和電磁觸控接收裝置組成的無線通信系統(tǒng)，其特征在于，包含:如權(quán)利要求I至5所 述的電磁筆和如權(quán)利要求6至10所述的電磁觸控接收裝置。
【文檔編號】H04B1/38GK103677339SQ201310601791
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】金海鵬, 楊中奇, 鄭明劍 申請人:泰凌微電子（上海）有限公司