压感检测装置、压感检测方法及电子设备

摘要

本申请公开一种压感检测装置、压感检测方法以及电子设备，所述压感检测方法，包括：设置压感信号的检测周期，所述检测周期包括休眠阶段和检测阶段；进入休眠阶段，并进行休眠计时；当休眠阶段持续时间到达设定时间后，进入检测阶段，在所述检测阶段内对压感信号进行检测；压感信号检测完成后，进入下一检测周期。上述压感检测方法的功耗较低。

说明书

技术领域

本申请涉及压力传感技术领域，具体涉及一种压感检测装置、压感检测方法及电子设备。

背景技术

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，广泛应用于各种工业自控环境和消费类电子自动控制领域，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化等众多工业行业和手机、TWS耳机、穿戴设备、家电等多种消费类电子行业。

压感按键是压力传感器的一项重要的应用，压感按键的原理是在按键面板背部安装压力传感器，压力传感器可以依据按键面板的受力形变情况而产生相应的模拟信号变化，该模拟信号经过处理后变为数字信号，由微控制器(MCU)根据数字信号进行按键和手势识别算法处理，最终由微控制器算法处理输出相应按键信息或滑动手势信息。

压感按键装置一般需要定时监测压力传感器信号的变化情况，以便快速响应随时发生的按键或触摸手势操作，即使是在设备关机状态下，也需要监测传感器温度漂移和形变漂移，因此功耗较大。传感信号扫描频率越高，按键响应灵敏度越高，功耗也越大。

目前压感检测大量用于手机、真无线(TWS，True Wireless Stereo)耳机、穿戴等终端设备的触控操作的检测，移动终端，特别是TWS耳机等体积较小的设备，对功耗特别敏感。如何降低压感检测过程的功耗，提高设备的续航能力，是目前亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种压感检测装置、压感检测方法及电子设备，以解决现有的压感检测过程功耗较大的问题。

本申请提供的一种压感检测装置的压感检测方法，包括：设置压感信号的检测周期，所述检测周期包括休眠阶段和检测阶段；进入休眠阶段，并进行休眠计时；当休眠阶段持续时间到达设定时间后，进入检测阶段，在所述检测阶段内对压感信号进行检测；压感信号检测完成后，进入下一检测周期。

可选的，在所述检测阶段内对压感信号进行检测的步骤包括：采样获取至少一个压力传感器的压感信号；在所有压力传感器的压感信号采样完毕后，再对所述压感信号进行算法识别，以获取触控操作信息。

可选的，获取至少一个压力传感器的压感信号的步骤包括：对多个压力传感器产生的压感信号，依次进行采样，每次仅对当前采样通道对应的压力传感器提供工作电压；或者，多个压力传感器产生的压感信号同时进行采样，对每个压力传感器均提供工作电压。

可选的，还包括：将采样获得的压感信号与触发阈值进行比较，在所述压感信号大于等于所述触发阈值时，才对所述压感信号进行算法识别，否则进入下一检测周期。

可选的，根据所述压感检测装置所在设备的设备状态设置所述检测周期。

可选的，在每次进入下一检测周期前，根据设备状态对所述检测周期进行更新，或者保持检测周期不变。

可选的，所述压感检测装置包括：采样模块和微处理器，所述采样模块用于对压感信号进行采样，所述微处理器用于对压感信号进行算法识别；在所述休眠阶段，关闭所述采样模块和所述微处理器；所述检测阶段包括采样阶段和算法识别阶段，在采样阶段关闭微处理器，在算法识别阶段，关闭采样模块。

可选的，在休眠阶段，利用所述第一时钟进行休眠计时；在采样阶段及算法识别阶段，利用第二时钟进行计时，第一时钟频率低于第二时钟频率。

本申请还提供一种压感检测装置，包括：时钟模块，用于设置检测周期，并进行休眠计时，当休眠计时时间到达设定时间后，输出第一触发信号；采样模块，与所述时钟模块连接，用于在接收到所述第一触发信号后启动，对压感信号进行采样，并且在采样结束后输出第二触发信号；微处理器，与所述采样模块连接，用于在接收到所述第二触发信号后启动，对所述压感信号进行算法识别，以获取触控信息，并输出第三触发信号至所述时钟模块，再次触发所述时钟模块进行休眠计时。

可选的，包括：所述采样模块和所述微处理器被配置为在所述时钟模块进行休眠计时的过程中，均处于关闭状态。

可选的，所述时钟模块包括第一时钟振荡单元和第二时钟振荡单元，所述第一时钟振荡单元的振荡频率低于所述第二时钟振荡单元的振荡频率；所述第一时钟振荡单元用于进行所述休眠计时，所述第二时钟振荡单元用于在休眠计时达到设定时间后启动，为所述采样模块和所述微处理器提供时钟信号。

可选的，所述采样模块用于对多个压力传感器产生的压感信号依次进行采样；所述压感检测装置还包括供电模块，用于向所述多个压力传感器分别提供工作电压，所述供电模块被配置为仅向当前采样通道对应的压力传感器提供工作电压；或者，所述采样模块用于对多个压力传感器产生的压感信号同时进行采样，所述供电模块被配置为同时向所述多个压力传感器提供工作电压。

可选的，所述采样模块包括第一开关单元和采样单元，所述第一开关单元用于在接收到所述第一触发信号后启动所述采样单元；所述采样单元用于对压感信号进行采样，并在采样完成后输出所述第二触发信号；所述微处理器包括：第二开关单元和处理单元，所述第二开关单元用于在接收到所述第二触发信号后启动所述处理单元；所述处理单元用于对压感信号进行算法识别处理，并在算法识别完成后输出所述第三触发信号。

可选的，所述采样模块还包括比较单元，用于将所述采样单元采样得到的压感信号与触发阈值进行比较，在所述压感信号大于等于所述触发阈值时，输出第二触发信号，否则输出第三触发信号，触发所述计时模块再次进行休眠计时。

可选的，还包括：所述采样模块被配置为在所述微处理器对压感信号进行算法识别过程中，进入关闭状态。

可选的，所述时钟模块用于根据所述压感检测装置所在设备的设备状态设置所述检测周期。

可选的，所述时钟模块被配置为在接收到第三触发信号，进行休眠计时之前，根据设备状态对所述检测周期进行更新，或者保持检测周期不变。

本申请还提供一种电子设备，包括上述任一项所述的压感检测装置。

本申请上述压力检测方法，通过将检测周期分别休眠阶段和检测阶段，在休眠阶段结束后，才进行检测阶段的压感信号的采样和处理过程，无需持续保持压感检测装置内检测阶段涉及的硬件的开启，从而能够降低功耗。进一步的，将检测阶段分为采样过程和算法识别过程，在采样过程中，仅实现采样功能的电路工作，而算法识别相关电路关闭；在进行算法识别过程中，采样功能的电路关闭，仅保持算法识别相关电路工作；从而降低检测阶段内的功耗。进一步的，只有在采样阶段获取的压感信号大于等于触发阈值时，才进入算法识别阶段，减少部分噪音信号引起的无效算法识别，进一步减低功耗。

本申请的所述压感检测装置通过各个功能模块在工作过程中产生的电路信号，对各个模块进行开启和关闭操作，无需通过软件算法对整个过程进行过程，即无需处理器运行软件程序，从而可以在不对信号进行算法识别过程中，关闭所述微处理器以减低功耗，并且无需增加额外的代码运行的功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例的压感检测方法的流程示意图；

图2是本申请一实施例的压感检测方法的流程示意图；

图3是本申请一实施例的压感检测装置的结构示意图；

图4是本申请一实施例的压感检测装置的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术中所述，现有技术的压感检测功耗较大，在没有压感信号输入的情况下，压感检测装置内部的采样电路，处理器等均处于上电工作状态，以等待随时到来的信号。现有的压感检测对功耗的控制一般是通过降低微处理器(MCU)工作频率及配合微处理器(MCU)睡眠来做低功耗策略，但是对功耗控制的效果有限，无法满足更高的低功耗要求。

下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

请参考图1为本发明一实施例的压感检测方法的流程示意图。

该实施例中，所述压感检测装置的压感检测方法包括如下步骤：

步骤S101:设置压感信号的检测周期，所述检测周期包括休眠阶段和检测阶段。

在进行压感检测过程中，始终以一定的检测周期持续进行压感检测。所述检测周期T取决于对信号的扫描频率f，T＝1/f。根据对压感检测灵敏度的要求，合理设置所述扫描频率f。所述扫描频率可以为10Hz～1000Hz，对应的检测周期为0.1s～1ms。

由于信号的获取及处理的时间通常很短，仅占据整个检测周期内非常少的时间。本发明的实施例中，将每个检测周期分为休眠阶段和检测阶段，休眠阶段占据整个检测周期的大部分时间，而检测阶段则仅占用很少量的时间。可以在休眠阶段暂停压感检测过程的相关功能，以占用极低的功耗；而仅在检测阶段开启检测功能，从而在整体上降低整个检测周期内的功耗。

步骤S102:进入休眠阶段，并进行休眠计时。

首先进入检测周期的休眠阶段。在该阶段内，进行休眠计时，以便控制休眠阶段的持续时间，及时进入后续的检测阶段。

步骤S103:当休眠阶段持续时间到达设定时间后，进入检测阶段，在所述检测阶段内对压感信号进行检测。

所述休眠阶段的设定时间可以略小于检测周期时长，以给检测阶段留有足够的时间。不同的检测周期对应的设定时间也不同，检测周期越长，所述设定时间越长，休眠阶段持续的时间越长。

在所述检测阶段内对压感信号进行检测的步骤包括：采样获取压力传感器产生的压感信号；在压力传感器的压感信号采样完毕后，再对所述压感信号进行算法识别，以获取触控操作信息。

压感信号的采样过程和算法识别过程依次进行，在进行压感信号采样时，可以关闭算法识别功能，以减少算法识别功能开启时产生的功耗。

采样所述压感信号包括获取压力传感器产生的模拟压感信号，以及对所述模拟压感信号进行放大、滤波以及模数转换等一系列信号处理过程，最终获得数字的压感信号以利于后续进行算法识别处理。

需要向压力传感器提供工作电压，才能使其工作，输出压感信号。因此，在对压感信号采样时，对压力传感器提供工作电压，可以仅在采样过程中，才向所述压力传感器提供电压，使得压力传感器工作；在其他阶段，无需提供工作电压，使得压力传感器关闭，从而节省功耗。在一些实施例中，需要采样多个压力传感器的压感信号，同时或依次对所述多个压力传感器提供工作电压。在采样完成后，停止提供所述工作电压，从而节省功耗。

在一个实施例中，压感装置包括多个压力传感器阵列，用于感测不同位置处的压力分布，获取压感信号的方法包括：对多个压力传感器产生的压感信号，依次进行采样；每次仅对当前采样通道对应的压力传感器提供工作电压。电子设备的触控装置通常会设置多个阵列排布的压力传感器，以检测触摸的位置、触摸手势等。该实施例中，采用时分复用方式依次获取各个压力传感器的压感信号。由于每次仅能够获取一个压感信号，因此，可以仅对该目标压力传感器供电使其工作，以获取其产生的压感信号；对其他压力传感器无需输出压感信号，因此可以不提供工作电压，从而降低功耗。

在其他实施例中，触控装置也可能仅设置有一个压力传感器，仅需对该单个压力传感器的压感信号进行采样即可。

获取的所有压感信号可以通过寄存器等存储结构进行临时存储，以等待后续进行算法识别处理。

在获取所有压力传感器产生的压感信号后，对压感信号进行算法识别，根据压感信号获取触控操作信息，所述触控操作包括：单击、双击、长按、滑动等。在进行算法识别的过程中，停止信号采样等操作，以节约功耗。

步骤S104:压感信号检测完成后，进入下一检测周期。

进入下一检测周期，继续执行上述步骤S101至步骤S103，实现周期性的获取压感信号。

上述实施例的压感检测方法，将一个检测周期分为休眠阶段和检测阶段，在休眠阶段结束后，才进行检测阶段的压感信号的采样和处理过程，无需持续压感检测装置内进行采样和算法识别的硬件的开启，从而能够降低功耗。

请参考图2，为本发明另一实施例的压感检测方法的流程示意图。

该实施例中，首先执行步骤S201:获取设备状态。所述设备状态为所述压感检测装置所安装的设备，可以是各种终端设备，例如手机、耳机、平板电脑等。设备状态可以由设备的其他传感器或处理器获得。所述设备状态包括关机、休眠或正常工作状态等。

例如对于真无线(TWS，True Wireless Stereo)耳机，可以通过TWS耳机内部的光传感器、蓝牙芯片等获取当前TWS耳机的状态，通常情况下，当蓝牙未连接、光传感器未接收到外部光线时，所述TWS耳机位于关机状态；而通常具有蓝牙信号传输时，TWS耳机位于正常工作状态。

在获取设备状态S201之后，执行步骤S202：设置检测周期。当位于关机或休眠状态时，可以采用较低的扫描频率，即较高的检测周期，例如扫描频率可以为10Hz，检测周期为0.1s。而在正常工作状态下，需要实时响应用户的操作，因此可以设置较高的扫描频率，例如扫描频率可以为100Hz，检测周期为0.01s。可以针对不同的设备状态，配置不同的检测周期；以及根据具体的检测灵敏度等要求，合理设置所述检测周期。

设备可以根据自身状态直接向压感检测装置发送对应的包含具体扫描频率的信号，压感检测装置可以根据所述信号直接设置所述检测周期。本实施例依据设备状态来动态调整压感检测周期，周期越长则检测阶段的工作时长占比越小，平均功耗越低；周期越短则工作时长占比越大，平均功耗也就越高；依据设备状态来动态调整压感检测周期，可以进一步优化功耗，在满足设备性能要求的前提下，把功耗优化做到最佳。

步骤S202之后，执行步骤S203至S204，进入休眠阶段，直至休眠阶段持续时间达到设定时间，进入检测阶段。

该实施例中，所述检测阶段包括依次进行的采样过程和算法识别过程。该实施例中，所述采样过程包括依次进行的步骤S205～S208。

步骤S205:对压感信号进行采样。

步骤S206：判断所有压感信号是否采样完毕，若否则继续步骤S205，若是则执行后续步骤。

步骤S207：将压感信号与触发阈值比较。

步骤S208：判断压感信号是否大于等于触发阈值。

若是，则进入算法识别过程；若否，则返回步骤S201，再次获取设备状态，进入下一检测周期。

所述触发阈值可以根据压力检测的灵敏度要求设置。当每个压力传感器产生的压感信号、所有压感信号的平均值、中位数或者大于等于所述触发阈值的信号数中的任意一个或多个大于等于一定比例时，判定压感信号大于等于触发阈值。

通过将压感信号与触发阈值比较，可以排除没有触控、或者由于误触、振动等较小压力触碰造成的干扰压感信号，仅对用户主动触发的有效的触控操作进行算法识别。对于压感信号小于触发阈值的情况，无需启动算法识别相关电路，从而可以避免不必要的算法识别过程，进一步节约功耗。

算法过程包括步骤S209:对压感信号进行算法识别；步骤S210：判断算法识别是否完成，若是，则返回步骤S201，进入下一检测周期；若否，则继续步骤S209，直至算法是被识别完成。

在算法识别过程中，可以关闭采样过程相应的电路，仅保持算法识别所需电路运行，从而节约功耗。

该实施例中，每个检测周期内均执行步骤S201和步骤S202，以实时根据设备状态，对检测周期进行更新。

由于主机状态通常会保持一段时间不变，在一些实施例中，也可以在一个检测周期完毕之后，直接进入休眠阶段，而不再执行步骤S201和步骤S202，保持当前的检测周期不变。具体的，在步骤S208中判定结果为“否”时，或者步骤S210中判定结果为“是”时，直接执行步骤S203，进入休眠阶段；在若干检测周期完成之后，再次执行步骤S201获取设备状态，更新检测周期。

上述压感检测方法，进一步的将检测阶段分为采样过程和算法识别过程。在采样过程中，仅实现采样功能的电路工作，而算法识别相关电路关闭；在进行算法识别过程中，采样功能的电路关闭，仅保持算法识别相关电路工作。由于压感信号采样和算法识别过程是整个工作过程的最大功耗部分，通过把压感信号采样和算法识别过程按时间分时开启可以把工作功耗降低到原来的一半以上。

进一步的，只有在采样阶段获取的压感信号大于等于触发阈值时，才进入算法识别阶段，减少部分噪音信号引起的无效算法识别。当检测到有效的触控操作后才进入算法识别过程，当未检测到有效触控操作则进入休眠阶段，既可以保证用户的使用体验，又可以进一步降低功耗。

本发明的实施例，还提供一种压感检测装置。

请参考图3，为所述压感检测装置的结构示意图。

该实施例中，所述压感检测装置包括：采样模块301和微处理器302。所述采样模块301用于对压感信号进行采样，所述微处理器302用于对压感信号进行算法识别。

所述压感检测装置还包括时钟模块303，所述时钟模块303用于设置检测周期，并进行休眠计时，当休眠计时时间到达设定时间后，输出第一触发信号。所述采样模块301和所述微处理器302被配置为在所述时钟模块303进行休眠计时的过程中，均处于关闭状态，内部电路断开，例如停止供电给所述采样模块301和所述微处理器302，以避免所述采样模块301和所述微处理器302的静态功耗。

所述时钟模块303可以通过接受外部电路发送的设备状态信号，设定所述检测周期。每个检测周期开始前，均获取所述设备状态信号，对检测周期进行更新；或者，每隔若干个检测周期，根据所述设备状态对检测周期更新一次。所述设备状态信号包含对应于设备状态的检测周期信息。

所述采样模块301，与所述时钟模块303连接，用于在接收到所述第一触发信号后启动，对压感信号进行采样，并且在采样结束后输出第二触发信号。所述采样模块301具有ADC采样电路，具体包括：模拟前端电路(AFE)、可编程增益放大器(PGA)、模数转换器(ADC)等电路结构，通过AFE获取压力传感器产生的模拟压感信号，通过PGA对所述模拟压感信号进行增益放大、滤波，再通过ADC对处理后的模拟压感信号进行模数转换等处理，获得数字的压感信号，以便提供给所述微处理器302进行处理。

在采样模块301工作过程中，所述微处理器303为关闭状态。

在一些实施例中，所述采样模块301用于对多个压力传感器产生的压感信号进行多通道同时采样。在一些实施例中，所述采样模块301对多个压力传感器产生的压力感信号依次进行采样。

所述压感检测装置还包括供电模块，所述供电模块包括多个供电单元，与所述多个压力传感器一一对应连接，用于向所述多个压力传感器分别提供工作电压。在一些实施例中，所述供电模块被配置为仅向当前采样通道对应的压力传感器提供工作电压，以使得其他压力传感器在未被采样时，停止工作，从而降低压力传感器的功耗。

在一些实施例中，所述采样模块301被配置为采样完毕后即向所述微处理器303发送第二触发信号；在其他实施例中，所述采样模块301还可以仅在压感信号大于等于触发阈值时，发送所述第二触发信号；否则发送第三触发信号，再次触发所述时钟模块303进行休眠计时，进入下一检测周期。

所述微处理器302，与所述采样模块302连接，用于在接收到所述第二触发信号后启动，对所述压感信号进行算法识别，以获取触控信息，并输出第三触发信号至所述时钟模块303，再次触发所述时钟模块303进行休眠计时。在所述微处理器302工作过程中，所述采样模块302关闭，以减少功耗。

综上，所述采样模块301和微处理器302被配置为：在休眠计时过程中，均关闭；在休眠计时达到设定时间后，采样模块301和微处理器302在满足各自的触发条件后开启；通过减少一个检测周期内，各个模块的工作时长，从而降低功耗。

请参考图4，为本发明一实施例的压感检测装置的结构示意图。

所述时钟模块303包括：第一时钟振荡单元3031和第二时钟振荡单元3032，所述第一时钟振荡单元3031的振荡频率低于所述第二时钟振荡单元402的振荡频率。所述第一时钟振荡单元3031用于进行所述休眠计时，所述第二时钟振荡单元3032用于在休眠计时达到设定时间后启动，为所述采样模块302和所述微处理器303提供时钟信号。

在休眠阶段，所述时钟模块303内的第二时钟振荡单元3032关闭，仅保持较低频率的第一时钟振荡单元3031工作，从而可以进一步降低休眠阶段的功耗。在一些实施例中，在所述休眠阶段，还进一步关闭压感检测装置的数字部分的低压差线性稳压器(LDO)，减少数字部分低压差线性稳压器(LDO)的功耗。

所述采样模块301包括第一开关单元3011和采样单元3012，所述第一开关单元3011用于在接收到所述第一触发信号后启动所述采样单元3012；所述采样单元3012用于对压感信号进行采样，并在采样完成后输出所述第二触发信号。所述第一开关单元3011可以包括具有开关功能的电路，使得所述采样模块301的工作状态能够被切换，而非时刻处于电路导通的状态。

该实施例中，所述采样模块301还可以进一步包括比较模块3013，所述比较模块3013用于将所述采样单元3012采样得到的压感信号与触发阈值进行比较，在所述压感信号大于等于所述触发阈值时，输出第二触发信号，否则输出第三触发信号，触发所述计时模块301再次进行休眠计时。在其他实施例中，所述采样模块301也可以没有所述比较模块3013，所述采样单元3012在采样完成后，直接输出第二触发信号。

所述微处理器302包括：第二开关单元3021和处理单元3022，所述第二开关单元3021用于在接收到所述第二触发信号后启动所述处理单元3022；所述处理单元3022用于对压感信号进行算法识别处理，并在算法识别完成后输出所述第三触发信号。

所述第二开关单元3021可以包括具有开关功能的电路，使得所述微处理器302的工作状态能够被切换，而非时刻处于电路导通的状态。

在所述微处理器302接收到第二触发信号，进行算法识别过程中，关闭所述采样模块301。可以通过所述采样模块301产生的第二触发信号，触发所述采样模块301关闭，或者通过所述微处理器302在启动后产生的反馈信号，关闭所述采样模块301。

上述压感检测装置的压感检测周期包括休眠阶段和检测阶段，在休眠阶段，采样模块和微处理器关闭。进一步的，在检测阶段，所述采样模块和微处理器依次工作，避免所述采样模块和微处理器在等待过程中的功耗浪费。

进一步的，所述压感检测装置通过在电路结构中增加开关单元，通过各模块在工作过程中产生的电信号，对各个模块进行开启和关闭操作，无需通过软件算法控制，无需通过软件算法对整个过程进行过程，即无需处理器运行软件程序，从而可以在不对信号进行算法识别过程中，关闭所述微处理器以减低功耗，并且无需增加额外的代码运行的功耗。

本发明的实施例还提供一种电子设备，具有上述实施例中所述的压感检测装置及压力传感器。由于所述压感检测装置在压力检测过程的功耗较低，因此能够提高所述电子设备的续航时间。所述压感的检测装置尤其适用于体积较小，集成度较高的设备，例如TWS耳机、智能手表等，能够较大程度的提高电子设备的续航时间，避免频繁充电，提高用户体验。

即，以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。