本发明提供了一种触觉反馈系统和用于提供触觉反馈的方法。该触觉反馈系统包括：诸如触摸屏的用户接口装置，其包括触摸面板和耦合到该触摸面板的一个或多个触觉驱动元件；触摸控制器；以及致动器控制器。该触摸控制器接收来自该触摸面板的所感测的数据，且作为响应而生成触觉信号并向致动器控制器发送该触觉信号。触觉信号的生成和传输绕开任何系统主机控制器。专用信号路径耦合该触摸控制器和该致动器控制器，该触觉信号在该专用信号路径上传输。备选地，该触觉信号在串行总线接口上从该触摸控制器传输到该致动器控制器。响应于所接收的触觉信号，该致动器控制器实现至该触摸屏的所述一个或多个触觉驱动元件的、形式为触觉波形的适当驱动信号。
用户触摸接口，其包括接口表面和耦合到该接口表面的驱动元件，其中该接口表面被配置成感测触摸事件，并且响应于所确定的触摸事件传输所感测的数据；
触摸控制器，其耦合到该用户触摸接口，以接收所感测的数据，并且响应于所感测的数据和包括在该触摸控制器中的寄存器或标志来生成并输出触发信号，该触发信号包括与触觉响应相对应的比特序列，并且该寄存器或标志用于启用/禁用该触发信号的生成；
传输路径，其将该触摸控制器直接耦合到驱动元件控制器；
驱动元件控制器，其耦合到该触摸控制器并耦合到该接口表面，其中该驱动元件控制器被配置成经由该传输路径接收来自该触摸控制器的触发信号，基于该比特序列来选择驱动信号，并且响应于所接收的触发信号向该驱动元件输出驱动信号；以及系统主机控制器，其耦合到该触摸控制器以控制该寄存器或标志，其中该系统主机控制器并不生成和输出去往该驱动元件控制器的控制信号。
2.根据权利要求1的触摸反馈系统，其中该触摸控制器将所感测的数据转换为数字信息。
3.根据权利要求2的触摸反馈系统，其中该系统主机控制器被配置成接收该数字信息并且执行对应于该数字信息的系统级处理。
4.根据权利要求1的触摸反馈系统，其中该驱动元件包括触觉致动器或音频扬声器。
5.根据权利要求1的触摸反馈系统，其中感测该触摸事件和激励该驱动元件之间的延迟等于或小于30毫秒。
用户触摸接口，其包括接口表面和耦合到该接口表面的触觉致动器，其中该接口表面被配置成感测触摸事件并且响应于所感测的触摸事件传输所感测的数据；
触摸控制器，其耦合到该用户触摸接口以接收所感测的数据并且响应于所感测的数据和包括在该触摸控制器中的寄存器或标志来生成并输出触觉信号，该触觉信号包括与触觉响应相对应的比特序列，并且该寄存器或标志用于启用/禁用该触觉信号的生成；
传输路径，其将该触摸控制器耦合到触觉致动器控制器；
触觉致动器控制器，其耦合到该触摸控制器且耦合到该接口表面，其中该触觉致动器控制器被配置成经由该传输路径接收来自该触摸控制器的触觉信号，基于该比特序列来选择触觉波形，并且响应于所接收的触觉信号向该触觉致动器输出所选择的触觉波形；以及系统主机控制器，其耦合到该触摸控制器以控制该寄存器或标志，其中该系统主机控制器并不生成和输出去往该触觉致动器控制器的触觉相关信号。
7.根据权利要求6的触觉反馈系统，其中该用户触摸接口包括触摸屏且该触摸控制器包括触摸屏控制器。
8.根据权利要求7的触觉反馈系统，其中该触摸屏包括电容性触摸屏。
9.根据权利要求7的触觉反馈系统，其中该触摸屏包括电阻性触摸屏。
10.根据权利要求6的触觉反馈系统，其中该接口表面包括显示表面。
11.根据权利要求6的触觉反馈系统，其中该接口表面包括一个或多个按压式按钮。
12.根据权利要求6的触觉反馈系统，其中该接口表面包括一个或多个电容性按钮。
13.根据权利要求6的触觉反馈系统，其中该传输路径包括单线互连。
14.根据权利要求6的触觉反馈系统，其中该传输路径包括多线互连。
15.根据权利要求6的触觉反馈系统，其中该传输路径包括串行总线接口。
16.根据权利要求6的触觉反馈系统，其中该传输路径包括在该触摸控制器和该触觉致动器控制器之间的直接连接。
17.根据权利要求6的触觉反馈系统，其中该触觉信号包括触觉触发信号。
18.根据权利要求17的触觉反馈系统，其中该触觉致动器控制器包括存储器，该存储器被配置成存储用以驱动该触觉致动器的多个触觉波形，该触觉致动器控制器被配置成基于该比特序列来选择所存储的多个触觉波形其中之一从而输出到该触觉致动器。
19.根据权利要求17的触觉反馈系统，还包括耦合到该触觉致动器控制器的触觉波形存储库，其中该触觉波形存储库被配置成存储用以驱动该触觉致动器的多个触觉波形，该触觉触发信号包括该比特序列，该比特序列由该触觉致动器控制器使用，以选择所存储的多个触觉波形其中之一从而输出到该触觉致动器。
20.根据权利要求6的触觉反馈系统，其中该触觉信号包括低电压触觉波形，另外其中该触觉致动器控制器被配置成将该低电压触觉波形升压到足以致动该触觉致动器的高电压触觉波形。
21.根据权利要求6的触觉反馈系统，其中该触摸控制器将所感测的数据转换为数字信息。
22.根据权利要求21的触觉反馈系统，其中该系统主机控制器被配置成接收该数字信息并且执行与该数字信息对应的系统级处理。
23.根据权利要求21的触觉反馈系统，其中所感测的数据包括触摸坐标数据。
24.根据权利要求21的触觉反馈系统，其中所感测的数据包括压力数据。
25.根据权利要求22的触觉反馈系统，还包括串行总线接口，其耦合到该触摸控制器、该触觉致动器控制器和该系统主机控制器。
26.根据权利要求25的触觉反馈系统，其中该串行总线接口不依赖于该传输路径且与该传输路径分离。
27.根据权利要求25的触觉反馈系统，其中该串行总线接口包括该传输路径，另外其中该触觉信号通过该触摸控制器而被寻址到该触觉致动器控制器。
28.根据权利要求6的触觉反馈系统，其中感测该触摸事件和激励该触觉致动器之间的延迟等于或小于30毫秒。
29.根据权利要求6的触觉反馈系统，其中该触摸控制器是与该触觉致动器控制器分离封装的集成电路芯片。
30.根据权利要求6的触觉反馈系统，其中该触摸控制器包括第一集成电路芯片且该触觉致动器控制器包括第二集成电路芯片，其中该第一集成电路芯片和第二集成电路芯片被集成为多芯片集成电路封装体。
31.根据权利要求6的触觉反馈系统，其中该触觉致动器被配置成感测该触摸事件。
响应于所感测的触摸事件向触摸控制器传输所感测的数据；
响应于所感测的数据和包括在该触摸控制器中的寄存器或标志，由该触摸控制器生成触觉信号，该触觉信号包括与触觉响应相对应的比特序列，并且该寄存器或标志用于启用/禁用该触觉信号的生成；
经由传输路径将该触觉信号从该触摸控制器输出到触觉致动器控制器；
由该触觉致动器控制器基于该比特序列来从多个触觉波形中选择触觉波形，该多个触觉波形中的每个触觉波形都对应于不同的触觉响应；
响应于该触觉信号，由该触觉致动器控制器将所选择的触觉波形输出到耦合到该接口表面的触觉致动器；以及根据所选择的触觉波形致动该触觉致动器；
由耦合到该触摸控制器的系统主机控制器来控制该寄存器或标志，其中该系统主机控制器并不生成和输出去往该触觉致动器控制器的触觉相关信号。
33.根据权利要求32的方法，其中该传输路径包括单线互连，且该方法还包括在该单线互连上传输该触觉信号。
34.根据权利要求32的方法，其中该传输路径包括多线互连，且该方法还包括在该多线互连上传输该触觉信号。
35.根据权利要求32的方法，其中该传输路径包括串行总线接口，且该方法还包括在该串行总线接口上传输该触觉信号。
36.根据权利要求35的方法，其中生成该触觉信号包括利用该触觉致动器控制器的地址对该触觉信号进行寻址。
37.根据权利要求32的方法，其中该触觉信号包括触觉触发信号。
38.根据权利要求37的方法，还包括由该触觉致动器控制器接收该触觉触发信号，并且响应于所接收的触觉触发信号选择触觉波形。
39.根据权利要求38的方法，还包括存储多个触觉波形。
40.根据权利要求32的方法，其中该触觉信号包括低电压触觉波形，另外其中该触觉致动器控制器被配置成将该低电压触觉波形升压到足以致动该触觉致动器的高电压触觉波形。
41.根据权利要求32的方法，还包括由该触摸控制器将所感测的数据转换为数字信息。
42.根据权利要求41的方法，其中该系统主机控制器执行对应于从该触摸控制器传输的该数字信息的系统级处理。
43.根据权利要求32的方法，其中感测该触摸事件和激励该触觉致动器之间的延迟等于或小于30毫秒。
44.根据权利要求32的方法，其中所感测的数据包括触摸坐标数据。
45.根据权利要求32的方法，其中所感测的数据包括压力数据。
46.根据权利要求45的方法，其中向该触摸控制器传输所感测的数据包括将在该接口表面上感测的压力数据传输到该触觉致动器控制器并将其从该触觉致动器控制器传输到该触摸控制器。
触觉反馈系统和用于提供触摸反馈的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及触摸面板或触摸屏的领域。更具体而言，本发明涉及提供触觉反馈的触摸面板或触摸屏的领域。
背景技术
[0002] 许多电气装置包括触摸屏类型的显示器。触摸屏是检测通常由手指、手、触笔或其它指点装置在显示区域内的触摸的存在、位置以及可选的压力的显示器。触摸屏使得用户能够不需要任何中间装置直接与显示模块交互，而不是经由鼠标、触摸板或机械键盘布置间接地交互。触摸屏可以实施在计算机中或者实施为用以接入网络的终端。触摸屏通常见诸于销售点系统、自动提款机(ATM)、移动电话、个人数字助理(PDA)、便携式游戏控制台、卫星导航装置以及信息装置。
[0003] 存在许多类型的触摸屏技术。电阻性触摸屏面板由若干层组成，所述若干层包括由薄的空间而分隔的两个薄的金属导电层。当某一物体接触触摸屏面板时，所述层在特定点处连接。响应于物体接触，该面板与同输出端连接的两个分压器类似地进行电动作。这造成电流变化，该电流变化作为触摸事件被记录并且被发送到控制器以供处理。
[0004] 电容性触摸屏面板使用传导跨过传感器的连续电流的材料来涂覆、部分地涂覆或者图案化。传感器表现出在水平轴和竖直轴二者上精确受控的存储电子的场，从而获得电容。人体也是存储电子且因此也表现出电容的电气装置。当传感器的参照电容被另一电容场(比如手指)改变时，连接到该面板的电子电路测量所得到的参照电容的失真。与触摸事件有关的所测量的信息被发送到控制器以供数学处理。电容性传感器可以用裸手指接触或者用由裸手握持的导电装置接触。电容性传感器还基于接近来工作，并且不必直接接触而被触发。在大多数情况下，不发生与导电金属表面的直接接触，且导电传感器通过绝缘玻璃或塑料层与用户的身体分隔。具有目的在于由手指接触的电容性按钮的装置经常可以通过靠近表面而不接触地快速挥动手的手掌来触发。
[0005] 其它类型的触摸屏技术包括使用超声波的表面声波技术、红外触摸屏面板、耦合到弹簧的应变计面板、光学成像、震波式信号技术(dispersive signal technology)以及全内反射。
[0006] 触觉技术是指通过施加力、振动和/或运动到用户的经由触感而与用户接口的技术。整个装置被振动，比如蜂窝电话上的静音模式，或者仅仅触摸表面被振动，比如触觉触摸屏。触觉或触知反馈提供了对触摸屏控制面板上的按钮接触或按压的确认，或者对所采取的动作的确认。
[0007] 触觉反馈传统上是通过下述来提供：将一个或多个换能器附接到触摸屏，并且利用所述一个或多个换能器来振动整个或部分该面板。在一些应用中提供局部化触觉反馈，其中通过利用多相致动器并在面板上获得驻波模式，使只有面板的实际被触摸的部分振动。换能器将电学信号转换为机械能。压电致动器有时用作换能器。压电致动器在被电学信号激发时振动。
[0008] 触觉反馈系统包括耦合到触摸表面(比如触摸屏)的反馈电路，用于检测被触摸的(多个)位置、处理检测的触摸并且响应于该处理向触摸表面提供触觉反馈。图1说明传统触觉反馈系统，其包括触摸屏2、电容性触摸屏控制器4、系统主机控制器8和触觉致动器控制器。系统主机控制器8、电容性触摸屏控制器4和触觉致动器控制器6经由串行总线接口10来耦合。触摸屏2为具有用于感测触摸屏何时被触摸的一个或多个传感器的电容性触摸屏。原始感测的数据从传感器传输到电容性触摸屏控制器4。所感测的数据由触摸屏控制器4转换为数字信息并发送至系统主机控制器8以供处理。系统主机控制器8根据触摸屏2上哪个项目被选择来处理经转换的感测数据，所述项目是由当触摸发生时触摸屏2上的触摸位置以及在触摸屏2上显示的信息确定的。例如，选择将被执行的特定应用或动作并且系统主机控制器8处理该选择。系统主机控制器8决定是否作为该处理的一部分而发布信号到触觉致动器控制器6，该触觉致动器控制器进而传送信号给触摸屏2的致动器。致动器使触摸屏振动。该致动器为将电能转换为机械能的任何机电系统。在一些应用中，触摸屏2也可具有用于感测施加到触摸屏的压力的一个或多个力感测元件。替代所感测的位置数据或者除了所感测的位置数据之外，可以使用压力数据生成被提供给触觉致动器控制器6的信号。
[0009] 系统主机控制器8引入了延迟，该延迟使用户感觉到的触觉响应推迟。除了执行与在触摸屏上选择的项目相关联的处理任务(其启动对于触觉响应的需求)之外，系统主机控制器可能已被占用以执行其它处理任务。触感是非常敏感的。如果触摸屏被触摸，并且振动(触觉响应)未在相对短时间内(例如30毫秒)被感觉到，则用户通常推断原始的触摸未被触摸屏感测到，并且通常是通过更用力按压来进行另一次尝试。这种滞后对于用户而言是恼人的。传统触觉反馈架构的延迟的范围从几毫秒(在系统主机控制器空闲且定制触觉特定软件已被添加到系统主机控制器的操作系统时)到100毫秒或更长(在接收数字信息时系统主机控制器繁忙的情况下)。标准操作系统不支持触觉反馈，这种功能是一种定制性添加。
发明内容
[0010] 一种触觉反馈系统包括：比如触摸屏的用户接口装置，该用户接口装置包括触摸面板和耦合到该触摸面板的一个或多个触觉驱动元件；触摸控制器；以及致动器控制器。触摸控制器从该触摸面板接收指示触摸事件的所感测的数据，且作为响应而生成触觉触发信号并向致动器控制器发送触觉触发信号。触觉触发信号的生成和传输绕开任何系统主机控制器。在一些实施例中，专用信号路径耦合该触摸控制器和该致动器控制器，该触觉触发信号在该专用信号路径上传输。在其它实施例中，该触觉触发信号在串行总线接口上从该触摸控制器传输到该致动器控制器。响应于所接收的触觉触发信号，该致动器控制器实现至该触摸屏的一个或多个触觉驱动元件的、形式为触觉波形的适当驱动信号。
[0011] 在一个方面中，公开了一种触摸反馈系统，该触摸反馈系统包括：用户触摸接口，该用户触摸接口包括接口表面和耦合到该接口表面的驱动元件，其中该接口表面被配置成感测触摸事件并且响应于所确定的触摸事件来传输所感测的数据；触摸控制器，其耦合到该用户触摸接口，用以接收所感测的数据并且响应于所感测的数据生成并输出触发信号；传输路径，其将该触摸控制器耦合到驱动元件控制器；以及驱动元件控制器，其耦合到该触摸控制器并耦合到该接口表面，其中该驱动元件控制器被配置成经由该传输路径接收来自触摸控制器的触发信号，并且响应于所接收的触发信号向该驱动元件输出驱动信号。触摸控制器将所感测的数据转换为数字信息。触摸反馈系统还包括耦合到该触摸控制器以接收该数字信息的系统主机控制器，其中该系统主机控制器被配置成执行对应于该数字信息的系统级处理，另外其中该系统主机控制器并不响应于该数字信息而生成控制信号并向该驱动元件控制器输出控制信号。驱动元件可以是触觉致动器或音频扬声器。感测该触摸事件和激励该驱动元件之间的延迟等于或小于30毫秒。
[0012] 在另一方面，公开了另一种触觉反馈系统。触觉反馈系统包括：用户触摸接口，其包括接口表面和耦合到该接口表面的触觉致动器，其中该接口表面被配置成感测触摸事件，并且响应于所感测的触摸事件传输所感测的数据；触摸控制器，其耦合到该用户触摸接口以接收所感测的数据并且响应于所感测的数据生成并输出触觉信号；传输路径，其将该触摸控制器耦合到触觉致动器控制器；以及触觉致动器控制器，其耦合到该触摸控制器且耦合到该接口表面，其中该触觉致动器控制器被配置成经由该传输路径接收来自该触摸控制器的触觉信号，并且响应于所接收的触觉信号而向该触觉致动器输出触觉波形。用户触摸接口可以是触摸屏且触摸控制器可以是触摸屏控制器。触摸屏可以是电容性触摸屏或电阻性触摸屏。接口表面可以是显示表面、一个或多个按压式按钮或者一个或多个电容性按钮。传输路径可以是单线互连、多线互连或者串行总线接口。传输路径可以是在该触摸控制器和该触觉致动器控制器之间的直接连接。
[0013] 触觉信号可以是触觉触发信号。触觉致动器控制器可包括存储器，该存储器被配置成存储多个触觉波形以驱动该触觉致动器，另外其中该触觉触发信号可包括触觉波形标识，该触觉波形标识由该触觉致动器控制器使用以选择所存储的多个触觉波形其中之一从而输出到该触觉致动器。触觉反馈系统也可包括耦合到该触觉致动器控制器的触觉波形存储库，其中该触觉波形存储库可以被配置成存储多个触觉波形以驱动该触觉致动器，另外其中该触觉触发信号可包括触觉波形标识，该触觉波形标识由该触觉致动器控制器使用以选择所存储的多个触觉波形其中之一从而输出到该触觉致动器。触觉信号可以是低电压触觉波形，另外其中该触觉致动器控制器可以被配置将该低电压触觉波形升压到足以致动该触觉致动器的高电压触觉波形。触摸控制器将所感测的数据转换为数字信息。触觉反馈系统也可包括耦合到该触摸控制器以便接收数字信息的系统主机控制器，其中该系统主机控制器可以被配置成执行对应于该数字信息的系统级处理，另外其中该系统主机控制器并不响应于该数字信息而生成触觉相关信号并向该触觉致动器控制器输出触觉相关信号。所感测的数据可以是触摸坐标数据或压力数据。触觉反馈系统也可包括耦合到该触摸控制器、触觉致动器控制器和系统主机控制器的串行总线接口。串行总线接口可以不依赖于该传输路径且与该传输路径分离，或者串行总线接口可以是该传输路径，其中该触觉信号通过该触摸控制器而被寻址到该触觉致动器控制器。感测该触摸事件和激励该触觉致动器之间的延迟等于或小于30毫秒。触摸控制器可以是与该触觉致动器控制器分离封装的集成电路芯片。触摸控制器可以是第一集成电路芯片，且触觉致动器控制器可以是第二集成电路芯片，其中该第一集成电路芯片和第二集成电路芯片可以集成为多芯片集成电路封装体。触觉致动器可以被配置成感测触摸事件。
[0014] 在又一方面，公开了一种提供触觉反馈的方法。该方法包括感测接口表面上的触摸事件；响应于所感测的触摸事件而向触摸控制器传输所感测的数据；由该触摸控制器响应于所感测的数据而生成触觉信号；经由传输路径将该触觉信号从该触摸控制器输出到触觉致动器控制器；响应于该触觉信号，由该触觉致动器控制器向耦合到该接口表面的触觉致动器输出触觉波形；以及根据该触觉波形致动该触觉致动器。
附图说明
[0015] 结合在此说明书中且形成此说明书的一部分的附图示出了触觉反馈系统的实施例，并且与说明书一起用于解释触觉反馈系统的原理，但是不将本发明限制于所公开的实例。
[0016] 图1示出传统触觉反馈系统。
[0017] 图2示出根据本发明的第一实施例的触觉反馈系统的功能框图。
[0018] 图3示出图2的触觉反馈系统，其中触觉触发信号经由专用信号路径从触摸控制器传输到致动器控制器。
[0019] 图4示出图2的触觉反馈系统，其中触觉触发信号经由非专用信号路径从触摸控制器传输到致动器控制器。
[0020] 图5示出根据本发明的第二实施例的触觉反馈系统的功能框图。
具体实施方式
[0021] 本发明的实施例涉及触觉反馈系统。本领域普通技术人员将理解，对本发明的下述详细描述仅仅是说明性的，且目的不是以任何方式进行限制。本发明的其它实施例将容易地教导技术人员利用本公开内容的益处。
[0022] 现在，将详细地参考在附图中示出的本发明的实施例。在附图和下述详细描述中，始终使用相同附图标记来指代相同或相似部件。为了清楚起见，没有示出和描述此处描述的实施方式的所有常规特征。当然，将理解，在任何这种实际实施方式的发展中，必需进行许多实施方式所特定的判定，从而实现开发者的特定目标，比如符合应用和商业相关的约束；并且将理解，这些特定目标将因实施方式的不同以及因开发者的不同而变化。再者，将理解，这种开发努力将是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开内容的本领域普通技术人员而言，将是常规的工程任务。
[0023] 尽管触觉反馈系统将结合下面的实施例来描述，将理解，所述实施例目的并非限制这些实施例和实例的方法和系统。相反，触觉反馈系统旨在涵盖可以被包括在由所附权利要求书限定的触觉反馈系统的精神和范围内的替换方案、改进和等同方案。再者，在下述详细描述中，给出许多特定细节从而更全面地说明该方法和系统。然而，对于现有技术中的普通技术人员而言将清楚明显的是，可以在不具有这些特定细节的情况下来实践所述方法和系统。
[0024] 根据本申请，某些部件、处理步骤和/或数据结构可以利用包括硬件、软件或其任意组合的各种类型处理系统来实施。此外，本领域普通技术人员将认识到，在不背离此处公开的发明构思的范围和精神的前提下也可以使用比如硬接线连接的装置、专用集成电路(ASIC)等的通用性较低的装置。
[0025] 在一些实施例中，触觉反馈系统包括控制面板，该控制面板被配置有比如触摸屏的触摸感测输入功能以及向用户提供触觉反馈的触觉响应功能。如此处所使用，这种控制面板称为触摸面板。触摸面板可以是导电触摸屏面板、电阻性触摸屏面板或其它传统触摸敏感接口。触觉响应由一个或多个驱动元件或致动器提供，该驱动元件或致动器用于使触摸面板的表面振动或者以其它方式物理运动，以便提供对于触摸面板上的选择事件或触摸事件的物理确认。这种触觉或振动反馈是通过利用由致动器控制器提供的驱动信号调制该驱动元件而生产的。该驱动信号被配置成基础或复杂波形，比如方波或正弦波。因此，驱动信号也称为触觉波形。在其它实施例中，触觉反馈系统应用到具有电容性按钮或按压式按钮且可选地具有显示器的用户接口装置。触觉反馈用于响应于按压所述按钮之一而振动一个或多个按钮。尽管触觉反馈系统在下文中是按照触摸屏来描述的，但是应理解，触觉反馈系统通常可以应用到其它触摸输入、用户接口装置。
[0026] 触觉反馈系统包括触摸控制器，该触摸控制器从触摸面板接收所感测的数据，并且作为响应生成触觉信号并向致动器控制器发送该触觉信号。在一些实施例中，触觉信号为触觉触发信号。在其它实施例中，触觉信号为实际触觉波形。触觉信号的生成和传输绕开任何系统主机控制器。在一些实施例中，专用传输线路包括在触摸控制器和致动器控制器之间，触觉信号在该专用传输线路上传输。在其它实施例中，触觉信号在串行总线接口上从触摸控制器传输到致动器控制器。响应于所接收的触觉信号，致动器控制器实现至触摸屏的一个或多个驱动元件的适当驱动信号。通过消除系统主机控制器的参与，减小了由触摸屏感测的触摸事件和对用户的相应触觉响应之间的延迟。此外，由于在提供触觉反馈时没有系统主机控制器参与，主机操作系统的操作栈不需要变化。
[0027] 图2说明根据本发明的第一实施例的触觉反馈系统的功能框图。触觉反馈系统包括用户接口装置12、触摸控制器14、致动器控制器16和系统主机控制器18。在一些实施例中，触摸控制器14为与致动器控制器16分离的集成电路芯片。在一些实施例中，触摸控制器集成电路芯片和致动器控制器集成电路芯片分离地封装。在其它实施例中，触摸控制器集成电路芯片和致动器控制器集成电路芯片被集成为多芯片集成电路封装体。在一些实施例中，用户接口装置12为电容性触摸屏面板，其包括触摸面板26和耦合到触摸面板26的一个或多个驱动元件24。这种情况下，触摸控制器14用作触摸屏控制器。触摸面板26被配置成感测一个触摸事件或者多个同时发生的触摸事件，从而表示用户选择。通过触摸面板上的直接接触或者接近接触来记录触摸事件，这是本领域中所公知的。触摸面板可以是导电触摸屏面板、电阻性触摸屏面板或者可以用于感测触摸事件的其它传统类型面板。
[0028] 用户接口装置12将由触摸面板26感测的数据发送到触摸控制器14。触摸控制器14将原始感测数据转换为数字信息。在一些实施例中，该数字信息代表触摸事件的数目以及每个触摸事件在触摸面板上的位置。也可以代表其它信息，例如触摸事件可以是越过触摸面板上的多个点的挥扫(swipe)运动、挥扫的方向以及挥扫的距离。挥扫可以代表例如用于使当前显示的图像或页面滚动或者用于改变到例如放映幻灯片的一系列中的另一图像或页面的滚动动作。在一些实施例中，用户接口装置12被配置成检测施加到触摸面板26的实际压力。这种情况下，所感测的数据包括所检测的压力，且从所感测的数据转换得到的数字信息包括与所感测的压力成比例的度量。通常，数字信息可包括但不限于触摸坐标数据和/或压力数据。将理解，如本领域中所公知，还可以由该数字信息表示其它信息。
[0029] 触摸控制器14处理该数字信息以确定是否启动触觉响应。在一些实施例中，触摸控制器14被配置有触觉启用/禁用标志。当禁用时，在感测到触摸事件时不启动触觉响应，而与对应于该触摸事件的数字信息的性质无关。在启用时，触摸控制器14处理数字信息并确定是否将生产触觉响应。在一些实施例中，根据当前在触摸面板26上显示的内容、触摸事件在触摸面板26上的位置、触摸事件类型(比如单一触摸或挥扫)和/或触摸事件数目(比如单一触摸事件或者多个触摸事件)，而确定触觉响应是适当。在其它实施例中，针对任何触摸事件生成触觉响应，而与当前显示、触摸事件位置、触摸事件类型或触摸事件数目无关。在一些实施例中，每个所生成的触觉响应具有相同的类型，例如单一脉冲振动，而与当前显示、触摸事件位置、触摸事件类型或触摸事件数目无关。在其它实施例中，可以基于当前显示、触摸事件位置、触摸事件类型和/或触摸事件数目来选择不同类型的触觉响应。将理解，其它准则可以用于确定是否生成触觉响应以及将生成的触觉响应的类型。
[0030] 如果触摸控制器14确定将启动触觉响应，则触摸控制器14生成触觉触发信号。在触觉反馈系统被设计成提供多个不同类型的触觉响应的那些配置中，触摸控制器14还确定将生成的触觉响应的类型，所述类型在该触觉触发信号内传递。通常，可以指定N种不同类型的触觉响应。在一些实施例中，16种不同类型的触觉响应是可用的，且触摸控制器14如触觉触发信号内的4比特序列所指示而选择所述可用类型其中之一。在一些实施例中，每种类型的触觉响应代表特定触觉波形或者多个特定触觉波形的组合，且触觉触发信号包括代表所述触觉波形之一或其组合的波形标识(ID)。触摸控制器14向致动器控制器16发送触觉触发信号。在仅仅单个触觉响应被用于所有触觉响应的情形中，触觉触发信号可以仅包括1比特启用/禁用，以用于启动或者不启动触觉响应。在一些实施例中，从启用触觉响应导致标准触觉波形被使用的意义上说，所述1位启用/禁用也被看作是波形ID。
[0031] 在一些应用中，触摸控制器14用作智能系统。例如，触摸控制器14确定触摸面板26的N个不同区域中的触摸事件，且响应于在特定区域中出现的触摸事件，该智能系统确定在触觉触发信号内发送的相应波形ID。基于所感测的区域，触摸控制器14发送唯一的触觉触发信号到致动器控制器16。在其它应用中，触摸控制器14用作简单的系统，其中不确定触摸事件在触摸面板26上何处发生，并且响应于触摸事件，将简单触觉触发信号发送到致动器控制器。响应于简单触觉触发信号，使用默认触觉波形。例如当使用显示的键盘来键入文本消息以指示每个文本字符何时被选择时，仅仅需要简单的默认触觉波形或脉冲来使整个触摸面板26振动。在这种简化情形中，触觉触发信号为同一信号，而与在触摸面板26上何处感测到触摸无关。
[0032] 如图2所示，触摸控制器14、致动器控制器16和系统主机控制器18经由串行总线接口20而被耦合。附加地，触摸控制器14经由接口22耦合到致动器控制器16。在一些实施例中，接口22为单线接口。在其它实施例中，接口22为多线接口。由触摸面板26检测到的任何所感测的输入作为原始数据被传递到触摸控制器14，该原始数据从所感测的信号转换为数字信息。该数字信息由触摸控制器14处理，以生成触觉触发信号。触摸控制器14也将数字信息或者经处理版本的数字信息发送到系统主机控制器18，以供应用进行处理，例如与触摸面板26上特定应用图标的选择相关联的处理。触摸控制器14并未被配置成执行与在触摸面板26上显示和选择的应用相关联的应用处理。系统主机控制器18不处理用于触觉响应的该数字信息。关于触觉响应，触觉反馈系统绕开了系统主机控制器18。相反，触摸控制器14被配置成执行与触觉响应有关的处理并且直接信号通知致动器控制器16。从概念上说，触摸控制器14和致动器控制器16形成用于提供触觉功能的、独立于系统主机控制器18的系统。
[0033] 在一些实施例中，经由专用信号路径，比如图3所示接口22，将触觉触发信号从触摸控制器14传输到致动器控制器14。在一些实施例中，在触摸控制器14和致动器控制器16上存在有专用输入/输出(I/O)引脚，该引脚的仅有目的是发送和接收触觉触发信号。接口22耦合到触摸控制器14和致动器控制器16上的专用I/O引脚。
[0034] 在一些实施例中，串行总线接口20用作用于触觉触发信号的备选信号发送路径，如图4所示，因此增加了触觉反馈系统的冗余。在其它实施例中，触觉反馈系统被配置成不具有触摸控制器14和致动器控制器16之间的专用信号路径，而是反而使用已有的非专用信号路径(比如串行总线接口20)以将触觉触发信号从触摸控制器14发送到致动器控制器16，如图5所示。在这种备选配置中，在生成和发送触觉触发信号时，仍绕开了系统主机控制器18。
[0035] 再次参考图2，致动器控制器16处理从触摸控制器14接收的触觉触发信号。从触觉触发信号中识别波形ID且由致动器控制器16选择相应的触觉波形。致动器控制器16向驱动元件24发送所选择的触觉波形。在一些实施例中，待选择的触觉波形本地存储在致动器控制器16内，比如存储在本地存储器或RAM内。在其它实施例中，触觉波形存储在致动器控制器16的片外(off-chip)，并且响应于从致动器控制器16发送的选择信号，所选择的触觉波形从该片外位置或者经由致动器控制器16或者绕开致动器控制器16而被发送到驱动元件24。在一些实施例中，触觉波形或者在致动器控制器16内或者在致动器控制器16外部实时生成。有时，致动器控制器嵌入在比如功率管理IC或者更通常的多功能IC的另一IC内，该IC的一个区块控制该致动器。
[0036] 一个或多个驱动元件24耦合到触摸面板26。每个驱动元件为将电学信号转换为机械运动的换能器。在一些实施例中，每个驱动元件为陶瓷驱动元件或压电驱动元件。在其它实施例中，每个驱动元件为运动线圈和磁铁。应理解，可以使用将电学信号转换为机械运动的备选传统换能器。触觉波形被接收作为用于所述一个或多个驱动元件24的驱动信号，所述驱动元件进而按照由该触觉波形确定的频率和幅度振动。一个或多个驱动元件24的运动造成触摸面板26的相应运动或振动。
[0037] 如前文所指出，用户接口装置12可以配置成感测施加到触摸面板26的实际压力。在一些实施例中，所述一个或多个驱动元件24可以配置成通过在反方向上工作来测量施加到触摸面板26的压力。例如，当压电换能器被按压时，机械应变造成该装置的、可以作为端子电压被感测的材料中的电荷重新分布。利用适当的信号条件，该电压可以用作用于换能器激励的触觉触发信号。通常，可以按照这种方式使用对运动或力敏感的任何换能器，该换能器包括但不限于机电振动换能器。在其它实施例中，传统压力感测元件附接到触摸面板
26以测量所施加的压力。在一些实施例中，所测量的压力数据被从用户接口装置12传输到致动器控制器14。致动器控制器14将所接收的压力数据转换为比例数字代码，该比例数字代码经由串行总线接口20被输出到系统主机控制器18并输出到触摸控制器14。就此而言，所测量的压力数据也被看作是所感测的数据，所述数据是由触摸控制器14接收的且可以用于影响触觉信号的生成。在其它实施例中，所测量的压力数据被直接传输到触摸控制器14。
[0038] 在上文中，已经按照触觉信号为触觉触发信号的情形描述了触觉反馈系统。在其它实施例中，由触摸控制器14生成且传输到致动器控制器16的触觉信号为实际触觉波形，而不是触觉触发信号。这种情况下，触觉信号为低电压触觉波形，其与先前描述的触觉波形的选择类似地被选择，除了选择功能在执行时是由触摸控制器14而非由致动器控制器16执行。致动器控制器16将所接收的低电压触觉波形升压到相应高电压触觉波形，该相应高电压触觉波形具有一个或多个驱动元件24要求的足够大电压水平。
[0039] 在一些实施例中，系统主机控制器18预先启用触摸控制器14从而将触觉触发信号发送到致动器控制器16。这种启用可以由系统主机控制器18改变，例如响应于用户选择触摸面板26上的触觉响应禁用特征。当首先选择该触觉响应禁用特征时，触觉响应被感觉到，因为触觉特征已经被启用。在选择该禁用触觉特征之后，系统主机控制器18处理该请求，因此禁止触摸控制器14发送触觉触发信号。换言之，触摸控制器14包括用于启用/禁用触觉触发信号的生成的寄存器或标志。该寄存器/标志受系统主机控制器18控制。
[0040] 将触觉触发信号从触摸控制器提供到致动器控制器，引起总是及时的触觉反馈，这与当交由系统主机控制器来提供触觉触发信号时的不一致反馈相反。所述不一致反馈是由于系统主机控制器的在某些情形中已经激活而在其它情形中未激活的不一致状态引起的。传统触觉反馈结构(比如图1的系统)的延迟范围为从几毫秒(当系统主机控制器空闲且定制触觉特定软件被添加到主机控制器的操作系统时)到100毫秒或更长(在接收触觉触发信号情况下系统主机控制器繁忙时)。与之对比，本发明的触觉反馈系统提供总是及时的触觉响应，因为触摸控制器14执行该触觉响应处理，且触觉触发信号被从触摸控制器14发送到致动器控制器16。触觉反馈系统的延迟小于30毫秒，即人类触摸的典型灵敏度。在示例性应用中，触觉反馈系统的延迟小于10毫秒。
[0041] 本发明已经按照包括细节的特定实施例来描述，以便于理解对本发明的构造和工作的原理。此处对特定实施例及其细节的这种引用的目的不是限制所附权利要求的范围。本领域技术人员将清楚，可以在被选择用于说明的所述实施例中进行修改，而不背离本发明的精神和范围。
