阅读说明：本技术 一种用于电磁手写板的触控感应装置及方法 (Touch control induction device and method for electromagnetic handwriting board ) 是由 万力锋 于 2019-09-23 设计创作，主要内容包括：一种用于电磁手写板的触控感应装置及方法,切换模块将X轴线圈切换至载波模块并将Y轴线圈同步切换至坐标模块,或将Y轴线圈切换至载波模块并将X轴线圈同步切换至坐标模块；且选通模块逐次选通多个X轴线圈和多个Y轴线圈,实现当X轴线圈发射载波信号并接收电磁笔反馈的调制信号时Y轴线圈接收坐标信号；当Y轴线圈发射载波信号并接收电磁笔反馈的调制信号时X轴线圈接收坐标信号。因此保证了不间断向电磁笔发射载波信号,实现同步发射载波信号和接收坐标信号,收发信号的时长不再相互限制,电磁笔无线充电、不间断蓄能,接收坐标信号的实时性高,降低了延迟作用,精度高；且载波模块处理调制信号,坐标模块处理坐标信号,信号处理效率高。(a touch control induction device and method for electromagnetic handwriting board, the switching module switches the X-axis coil to the carrier module and synchronously switches the Y-axis coil to the coordinate module, or switches the Y-axis coil to the carrier module and synchronously switches the X-axis coil to the coordinate module; the gating module gates the plurality of X-axis coils and the plurality of Y-axis coils one by one, so that the Y-axis coils receive coordinate signals when the X-axis coils transmit carrier signals and receive modulation signals fed back by the electromagnetic pen; and when the Y-axis coil transmits a carrier signal and receives a modulation signal fed back by the electromagnetic pen, the X-axis coil receives a coordinate signal. Therefore, the uninterrupted transmission of the carrier signal to the electromagnetic pen is ensured, the synchronous transmission of the carrier signal and the synchronous reception of the coordinate signal are realized, the time length of signal transmission and reception is not limited mutually, the electromagnetic pen is charged wirelessly and is subjected to uninterrupted energy storage, the real-time performance of the reception of the coordinate signal is high, the delay effect is reduced, and the precision is high; and the carrier module processes the modulation signal, and the coordinate module processes the coordinate signal, so that the signal processing efficiency is high.)

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，传统的电磁手写屏采用分时复用技术，通过单线圈分时进行发射载波和接收电磁笔的位置信息，线圈在发射信号时无法接收信号，在接收信号时无法发射信号。这种分时复用单线圈的方法，如果发射信号的时间过短，将导致电磁笔共振储能不足；如果接收信号的时间过短，则会导致位置信息被延迟接收，实时性低，精度不足——也即是，线圈接收信号的时长和发射信号的时长相互限制，导致信号处理效率低，处理难度大。

因此，传统的电磁手写输入技术方案中存在着由于采用分时收发信号的方法而导致的接收信号的时长和发射信号的时长相互限制，信号处理效率低、处理难度大的问题。

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由于采用分时收发信号的方法而导致的接收信号的时长和发射信号的时长相互限制，信号处理效率低、处理难度大的问题。

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，包括：

多个X轴线圈和多个Y轴线圈，每个所述X轴线圈和每个所述Y轴线圈用于当被选通时发射载波信号并接收电磁笔对自身的触控信号进行调制后输出的调制信号，或者当被选通时接收所述电磁笔反馈的坐标信号；

选通模块，与多个所述X轴线圈及多个所述Y轴线圈连接，所述选通模块用于根据选通信号按预设顺序逐次选通多个所述X轴线圈和多个所述Y轴线圈，并在所述选通信号的每个周期内仅选通一个所述X轴线圈和一个所述Y轴线圈；

载波模块，用于将接收到的激励信号转换为载波信号，并将接收到的所述调制信号进行信号处理后输出所述触控信号；

坐标模块，用于将接收到的所述坐标信号进行信号处理后输出优化坐标信号；

切换模块，与所述选通模块、多个所述X轴线圈、多个所述Y轴线圈、所述载波模块及所述坐标模块连接，所述切换模块用于接收到第一切换信号时，将被选通的所述X轴线圈与所述载波模块进行连通和将被选通的所述Y轴线圈与所述坐标模块进行连通，或者接收到第二切换信号时，将被选通的所述X轴线圈与所述坐标模块进行连通和将被选通的所述Y轴线圈与所述载波模块进行连通；

主控模块，与所述选通模块、所述切换模块、所述载波模块及所述坐标模块连接，所述主控模块用于输出所述选通信号、所述第一切换信号及所述第二切换信号，并接收所述触控信号和所述优化坐标信号，并对接收到所述坐标信号的最大值的所述X轴线圈和所述Y轴线圈进行标定，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。

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，包括：

采用主控模块输出选通信号、第一切换信号或第二切换信号；

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X轴线圈和多个Y轴线圈，并在所述选通信号的每个周期内仅选通一个所述X轴线圈和一个所述Y轴线圈；

采用切换模块当接收到所述第一切换信号时，将被选通的所述X轴线圈切换至载波模块，并将被选通的所述Y轴线圈切换至坐标模块；

采用所述切换模块当接收到所述第二切换信号时，将被选通的所述Y轴线圈切换至所述载波模块，并将被选通的所述X轴线圈切换至所述坐标模块；

当所述X轴线圈被切换至所述载波模块且所述Y轴线圈被切换至所述坐标模块时，采用所述X轴线圈发射载波信号并接收电磁笔对自身的触控信号进行调制后输出的调制信号，采用所述Y轴线圈接收所述电磁笔反馈的坐标信号；

当所述X轴线圈被切换至所述坐标模块且所述Y轴线圈被切换至所述载波模块时，采用所述Y轴线圈发射所述载波信号并接收所述调制信号，采用所述X轴线圈接收所述坐标信号；

采用所述载波模块将接收到的激励信号转换为所述载波信号，以供所述X轴线圈或所述Y轴线圈进行发射，并对所述X轴线圈或所述Y轴线圈接收到的所述调制信号进行信号处理后输出所述触控信号至所述主控模块；

采用坐标模块将所述坐标信号进行信号处理后输出优化坐标信号至所述主控模块；

采用主控模块对接收到所述坐标信号的最大值的所述X轴线圈和所述Y轴线圈进行标定，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，通过切换模块将X轴线圈切换至载波模块并将Y轴线圈同步切换至坐标模块，或者将Y轴线圈切换至载波模块并将X轴线圈同步切换至坐标模块；且选通模块按预设顺序逐次选通多个X轴线圈和多个Y轴线圈——实现了当X轴线圈发射载波信号并接收电磁笔反馈的调制信号时，Y轴线圈接收坐标信号；当Y轴线圈发射载波信号并接收电磁笔反馈的调制信号时，X轴线圈接收坐标信号。因此，保证了不间断向电磁笔发射载波信号，实现同步发射载波信号和接收坐标信号，收发信号的时长不再相互限制，电磁笔无线充电、不间断蓄能，接收坐标信号的实时性高，降低了延迟作用，精度高；并且载波模块处理调制信号，坐标模块处理坐标信号，信号处理效率高。

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的单元结构示意图；

图3为图1所示的触控感应装置中线圈的布线原理图；

图4为图2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2所示的触控感应装置中坐标模块的示例电路原理图；

图6为图2所示的触控感应装置中第一开关单元的示例电路原理图；

图7为图2所示的触控感应装置中第二开关单元的示例电路原理图；

图8为图2所示的触控感应装置中切换模块的示例电路原理图；

图9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。

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，包括主控模块10、切换模块20、选通模块30、载波模块40、坐标模块50、多个X轴线圈60以及多个Y轴线圈70。

其中，选通模块30与多个X轴线圈60和多个Y轴线圈70连接，切换模块20与选通模块30、多个X轴线圈60、多个Y轴线圈70、载波模块40及坐标模块50连接，主控模块10与选通模块30、切换模块20、载波模块40及坐标模块50连接。

每个X轴线圈60和每个Y轴线圈70用于当被选通时发射载波信号FM+并接收电磁笔对自身的触控信号进行调制后输出的调制信号FM-，或者当被选通时接收电磁笔反馈的坐标信号。

具体地，当被选通的X轴线圈60被切换至载波模块40时，被选通的Y轴线圈70被同步切换至坐标模块50——此时，被选通的X轴线圈60用于发射载波信号FM+并接收调制信号FM-，被选通的Y轴线圈70接收坐标信号。

当被选通的Y轴线圈70被切换至载波模块40时，被选通的X轴线圈60被同步切换至坐标模块50——此时，被选通的Y轴线圈70用于发射载波信号FM+并接收调制信号FM-，被选通的X轴线圈60接收坐标信号。

由于在任一瞬间，被选通的X轴线圈60和被选通的Y轴线圈70分工合作，一方发射载波信号FM+时，另一方接收坐标信号，从而触控感应装置可实现不间断发射载波信号FM+和不间断接收坐标信号，处于载波信号FM+覆盖范围内的电磁笔可持续接收载波信号FM+，进行不间断充电储能的同时，不间断反馈调制信号FM-，信号处理效率高，信号接收实时性高，精确度高。调制信号FM-为电磁笔将自身的触控信号与接收到的载波信号FM+进行调制后形成的信号。

可选的，触控信号包括电磁笔的压感信息和/或按键信息。具体地，电磁手写板具有的显示面板，显示面板作为电磁笔的操作平台，供用户手握电磁笔在其上进行操作，显示面板上显示有人机交互按键，用户根据实际需要使用电磁笔触控相应的人机交互按键，电磁笔便生成包含按键信息的触控信号。此外，显示面板还可作为手写输入的平台，用户手握电磁笔在其上进行书写或者绘画，电磁笔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和按键信息二者之一。

选通模块30根据选通信号按预设顺序逐次选通多个X轴线圈60和多个Y轴线圈70，选通模块30在选通信号的每个周期内仅选通一个X轴线圈和一个Y轴线圈70

具体地，在任一瞬间，均有一个X轴线圈60和一个Y轴线圈70被选通，X轴线圈60和Y轴线圈70仅在被选通时才进行工作，否则不工作，在任一瞬间有且只有一个X轴线圈60和一个Y轴线圈70处于工作状态。被选通的X轴线圈60被切换至载波模块40时，被选通的Y轴线圈70被同步切换至坐标模块50；被选通的Y轴线圈70被切换至载波模块40时，被选通的X轴线圈60被同步切换至坐标模块50。

多个X轴线圈60和多个Y轴线圈70被选通的预设顺序不影响整个触控感应装置的工作效率。坐标信号包括X轴坐标信号和Y轴坐标信号，其中，X轴坐标信号由X轴线圈60接收，Y轴坐标信号由Y轴线圈70接收。

多个X轴线圈60包括X1轴线圈、X2轴线圈……Xn-1轴线圈以及Xn轴线圈；多个Y轴线圈70包括Y1轴线圈、Y2轴线圈……Ym-1轴线圈以及Ym轴线圈。

举例分析，假设某一时刻电磁笔触控了显示面板的(X2,Y6)点，则选通模块30逐一选通了所有X轴线圈60和所有Y轴线圈70后，在多个X轴线圈60接收的多个X轴坐标信号中，X2轴线圈接收到的X轴坐标信号的值最大，在多个Y轴线圈70接收的多个Y轴坐标信号中，Y6轴线圈接收到的Y轴坐标信号的值最大，因此经过一轮选通后，可初步确定在该时刻电磁笔在显示面板上触控的位置为(X2，Y6)点。

为了精确地获取电磁笔的触控位置信息，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(X2，Y6)点之后，选通模块30再次选通X轴线圈X0、X1、X2、X3、X4以及Y轴线圈Y4、Y5、Y6、Y7、Y8，即再次扫描线圈X2和与线圈X2相邻的数个X轴线圈，以及再次扫描线圈Y6和与线圈Y6相邻的数个Y轴线圈，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。

载波模块40用于将接收到的激励信号转换为载波信号FM+，并将接收到的调制信号FM-进行信号处理后输出触控信号。

具体地，激励信号为主控模块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。激励信号经载波模块40进行推挽放大处理后进行谐振，在空间中出现交变电磁场，即产生载波信号FM+并向空间辐射。处于载波信号FM+覆盖范围内的电磁笔感应到空间的交变电磁场后被触发，进行充电和储能，并且其对自身的触控信号调制进载波信号FM+后，向外辐射调制信号FM-。

载波模块40对调制信号FM-进行解调、滤波及波形整形后，还原出被调制与载波信号FM+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。

坐标模块50用于将接收到的坐标信号进行信号处理后输出优化坐标信号。

可选的，坐标模块50对多个坐标信号进行滤波处理、多级放大处理及积分处理后，输出至主控模块10。

切换模块20用于接收到第一切换信号时，将被选通的X轴线圈60与载波模块40进行连通和将被选通的Y轴线圈70与坐标模块50进行连通，或者接收到第二切换信号时，将被选通的X轴线圈60与坐标模块50进行连通和将被选通的Y轴线圈70与载波模块40进行连通。

具体地，载波模块40与坐标模块50均与切换模块20连接，切换模块20与多个X轴线圈60和多个Y轴线圈70连接，当被选通模块30选通的X轴线圈60被切换模块20切换至载波模块40，即被选通的X轴线圈60连接载波模块40时，被选通的X轴线圈60发射载波信号FM+和接收调制信号FM-；同时，被选通模块30选通的Y轴线圈70被切换模块20同步切换至坐标模块50，被选通的Y轴线圈70接收Y轴坐标信号。

当被选通模块30选通的Y轴线圈70被切换模块20切换至载波模块40，即被选通的Y轴线圈70连接载波模块40时，被选通的Y轴线圈70发射载波信号FM+和接收调制信号FM-；同时，被选通模块30选通的X轴线圈60被切换模块20同步切换至坐标模块50，被选通的X轴线圈60接收X轴坐标信号。

通过切换模块20切换X轴线圈60至载波模块40或坐标模块50，并同步切换Y轴线圈70至坐标模块50或载波模块40，从而实现载波信号FM+不间断发射、调制信号FM-不间断接收以及坐标信号不间断接收，实时性强，信号处理效率高。

第一切换信号和第二切换信号互为反相信号。

主控模块10用于输出选通信号、第一切换信号及第二切换信号，并接收触控信号和优化坐标信号，并对接收到坐标信号的最大值的X轴线圈60和Y轴线圈70进行标定，以确定电磁笔的触控位置，主控模块10还用于上传触控信号和触控位置的信息。

举例分析，假设某一时刻电磁笔触控了显示面板的(X2,Y6)点，则所有X轴线圈60和所有Y轴线圈70经过一轮选通后，得到的多个X轴坐标信号中，X2轴线圈接收到的X2轴坐标信号的值最大；得到的多个Y轴坐标信号中，Y6轴线圈接收到的Y6轴坐标信号的值最大，因此可初步确定在该时刻电磁笔在显示面板上触控的位置为(X2，Y6)点，主控模块10对X2轴线圈和Y6轴线圈进行标定。

具体地，主控模块10将触控信号和触控位置的信息上传至电磁手写板的上位机，上位机根据该触控信号和触控位置的信息对电磁手写板进行控制，使之显示电磁笔滑动的轨迹或执行所触控的按键对应的功能。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。

图2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40包括推挽单元401、谐振单元402、解调单元403、滤波单元404以及整形单元405。

其中，推挽单元401与主控模块10连接，谐振单元402与推挽单元401连接，并通过选通模块30与X轴线圈60和Y轴线圈70建立连接，解调单元403通过选通模块30与X轴线圈60和Y轴线圈70建立连接，滤波单元404与解调单元403连接，整形单元405与滤波单元404及主控模块10连接。

推挽单元401用于对激励信号进行放大处理后输出至谐振单元402。谐振单元402用于将放大处理后的激励信号转换为载波信号FM+。

具体地，谐振单元402通过选通模块30与X轴线圈60和Y轴线圈70建立连接，并与被选通的X轴线圈60或者Y轴线圈70形成电容-电感串联谐振电路，流经该电容-电感谐振电路的激励信号产生谐振，以载波信号FM+的形式由被选通的X轴线圈60或被选通的Y轴线圈70向外发射。

解调单元403用于对调制信号FM-进行解调并输出解调信号。

具体地，被选通并被切换至载波模块40的X轴线圈60或者Y轴线圈70将接收到的调制信号FM-输出至解调单元403，由解调单元403对其进行解调后输出解调信号至滤波单元404。

滤波单元404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404滤除解调信号中的直流干扰信号。

整形单元405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。

当被选通的X轴线圈60被切换模块20切换至载波模块40时，该X轴线圈60发射载波信号FM+，并且接收调制信号FM-。当被选通的Y周线圈被切换模块20切换至载波模块40时，该Y轴线圈70发射载波信号FM+，并且接收调制信号FM-。在触控感应装置工作的任意时刻，有且只有一个被选通的线圈(X轴线圈60或Y轴线圈70)通过切换模块20与载波模块40进行连通。

在一可选实施例中，上述的选通模块30包括至少一个第一开关单元301和至少一个第二开关单元302。

其中，第一开关单元301串接在切换模块20与预设数量的X轴线圈60之间，第二开关单元302串接在切换模块20与预设数量的Y轴线圈70之间。

第一开关单元301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X轴线圈60进行工作。

第二开关单元302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Y轴线圈70进行工作。

具体地，当第一开关单元301内部的模拟开关被选通时，与该模拟开关串接的X轴线圈60进行工作，也即相当于该X轴线圈60被选通。被选通的X轴线圈60被切换至载波模块40时，用于发射载波信号FM+和接收调制信号FM-；被选通的X轴线圈60被切换至坐标模块50时，用于接收X轴坐标信号。

当第二开关单元302内部的模拟开关被选通时，与该模拟开关串接的Y轴线圈70进行工作，也即相当于该Y轴线圈70被选通。被选通的Y轴线圈70被切换至载波模块40时，用于发射载波信号FM+和接收调制信号FM-；被选通的Y轴线圈70被切换至坐标模块50时，用于接收Y轴坐标信号。

第一开关单元301选通一个X轴线圈60的同时，第二开关单元302选通一个Y轴线圈70，在任意时刻，均有且只有一个X轴线圈60和一个Y轴线圈70被选通，被选通的X轴线圈60和Y轴线圈70根据切换模块20的控制相应连通载波模块40或者坐标模块50，分工合作，完成载波信号FM+的发射过程和调制信号FM-的接收过程，并同时完成坐标信号的接收过程。

具体地，第一开关单元301的内部包括八个模拟开关，每个模拟开关的一端连接一个X轴线圈60的一端，所有模拟开关的另一端共接，并且该共接点作为第一开关单元301的公共端与切换模块20连接，当某个模拟开关被选通时，与该模拟开关连接的X轴线圈60被选通，从而进行工作；第二开关单元302的内部包括八个模拟开关，每个模拟开关的一端连接一个Y轴线圈70的一端，所有模拟开关的另一端共接，并且该共接点作为第二开关单元302的公共端与切换模块20连接，当某个模拟开关被选通时，与该模拟开关连接的Y轴线圈70被选通，从而进行工作。

图3为图1所示的触控感应装置中线圈的布线原理图，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，多个X轴线圈60垂直于多个Y轴线圈70，多个X轴线圈60与多个Y轴线圈70所在的平面平行于电磁手写板所在的平面，具体为平行于显示面板所在的平面。本发明所提供的触控感应装置内置于电磁手写板中。

多个X轴线圈60的一端共接，并且共接点X+连接切换模块20；多个X轴线圈60的另一端连接第一开关单元301，具体为分别连接第一开关单元301内部的各个模拟开关，第一开关单元301的所有模拟开关的一端共接，并且共接点X-连接切换模块20。当某个X轴线圈60被选通时，X轴线圈60经由X+点和X-点连通切换模块20，从而连通载波模块40或者坐标模块50。

多个Y轴线圈70的一端共接，并且共接点Y+连接切换模块20；多个Y轴线圈70的另一端连接第二开关单元302，具体为分别连接第二开关单元302内部的各个模拟开关，第二开关单元302的所有模拟开关的一端共接，并且共接点Y-连接切换模块20。当某个Y轴线圈70被选通时，Y轴线圈70经由Y+点和Y-点连通切换模块20，从而连通载波模块40或者坐标模块50。

在任意时刻，有两种连通状态：

第一种，有一个X轴线圈60经由X+点和X-点连通切换模块20，从而连通载波模块40，同时有一个Y轴线圈70经由Y+点和Y-点连通切换模块20，从而连通坐标模块50；

第二种，有一个Y轴线圈70经由Y+点和Y-点连通切换模块20，从而连通载波模块40，同时有一个X轴线圈60经由X+点和X-点连通切换模块20，从而连通坐标模块50。

通过X轴线圈60和Y轴线圈70分工合作，触控感应装置不间断发射载波信号FM+和接收调制信号FM-的同时，不间断接收坐标信号，避免了采用分时收发信号的方法而导致的接收信号的时长和发射信号的时长相互限制，信号处理效率低、处理难度大的问题。

图4为图3所示的触控感应装置中载波模块40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40包括推挽单元401、谐振单元402、解调单元403、滤波单元404以及整形单元405。

其中，推挽单元401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402包括电容C8、电容C9以及电容C10。

解调单元403包括二极管D2、电容C6以及电阻R7。

滤波单元404302包括电容C7。

整形单元405303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。

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，激励信号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X轴线圈60的第一端或Y轴线圈70的第一端，X轴线圈60的第二端或Y轴线圈70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。

值得说明的是，X轴线圈60和Y轴线圈70通过选通模块30和切换模块20连通载波模块40或者坐标模块50，图4所示的X轴线圈60或Y轴线圈70被选通模块30选通并被切换模块20切换至载波模块40，图4所示的X轴线圈60或Y轴线圈70仅用于辅助说明本实施例中载波模块40的工作原理。

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。激励信号经过推挽电路放大后输出给谐振单元402201。谐振单元402201与被选通的X轴线圈60或Y轴线圈70形成电感-电容串联谐振电路，被推挽放大后输出的激励信号经谐振单元402产生谐振，从而生成正弦波信号，使得空间出现交变电磁场，处于载波信号FM+覆盖范围内的电磁笔接收到载波信号FM+后被触发，进行充电储能并反馈调制信号FM-。

二极管D2的阳极连接X轴线圈60或Y轴线圈70，以接收X轴线圈60或Y轴线圈70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。

图5为图2所示的触控感应装置中坐标模块50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：

坐标模块50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D10以及NPN型三极管Q6。

电容C43的第一端连接切换模块20，以接收坐标信号，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、电阻R46的第一端及N沟道场效应管Q5的漏极共接，电阻R35的第二端、N沟道场效应管Q5的源极及电阻R34的第一端共接，

N沟道场效应管Q5的栅极、电阻R46的第二端及电阻R45的第一端共接，电阻R45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1010。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1010。

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的第一端作为坐标模块50的第一输入端PEN_X_Y+，连接切换模块20，电阻R29的第二端作为坐标模块50的第二输入端PEN_X_Y-，连接切换模块20。当被选通的X轴线圈60或被选通的Y轴线圈70被切换模块20切换至坐标模块50时，X轴线圈60或Y轴线圈70的两个端通过切换模块20和选通模块30连通坐标模块50，接收到的X轴坐标信号和Y轴坐标信号传输至坐标模块50。输入的坐标信号经上述坐标信号处理单元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轴线圈60和Y轴坐标信号的最大值所对应的Y轴线圈70。

主控模块10还用于输出增益控制信号GAIN_CTRL，以校准X轴线圈60或Y轴线圈70接收的坐标信号的增益；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，坐标模块50每处理完一个坐标信，在处理下一个坐标信号之前，先对电路中的积分电容进行放空。

图6和图7分别为图2所示的触控感应装置中第一开关单元301和第二开关单元302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：

第一开关单元301串接在切换模块20与预设数量的X轴线圈60之间，第二开关单元302串接在切换模块20与预设数量的Y轴线圈70之间。

第一开关单元301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X轴线圈60进行工作。

第二开关单元302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Y轴线圈70进行工作。

当第一开关单元301内部的模拟开关被选通时，与该模拟开关串接的X轴线圈60进行工作。被选通的X轴线圈60被切换至载波模块40时，用于发射载波信号FM+和接收调制信号FM-；被选通的X轴线圈60被切换至坐标模块50时，用于接收X轴坐标信号。

当第二开关单元302内部的模拟开关被选通时，与该模拟开关串接的Y轴线圈70进行工作。被选通的Y轴线圈70被切换至载波模块40时，用于发射载波信号FM+和接收调制信号FM-；被选通的Y轴线圈70被切换至坐标模块50时，用于接收Y轴坐标信号。

第一开关单元301选通一个X轴线圈60的同时，第二开关单元302选通一个Y轴线圈70，在任意时刻，均有且只有一个X轴线圈60和一个Y轴线圈70被选通，被选通的X轴线圈60和Y轴线圈70根据切换模块20的控制相应连通载波模块40或者坐标模块50，分工合作，完成载波信号FM+的发射过程和调制信号FM-的接收过程，并同时完成坐标信号的接收过程。

可选的，每个第一开关单元301和第二开关单元302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。主控模块10输出4路选通信号至第一开关单元301或第二开关单元302，从而控制模拟开关的工作状态。

在任意时刻，第一开关单元301有一个模拟开关被选通，与之对应的X轴线圈60进行工作，第二开关单元302有一个模拟开关被选通，与之对应的Y轴线圈70进行工作。

图8为图2所示的触控感应装置中切换模块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：

在一可选实施例中，切换模块20包括四通道单刀双掷开关U20和反相器U21。

四通道单刀双掷开关U20包括第一常闭端NC1、第二常闭端NC2、第三常闭端NC3、第四常闭端NC4、第一常开端NO1、第二常开端NO2、第三常开端NO3、第四常开端NO4、第一受控端IN1-2、第二受控端IN3-4、第一公共端COM1、第二公共端COM2、第三公共端COM3及第四公共端COM4。

第一常闭端NC1和第三常闭端NC3共接后接入坐标模块50，第二常闭端NC2和第三常闭端NC3共接后接入坐标模块50；第一常开端NO1和第三常开端NO3共接后接入载波模块40，第二常开端NO2和第四常开端NO4共接后接入载波模块40。

第一公共端COM1连接多个X轴线圈60的一端，第二公共端COM2连接多个X轴线圈60的另一端；第三公共端COM3连接多个Y轴线圈70的一端，第四公共端COM4连接多个Y轴线圈70的另一端。

第一受控端IN1-2与反相器U21的输入端共接后连接主控模块10，第二受控端IN3-4连接反相器U21的输出端。

具体地，主控模块10输出第一切换信号或者第二切换信号(统称为切换信号SW_TX_RX至四通道单刀双掷开关U20的第一受控端IN1-2，同时，切换信号SW_TX_RX经反相器U21反相后输出至四通道单刀双掷开关U20的第二受控端IN3-4。

当主控模块10输出第一切换信号，被选通的X轴线圈60通过切换模块20连接载波模块40，被选通的Y轴线圈70通过切换模块20连接坐标模块50。此时，共接点X+通过第一公共端COM1连接第一常开端NO1，共接点X-通过第二公共端COM2连接第二常开端NO2；共接点Y+通过第三公共端COM3连接第三常闭端NC3，共接点Y-通过第四公共端COM4连接第四常闭端NC4。

当主控模块10输出第二切换信号，被选通的X轴线圈60通过切换模块20连接坐标模块50，被选通的Y轴线圈70通过切换模块20连接载波模块40。此时，共接点X+通过第一公共端COM1连接第一常闭端NC1，共接点X-通过第二公共端COM2连接第二常闭端NC2；共接点Y+通过第三公共端COM3连接第三常开端NO3，共接点Y-通过第四公共端COM4连接第四常开端NO4。

可选的，第二切换信号为低电平信号。

可选的，第一切换信号为高电平信号。

下面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，激励信号具体为低频PWM方波信号。激励信号经过推挽放大后，驱动电感-电容串联谐振电路，通过X轴线圈60或Y轴线圈70发射低频的载波信号FM+，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，电磁笔将触控信号调制于载波信号FM+上形成调制信号FM-，并对外散射该调制信号FM-，再由X轴线圈60或Y轴线圈70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，以控制第一开关单元301和第二开关单元302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X轴线圈60和Y轴线圈70。被选通的X轴线圈60和Y轴线圈70，一方接收电磁笔反馈的坐标信号，另一方发射载波信号FM+并接收调制信号FM-。电磁笔的笔尖所触控的位置的电磁场最强，其对应的X轴线圈60和Y轴线圈70分别接收到的X轴坐标信号和Y轴坐标信号的值最大——例如电磁笔的笔尖触控电笔手写板的(X3，Y5)点，则X3轴线圈接收到的X轴坐标信号的值在所有X轴线圈60接收到的各个X轴坐标信号的值中是最大的，Y5轴线圈接收到的Y轴坐标信号的值在所有Y轴线圈70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轴线圈60(下面采用Xmax表示该X轴线圈60)和电压值最大的Y轴坐标信号所对应的Y轴线圈70(下面采用Ymax表示该Y轴线圈70)，从而初步确定电磁笔200的触控位置，即(Xmax，Ymax)。

主控模块10输出第一切换信号或第二切换信号至四通道单刀双掷开关U20，切换X(Y)轴线圈至载波模块40，Y(X)轴方向线圈同步地切换到坐标。主控模块10再控制选通模块30逐次选通X轴线圈60和Y轴线圈70。

主控模块10还将触控信号和电磁笔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。

图9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，包括如下步骤：

S01：采用主控模块10输出选通信号、第一切换信号或第二切换信号；

S02：采用选通模块30根据选通信号按预设顺序逐次选通多个X轴线圈60和多个Y轴线圈70，并在选通信号的每个周期内仅选通一个X轴线圈和一个Y轴线圈70；

S03：采用切换模块20当接收到第一切换信号时，将被选通的X轴线圈60切换至载波模块40，并将被选通的Y轴线圈70切换至坐标模块50；

S04：采用切换模块20当接收到第二切换信号时，将被选通的Y轴线圈70切换至载波模块40，并将被选通的X轴线圈60切换至坐标模块50；

S05：当X轴线圈60被切换至载波模块40且Y轴线圈70被切换至坐标模块50时，采用X轴线圈60发射载波信号FM+并接收电磁笔对自身的触控信号进行调制后输出的调制信号FM-，采用Y轴线圈70接收电磁笔反馈的坐标信号；

S06：当X轴线圈60被切换至坐标模块50且Y轴线圈70被切换至载波模块40时，采用Y轴线圈70发射载波信号FM+并接收调制信号FM-，采用X轴线圈60接收坐标信号；

S07：采用载波模块40将接收到的激励信号转换为载波信号FM+，以供X轴线圈60或Y轴线圈70进行发射，并对X轴线圈60或Y轴线圈70接收到的调制信号FM-进行信号处理后输出触控信号至主控模块10；

S08：采用坐标模块50将坐标信号进行信号处理后输出优化坐标信号至主控模块10；

S09：采用主控模块10对接收到坐标信号的最大值的X轴线圈60和Y轴线圈70进行标定，以确定电磁笔的触控位置，并上传触控信号和触控位置的信息；

下面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，激励信号具体为低频PWM方波信号。激励信号经过推挽放大后，驱动电感-电容串联谐振电路，通过X轴线圈60或Y轴线圈70发射低频的载波信号FM+，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，电磁笔将触控信号调制于载波信号FM+上形成调制信号FM-，并对外散射该调制信号FM-，再由X轴线圈60或Y轴线圈70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，以控制第一开关单元301和第二开关单元302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X轴线圈60和Y轴线圈70。被选通的X轴线圈60和Y轴线圈70，一方接收电磁笔反馈的坐标信号，另一方发射载波信号FM+并接收调制信号FM-。电磁笔的笔尖所触控的位置的电磁场最强，其对应的X轴线圈60和Y轴线圈70分别接收到的X轴坐标信号和Y轴坐标信号的值最大——例如电磁笔的笔尖触控电笔手写板的(X3，Y5)点，则X3轴线圈接收到的X轴坐标信号的值在所有X轴线圈60接收到的各个X轴坐标信号的值中是最大的，Y5轴线圈接收到的Y轴坐标信号的值在所有Y轴线圈70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Xmax和电压值最大的Y轴坐标信号所对应的Ymax，从而初步确定电磁笔200的触控位置，即(Xmax，Ymax)。

主控模块10输出第一切换信号或第二切换信号至四通道单刀双掷开关U20，切换X(Y)轴线圈至载波模块40，Y(X)轴方向线圈同步地切换到坐标。主控模块10再控制选通模块30逐次选通X轴线圈60和Y轴线圈70。

主控模块10还将触控信号和电磁笔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S02之后和步骤S09之前，还包括步骤S10：

采用选通模块30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轴线圈60相邻的多个X轴线圈60和与被标定的Y轴线圈70相邻的多个Y轴线圈70，以使被二次选通的多个X轴线圈60及多个Y轴线圈70分别再次接收坐标信号。

在一可选实施例在，在步骤S10之前，还包括步骤S11：采用主控模块10输出第二选通信号至选通模块30。

由于确定电磁笔的触控位置需要逐次选通所有X轴线圈60和Y轴线圈70，因此扫描用时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30，使得与Xmax相邻的多个X轴线圈60(例如Xmax-2，Xmax-1，Xmax+1，Xmax+2)和与Ymax相邻的多个Y轴线圈70(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，这些坐标信号经坐标模块50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轴线圈60Xmax-2、Xmax-1、Xmax、Xmax+1及Xmax+2中接收到X轴坐标信号的最大值的线圈，同理，标定Y轴线圈70Ymax-2、Ymax-1、Ymax、Ymax+1及Ymax+2中接收到Y轴坐标信号的最大值的线圈。

例如，二次标定的线圈组合为(Xmax，Ymax+2)，其相比于初步标定的线圈组合(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，通过切换模块将X轴线圈切换至载波模块并将Y轴线圈70同步切换至坐标模块，或者将Y轴线圈70切换至载波模块并将X轴线圈同步切换至坐标模块；且选通模块按预设顺序逐次选通多个X轴线圈和多个Y轴线圈70——实现了当X轴线圈发射载波信号并接收电磁笔反馈的调制信号时，Y轴线圈70接收坐标信号；当Y轴线圈70发射载波信号并接收电磁笔反馈的调制信号时，X轴线圈接收坐标信号。因此，保证了不间断向电磁笔发射载波信号，实现同步发射载波信号和接收坐标信号，收发信号的时长不再相互限制，电磁笔无线充电、不间断蓄能，接收坐标信号的实时性高，降低了延迟作用，精度高；并且载波模块处理调制信号，坐标模块处理坐标信号，信号处理效率高。

在本文对各种电路、装置或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。

在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

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。