本發(fā)明一般涉及無(wú)線通信，并且更具體地涉及用于移動(dòng)設(shè)備中的電容式近場(chǎng)通信的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

智能電話和其它移動(dòng)設(shè)備已經(jīng)迅速變得在全世界范圍內(nèi)無(wú)處不在。通常在餐廳、在等候室中或在街角看到使用中的移動(dòng)電話和平板計(jì)算機(jī)。移動(dòng)設(shè)備被用于玩游戲、拍照、聆聽(tīng)音樂(lè)、社交聯(lián)網(wǎng)或簡(jiǎn)單地經(jīng)由內(nèi)置麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器與另一個(gè)人交談。

移動(dòng)設(shè)備通過(guò)使家庭和朋友保持通信、允許將任何時(shí)刻捕捉為照片或視頻，并且提供在緊急情況下聯(lián)系某人的手段而豐富了生活。圖1a圖示了移動(dòng)設(shè)備10。移動(dòng)設(shè)備10是觸摸屏平板蜂窩式（蜂窩）電話。在其它實(shí)施例中，移動(dòng)設(shè)備10是平板計(jì)算機(jī)、尋呼機(jī)、GPS接收器、智能手表或其它可穿戴計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、手持游戲控制臺(tái)或能夠無(wú)線電通信的任何其它設(shè)備。

移動(dòng)設(shè)備10包括在移動(dòng)設(shè)備的前側(cè)上的觸摸屏12。觸摸屏12用于顯示圖形用戶界面（GUI）。觸摸屏12上的GUI向用戶呈現(xiàn)如由移動(dòng)設(shè)備10的操作系統(tǒng)確定的反饋、通知和其它信息。觸摸屏12對(duì)來(lái)自移動(dòng)設(shè)備10的用戶的身體部分的物理觸摸敏感。觸摸屏12利用電阻、電容、聲波、紅外格柵、光學(xué)成像或其它方法來(lái)確定用戶的觸摸的存在和位置。

在移動(dòng)設(shè)備10的一個(gè)常見(jiàn)使用場(chǎng)景中，觸摸屏12將按鈕顯示為GUI的部分，并且用戶觸摸觸摸屏上的按鈕的位置以執(zhí)行與按鈕相關(guān)聯(lián)的動(dòng)作。在一個(gè)實(shí)施例中，觸摸屏12顯示3x4電話小鍵盤（keypad）。用戶通過(guò)在其中顯示要撥號(hào)的期望號(hào)碼的位置處觸摸觸摸屏12來(lái)在所顯示的小鍵盤上撥號(hào)電話號(hào)碼。觸摸屏12顯示字母數(shù)字鍵盤連同電話小鍵盤或作為對(duì)電話小鍵盤的替換，其中用戶在要在觸摸屏上所顯示的文本輸入字段中錄入的字母、數(shù)字或符號(hào)的位置中觸摸屏幕。觸摸屏12還用于觀看所下載或流式傳輸?shù)囊曨l，或玩游戲，其中用戶的觸摸控制視頻的回放或游戲的玩耍。在一些實(shí)施例中，當(dāng)觸摸屏的顯示組件被禁用時(shí)，觸摸屏12對(duì)用戶的觸摸敏感。當(dāng)聆聽(tīng)音樂(lè)時(shí)，用戶通過(guò)在屏幕12上繪制符號(hào)來(lái)暫停音樂(lè)，或者前進(jìn)到下一音軌，即使在觸摸屏上沒(méi)有顯示任何事物。

按鈕14為觸摸屏12提供可替換的用戶輸入機(jī)制。按鈕14執(zhí)行取決于在移動(dòng)設(shè)備10上運(yùn)行的操作系統(tǒng)的編程的功能。在一個(gè)實(shí)施例中，按鈕14將觸摸屏12上的GUI返回到主屏幕，回到先前的GUI屏幕，或者在GUI上打開(kāi)菜單。在其它實(shí)施例中，按鈕14的功能基于在觸摸屏12上顯示的上下文而改變。

揚(yáng)聲器16向移動(dòng)設(shè)備10的用戶提供可聽(tīng)反饋。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10接收到傳入消息時(shí)，揚(yáng)聲器16產(chǎn)生可聽(tīng)通知聲音以提醒用戶所接收到的消息。傳入電話呼叫導(dǎo)致來(lái)自揚(yáng)聲器16的響鈴聲音以提醒用戶。在其它實(shí)施例中，當(dāng)接收到傳入電話呼叫時(shí)，經(jīng)由揚(yáng)聲器16播放經(jīng)由觸摸屏12上的GUI可選擇的音樂(lè)鈴聲。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10被用于參與電話呼叫時(shí)，移動(dòng)設(shè)備的用戶對(duì)麥克風(fēng)17說(shuō)話，同時(shí)通過(guò)揚(yáng)聲器16再生（reproduce）另一對(duì)話參與者的語(yǔ)音。當(dāng)用戶觀看電影或玩游戲時(shí)，與電影或游戲相關(guān)聯(lián)的聲音由揚(yáng)聲器16產(chǎn)生以供用戶聽(tīng)到。

前置（front facing）攝像機(jī)18向移動(dòng)設(shè)備10的操作系統(tǒng)提供視覺(jué)反饋。攝像機(jī)18創(chuàng)建面向觸摸屏12的區(qū)域的數(shù)字圖像。在運(yùn)行在移動(dòng)設(shè)備10上的視頻聊天應(yīng)用中使用攝像機(jī)18以在對(duì)話期間捕捉用戶面部的視頻。移動(dòng)設(shè)備10向另一位置中的另一移動(dòng)設(shè)備發(fā)射用戶的視頻，并且接收使用另一移動(dòng)設(shè)備的另一人員的流視頻，所述流視頻顯示在觸摸屏12上。攝像機(jī)18還用于自拍或拍取其它圖片。當(dāng)攝像機(jī)18用于拍取圖片時(shí)，觸摸屏12顯示由攝像機(jī)捕捉的圖像使得觸摸屏是電子取景器。所捕捉到的照片存儲(chǔ)在移動(dòng)設(shè)備10內(nèi)的存儲(chǔ)器上以供隨后在觸摸屏12上進(jìn)行查看、在社交網(wǎng)絡(luò)上分享或備份到個(gè)人計(jì)算機(jī)。

外殼20為移動(dòng)設(shè)備10的內(nèi)部組件提供結(jié)構(gòu)支撐和保護(hù)。外殼20由堅(jiān)固的塑料或金屬材料制成以承受如果直接暴露則導(dǎo)致對(duì)移動(dòng)設(shè)備10內(nèi)的電路板和其它組件的傷害的環(huán)境危害。在一個(gè)實(shí)施例中，與觸摸屏12相對(duì)的外殼20的面板可移除以暴露諸如訂戶標(biāo)識(shí)模塊（SIM）卡、閃速存儲(chǔ)器卡或電池之類的移動(dòng)設(shè)備10的可互換部分。外殼20包括觸摸屏12之上的透明玻璃或塑料部分，其在允許通過(guò)外殼感測(cè)到用戶的觸摸的同時(shí)保護(hù)觸摸屏免受環(huán)境因素?fù)p害。

圖1b圖示了作為電話而操作移動(dòng)設(shè)備10的用戶30。外殼20的一部分被移除以圖示移動(dòng)設(shè)備10內(nèi)的天線32。用戶30將具有揚(yáng)聲器16的移動(dòng)設(shè)備10握持在用戶的耳朵上。麥克風(fēng)17定向?yàn)槌蛴脩?0的嘴部。當(dāng)用戶30說(shuō)話時(shí)，麥克風(fēng)17檢測(cè)和數(shù)字化用戶的語(yǔ)音以供向用戶正在與之說(shuō)話的人員傳輸。用戶正在與之說(shuō)話的人員向移動(dòng)設(shè)備10發(fā)射經(jīng)數(shù)字化的語(yǔ)音信號(hào)，所述語(yǔ)音信號(hào)在揚(yáng)聲器16上再生并且由用戶聽(tīng)到。用戶30由此通過(guò)使用移動(dòng)設(shè)備10與另一人員對(duì)話。

移動(dòng)設(shè)備10通過(guò)使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)或能夠進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)的其它網(wǎng)絡(luò)來(lái)發(fā)送用戶30的語(yǔ)音信號(hào)，并且接收與其對(duì)話的人員的語(yǔ)音信號(hào)。在各種實(shí)施例中，移動(dòng)設(shè)備10通過(guò)Wi-Fi、藍(lán)牙、GSM、CDMA、LTE、HSPA+、WiMAX或其它無(wú)線網(wǎng)絡(luò)類型發(fā)射語(yǔ)音信號(hào)和其它數(shù)據(jù)。移動(dòng)設(shè)備10通過(guò)使用從RF天線32發(fā)出的射頻（RF）電磁波發(fā)射語(yǔ)音信號(hào)。移動(dòng)設(shè)備10中的RF放大器向天線32供應(yīng)電流，所述電流包含語(yǔ)音信息并且在射頻處振蕩。天線32通過(guò)區(qū)域周圍移動(dòng)設(shè)備10輻射作為電磁波的電流能量。電磁波到達(dá)蜂窩塔，所述蜂窩塔繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)語(yǔ)音信號(hào)以最終被用戶30與之對(duì)話的人員接收。

圖1c是移動(dòng)設(shè)備10的RF段33的框圖。RF段33表示位于移動(dòng)設(shè)備10內(nèi)的電路板上的電路系統(tǒng)的部分。RF段33包括微控制器或中央處理單元（CPU）34、RF收發(fā)器36、RF放大器38和天線32。為了使移動(dòng)設(shè)備10接收音頻信號(hào)或其它數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，無(wú)線電波首先由天線32接收。傳入無(wú)線電波的振蕩電場(chǎng)和磁場(chǎng)在天線32中的電子上施加力，使電子振蕩并且在天線中產(chǎn)生電流。RF收發(fā)器36對(duì)傳入信號(hào)進(jìn)行解調(diào)以消除RF頻率并且向CPU 34發(fā)送底層數(shù)據(jù)。

當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10正在發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，CPU 34首先提供要發(fā)射的數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，CPU 34從麥克風(fēng)17接收音頻數(shù)據(jù)并且在音頻數(shù)據(jù)上執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理功能。CPU 34執(zhí)行對(duì)于音頻數(shù)據(jù)而言所要求的任何數(shù)字信號(hào)處理或基帶處理，或者使用單獨(dú)的數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）或基帶集成電路（IC）。在其它實(shí)施例中，發(fā)送非語(yǔ)音數(shù)據(jù)，例如傳出文本消息或用戶30希望在觸摸屏12上查看的網(wǎng)站的統(tǒng)一資源定位符（URL）。一旦CPU 34已經(jīng)接收到或生成了要發(fā)射的數(shù)據(jù)，從CPU向RF收發(fā)器36發(fā)送數(shù)據(jù)。RF收發(fā)器36通過(guò)使用用于移動(dòng)設(shè)備10與之通信的網(wǎng)絡(luò)的頻率調(diào)制數(shù)據(jù)來(lái)生成包含要發(fā)射的數(shù)據(jù)的RF信號(hào)。

從RF收發(fā)器36向RF放大器38發(fā)送RF信號(hào)。RF放大器38放大來(lái)自RF收發(fā)器36的信號(hào)以生成供天線32發(fā)射的較高功率RF信號(hào)。RF放大器38向天線32發(fā)送經(jīng)放大的RF信號(hào)。經(jīng)放大的RF信號(hào)導(dǎo)致天線32內(nèi)的電子的振蕩電流。振蕩電流產(chǎn)生繞天線32的振蕩磁場(chǎng)和沿天線的振蕩電場(chǎng)。時(shí)變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)輻射離開(kāi)天線32而到周圍環(huán)境中作為RF電磁波。

RF放大器38的輸出功率由CPU 34控制。CPU 34通過(guò)配置RF放大器38的增益設(shè)置來(lái)控制從天線32發(fā)出的RF信號(hào)的強(qiáng)度。從移動(dòng)設(shè)備10接收無(wú)線電波的設(shè)備可以是從對(duì)于家庭內(nèi)Wi-Fi而言幾英尺遠(yuǎn)到對(duì)于鄉(xiāng)村蜂窩服務(wù)而言幾英里遠(yuǎn)，或者潛在地甚至更加遠(yuǎn)離移動(dòng)設(shè)備。RF放大器38的較高增益設(shè)置使較高功率電磁無(wú)線電波從移動(dòng)設(shè)備10發(fā)出。在更遠(yuǎn)離移動(dòng)設(shè)備10的位置處接收到較高功率電磁無(wú)線電波。

天線32是全向的，即天線近似相等地在每一個(gè)方向上從移動(dòng)設(shè)備10輻射能量。全向天線32為移動(dòng)設(shè)備10給出與蜂窩塔的良好連接性而不考慮移動(dòng)設(shè)備被握持在的角度。然而，由于天線32的全向性質(zhì)，當(dāng)用戶握持移動(dòng)設(shè)備靠近身體部分時(shí)，來(lái)自天線的顯著量的RF電磁輻射被輻射到用戶30中，如圖1b中所圖示的那樣。存在與來(lái)自移動(dòng)設(shè)備（諸如移動(dòng)設(shè)備10）的由人體吸收的RF輻射有關(guān)的一些健康擔(dān)憂。一些研究表明，由身體吸收的RF能量可能與癌癥和其它疾病有關(guān)聯(lián)。

比吸收率（SAR）是在暴露于RF電磁場(chǎng)時(shí)被人體以其吸收能量的比率的度量。SAR測(cè)量對(duì)100kHz與10GHz之間的電磁場(chǎng)的暴露。SAR評(píng)級(jí)通常與蜂窩電話和磁共振成像（MRI）掃描儀關(guān)聯(lián)地使用。

當(dāng)測(cè)量由于移動(dòng)設(shè)備10的SRA時(shí)，將移動(dòng)設(shè)備放置在處于交談位置中的頭部處，如圖1b中所圖示的那樣。然后在整個(gè)頭部中具有最高吸收率的位置處測(cè)量SAR值，所述位置一般是頭部最接近于天線32的部分。在美國(guó)，聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）要求移動(dòng)設(shè)備具有在包含吸收最多RF能量的1克組織的質(zhì)量的體積之上取得的處于或低于1.6瓦特每千克（W/kg）的SAR水平。在歐洲，歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（CENELEC）指定在吸收最多RF能量的10克組織上平均的2W/kg的SAR限制。

限制來(lái)自移動(dòng)設(shè)備10的SAR的規(guī)定有效限制當(dāng)使用時(shí)靠近用戶30的身體的移動(dòng)設(shè)備的RF功率。限制RF輸出限制信號(hào)強(qiáng)度并且可以使移動(dòng)設(shè)備10到蜂窩電話發(fā)射塔的連接性降級(jí)。圖2a-2c示出SAR與移動(dòng)設(shè)備10距用戶30的距離的關(guān)系的圖表。在圖2a和2b中，RF放大器38具有恒定功率輸出。在圖2a中，CPU 34已經(jīng)將RF放大器38配置用于高RF功率和移動(dòng)設(shè)備10到蜂窩電話發(fā)射塔的良好連接性。線40圖示了在恒定RF功率輸出的情況下，SAR在移動(dòng)設(shè)備10移動(dòng)更加遠(yuǎn)離用戶30（即在圖2a中的圖表上更加靠右）時(shí)降低。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10移動(dòng)更加靠近用戶30時(shí)，SAR增加。

從移動(dòng)設(shè)備10發(fā)出的輻射在輻射行進(jìn)更加遠(yuǎn)離天線32時(shí)衰減。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10直接靠近用戶30的頭部時(shí)，從天線32發(fā)出的許多輻射集中在頭部的小區(qū)域上，導(dǎo)致高SAR。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10更加遠(yuǎn)離用戶30時(shí)，輻射擴(kuò)散開(kāi)并且以較低能量水平撞擊用戶身體的較大區(qū)域。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10被舉起到頭部時(shí)撞擊用戶30的許多輻射將在移動(dòng)設(shè)備以一定距離被握持時(shí)錯(cuò)過(guò)用戶。

線40示出當(dāng)被配置用于高RF功率和良好連接性時(shí)，移動(dòng)設(shè)備10將在移動(dòng)設(shè)備被握持在用戶30的身體部分的距離d內(nèi)時(shí)超過(guò)SAR規(guī)定限制42。在一個(gè)實(shí)施例中，移動(dòng)設(shè)備10在被配置用于高功率輸出時(shí)超過(guò)SAR規(guī)定限制42所在的距離d是10毫米（mm）。如圖2a中所配置的移動(dòng)設(shè)備10包括良好的連接性但是在與SAR規(guī)定的依從外。

確保移動(dòng)設(shè)備10的SAR保持在規(guī)定限制42以下的一種解決方案是降低移動(dòng)設(shè)備的RF輸出功率，如圖2b所圖示的那樣。線44示出當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10移動(dòng)得更加遠(yuǎn)離用戶30時(shí)，SAR降低，如圖2a的配置一樣。然而，在圖2b中，移動(dòng)設(shè)備10被配置用于較低RF輸出，并且在移動(dòng)設(shè)備抵靠用戶30握持時(shí)不超過(guò)SAR規(guī)定限制42。較低RF輸出使移動(dòng)設(shè)備10依從SAR規(guī)定，但是降低移動(dòng)設(shè)備的連接性。

圖2c圖示了將移動(dòng)設(shè)備10的SAR維持在規(guī)定限制42以下的另一解決方案。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10被握持在距用戶30大于d的距離處時(shí)，由線46圖示的移動(dòng)設(shè)備的RF輸出功率在類似于圖2a中圖示的較高功率設(shè)置的水平處。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10在用戶30的距離d（即在圖2a的配置中SAR將會(huì)超過(guò)規(guī)定限制42所在的距離）內(nèi)移動(dòng)時(shí)，移動(dòng)設(shè)備的RF輸出降低以保持在規(guī)定限制以下。在距離d內(nèi)降低的RF輸出由線48圖示，其類似于圖2b的線44。如圖2c中所配置的，移動(dòng)設(shè)備10包括在距用戶30大于d的距離處被握持時(shí)的良好的連接性，以及當(dāng)在用戶的距離d內(nèi)被握持時(shí)保持在SAR規(guī)定限制42以下的降低的RF輸出。

為了實(shí)現(xiàn)圖2c中圖示的配置，移動(dòng)設(shè)備10包括用于檢測(cè)距用戶30的距離的接近（proximity）傳感器。當(dāng)接近傳感器檢測(cè)到用戶30在接近傳感器的距離d內(nèi)時(shí)，CPU 34降低RF放大器38的RF功率輸出以防止移動(dòng)設(shè)備10的SAR上升到規(guī)定限制42以上。當(dāng)接近傳感器檢測(cè)到在移動(dòng)設(shè)備10的距離d內(nèi)沒(méi)有人體時(shí)，CPU 34增加RF功率輸出以改進(jìn)連接性。

圖3a圖示了其中觸摸屏12的部分被移除以揭示近場(chǎng)通信（NFC）回路天線50和NFC芯片52的移動(dòng)設(shè)備10。NFC回路天線50顯著小于用于通過(guò)NFC回路天線的通信的載波信號(hào)的波長(zhǎng)。NFC回路天線50相比于載波信號(hào)的波長(zhǎng)的短長(zhǎng)度降低從NFC回路天線輻射的電磁波的幅度而同時(shí)仍舊產(chǎn)生靠近回路天線的顯著磁場(chǎng)或電場(chǎng)。移動(dòng)設(shè)備10的NFC回路天線50與具有NFC回路天線的另一設(shè)備之間的感應(yīng)耦合允許兩個(gè)設(shè)備之間的通信。

如圖3b中所圖示的，NFC技術(shù)被用于在兩個(gè)移動(dòng)設(shè)備之間的通信，諸如移動(dòng)設(shè)備10和移動(dòng)設(shè)備54。用戶30可以通過(guò)將移動(dòng)設(shè)備保持在幾英寸內(nèi)并且發(fā)起NFC通信來(lái)在移動(dòng)設(shè)備10與移動(dòng)設(shè)備54之間傳遞文件或其它數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，在具有NFC的兩個(gè)設(shè)備在彼此的范圍內(nèi)時(shí)NFC通信被自動(dòng)觸發(fā)。當(dāng)檢測(cè)到移動(dòng)設(shè)備54靠近移動(dòng)設(shè)備10的NFC回路天線50時(shí)，觸摸屏12顯示用戶30可以從其選擇以利用NFC連接的各種選項(xiàng)。

雖然NFC使得能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)設(shè)備10的有用功能，但是NFC回路天線50和NFC芯片52在針對(duì)部分所要求的面積以及制造成本和復(fù)雜性方面為移動(dòng)設(shè)備10添加了顯著成本。NFC能力不僅要求NFC回路天線50和NFC芯片52的添加，而且在移動(dòng)設(shè)備10中要求諸如電阻器和電容器之類的許多其它部分以使NFC工作。此外，通過(guò)NFC回路天線50進(jìn)行發(fā)射汲取顯著量的電流，這耗費(fèi)移動(dòng)設(shè)備10的電池功率。

移動(dòng)設(shè)備制造商的一個(gè)目標(biāo)是降低在移動(dòng)設(shè)備中使用的部分的數(shù)目。降低移動(dòng)設(shè)備中的部分的數(shù)目允許移動(dòng)設(shè)備被制造得更薄且更加輕量，這是當(dāng)今消費(fèi)者所期望的特性。降低部分的數(shù)目還降低制造移動(dòng)設(shè)備的成本和復(fù)雜性，這對(duì)于制造商而言增加利潤(rùn)并且對(duì)于消費(fèi)者而言降低價(jià)格。

制造商降低用于制成移動(dòng)設(shè)備的部分的數(shù)目的一種方式是使用現(xiàn)有部分來(lái)添加新的功能，或者使用單個(gè)部分用于先前要求多個(gè)部分的多個(gè)功能。挑戰(zhàn)存在于組合功能以使用更少的部分。許多時(shí)候，部分不可同時(shí)用于多個(gè)功能，因此，功能必須被時(shí)間復(fù)用。時(shí)間復(fù)用意味著當(dāng)某一部分用于多個(gè)功能時(shí)，該部分在任何給定時(shí)間處僅被用于所述功能之一。組合功能以使用更少部分的另一項(xiàng)挑戰(zhàn)是使現(xiàn)有技術(shù)適配于新的用途。在一些情況中，使用現(xiàn)有部分以用于新的功能所必要的修改不是顯而易見(jiàn)的，或者要求對(duì)集成電路模塊的改變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

存在使得能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)設(shè)備與其它附近設(shè)備之間的通信而不向移動(dòng)設(shè)備添加部分和復(fù)雜電路系統(tǒng)的需要。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是一種制作移動(dòng)設(shè)備的方法，包括以下步驟：提供導(dǎo)電元件，提供接地節(jié)點(diǎn)，提供耦合在導(dǎo)電元件與接地節(jié)點(diǎn)之間的切換器，提供被配置成控制切換器的第一存儲(chǔ)器元件；以及提供被配置成測(cè)量導(dǎo)電元件的電容的電容式觸摸控制器。

在另一實(shí)施例中，本發(fā)明是一種制作移動(dòng)設(shè)備的方法，包括以下步驟：提供導(dǎo)電元件，提供接地節(jié)點(diǎn)，提供耦合在導(dǎo)電元件與接地節(jié)點(diǎn)之間的切換器，以及提供被配置成控制切換器的第一存儲(chǔ)器元件。

在另一實(shí)施例中，本發(fā)明是一種制作移動(dòng)設(shè)備的方法，包括以下步驟：提供導(dǎo)電元件，提供接地節(jié)點(diǎn)，以及提供耦合在導(dǎo)電元件與接地節(jié)點(diǎn)之間的切換器。

在另一實(shí)施例中，本發(fā)明是一種移動(dòng)設(shè)備，包括導(dǎo)電元件和接地節(jié)點(diǎn)。切換器耦合在導(dǎo)電元件與接地節(jié)點(diǎn)之間。

附圖說(shuō)明

圖1a-1c圖示了具有RF發(fā)射能力的移動(dòng)設(shè)備；

圖2a-2c圖示了在使用和不使用接近傳感器的情況下，SAR與對(duì)于移動(dòng)設(shè)備而言距人體的距離的關(guān)系；

圖3a-3b圖示了包括電感式近場(chǎng)通信能力的移動(dòng)設(shè)備；

圖4a-4b圖示了包括接近傳感器的移動(dòng)設(shè)備；

圖5a-5c圖示了接近感測(cè)元件、周圍屏蔽區(qū)域和人類手指之間的電場(chǎng)；

圖6a-6c圖示了第一移動(dòng)設(shè)備的接近感測(cè)元件與第二移動(dòng)設(shè)備的接近感測(cè)元件之間的電場(chǎng)；

圖7a-7b圖示了包括使用感測(cè)元件發(fā)射數(shù)據(jù)的能力的電容式觸摸控制器；

圖8a-8b圖示了使用電容式NFC在兩個(gè)移動(dòng)設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)；以及

圖9a-9b圖示了用于通過(guò)電容式NFC發(fā)射和接收數(shù)據(jù)的FIFO。

具體實(shí)施方式

在參考附圖的以下描述中在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中描述本發(fā)明，在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的元件。雖然在用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的最佳模式方面描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)到的是，意圖在于涵蓋如可以包括在如由隨附權(quán)利要求及其如由以下公開(kāi)內(nèi)容和附圖支持的等同物限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替換物、修改和等同物。

圖4a圖示了移動(dòng)設(shè)備10，其中觸摸屏12和外殼20的部分被移除以顯露具有CPU 34的印刷電路板（PCB）55、電容式觸摸控制器56、感測(cè)元件58和形成或布置在PCB上的屏蔽區(qū)域60。在其它實(shí)施例中，使用柔性印刷電路（FPC）而不是PCB 55。電容式觸摸控制器56和感測(cè)元件58形成用于移動(dòng)設(shè)備10的接近傳感器。在一些實(shí)施例中，使用不要求單獨(dú)的感測(cè)元件的接近傳感器。導(dǎo)電跡線62將感測(cè)元件58連接到電容式觸摸控制器56，而導(dǎo)電跡線64將屏蔽區(qū)域60連接到電容式觸摸控制器。導(dǎo)電跡線66提供CPU 34與電容式觸摸控制器56之間的通信。

PCB 55提供用于安裝電子部分和形成提供移動(dòng)設(shè)備10的功能所必要的導(dǎo)電跡線的基座。PCB 55包括如實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備10的功能所要求的未被圖示的其它電路元件和半導(dǎo)體封裝。PCB 55包括對(duì)于移動(dòng)設(shè)備10而言必要的所有電子部分。在其它實(shí)施例中，跨多個(gè)PCB拆分用于移動(dòng)設(shè)備10的電子部分。PCB 55包括附加部分，諸如通用串行總線（USB）端口、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）、閃速存儲(chǔ)器、圖形處理單元（GPU）或芯片上系統(tǒng)（SoC）。

電容式觸摸控制器56是被設(shè)計(jì)成測(cè)量感測(cè)元件58的自電容或固有電容的IC。自電容是在導(dǎo)電元件（例如感測(cè)元件58）與接地電位（potential）之間測(cè)量的電容。當(dāng)要檢測(cè)的導(dǎo)電對(duì)象（例如用戶30的膝部、手指、手掌或面部）未存在于感測(cè)元件58附近時(shí)，感測(cè)元件的自電容Csensor是環(huán)境電容Cenv。Cenv通過(guò)與感測(cè)元件附近的環(huán)境相互作用的來(lái)自感測(cè)元件58的電場(chǎng)來(lái)確定。特別地，來(lái)自感測(cè)元件58的電場(chǎng)與諸如屏蔽區(qū)域60、跡線62-66、功率和接地平面、導(dǎo)電通孔和IC之類的附近導(dǎo)電材料相互作用。當(dāng)用戶30的身體部分存在于感測(cè)元件58附近時(shí)，感測(cè)元件的自電容Csensor是Cenv加上可歸因于身體部分的電容Cuser。利用Cenv的值來(lái)校準(zhǔn)電容式觸摸控制器56，并且從感測(cè)元件58的總自電容減去Cenv。其余電容是可歸因于在感測(cè)元件58的接近區(qū)域中的用戶30的身體部分的自電容，即Cuser。在實(shí)踐中，電容式觸摸控制器56內(nèi)的可配置的電容器組取消或抵消對(duì)自電容的Cenv貢獻(xiàn)，留下要測(cè)量的Cuser，盡管在其它實(shí)施例中使用從Csensor隔離出Cuser的其它方法。

如果Cuser（即所測(cè)量的可歸因于用戶30的感測(cè)元件58的自電容）近似地等于零，電容式觸摸控制器56經(jīng)由存儲(chǔ)器映射標(biāo)志以及中斷向CPU 34報(bào)告缺乏或沒(méi)有接近。如果Cuser超過(guò)與人體部分相關(guān)聯(lián)的閾值，電容式觸摸控制器56以類似的方式報(bào)告接近。除指示接近或其缺乏的標(biāo)志之外，電容式觸摸控制器56向CPU 34報(bào)告針對(duì)每一個(gè)Cuser測(cè)量的與Cuser成比例的數(shù)字值，是否檢測(cè)到接近。CPU 34使用用于簡(jiǎn)單應(yīng)用的接近標(biāo)志，其中僅需要接近或缺乏接近，并且使用數(shù)字Cuser值來(lái)實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的功能。

電容式觸摸控制器56通過(guò)首先使用電容器組取消Cenv并且然后將其余電容Cuser轉(zhuǎn)換成成比例的電壓電位來(lái)對(duì)感測(cè)元件58的自電容進(jìn)行感測(cè)。在一些實(shí)施例中，將感測(cè)元件58的整個(gè)自電容Csensor被轉(zhuǎn)換成成比例的電壓并且然后被降低與Cenv成比例的電壓。使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將與Cuser成比例的所得到的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。處理數(shù)字Cuser值以確定Cuser是否超過(guò)用于確認(rèn)接近的閾值。

感測(cè)元件58是在PCB 55的表面上形成的方形銅塊，盡管在其它實(shí)施例中其它形狀和其它導(dǎo)電材料被用于感測(cè)元件。在一個(gè)實(shí)施例中，相同物理元件被用于天線32和感測(cè)元件58二者。在其中單個(gè)物理元件用于天線32和感測(cè)元件58的實(shí)施例中，電容器和電感器被用于對(duì)RF信號(hào)進(jìn)行濾波以免到達(dá)電容式觸摸控制器56并且對(duì)較低頻率信號(hào)進(jìn)行濾波以免到達(dá)RF放大器38和RF收發(fā)器36。在其它實(shí)施例中，任何導(dǎo)電元件被用于感測(cè)元件58。

感測(cè)元件58經(jīng)由電場(chǎng)與諸如導(dǎo)電跡線、通孔和接地平面之類的附近導(dǎo)電材料以及用戶30的膝部、手指、手掌或面部相互作用。當(dāng)向感測(cè)元件58施加電荷時(shí)，朝向感測(cè)元件吸引任何附近的導(dǎo)電材料內(nèi)的相反電荷。當(dāng)增加靠近感測(cè)元件58的導(dǎo)電材料量時(shí)，較大量的電荷被吸引到感測(cè)元件以用于感測(cè)元件的給定電壓電位。因此，感測(cè)元件58的自電容是靠近感測(cè)元件的導(dǎo)電材料的量的函數(shù)。具有到接地電位處的電路節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)電路徑的導(dǎo)電材料對(duì)自電容具有較大影響，因?yàn)榻拥毓?jié)點(diǎn)提供到導(dǎo)電材料中的附加電荷源。感測(cè)元件58通過(guò)接地節(jié)點(diǎn)將相反電荷吸引到附近的導(dǎo)電材料中。

屏蔽區(qū)域60提供大體上圍繞感測(cè)元件58的電磁屏蔽。形成在與感測(cè)元件58和屏蔽區(qū)域60相對(duì)的PCB 55的表面上的屏蔽區(qū)域降低感測(cè)元件檢測(cè)移動(dòng)設(shè)備10的背側(cè)上的導(dǎo)電材料的能力。

屏蔽區(qū)域60電氣連接到電容式觸摸控制器56。當(dāng)測(cè)量感測(cè)元件的自電容時(shí)，電容式觸摸控制器56以與感測(cè)元件58類似的電壓電位驅(qū)動(dòng)屏蔽區(qū)域60。在其它實(shí)施例中，屏蔽區(qū)域60電氣連接到接地電位。將屏蔽區(qū)域60連接到接地電位提供感測(cè)元件58的自電容的Cenv分量的增加。較高Cenv要求電容式觸摸控制器56內(nèi)的較大電容器組以抵消較高Cenv。以與感測(cè)元件58類似的電壓電位驅(qū)動(dòng)屏蔽區(qū)域60提供較低Cenv，并且降低電容式觸摸控制器56內(nèi)的電容器組的所要求尺寸。

導(dǎo)電跡線62將感測(cè)元件58連接到電容式觸摸控制器56。在一些實(shí)施例中，使用多個(gè)感測(cè)元件，其中每一個(gè)感測(cè)元件利用不同的導(dǎo)電跡線分別地連接到電容式觸摸控制器56。在一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)元件被用于實(shí)現(xiàn)按鈕14，其中在按鈕上感測(cè)到用戶30的接近時(shí)激活按鈕。電容式觸摸控制器56操縱感測(cè)元件58的電壓并且經(jīng)由導(dǎo)電跡線62檢測(cè)感測(cè)元件的自電容。導(dǎo)電跡線64將屏蔽區(qū)域60連接到電容式觸摸控制器56。電容式觸摸控制器56經(jīng)由導(dǎo)電跡線64控制屏蔽區(qū)域60的電壓以近似地等于感測(cè)元件58的電壓。

導(dǎo)電跡線66將CPU 34連接到電容式觸摸控制器56。跡線66包括用于對(duì)于CPU 34與電容式觸摸控制器56之間的通信而言必要的重置、中斷、數(shù)據(jù)、地址、時(shí)鐘、使能和其它信號(hào)的線路。在一個(gè)實(shí)施例中，CPU 34通過(guò)使用內(nèi)部集成電路（I²C）協(xié)議與電容式觸摸控制器56通信。在其它實(shí)施例中使用其它通信協(xié)議。

電容式觸摸控制器56的一些功能由CPU 34通過(guò)使用連接到電容式觸摸控制器上的引腳的單個(gè)導(dǎo)電跡線66控制，諸如啟用或禁用感測(cè)。通過(guò)由CPU 34從電容式觸摸控制器56內(nèi)的硬件寄存器讀取或向其寫入而實(shí)行其它功能。從電容式觸摸控制器56內(nèi)部的存儲(chǔ)器映射硬件寄存器讀取原始Cuser值。寄存器還被CPU 34用于設(shè)置電容式觸摸控制器56報(bào)告接近時(shí)的Cuser的閾值。利用電容式觸摸控制器56上的分立輸入或輸出引腳以及電容式觸摸控制器內(nèi)的硬件寄存器實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能。電容式觸摸控制器56由CPU 34通過(guò)切換（toggle）電容式觸摸控制器的重置輸入引腳或者通過(guò)CPU向電容式觸摸控制器內(nèi)的軟重置寄存器進(jìn)行寫入來(lái)重置。

在圖4b中，用戶30將移動(dòng)設(shè)備10舉起到他或她的頭部。感測(cè)元件58的自電容由于感測(cè)元件和用戶之間的電場(chǎng)的相互作用而增加。在移動(dòng)設(shè)備10布置成接近用戶30之前，在移動(dòng)設(shè)備前方的區(qū)域被空氣占據(jù)，空氣具有對(duì)自電容的比用戶的頭部更小的影響。電容式觸摸控制器56檢測(cè)感測(cè)元件58的自電容中的上升，并且通知CPU 34用戶30的接近。CPU 34因此降低RF放大器38的功率輸出，使得移動(dòng)設(shè)備10保持依從SAR規(guī)定。

圖5a是圖示了形成在PCB的頂表面上的感測(cè)元件58和可選的屏蔽區(qū)域60的PCB 55的部分橫截面?？蛇x的屏蔽區(qū)域70形成在與感測(cè)元件58和屏蔽區(qū)域60相對(duì)的PCB 55的底表面上。可選覆蓋物（overlay）72形成在感測(cè)元件58和屏蔽區(qū)域60之上以用于感測(cè)元件和屏蔽區(qū)域的物理隔離和保護(hù)。

PCB 55由與環(huán)氧酚醛棉紙、環(huán)氧樹(shù)脂、樹(shù)脂、玻璃織物、毛玻璃、聚酯和其它增強(qiáng)纖維或織物的組合的一層或多層聚四氟乙烯預(yù)浸漬（預(yù)浸）、FR-4、FR-1、CEM-1或CEM-3形成。對(duì)于移動(dòng)設(shè)備10的功能而言必要的電子組件（諸如導(dǎo)電跡線和IC）形成或布置在PCB 55的表面上。在一個(gè)實(shí)施例中，使用多層PCB 55，其包括PCB的頂表面和底表面之間的層上的電子組件。在PCB 55的不同層處的組件通過(guò)形成在PCB中的導(dǎo)電通孔連接。

感測(cè)元件58和屏蔽區(qū)域60以及跡線62-66形成為PCB 55上的金屬層。在一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)元件58、屏蔽區(qū)域60和跡線62-66通過(guò)使用諸如絲網(wǎng)印刷、光刻或PCB研磨之類的減性方法由單個(gè)均勻金屬層形成。在其它實(shí)施例中，使用諸如物理氣相沉積（PVD）、化學(xué)氣相沉積（CVD）、電鍍、無(wú)電式電鍍或另一合適金屬沉積工藝之類的加性或半加性方法。屏蔽區(qū)域70從與感測(cè)元件58和屏蔽區(qū)域60類似的工藝形成。

感測(cè)元件58、屏蔽區(qū)域60、屏蔽區(qū)域70和導(dǎo)電跡線62-66包括一層或多層的鋁（Al）、銅（Cu）、錫（Sn）、鎳（Ni）、金（Au）、銀（Ag）、氧化銦錫（ITO）、印刷導(dǎo)電油墨或其它合適的導(dǎo)電材料。跡線62-66形成在與感測(cè)元件58相同的PCB 55的表面上。在其它實(shí)施例中，跡線62-66形成在與感測(cè)元件58相對(duì)的PCB 55的表面上或當(dāng)使用多層PCB時(shí)形成在中間層上。當(dāng)跡線未形成在與感測(cè)元件58相同的表面上時(shí)，導(dǎo)電通孔被用于將跡線62-66連接到CPU 34、電容式觸摸控制器56、感測(cè)元件58和屏蔽區(qū)域60。導(dǎo)電通孔將屏蔽區(qū)域60連接到屏蔽區(qū)域70，使得電容式觸摸控制器56將兩個(gè)屏蔽區(qū)域驅(qū)動(dòng)到類似的電壓電位。

屏蔽區(qū)域60和70提供噪聲阻擋功能，以及用于感測(cè)元件58的方向性。屏蔽區(qū)域60和70提供在除期望感測(cè)的方向之外的每一個(gè)方向上大體上圍繞感測(cè)元件58的電磁屏蔽。來(lái)自感測(cè)元件58的電場(chǎng)與屏蔽區(qū)域60和70相互作用，屏蔽區(qū)域60和70對(duì)自電容而不是與屏蔽區(qū)域相對(duì)的具有關(guān)于感測(cè)元件的動(dòng)態(tài)電容的其它對(duì)象有穩(wěn)定的影響。屏蔽區(qū)域60和70還降低電磁噪聲，其影響所檢測(cè)到的電容的精確性。

在屏蔽區(qū)域60和70在底部和側(cè)面上圍繞感測(cè)元件58的情況下，如圖5a-5c中所圖示的，身體部分在布置在與屏蔽區(qū)域70相對(duì)的感測(cè)元件58之上時(shí)被檢測(cè)到。當(dāng)用戶30的手指或其它身體部分布置在PCB 55的背側(cè)上（即在PCB的與感測(cè)元件58的相對(duì)側(cè)上）時(shí)，屏蔽區(qū)域70限制電容式觸摸控制器56的檢測(cè)能力。在具有全向天線32的一些實(shí)施例中，不使用屏蔽區(qū)域70，使得用戶30的身體部分被檢測(cè)到，無(wú)論身體部分是在移動(dòng)設(shè)備10的前側(cè)還是背側(cè)上。在沒(méi)有屏蔽區(qū)域70的情況下，檢測(cè)到接近，并且當(dāng)用戶30的身體部分在移動(dòng)設(shè)備10的背側(cè)上的接近區(qū)域內(nèi)（例如用戶將移動(dòng)設(shè)備設(shè)置在他或她的膝部）時(shí)，CPU 34降低移動(dòng)設(shè)備10的RF功率輸出。

屏蔽區(qū)域60和70電氣連接到電容式觸摸控制器56。在對(duì)感測(cè)元件的自電容進(jìn)行感測(cè)時(shí)，電容式觸摸控制器56將屏蔽區(qū)域60和70驅(qū)動(dòng)到與感測(cè)元件58類似的電壓電位。在其它實(shí)施例中，屏蔽區(qū)域60和70電氣連接到接地電位。將屏蔽區(qū)域60和70連接到接地電位提供由于提供被吸引到感測(cè)元件的電荷源的地所引起的感測(cè)元件58的自電容的Cenv分量的增加。較高Cenv要求電容式觸摸控制器56內(nèi)的較大電容器組以抵消較高Cenv。將屏蔽區(qū)域60和70驅(qū)動(dòng)到與感測(cè)元件58類似的電壓電位的電容式觸摸控制器56通過(guò)降低感測(cè)元件在屏蔽區(qū)域中吸引的電荷量來(lái)降低感測(cè)元件58的自電容。

覆蓋物72為感測(cè)元件58提供物理隔離和保護(hù)。覆蓋物72通過(guò)保護(hù)感測(cè)元件58免受諸如灰塵、污垢、雨水和風(fēng)之類的環(huán)境危害來(lái)增加移動(dòng)設(shè)備10的魯棒性。在一個(gè)實(shí)施例中，覆蓋物72是集成到外殼20中的塑料或玻璃片。覆蓋物72是半透明的、透明的或不透明的。覆蓋物72由具有足以允許電場(chǎng)在感測(cè)元件58與布置成接近感測(cè)元件的用戶30的身體部分之間傳播的電場(chǎng)電容率的材料形成。

圖5b圖示了當(dāng)沒(méi)有人體部分處于感測(cè)元件的接近區(qū)域中時(shí)感測(cè)元件58與屏蔽區(qū)域60和70之間的電場(chǎng)。電場(chǎng)80在感測(cè)元件58和屏蔽區(qū)域60之間延伸。電場(chǎng)82在感測(cè)元件58和屏蔽區(qū)域70之間延伸。電場(chǎng)80和82是與感測(cè)元件58相互作用的電場(chǎng)的簡(jiǎn)化圖示。在實(shí)踐中，電場(chǎng)是復(fù)雜的并且不僅延伸到屏蔽區(qū)域60和70，而且延伸到靠近感測(cè)元件58的任何導(dǎo)電材料，諸如導(dǎo)電通孔或?qū)щ娵E線。感測(cè)元件58的環(huán)境自電容Cenv是來(lái)自與屏蔽區(qū)域60和70相互作用的感測(cè)元件和當(dāng)用戶30不在接近區(qū)域中時(shí)接近感測(cè)元件的其它導(dǎo)電材料的電場(chǎng)80和82的度量。

當(dāng)電荷存在于感測(cè)元件58上時(shí)，電場(chǎng)80和82朝向感測(cè)元件吸引屏蔽區(qū)域60和70內(nèi)的相反電荷。當(dāng)在對(duì)象的原子中存在相比于質(zhì)子數(shù)目的過(guò)量電子時(shí)，存在負(fù)電荷。當(dāng)相比于質(zhì)子數(shù)目存在不足的電子時(shí)存在正電荷。帶負(fù)電荷的材料吸引正電荷，并且?guī)д姾傻牟牧衔?fù)電荷。當(dāng)?shù)谝粚?duì)象具有正電荷時(shí)，附近導(dǎo)電對(duì)象中的電子被吸引到第一對(duì)象，從而在附近對(duì)象中產(chǎn)生負(fù)電荷區(qū)域。當(dāng)?shù)谝粚?duì)象具有負(fù)電荷時(shí)，附近導(dǎo)電對(duì)象中的電子被排斥，從而在附近對(duì)象中產(chǎn)生正電荷區(qū)域。負(fù)電荷和正電荷是相反物。

在圖5c中，用戶30的手指84接近感測(cè)元件58。雖然圖示了手指，但是也能夠檢測(cè)膝部、手掌、面部或其它導(dǎo)電對(duì)象。電場(chǎng)86將與感測(cè)元件58上的電荷相反的電荷吸引到手指84尖。被吸引在手指84中的電荷提高必須由電容式觸摸控制器56供應(yīng)到感測(cè)元件58以達(dá)到感測(cè)元件的給定電壓電位的電荷總量。由于每電壓的電荷是定義電容的公式，因此具有吸引到感測(cè)元件58的附加電荷的附加導(dǎo)電材料提高感測(cè)元件的自電容。在圖5c中，Cenv由電場(chǎng)80和82表示，Cuser由電場(chǎng)86表示，并且Csensor是Cenv和Cuser的和。

電容式觸摸控制器56測(cè)量到感測(cè)元件58的自電容已經(jīng)上升并且因此Cuser上升。在電容式觸摸控制器56的硬件寄存器內(nèi)設(shè)置標(biāo)志，并且電容式觸摸控制器斷言給CPU 34的中斷信號(hào)。CPU 34接收中斷并且執(zhí)行與新的接近讀取相關(guān)聯(lián)的程序代碼。在移動(dòng)設(shè)備10的情況中，CPU 34執(zhí)行降低RF放大器38的RF功率輸出以防止超過(guò)SAR規(guī)定限制42的代碼。在其它實(shí)施例中，其中電容感測(cè)用于實(shí)現(xiàn)按鈕14，CPU 34執(zhí)行當(dāng)感測(cè)到接近時(shí)與按鈕的按壓相關(guān)聯(lián)的程序代碼。

電容式觸摸控制器56使用感測(cè)元件58來(lái)檢測(cè)除用戶30的身體部分之外的導(dǎo)電對(duì)象的接近。圖6a圖示了放置成接近移動(dòng)設(shè)備10的感測(cè)元件58的移動(dòng)設(shè)備54的感測(cè)元件88。電場(chǎng)86與感測(cè)元件88相互作用并且電容式觸摸控制器56檢測(cè)到感測(cè)元件58的自電容已經(jīng)改變。當(dāng)電容式觸摸控制器56改變感測(cè)元件58的電壓電位時(shí)，在感測(cè)元件88中吸引相反電荷。

由電容式觸摸控制器56檢測(cè)作為Cuser的感測(cè)元件88對(duì)感測(cè)元件58的自電容的影響。移動(dòng)設(shè)備54能夠控制感測(cè)元件88的電氣連接性，從而改變感測(cè)元件88對(duì)感測(cè)元件58的自電容的影響。通過(guò)重復(fù)地改變感測(cè)元件88對(duì)感測(cè)元件58的自電容的影響，移動(dòng)設(shè)備54向移動(dòng)設(shè)備10發(fā)射數(shù)字信號(hào)。移動(dòng)設(shè)備10重復(fù)地感測(cè)感測(cè)元件58的自電容以從移動(dòng)設(shè)備54接收數(shù)字信號(hào)。

圖6b和6c圖示了修改感測(cè)元件88對(duì)感測(cè)元件58的自電容的影響以從移動(dòng)設(shè)備54向移動(dòng)設(shè)備10發(fā)射二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)的移動(dòng)設(shè)備54。在圖6b中，移動(dòng)設(shè)備54將感測(cè)元件88耦合到接地節(jié)點(diǎn)90。移動(dòng)設(shè)備54包括提供感測(cè)元件88與接地節(jié)點(diǎn)90之間的連接的電容式觸摸控制器。接地節(jié)點(diǎn)90是用于感測(cè)元件88的電荷源。當(dāng)電容式觸摸控制器56修改感測(cè)元件58的電壓電位時(shí)，相反電荷經(jīng)由接地節(jié)點(diǎn)90被吸引到感測(cè)元件88。通過(guò)接地節(jié)點(diǎn)90吸引到感測(cè)元件88的相反電荷要求更多電荷通過(guò)電容式觸摸控制器56供應(yīng)到感測(cè)元件58以達(dá)到給定電壓電位。電容式觸摸控制器56將供應(yīng)到感測(cè)元件58以達(dá)到給定電壓電位的附加電荷識(shí)別為自電容的Cuser分量中的增加。連接到接地節(jié)點(diǎn)90的感測(cè)元件88對(duì)感測(cè)元件58的自電容具有與用戶30的手指84或另一身體部分類似的影響。

在圖6c中，移動(dòng)設(shè)備54通過(guò)使用切換器92將感測(cè)元件88從接地節(jié)點(diǎn)90斷開(kāi)。移動(dòng)設(shè)備54通過(guò)將感測(cè)元件88從接地節(jié)點(diǎn)90和其它電荷源斷開(kāi)而將感測(cè)元件88置于高阻抗（或者h(yuǎn)i-z）狀態(tài)。處于高阻抗?fàn)顟B(tài)意味著流動(dòng)到感測(cè)元件88或者從感測(cè)元件88流動(dòng)的電流量顯著降低。切換器92由操作為切換器的移動(dòng)設(shè)備54的電容式觸摸控制器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)晶體管形成。在其它實(shí)施例中，使用在接地和高阻抗之間切換感測(cè)元件88的連接的任何方法。

切換器92降低去往和來(lái)自感測(cè)元件88的電荷流。當(dāng)電容式觸摸控制器56改變感測(cè)元件58的電壓電位時(shí)，沒(méi)有顯著的相反電荷被吸引到感測(cè)元件88中。移動(dòng)設(shè)備54不提供到感測(cè)元件88中的顯著電荷源，因?yàn)榍袚Q器92已經(jīng)將感測(cè)元件88從接地節(jié)點(diǎn)90斷開(kāi)。當(dāng)感測(cè)元件58上的電荷改變時(shí)，已經(jīng)在感測(cè)元件88上的任何電荷在感測(cè)元件88內(nèi)四處移動(dòng)。然而，沒(méi)有顯著的附加電荷被吸引到感測(cè)元件88上，因?yàn)榍袚Q器92切斷電荷的供應(yīng)，即接地節(jié)點(diǎn)90。在沒(méi)有被吸引到感測(cè)元件88中的附加的相反電荷的情況下，感測(cè)元件88對(duì)感測(cè)元件58的自電容的影響降低。電容式觸摸控制器56不檢測(cè)來(lái)自感測(cè)元件88的接近區(qū)域的Cuser中的顯著增加。斷開(kāi)切換器92將感測(cè)元件88置于高阻抗?fàn)顟B(tài)對(duì)感測(cè)元件58的自電容具有與從感測(cè)元件58的接近區(qū)域移除手指84或用戶30的另一身體部分類似的影響。再次閉合切換器92以將感測(cè)元件88耦合到接地節(jié)點(diǎn)90，如圖6b中所圖示的，具有與將用戶30的身體部分移動(dòng)回到感測(cè)元件58的接近區(qū)域中的類似影響。

通過(guò)在連接到接地節(jié)點(diǎn)90和高阻抗之間相繼切換感測(cè)元件88，移動(dòng)設(shè)備54向移動(dòng)設(shè)備10發(fā)射數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。移動(dòng)設(shè)備10至少與移動(dòng)設(shè)備54改變感測(cè)元件58的自電容一樣快地檢測(cè)感測(cè)元件58的自電容以接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。

使用感測(cè)元件58和88的移動(dòng)設(shè)備10與移動(dòng)設(shè)備54之間的通信是串行通信鏈路。類似于本領(lǐng)域中已知的協(xié)議的各種協(xié)議被用于經(jīng)由串行數(shù)據(jù)連接發(fā)射數(shù)據(jù)。使用同步或異步數(shù)據(jù)傳輸模式。在一個(gè)實(shí)施例中，感測(cè)元件88到接地節(jié)點(diǎn)90的連接對(duì)應(yīng)于邏輯“1”值而將感測(cè)元件88置于高阻抗?fàn)顟B(tài)對(duì)應(yīng)于邏輯“0”值。在其它實(shí)施例中使用對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行編碼的其它形式。各種實(shí)施例以任何數(shù)目和組合使用起始位、停止位、校驗(yàn)位和數(shù)據(jù)位以發(fā)射串行數(shù)據(jù)分組。

電容式觸摸控制器56包括將感測(cè)元件58連接到接地節(jié)點(diǎn)或高阻抗的能力。移動(dòng)設(shè)備54包括能夠測(cè)量感測(cè)元件88的自電容的電容式觸摸控制器56。為了從移動(dòng)設(shè)備10向移動(dòng)設(shè)備54發(fā)射數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，感測(cè)元件58相繼連接在接地節(jié)點(diǎn)和高阻抗之間而同時(shí)移動(dòng)設(shè)備54測(cè)量感測(cè)元件88的自電容。移動(dòng)設(shè)備10使用與移動(dòng)設(shè)備54用于向移動(dòng)設(shè)備10進(jìn)行發(fā)射所使用的類似的協(xié)議來(lái)向移動(dòng)設(shè)備54發(fā)射數(shù)據(jù)。

雙向通信通過(guò)對(duì)移動(dòng)設(shè)備54與移動(dòng)設(shè)備10之間的傳輸?shù)姆较蜻M(jìn)行時(shí)間復(fù)用而是可能的。類似于其它半雙工通信方法的協(xié)議被用于控制通信的方向。在一些實(shí)施例中，每一個(gè)移動(dòng)設(shè)備包括用于電容式NFC的兩個(gè)感測(cè)元件，其被定位成使得一個(gè)移動(dòng)設(shè)備的發(fā)射墊處于對(duì)應(yīng)于第二移動(dòng)設(shè)備上的接收墊的位置中。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10和移動(dòng)設(shè)備54面對(duì)面或背對(duì)背放置時(shí)，移動(dòng)設(shè)備10包括接近移動(dòng)設(shè)備54的接收感測(cè)元件的發(fā)射感測(cè)元件，并且移動(dòng)設(shè)備10包括接近移動(dòng)設(shè)備10的發(fā)射感測(cè)元件的接收感測(cè)元件。

圖7a是電容式觸摸控制器56的內(nèi)部組件的框圖。模擬前端（AFE）102檢測(cè)感測(cè)元件58的自電容并且向數(shù)字處理單元104輸出自電容的數(shù)字值。當(dāng)經(jīng)由電容式NFC接收到數(shù)據(jù)時(shí)，接近讀數(shù)被用于接收數(shù)據(jù)。寄存器106包含由電容式觸摸控制器56用于向CPU 34報(bào)告信息或者由CPU用于配置電容式觸摸控制器的各種硬件寄存器。數(shù)據(jù)輸出108在數(shù)據(jù)的傳輸期間被電容式觸摸控制器56通過(guò)電容式NFC使用。數(shù)據(jù)輸出108基于要發(fā)射的數(shù)據(jù)而將感測(cè)元件58連接到接地電位或者連接到高阻抗。當(dāng)電容式觸摸控制器56經(jīng)由電容式NFC向另一移動(dòng)設(shè)備發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，復(fù)用器（MUX）或切換器110將感測(cè)元件58耦合到數(shù)據(jù)輸出108，并且否則將感測(cè)元件耦合到AFE 102以用于感測(cè)用戶30的接近或經(jīng)由電容式NFC接收數(shù)據(jù)。

AFE 102包括可配置的電容器組，其被調(diào)節(jié)成近似取消Cenv的影響使得由于外部導(dǎo)電材料的接近所引起的電容（Cuser）被隔離和精確地測(cè)量。Cuser是在感測(cè)元件58被用于檢測(cè)用戶的接近時(shí)可歸因于用戶30的身體部分的感測(cè)元件58的自電容的部分。Cuser是在移動(dòng)設(shè)備10經(jīng)由電容式NFC接收數(shù)據(jù)時(shí)可歸因于另一移動(dòng)設(shè)備的感測(cè)元件的感測(cè)元件58的自電容的部分。

來(lái)自寄存器106的數(shù)字值基于Cenv的先前讀數(shù)來(lái)配置AFE 102中的電容器組。AFE 102中的可配置電容器組被用于生成與先前所檢測(cè)的Cenv近似成比例的電壓。AFE 102還生成與Csensor（即感測(cè)元件58的總自電容）近似成比例的電壓。AFE 102從與Csensor成比例的電壓減去與Cenv成比例的電壓以產(chǎn)生與Cuser近似成比例的電壓。通過(guò)AFE 102內(nèi)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器將與Cuser成比例的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值并且將其輸出到數(shù)字處理單元104。Cuser、Csensor和Cenv每一個(gè)是由電容式觸摸控制器56和感測(cè)元件58形成的接近傳感器的不同電容值。

數(shù)字處理單元104從AFE 102接收與Cuser近似地成比例的數(shù)字值并且將所述值寫入到寄存器106中的硬件寄存器。寫入到寄存器106中的寄存器的數(shù)字Cuser值通過(guò)讀取寄存器而對(duì)CPU 34可用。存儲(chǔ)在寄存器106的硬件寄存器中并且被CPU 34配置的不同數(shù)字值指示必須達(dá)到閾值Cuser以便電容式觸摸控制器56向CPU 34報(bào)告接近。如果來(lái)自AFE 102的數(shù)字Cuser值超過(guò)來(lái)自寄存器106的閾值，數(shù)字處理單元104使寄存器106中的接近狀態(tài)標(biāo)志變?yōu)檫壿嫛?”，并且CPU 34被中斷以處理接近事件。

數(shù)字處理單元104在每次感測(cè)元件58的自電容被轉(zhuǎn)換成新的Cuser值時(shí)將Cuser的數(shù)字值存儲(chǔ)在寄存器106中。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字處理單元104將來(lái)自AFE 102的原始Cuser值存儲(chǔ)在寄存器106中。在其它實(shí)施例中，數(shù)字處理單元104在存儲(chǔ)在寄存器106之前調(diào)節(jié)Cuser值，例如通過(guò)針對(duì)Cenv的漂移調(diào)節(jié)Cuser或者通過(guò)對(duì)高頻噪聲進(jìn)行濾波。

寄存器106包含被CPU 34用來(lái)配置電容式觸摸控制器56或者被電容式觸摸控制器用來(lái)向CPU報(bào)告接近和其它信息的各種存儲(chǔ)器映射硬件寄存器。寄存器106的一些硬件寄存器被制造商設(shè)置用于制造商期望在移動(dòng)設(shè)備10的壽命內(nèi)永久地設(shè)置或直到被制造商的更新所修改的配置方面。寄存器106包括用于在用戶30的接近狀態(tài)已經(jīng)改變（即用戶已經(jīng)進(jìn)入或離開(kāi)感測(cè)元件58的接近區(qū)域）時(shí)通知CPU 34的中斷請(qǐng)求（IRQ）位。寄存器106還包括用于Cuser的新讀數(shù)或Cenv的新校準(zhǔn)的完成的IRQ位。除其它用途之外，寄存器106尤其被CPU 34用于設(shè)置在視為檢測(cè)到接近時(shí)的Cuser的閾值，重置電容式觸摸控制器56，并且設(shè)置周期性電容讀取以其發(fā)生的頻率。

寄存器106包括由移動(dòng)設(shè)備10的制造商設(shè)置的只讀寄存器。一個(gè)只讀寄存器被用于存儲(chǔ)參考Cenv讀數(shù)，制造商在移動(dòng)設(shè)備10處于已知狀態(tài)的情況下計(jì)算所述參考Cenv讀數(shù)。參考Cenv讀數(shù)被用于驗(yàn)證在沒(méi)有用戶30處于接近區(qū)域中的情況下有效地得出后續(xù)的Cenv讀數(shù)，并且還被用于在沒(méi)有其它Cenv值可用時(shí)檢測(cè)接近。寄存器106中的另一個(gè)只讀寄存器被用于存儲(chǔ)感測(cè)元件58的自電容的溫度系數(shù)。感測(cè)元件58的自電容具有與移動(dòng)設(shè)備10的溫度近似地線性的關(guān)系。定義感測(cè)元件58的自電容與移動(dòng)設(shè)備10的溫度之間的關(guān)系的系數(shù)存儲(chǔ)在寄存器106中以供數(shù)字處理單元104用于精確地調(diào)節(jié)Cuser讀數(shù)以計(jì)及溫度改變。

寄存器106包括指示Cuser的最新測(cè)量是否指示用戶30處于接近區(qū)域中的狀態(tài)位。CPU 34在任何點(diǎn)處讀取狀態(tài)位以確定用戶30的接近狀態(tài)。邏輯“0”指示用戶30不在移動(dòng)設(shè)備10的接近區(qū)域中，并且邏輯“1”指示用戶在接近區(qū)域中。在一些實(shí)施例中，當(dāng)在電容式NFC模式中時(shí)，CPU 34讀取寄存器106中的狀態(tài)位以確定來(lái)自另一設(shè)備的數(shù)據(jù)的最后位。在其它實(shí)施例中，寄存器106包含用于所接收的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)寄存器或FIFO，并且CPU 34一次從寄存器106讀出數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)字節(jié)。

作為用于先入先出的首字母縮略詞的FIFO是持有數(shù)據(jù)的多個(gè)字節(jié)或字的存儲(chǔ)器設(shè)備。由于通過(guò)感測(cè)接近一次一位地接收數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)處理單元104將位收集成字節(jié)或字并且將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在FIFO中。通知CPU 34數(shù)據(jù)在FIFO中可用，同時(shí)電容式觸摸控制器56繼續(xù)經(jīng)由電容式NFC接收數(shù)據(jù)并且將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在FIFO中。CPU 34以數(shù)據(jù)處理單元104將數(shù)據(jù)寫入到FIFO中的次序從FIFO讀取所接收到的數(shù)據(jù)，直到FIFO沒(méi)有數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)輸出108包括將感測(cè)元件58連接到接地節(jié)點(diǎn)或者將感測(cè)元件58置于高阻抗?fàn)顟B(tài)中的切換器。數(shù)據(jù)輸出108中的切換器控制感測(cè)元件58是否將被另一附近感測(cè)元件檢測(cè)到。當(dāng)數(shù)據(jù)輸出108將感測(cè)元件58連接到接地節(jié)點(diǎn)時(shí)，感測(cè)元件由另一設(shè)備檢測(cè)到。當(dāng)數(shù)據(jù)輸出108將感測(cè)元件58置于高阻抗?fàn)顟B(tài)時(shí)，感測(cè)元件未被另一設(shè)備檢測(cè)到。

數(shù)據(jù)輸出108從寄存器106讀取或接收通過(guò)電容式NFC傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)輸出108一次接收單個(gè)位并且相應(yīng)地切換（toggle）感測(cè)元件58與接地節(jié)點(diǎn)之間的連接。在其它實(shí)施例中，數(shù)據(jù)輸出108一次處理整個(gè)字節(jié)或字。多位總線將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)輸出108中，并且數(shù)據(jù)輸出108通過(guò)相應(yīng)地切換感測(cè)元件58與接地之間的連接來(lái)一次一個(gè)地傳送每個(gè)位。

MUX 110在耦合到AFE 102和耦合到數(shù)據(jù)輸出108之間切換感測(cè)元件58。如果移動(dòng)設(shè)備10通過(guò)電容式NFC向另一設(shè)備發(fā)射數(shù)據(jù)，MUX 110將感測(cè)元件58連接到數(shù)據(jù)輸出108。AFE 102從感測(cè)元件58斷開(kāi)。如果移動(dòng)設(shè)備10經(jīng)由電容式NFC從另一設(shè)備接收數(shù)據(jù)，或者檢測(cè)用戶30的接近，MUX 110將AFE 102連接到感測(cè)元件58以用于自電容的測(cè)量。數(shù)據(jù)輸出108從感測(cè)元件58斷開(kāi)。MUX 110未在具有單獨(dú)的感測(cè)元件的實(shí)施例中使用以用于發(fā)射和接收數(shù)據(jù)。AFE 102連接到一個(gè)感測(cè)元件，而數(shù)據(jù)輸出108連接到另一感測(cè)元件。

圖7b詳細(xì)圖示了數(shù)據(jù)輸出108。數(shù)據(jù)控制120從寄存器106接收要經(jīng)由電容式NFC傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。切換器122將感測(cè)元件58連接到接地節(jié)點(diǎn)124，或者將感測(cè)元件從接地節(jié)點(diǎn)斷開(kāi)使得感測(cè)元件處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。

在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)控制120一次從寄存器106得到一位。如果來(lái)自寄存器106的位是邏輯“1”，數(shù)據(jù)控制120閉合切換器122使得感測(cè)元件58被另一移動(dòng)設(shè)備的接近傳感器檢測(cè)到，從而將邏輯“1”傳送至另一移動(dòng)設(shè)備。如果來(lái)自寄存器106的位是邏輯“0”，數(shù)據(jù)控制120斷開(kāi)切換器122使得感測(cè)元件58不連接到接地節(jié)點(diǎn)124。感測(cè)元件58處于高阻抗并且未被另一移動(dòng)設(shè)備的接近傳感器檢測(cè)到。另一移動(dòng)設(shè)備理解到正在發(fā)射邏輯“0”。

在另一實(shí)施例中，數(shù)據(jù)控制120包含可以持有來(lái)自寄存器106的數(shù)據(jù)的字節(jié)或字的存儲(chǔ)器設(shè)備。數(shù)據(jù)控制120從寄存器106讀取或接收數(shù)據(jù)的字節(jié)或字并且相應(yīng)地切換切換器122以便一次一位地發(fā)射數(shù)據(jù)。一旦字節(jié)或字被發(fā)射，如果更多數(shù)據(jù)需要被發(fā)射，則數(shù)據(jù)控制120從寄存器106讀取或接收另一字節(jié)或字。

切換器122是具有耦合到感測(cè)元件58的漏端、耦合到接地節(jié)點(diǎn)124的源端和耦合到數(shù)據(jù)控制120的柵端的N溝道MOSFET。切換器122的柵端是切換器122的控制端，并且控制源和漏端之間的電流。切換器122的源和漏端是導(dǎo)電端子。在其它實(shí)施例中，使用其它類型的電氣切換器。當(dāng)數(shù)據(jù)控制120向切換器122的柵端輸出邏輯“1”（即正電壓）時(shí)，在N溝道MOSFET內(nèi)產(chǎn)生反型層（inversion layer），其創(chuàng)建用于感測(cè)元件58和接地節(jié)點(diǎn)124之間的電流的導(dǎo)電溝道。感測(cè)元件58被另一移動(dòng)設(shè)備檢測(cè)到，并且邏輯“1”經(jīng)由電容式NFC發(fā)射。當(dāng)數(shù)據(jù)控制120輸出邏輯“0”（即近似等于接地電位的電壓）時(shí)，切換器122的N溝道MOSFET中的溝道閉合，從而降低電流在接地節(jié)點(diǎn)124和感測(cè)元件58之間流動(dòng)的能力。感測(cè)元件58不接收與另一移動(dòng)設(shè)備的感測(cè)元件上的電荷相反的顯著量的電荷。感測(cè)元件58不顯著影響另一移動(dòng)設(shè)備的感測(cè)元件的自電容。另一移動(dòng)設(shè)備由于未檢測(cè)到感測(cè)元件58而接收邏輯“0”。

圖8a圖示了當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10經(jīng)由電容式NFC向移動(dòng)設(shè)備54發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)所使用的電容式觸摸控制器的部分。在其它實(shí)施例中，移動(dòng)設(shè)備10通過(guò)電容式NFC與其它設(shè)備通信，諸如零售銷售點(diǎn)（POS）系統(tǒng)、廣告資訊站、安全系統(tǒng)、機(jī)動(dòng)車輛、健身器械、家庭自動(dòng)化裝備和配備有類似于電容式觸摸控制器56和130的電容式觸摸控制器的其它設(shè)備。

CPU 34發(fā)起數(shù)據(jù)傳遞。在一個(gè)實(shí)施例中，CPU 34控制電容式NFC傳輸?shù)臅r(shí)序和數(shù)據(jù)速率，以及與移動(dòng)設(shè)備54的握手。當(dāng)CPU 34控制時(shí)序時(shí)，CPU 34首先對(duì)寄存器106中的位進(jìn)行寫入以切換MUX 110并且將數(shù)據(jù)輸出108連接到感測(cè)元件58。一旦數(shù)據(jù)輸出108連接到感測(cè)元件58，CPU 34通過(guò)對(duì)寄存器106中的另一位進(jìn)行寫入來(lái)控制切換器122。CPU 34通過(guò)將邏輯“1”寫入到所述位來(lái)將感測(cè)元件58連接到接地節(jié)點(diǎn)124，并且通過(guò)將邏輯“0”寫入到所述位來(lái)將感測(cè)元件58置于高阻抗中。在其它實(shí)施例中，電容式觸摸控制器56處理時(shí)序、數(shù)據(jù)速率和與移動(dòng)設(shè)備54的電容式觸摸控制器130的握手。CPU 34將數(shù)據(jù)的字節(jié)或字寫入到寄存器106并且電容式觸摸控制器56發(fā)射數(shù)據(jù)。

寄存器106包括用于存儲(chǔ)用于經(jīng)由電容式NFC的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器元件。CPU 34將某一位、字節(jié)、字或多個(gè)字節(jié)或字寫入到寄存器106中的存儲(chǔ)器元件以供傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，CPU 34將某一字節(jié)寫入到寄存器106。數(shù)據(jù)輸出108使用感測(cè)元件58來(lái)發(fā)射所述字節(jié)，并且然后CPU 34被中斷以發(fā)送另一字節(jié)以供傳遞。在另一實(shí)施例中，寄存器106包括CPU 34對(duì)其進(jìn)行寫入直到FIFO為滿的FIFO。數(shù)據(jù)輸出108以CPU 34寫入數(shù)據(jù)的相同次序發(fā)射位于FIFO中的數(shù)據(jù)。如果FIFO變滿，CPU 34在FIFO不再為滿時(shí)被中斷以繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)輸出108從寄存器106讀取數(shù)據(jù)片段，所述數(shù)據(jù)片段指導(dǎo)數(shù)據(jù)控制120如何操作切換器122。在其中CPU 34處理數(shù)據(jù)速率和握手的實(shí)施例中，CPU 34用于控制感測(cè)元件58的寄存器106中的寄存器位耦合到切換器122的柵極。在利用寄存器106中的FIFO的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)輸出108從FIFO接收指示已經(jīng)從CPU 34接收到數(shù)據(jù)的信號(hào)。數(shù)據(jù)輸出108將要發(fā)射的下一數(shù)據(jù)片段彈出FIFO并且將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)控制120中。

數(shù)據(jù)控制120按需操作切換器以使用感測(cè)元件58通過(guò)電容式NFC發(fā)射數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)控制120是將切換器122的柵極連接到由CPU 34控制的寄存器106中的位的直通（pass-through）。在其它實(shí)施例中，數(shù)據(jù)控制120包含用于臨時(shí)存儲(chǔ)要發(fā)射的下一數(shù)據(jù)片段的多位存儲(chǔ)器元件。數(shù)據(jù)控制120通過(guò)使用移動(dòng)設(shè)備54預(yù)期適當(dāng)?shù)亟邮諗?shù)據(jù)的時(shí)序來(lái)更新針對(duì)每一位的切換器122的狀態(tài)。切換器122將感測(cè)元件58在耦合到地以發(fā)射邏輯“1”和耦合到高阻抗以發(fā)射邏輯“0”之間切換。

將移動(dòng)設(shè)備10和移動(dòng)設(shè)備54放置成接近彼此，其中感測(cè)元件58接近感測(cè)元件88。當(dāng)感測(cè)元件58耦合到接地節(jié)點(diǎn)124時(shí)，感測(cè)元件58具有對(duì)感測(cè)元件88的自電容的顯著影響，并且接近由電容式觸摸控制器130檢測(cè)到。當(dāng)感測(cè)元件58是高阻抗時(shí)，感測(cè)元件58不具有對(duì)感測(cè)元件88的自電容的顯著影響，并且未檢測(cè)到接近。

AFE 132測(cè)量感測(cè)元件88的自電容，并且將與可歸因于感測(cè)元件58的電容近似地成比例的數(shù)字值輸出到數(shù)字處理單元134。數(shù)字處理單元134將來(lái)自AFE 132的數(shù)字值與寄存器136中的閾值比較以確定是否檢測(cè)到接近，即由移動(dòng)設(shè)備10發(fā)射邏輯“1”還是邏輯“0”。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字處理單元134設(shè)置寄存器136中的接近狀態(tài)位。CPU 140被中斷以讀取接近狀態(tài)，其包含由移動(dòng)設(shè)備10發(fā)射的位。CPU 34從寄存器136中的接近狀態(tài)位收集單獨(dú)的位并且將所述位連結(jié)成字節(jié)、字或其它數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以供CPU進(jìn)一步處理。在另一實(shí)施例中，數(shù)字處理單元134將所述位作為字節(jié)或字存儲(chǔ)在寄存器136中，并且CPU 34在接收到整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)被中斷。

圖8b圖示了通過(guò)使用電容式NFC一次一位地從移動(dòng)設(shè)備10向移動(dòng)設(shè)備54發(fā)射數(shù)據(jù)的方法。在步驟150中，移動(dòng)設(shè)備10通過(guò)CPU 34將要被傳遞的位寫入到寄存器106中的硬件寄存器來(lái)發(fā)起數(shù)據(jù)位的傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，CPU 34在將位寫入到寄存器106之前等待預(yù)確定的時(shí)間段以確保之前發(fā)射的位被移動(dòng)設(shè)備54接收。在發(fā)射兩位之間等待的時(shí)間段在開(kāi)始數(shù)據(jù)傳輸之前由電容式NFC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置或者由移動(dòng)設(shè)備10和移動(dòng)設(shè)備54協(xié)商。在其它實(shí)施例中，CPU 34一次將多于單個(gè)位寫入到寄存器106。

在步驟152中，數(shù)據(jù)控制120從寄存器106讀取或接收數(shù)據(jù)位并且控制切換器122將感測(cè)元件58連接到接地節(jié)點(diǎn)124或高阻抗。如果CPU 34將邏輯“0”寫入到寄存器106，數(shù)據(jù)控制120斷開(kāi)切換器122以將感測(cè)元件58置于高阻抗?fàn)顟B(tài)中。當(dāng)感測(cè)元件58被設(shè)置成高阻抗時(shí)，感測(cè)元件58不具有對(duì)感測(cè)元件88的自電容的顯著影響，并且移動(dòng)設(shè)備54未檢測(cè)到接近。如果CPU 34將邏輯“1”寫入到寄存器106，切換器122被閉合并且感測(cè)元件58耦合到接地節(jié)點(diǎn)124。當(dāng)感測(cè)元件58耦合到接地電位時(shí)，感測(cè)元件58具有對(duì)感測(cè)元件88的自電容的顯著影響。移動(dòng)設(shè)備54檢測(cè)到接近。

在一個(gè)實(shí)施例中，被CPU 34用于發(fā)射數(shù)據(jù)位的寄存器106中的物理存儲(chǔ)器設(shè)備的輸出耦合到切換器122的柵極。CPU 34通過(guò)對(duì)寄存器106進(jìn)行寫入來(lái)直接控制切換器122的狀態(tài)。在其中CPU 34一次將多個(gè)傳遞位寫入到寄存器106的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)控制120負(fù)責(zé)從寄存器106接收多個(gè)位并且根據(jù)在移動(dòng)設(shè)備10與移動(dòng)設(shè)備54之間使用的協(xié)議一次一個(gè)地發(fā)送每一位。

在步驟154中，電容式觸摸控制器130執(zhí)行接近檢測(cè)。AFE 132與AFE 102類似地操作，取消感測(cè)元件88的環(huán)境自電容以留下可歸因于感測(cè)元件58的自電容的部分Cuser。AFE 132包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其向數(shù)字處理單元134輸出與Cuser成比例的數(shù)字值。數(shù)字處理單元134與數(shù)字處理單元104類似地操作，并且通過(guò)CPU 140將Cuser與配置在寄存器136中的閾值比較以確定是否感測(cè)到接近。如果Cuser大于或等于閾值，電容式觸摸控制器130檢測(cè)到接近并且邏輯“1”被寫入到接近狀態(tài)位。如果Cuser小于閾值，未檢測(cè)到接近并且將邏輯“0”被寫入到接近狀態(tài)位。CPU 140在存儲(chǔ)新的接近狀態(tài)時(shí)被中斷。

在一個(gè)實(shí)施例中，CPU 140將電容式觸摸控制器130配置成針對(duì)增加的接近檢測(cè)頻率得到較高的數(shù)據(jù)傳遞速率。在一些實(shí)施例中，CPU 140將電容式觸摸控制器130配置成數(shù)據(jù)接收模式。電容式觸摸控制器130在每次讀取接近時(shí)不中斷CPU 140，而是將來(lái)自接近讀數(shù)的位收集成如由CPU 140配置的數(shù)據(jù)的字節(jié)、字或其它量。當(dāng)由電容式觸摸控制器130收集到整個(gè)字節(jié)或字時(shí)，CPU 140被中斷以讀取字節(jié)或字而不是單個(gè)位。

在步驟158中，CPU 140讀取寄存器106中的存儲(chǔ)器映射接近標(biāo)志。CPU 140處于預(yù)期接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，并且正確地將接近狀態(tài)標(biāo)志視為來(lái)自移動(dòng)設(shè)備10的下一數(shù)據(jù)位。CPU 140將從移動(dòng)設(shè)備10接收的數(shù)據(jù)位收集成可由CPU 140使用的字節(jié)、字或其它數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

圖9a圖示了由移動(dòng)設(shè)備10用于經(jīng)由電容式NFC向另一設(shè)備發(fā)射數(shù)據(jù)的發(fā)射（TX）FIFO 162。TX FIFO 162被圖示為持有6個(gè)數(shù)據(jù)片段，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)片段為一個(gè)字節(jié)。在其它實(shí)施例中，TX FIFO 162更小或更大。在一個(gè)實(shí)施例中，TX FIFO 162持有1024個(gè)數(shù)據(jù)片段，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)片段為32位字。CPU 34通過(guò)將字節(jié)寫入到TX FIFO 162來(lái)發(fā)起到另一移動(dòng)設(shè)備的傳遞。通知數(shù)據(jù)輸出108 TX FIFO 162包含作為邏輯“0”的來(lái)自TX FIFO的FIFO空標(biāo)志的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸出108從TX FIFO 162讀取數(shù)據(jù)字節(jié)并且通過(guò)在接地和高阻抗之間切換感測(cè)元件58來(lái)一次一位地發(fā)射數(shù)據(jù)。

在數(shù)據(jù)輸出108忙于發(fā)射由CPU 34寫入的第一字節(jié)的同時(shí)，CPU繼續(xù)將數(shù)據(jù)寫入到TX FIFO 162。CPU 34繼續(xù)將要發(fā)射的數(shù)據(jù)寫入到TX FIFO 162直至TX FIFO包含要傳輸?shù)南?個(gè)字節(jié)。當(dāng)TX FIFO 162包含要發(fā)射的6個(gè)字節(jié)時(shí)，TX FIFO為滿。通過(guò)變?yōu)檫壿嫛?”的FIFO滿標(biāo)志來(lái)通知CPU 34 TX FIFO 162為滿。當(dāng)FIFO滿標(biāo)志返回到邏輯“0”時(shí)CPU 34繼續(xù)寫入要發(fā)射的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)一個(gè)字節(jié)在TX FIFO 162中可用時(shí)FIFO滿標(biāo)志返回到邏輯“0”。在其它實(shí)施例中，CPU 34利用當(dāng)CPU被中斷時(shí)在TX FIFO 162中可用的特定數(shù)目的字節(jié)來(lái)配置電容式觸摸控制器56。

TX FIFO 162包括兩個(gè)地址指針，一個(gè)地址指針用于通過(guò)CPU 34的寫入并且一個(gè)地址指針用于通過(guò)數(shù)據(jù)輸出108的讀取。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備10被重置時(shí)，讀取指針和寫入指針被設(shè)置到地址0，并且FIFO空標(biāo)志為邏輯“1”。CPU 34對(duì)電容式觸摸控制器56中的單個(gè)地址進(jìn)行寫入，并且被寫入的數(shù)據(jù)去往由寫入指針指示的TX FIFO 162中的地址。當(dāng)CPU 34向TX FIFO 162寫入字節(jié)時(shí)，寫入指針遞增到地址1而同時(shí)讀取指針保持在地址0處。FIFO空標(biāo)志被設(shè)置成邏輯“0”。當(dāng)數(shù)據(jù)輸出108從TX FIFO 162讀取字節(jié)時(shí)，讀取指針遞增到地址1，并且寫入指針保持在地址1處。FIFO空標(biāo)志被設(shè)置成邏輯“1”。

當(dāng)CPU 34繼續(xù)將數(shù)據(jù)寫入到TX FIFO 162中時(shí)，寫入指針針對(duì)寫入的每一個(gè)字節(jié)而遞增。在CPU 34對(duì)地址5進(jìn)行寫入之后，寫入指針?lè)祷氐降刂?并且CPU將下一字節(jié)寫入到地址0。當(dāng)CPU 34對(duì)地址0進(jìn)行寫入時(shí)，斷言到CPU 34的FIFO滿標(biāo)志。讀取指針已經(jīng)保持在地址1處，指示地址1仍舊包含要發(fā)射的數(shù)據(jù)。FIFO滿標(biāo)志被設(shè)置成使得CPU 34不蓋寫尚未發(fā)射的地址1中的數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)輸出108繼續(xù)從TX FIFO 162讀取數(shù)據(jù)并且經(jīng)由感測(cè)元件58發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，讀取指針針對(duì)從TX FIFO讀取的每一個(gè)字節(jié)而遞增。最終，讀取指針追上寫入指針并且已經(jīng)發(fā)射所有待決數(shù)據(jù)。斷言FIFO空標(biāo)志以提醒數(shù)據(jù)輸出108沒(méi)有更多數(shù)據(jù)可用于被發(fā)射。

圖9b圖示了由電容式觸摸控制器56用于收集通過(guò)電容式NFC接收的數(shù)據(jù)的接收（RX）FIFO 164。在其中數(shù)據(jù)一次在一個(gè)方向上發(fā)射的一些實(shí)施例中，相同F(xiàn)IFO被用于RX FIFO 164和TX FIFO 162。通過(guò)改變哪個(gè)模塊對(duì)FIFO進(jìn)行寫入和哪個(gè)模塊從FIFO進(jìn)行讀取來(lái)在RX與TX之間重配置FIFO。RX FIFO 164被圖示為持有6個(gè)數(shù)據(jù)片段，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)片段是一個(gè)字節(jié)。在其它實(shí)施例中，RX FIFO 164更小或更大。在一個(gè)實(shí)施例中，RX FIFO 164持有1024個(gè)數(shù)據(jù)片段，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)片段為32位字。通過(guò)CPU 34將電容式觸摸控制器56設(shè)置到數(shù)據(jù)接收模式中被發(fā)起數(shù)據(jù)傳遞。通過(guò)電容式觸摸控制器56執(zhí)行電容接近讀取來(lái)一次一個(gè)地讀取每一個(gè)后續(xù)位。在一個(gè)實(shí)施例中，CPU 34以另一設(shè)備被配置成以其發(fā)送數(shù)據(jù)的相同速率來(lái)配置自動(dòng)周期性接近檢測(cè)。

為了檢測(cè)接近，AFE 102生成與Cuser（即可歸因于另一設(shè)備的感測(cè)元件58的自電容的部分）近似地成比例的數(shù)字值。數(shù)字處理單元104從AFE 102接收數(shù)字Cuser值，并且將Cuser值與閾值比較以確定發(fā)射設(shè)備正在發(fā)送邏輯“1”還是邏輯“0”。如果Cuser值等于或大于用于檢測(cè)接近的閾值，檢測(cè)到接近并且接收到邏輯“1”。如果Cuser值小于用于檢測(cè)接近的閾值，沒(méi)有檢測(cè)到接近并且接收到邏輯“0”。

數(shù)字處理單元104收集臨時(shí)寄存器中的所接收的位直至已經(jīng)接收到完整的字節(jié)為止。當(dāng)用8位所接收的數(shù)據(jù)填滿臨時(shí)寄存器時(shí)，將所接收的字節(jié)寫入到RX FIFO 164。數(shù)字處理單元104繼續(xù)接收數(shù)據(jù)并且將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在RX FIFO 164中直至RX FIFO向數(shù)字處理單元104斷言FIFO滿標(biāo)志。如果RX FIFO 164為滿，在RX FIFO中存儲(chǔ)附加數(shù)據(jù)蓋寫現(xiàn)有數(shù)據(jù)。CPU 34向另一設(shè)備發(fā)射消息以停止發(fā)送附加數(shù)據(jù)，并且以重發(fā)送在RX FIFO 164變滿與由另一設(shè)備接收到停止消息之間發(fā)射的任何數(shù)據(jù)。

當(dāng)所接收的數(shù)據(jù)在RX FIFO 164中可用時(shí)，向CPU 34斷言FIFO IRQ以提醒CPU數(shù)據(jù)可供從RX FIFO讀取使用。CPU 34從RX FIFO 164讀取字節(jié)直至RX FIFO為空，并且在所接收的數(shù)據(jù)上執(zhí)行必要的任何操作。RX FIFO 164與TX FIFO 162類似地操作，其中在每次數(shù)字處理單元104將所接收到的字節(jié)存儲(chǔ)在RX FIFO中時(shí)寫入指針遞增并且在每次CPU 34讀取字節(jié)時(shí)讀取指針遞增。

在移動(dòng)設(shè)備中常見(jiàn)的使用接近傳感器的電容式NFC允許緊密物理接近的多個(gè)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)的安全傳遞。相比于現(xiàn)有的電感式NFC，利用通常已經(jīng)使用在移動(dòng)設(shè)備中的接近傳感器降低制造移動(dòng)設(shè)備的開(kāi)銷和復(fù)雜性，并且還降低電池使用。兩個(gè)移動(dòng)設(shè)備或一個(gè)移動(dòng)設(shè)備和另一類型的設(shè)備與面向彼此的傳感器元件一起緊密放置。接收側(cè)執(zhí)行相繼的電容感測(cè)測(cè)量而發(fā)射側(cè)在接地電位與高阻抗之間切換感測(cè)元件，這生成要發(fā)送的位流。為了得到更高的位率，接收側(cè)執(zhí)行更快的電容測(cè)量而發(fā)射側(cè)在接地電位與高阻抗之間更快地切換感測(cè)元件。

雖然已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)到，可以在不脫離于如隨附權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的范圍的情況下做出對(duì)那些實(shí)施例的修改和適配。