触摸笔及实现触摸功能的方法 【技术领域】
本发明涉及终端技术，尤其涉及一种触摸笔及实现触摸功能的方法。
背景技术
显示屏是各种智能计算设备的重要输出设备，用户通过显示屏可以及时了解当前设备的运行状态。当前使用的显示屏中出现了一种触摸屏，通过触摸屏，用户可以免去键盘、鼠标等输入设备，用户可以直接在触摸屏上选择功能、输入文字等。即，触摸屏综合了输入、输出功能。目前触摸屏使用的技术主要有电容式、电阻式两种，主要由显示屏检测当前屏幕的电容或电阻变化。触摸屏的屏幕需要特制的显示屏，并需要特定的检测电路。当触摸屏的屏幕越大时，其价格越加昂贵。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：触摸功能的实现需要专门的触摸屏，而专门的触摸屏成本较高。
【发明内容】
本发明实施例是提供一种触摸笔及实现触摸功能的方法，用以解决触摸功能的实现需要专门的触摸屏造成的成本较高的问题，达到非触摸屏设备实现触摸功能。
本发明实施例提供了一种触摸笔，包括：
加速度传感器，用于测量所述触摸笔移动时的加速度；
压力传感器，用于感应触摸笔选中显示屏上的功能项，并输出选中信息；
处理器，用于接收所述选中信息时，根据所述加速度传感器测量的加速度，计算选中的功能项的位置信息，并将所述位置信息发送给主机，以便主机根据所述位置信息启动对应的功能。
本发明实施例提供了一种实现触摸功能的方法，包括：
测量触摸笔移动时的加速度；
当选中显示屏上的功能项时，输出选中信息；
根据测量的加速度，计算选中的功能项的位置信息；
将所述位置信息发送给主机，以便所述主机启动所述选中的功能项对应的功能。
由上述技术方案可知，本发明实施例的触摸笔可以将选中的位置信息发送给主机，由主机启动相应功能，实现无需触摸屏而实现触摸功能。由于无需专门的触摸屏，可以降低成本。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明第一实施例的触摸笔的结构示意图；
图2为本发明第二实施例的触摸笔的结构示意图；
图3为本发明第二实施例的方法的流程示意图；
图4为本发明实施例中显示屏的位置尺寸示意图；
图5为本发明实施例的应用场景一的系统的结构示意图；
图6为本发明实施例的应用场景二的系统的结构示意图；
图7为本发明第三实施例的触摸笔的结构示意图；
图8为本发明第三实施例的方法的流程示意图；
图9为本发明第三实施例的系统位置示意图；
图10为本发明第三实施例中采用触摸笔测量显示屏倾斜角的示意图。
【具体实施方式】
为使本发明实施例的目地、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明第一实施例的触摸笔的结构示意图，包括加速度传感器11、压力传感器12和处理器13；加速度传感器11用于测量所述触摸笔移动时的加速度；压力传感器12用于感应触摸笔选中显示屏上的功能项，并输出选中信息；处理器13用于接收所述选中信息时，根据所述加速度传感器11测量的加速度，计算选中的功能项的位置信息，并将所述位置信息发送给主机，以便主机根据所述位置信息启动对应的功能。
其中，加速度传感器11与处理器13之间的接口可以为通用串口，例如，串行外围接口(Serial Peripheral Interface，SPI)、内部集成电路(Inter-Integrated Circuit，I2C)接口、通用异步收发器(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，UART)接口等。
本实施例可以将触摸笔选中的功能项的位置信息发送给主机，由主机启动根据位置信息得到的相应功能，实现无需触摸屏而实现触摸功能。由于无需专门的触摸屏，可以降低成本。
图2为本发明第二实施例的触摸笔的结构示意图，本实施例可以应用在选中功能项时，触摸笔垂直显示屏的场景下。
本实施例中，由于选中功能项时触摸笔垂直显示屏，因此，触摸笔上所有模块在显示屏上的投影是相同的，即各模块在显示屏上的位置坐标是相同的，因此，加速度传感器在显示屏上的位置坐标为压力传感器在显示屏上的位置坐标。
本发明实施例中，由于压力传感器是作为选中感应的模块，因此，压力传感器在显示屏上的位置坐标为选中的功能项的位置坐标。
所以，当选中功能项时触摸笔垂直显示屏时，选中的功能项的位置坐标为加速度传感器在显示屏上的位置坐标。
根据物理学原理，由于加速度是由加速度传感器测量得到的，因此利用加速度实时测量得到的位置坐标是加速度传感器在显示屏上的位置坐标。
本实施例中，由于在选中功能项时，加速度传感器在显示屏上的位置坐标与选中的功能项的位置坐标相同，因此，要测量的选中的功能项的位置坐标即为处理器接收到选中信息时根据加速度计算得到的加速度传感器在显示屏上的位置坐标。
参见图2，本实施例包括加速度传感器21、压力传感器22和处理器23。具体功能可以参见第一实施例。
其中，功能项可以为菜单、工具栏(toolbar)或者图标(ICON)等。
本实施例还可以进一步包括通信接口24，通信接口24用于连接处理器23与主机。通信接口24可以为有线方式，如通用串行总线(Universal SerialBus，USB)，或者也可以为无线方式，例如蓝牙。
本实施例还可以进一步包括辅助按键25，辅助按键25用于启动测量，以便所述处理器从启动测量后开始实时计算加速度传感器在显示屏上的位置信息。
本实施例的处理器23包括第一处理单元231，第一处理单元231用于根据所述加速度传感器21测量的加速度，从所述辅助按键25启动测量开始，实时计算所述加速度传感器21在所述显示屏上的位置坐标，将接收到所述压力传感器22输出的所述选中信息时，所述加速度传感器21在所述显示屏上的位置坐标作为选中的功能项的位置坐标，之后，根据选中的功能项的位置坐标及显示屏的大小得到选中的功能项的位置信息。
进一步地，本实施例还可以包括电源26，其中，电源26的输入可以是主机提供的电源，也可以是选配的电池提供的电源。
本实施例可以采用如下方式实现触摸功能：
图3为本发明第二实施例的方法的流程示意图，包括：
步骤31：以显示屏上的某点为相对原点(即，作为起点)，在相对原点由辅助按键启动测量。
图4为本发明实施例中显示屏的位置尺寸示意图，参见图4，假设以1点为相对原点，则1点分别与2点及3点的相对位置，即为显示屏的尺寸L及W。
步骤32：触摸笔通过按压选中显示屏上的功能项，压力传感器感应到按压后输出选中信息给处理器。
其中，压力传感器可以位于触摸笔的笔尖部位。选中信息可以为变化的信号量，例如，电压值。
步骤33：触摸笔选中功能项时，处理器计算加速度传感器在显示屏上的位置坐标。
其中，从辅助按键启动测量后，处理器可以实时计算加速度传感器在显示屏上的位置坐标。辅助按键启动测量后可以输出电平给处理器，以便处理器获知开始实时计算。实时计算方法可以如下：
参见图4，假设加速度传感器在显示屏上的以相对原点(点1)为起点的实时位置坐标分别为XN，YN。以测量XN为例，位置坐标可以采用如下方式测量：
由于，位置、速度及加速度存在如下关系：
V=Xn-Xn-1Δt,]]>a=Vn-Vn-1Δt]]>
其中，Xn，Xn-1表示相邻的两个离散时间点对应的位置，Vn，Vn-1表示相邻的两个离散时间点对应的速度，a表示实时加速度，Δt表示预先设定的相邻的两个离散时间点的时间差。
由于加速度传感器可以测量触摸笔移动时的三维实时加速度，并且，触摸笔初始的位置、加速度及速度分别为0，即X0＝0，a0＝0，V0＝0。因此，将触摸笔的移动时间及加速度传感器测量的加速度，采用上述关系式进行实时积分可以得到实时位置Xn。
例如，由于Δt是预先设定时间差，是已知量，由加速度传感器可以得到启动测量后经过一个Δt后的实时加速度a1，并且，X0＝0，V0＝0，因此，根据加速度、速度、位置的关系可以得到经过一个Δt后的位置X1＝a1×(Δt)2，依此类推，可以得到实时位置XN，其中，表示向下取整，移动时间表示从启动测量到当前测量XN时的时间差。
加速度传感器另一维的位置坐标YN也可以采用测量XN的方式测量得到，不再赘述。
通过上述实时积分计算可以得到加速度传感器在显示屏上的实时位置坐标，由于位置坐标可以实时得到，因此当处理器接收到选中信息时对应的位置坐标也是可以得到的，假设为X和Y。
步骤34：触摸笔选中功能项时，处理器计算选中的功能项的位置信息。
由于本实施例中触摸笔垂直于显示屏，因此，加速度传感器在显示屏上的位置坐标即为压力传感器在显示屏上的位置坐标，也即选中的功能项的位置坐标。所以，选中的功能项的位置坐标为X和Y。
其中，位置信息可以为选中的功能项的位置坐标与显示屏的尺寸的比值。例如，该位置信息为X/L及Y/W。
显示屏的尺寸L、W也可以采用上述对XN的测量方式进行测量，此时，辅助按键25还用于结束测量。例如，以测量L为例，在1点由辅助按键启动测量，启动测量的信息由辅助按键传递给处理器；当触摸笔移动到2点时，由辅助按键结束测量，结束测量的信息由辅助按键传递给处理器。其中，可以分别设定用于启动的辅助按键及用于结束的辅助按键，或者，只设定一个辅助按键，按一次表示启动测量，再按一次表示结束测量。之后，从启动测量开始，处理器可以实时计算得到触摸笔的位置信息，由于是实时测量，因此结束测量时可以得到L及W。
步骤35：处理器将选中的功能项的位置信息，例如，上述的尺寸比X/L及Y/W，通过通信接口发送给主机。
其中，通信接口可以为有线方式，例如，USB方式；也可以为无线方式，例如，蓝牙方式。
步骤36：主机确定选中的功能项，启动相应的功能。
例如，主机的上层应用软件可以设置功能项与位置坐标的对应关系，并且该对应关系可以根据不同的显示分辨率或者显示屏的大小设置成不同的对应关系。之后，主机接收到位置信息(如上述的尺寸比X/L、Y/W)后，可以根据主机当前的显示屏的大小L、W计算出功能项的位置坐标X、Y，再根据主机当前的显示分辨率或者显示屏的设置，找到对应的功能项与位置坐标的对应关系，之后，根据对应关系及计算得到的X、Y找到对应的功能项。之后，可以启动相应的功能。
图5为本发明实施例的应用场景一的系统的结构示意图，图6为本发明实施例的应用场景二的系统的结构示意图。参见图5或图6，触摸笔可以通过有线方式或者无线方式与主机连接，显示屏采用普通的显示屏，无需专门的触摸屏。
本实施例通过处理器测量加速度传感器在显示屏上的位置坐标，由于触摸笔与显示屏垂直时，选中的功能项的位置坐标与加速度传感器在显示屏上的位置坐标相同，因此，根据处理器测量得到的加速度传感器在显示屏上的位置坐标，可以得到选中的功能项的位置信息，处理器将该位置信息发送给主机后，可以使得主机根据该位置信息启动相应功能。实现无需专门的触摸屏实现触摸功能，降低成本。
一般地，用户使用触摸笔时，不可能永远垂直于显示屏，此时，选中的功能项的位置坐标不为加速度传感器在显示屏上的位置坐标。可以采用如下方式实现：
图7为本发明第三实施例的触摸笔的结构示意图，本实施例可以应用在当选中功能项时，触摸笔不垂直显示屏的场景下。参见图7，本实施例包括加速度传感器71、压力传感器72、处理器73和通信接口74，还可以进一步包括辅助按键75和电源76。上述模块的具体功能可以参见第二实施例。
本实施例及第二实施例中，由于加速度是由加速度传感器测量得到的，因此，根据加速度实时测量得到的位置坐标为加速度传感器在显示屏上的位置坐标。
在第二实施例中，由于选中功能项时触摸笔垂直于显示屏，所以选中的功能项的位置坐标与加速度传感器在显示屏上的位置坐标相同。因此，可以将选中功能项时测量得到的加速度传感器在显示屏上的位置坐标，作为选中的功能项的位置坐标。
但是，本实施例中，由于选中功能项时触摸笔非垂直于显示屏，此时，选中的功能项的位置坐标与加速度传感器在显示屏上的位置坐标是不相同的，因此，在测量得到加速度传感器在显示屏上的位置坐标之后，还需要进一步根据相关参数得到选中的功能项的位置坐标。具体如下：
本实施例进一步包括陀螺仪77，陀螺仪77用于测量选中功能项时所述触摸笔与垂直方向的倾斜角度。其中，陀螺仪77与处理器73之间的接口可以为通用串口，例如，SPI、I2C、UART等。
本实施例的处理器73包括第一处理单元731和第二处理单元732，第一处理单元731用于根据所述加速度传感器71测量的加速度，从所述辅助按键75启动测量开始，实时计算所述加速度传感器71在所述显示屏上的位置坐标。第二处理单元732用于接收到所述选中信息时，计算得到选中的功能项的位置信息，其中，选中的功能项的位置信息可以根据选中的功能项的位置坐标及显示屏的大小得到，其中，计算选中的功能项的位置坐标时需要采用的参数包括所述倾斜角度、所述加速度传感器在所述显示屏上的位置坐标、所述压力传感器与所述加速度传感器的距离。其中，压力传感器与加速度传感器的距离是安装触摸笔时固定设置的，因此，该距离可以作为已知量。
本实施例与第二实施例相比，在计算出加速度传感器在显示屏上的位置坐标后，还需要根据上述参数计算选中的功能项的位置坐标，而不是如第二实施例中的直接将加速度传感器在显示屏上的位置坐标作为选中的功能项的位置坐标。其余实现原理与第二实施例相同。
具体地，采用本实施例的触摸笔可以采用如下方式实现触摸功能：
图8为本发明第三实施例的方法的流程示意图，包括：
步骤81-83：与步骤31-33对应相同。
步骤84：触摸笔选中功能项时，处理器计算压力传感器在显示屏上的位置坐标。
其中，压力传感器在显示屏上的位置坐标为选中的功能项的位置坐标。
例如，可以包括：
根据所述加速度，从所述启动测量开始实时计算所述加速度传感器在所述显示屏上的位置坐标；
在接收到所述压力传感器输出的所述选中信息时，根据所述倾斜角度、所述加速度传感器在所述显示屏上的位置坐标及所述压力传感器与所述加速度传感器的距离，得到所述选中的功能项的位置坐标，并根据所述选中的功能项的位置坐标及所述显示屏的大小得到所述选中的功能项的位置信息。
具体地，假设该位置坐标分别为X’及Y’。该X’及Y’可以通过加速度传感器在显示屏上的位置坐标X及Y，触摸笔与垂直方向的倾斜角度α、加速度传感器与压力传感器之间的距离D，计算得到，具体如下：图9为本发明第三实施例的系统位置示意图，参见图9，显示屏92与水平面的夹角为β，触摸笔91与垂直于水平面的垂线之间的夹角为α，触摸笔91与触摸笔在显示屏上垂直投影之间的夹角为γ，压力传感器911与加速度传感器912沿触摸笔方向的距离为D。其中，α可以采用陀螺仪913测量得到，D为处理器预先可以获知的参数。
根据上述对应关系，可以得到γ＝90°-α+β
B=D×tgαcosγ×(tgα+tgγ)]]>
其中，B为压力传感器与加速度传感器在显示屏上的垂直投影之间的距离。
之后，根据陀螺仪在X、Y轴方向的角度，及上述的B，可以得到压力传感器在显示屏上的位置坐标：
X′＝X-B×cosθ1；Y′＝Y-B×cosθ2；其中，X及Y为加速度传感器在显示屏上的位置坐标，可以采用第二实施例的方法计算得到；X’及Y’为压力传感器在显示屏上的位置坐标，即选中的功能项的位置坐标；θ1、θ2分别为B的方向与X、Y轴的夹角，可以通过陀螺仪测量的三维角度得到。
进一步地，此时需要首先得到显示屏与水平面的夹角β，该夹角可以采用如下方式测量得到：
方式一，显示屏自身配备陀螺仪，实时测量当前的倾斜角度，再将倾斜角度数据通过通信接口传送给触摸笔。
方式二，利用触摸笔测量。具体为：
图10为本发明第三实施例中采用触摸笔测量显示屏倾斜角的示意图，参见图10，将触摸笔101平行放置在显示屏102上，之后，触摸笔101的陀螺仪可以测量到与垂直于水平面的垂线之间的夹角θ，之后，根据公式β＝90°-θ计算得到β。
步骤85：触摸笔选中功能项时，处理器计算选中的功能项的位置信息。其中，位置信息可以为X’/L及Y’/W，X’及Y’为选中的功能项的位置坐标，也即压力传感器在显示屏上的位置坐标；L及W为显示屏的尺寸。L、W的测量可以具体参见第二实施例。
步骤86-87：与步骤35-36对应相同。
本实施例同样可以应用于图5或6所示的系统场景下。
本实施例通过测量倾斜角度，可以得到触摸笔与显示屏非垂直时，选中的功能项的位置信息，进而启动相应功能。实现无需专门的触摸笔实现触摸功能，降低成本。
可以理解的是，为了支持触摸笔实现上述功能，本发明实施例的主机需要相应的支持软件，该支持软件可以将本发明实施例中的压力传感器的位置信息映射到操作系统的用户界面控制中，实现触摸功能。通过本发明实施例的触摸笔及主机相应的支持软件，可以支持大量的不具备触摸功能的显示屏实现触摸功能；进一步地，通过本发明实施例的触摸笔可以实现非触摸屏的手写功能输入。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。