本发明涉及触摸屏技术和多芯片级联，特别是涉及一种多芯片级联触摸屏扫描同步装置、方法及触摸屏结构。
背景技术：
1、近年来，大尺寸触摸屏在商业、信息服务终端、互动娱乐和智能家居等领域的应用日益广泛。然而，随着触摸屏面积的增大，对触控芯片的存储空间、通道数量和处理速度等硬件资源的需求也随之增加。增加触控芯片的硬件资源不仅会导致芯片面积的增加和良率的降低，还会带来扫描时间增加的问题，从而影响触摸屏的响应速度和整体性能。
2、尽管单一高性能触控芯片能够满足大尺寸触摸屏的需求，但其高昂的成本和复杂的制造工艺限制了其大规模应用。此外，单一芯片顺序扫描，或多芯片级联顺序扫描在处理大面积触摸屏时均容易出现性能瓶颈，导致响应时间延长，影响用户体验。因此，如何在保证触摸屏性能的前提下，通过优化设计来降低触摸屏模组的成本，成为了一个亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提出一种多芯片级联触摸屏扫描同步装置、方法及触摸屏结构，能够实现触摸屏面积的大幅扩展，进而达到触摸屏的高效扫描与同步，且扫描时间仅需增加一根驱动通道的扫描时间。
2、为解决上述技术问题，本发明提供一种多芯片级联触摸屏扫描同步装置，包括：多个触控芯片和中央控制单元；
3、每两个所述触控芯片协同控制一个选定的子触摸屏区域，且所述子触摸屏区域中的每个tx通道的两端分别由两个所述触控芯片同时激励；
4、所述中央控制单元用于接收来自所述触控芯片的扫描数据，并根据所述扫描数据执行任务。
5、进一步的，所述触控芯片包括txbus总线和rxbus总线；所述txbus总线用于驱动连接至tx通道的tx电极；所述rxbus总线用于感应连接至rx通道的rx电极。
6、进一步的，多个所述触控芯片包括第一触控芯片、第二触控芯片、第三触控芯片和第四触控芯片；
7、所述第一触控芯片的txbus总线用于连接第一子触摸屏区域中tx通道的一端，所述第一触控芯片的rxbus总线用于连接第一子触摸屏区域中的部分rx通道；
8、所述第二触控芯片的txbus总线用于连接第一子触摸屏区域中tx通道的另一端，所述第二触控芯片的rxbus总线用于连接第一子触摸屏区域中的剩余rx通道；
9、所述第三触控芯片的txbus总线用于连接第二子触摸屏区域中的tx通道的一端，所述第三触控芯片的rxbus总线用于连接第二子触摸屏区域中的部分rx通道；
10、所述第四触控芯片的txbus总线用于连接第二子触摸屏区域中的tx通道的另一端，所述第四触控芯片的rxbus总线用于连接第二子触摸屏区域中的剩余rx通道；
11、所述第一触控芯片和所述第二触控芯片通过第一同步总线进行同步；所述第三触控芯片和所述第四触控芯片通过第二同步总线进行同步；所述第一触控芯片和所述第三触控芯片通过第三同步总线进行同步。
12、进一步的，所述第一同步总线和所述第二同步总线皆包括多个第一gpio引脚，其中一部分所述第一gpio引脚用于纳秒级的扫描相位同步，其中另一部分所述第一gpio引脚用于微秒级的工作流程同步。
13、进一步的，所述第三同步总线包括多个第二gpio引脚，用于分时扫描第一子触摸屏区域与第二子触摸屏区域相邻的tx通道。
14、进一步的，所述第一触控芯片、第二触控芯片、第三触控芯片和第四触控芯片皆通过reportbus总线与所述中央控制单元相连。
15、进一步的，所述任务包括坐标计算、手指id跟踪和手势识别中的至少一种。
16、此外，本发明还提出一种触摸屏结构，包括如上述所述的多芯片级联触摸屏扫描同步装置，还包括多个tx通道和多个rx通道；所述tx通道与所述rx通道交错排布，并形成触摸屏区域；所述触摸屏区域通过物理断开或非物理接触方式被分割为多个独立的子触摸屏区域；所述子触摸屏区域中的每个所述tx通道的两端分别通过两个触控芯片同时激励。
17、进一步的，所述触摸屏区域上设有分隔线，根据所述分隔线所述触摸屏区域被分割为第一子触摸屏区域和第二子触摸屏区域；多个所述触控芯片包括第一触控芯片、第二触控芯片、第三触控芯片和第四触控芯片；
18、位于第一区域中的tx通道两端分别与相对设置的所述第一触控芯片和所述第二触控芯片相连；其中一些所述rx通道中位于所述第一区域的一端与所述第一触控芯片相连，另一些所述rx通道中位于所述第一区域的一端与所述第二触控芯片相连；其中一些所述rx通道中位于第二区域的另一端与所述第三触控芯片相连，另一些所述rx通道中位于所述第二区域的一端与所述第四触控芯片相连。
19、进一步的，所述第一子触摸屏区域与所述第二子触摸屏区域之间具有预定间距，且所述预定间距的范围介于10μm-50μm。
20、此外，本发明还提出一种多芯片级联触摸屏扫描同步方法，使用如上述所述的多芯片级联触摸屏扫描同步装置，或者使用如上述所述的触摸屏结构，具体包括如下：
21、断开触摸屏结构，形成多个子触摸屏区域，每两个触控芯片协同控制一个选定的子触摸屏区域，实现扫描波形的同步和分时扫描策略，并获取扫描数据；
22、中央控制单元根据所述扫描数据协调所述触控芯片的工作。
23、进一步的，所述断开触摸屏结构，形成多个子触摸屏区域，每两个触控芯片协同控制一个选定的子触摸屏区域，实现扫描波形的同步和分时扫描策略，具体包括：
24、断开所述触摸屏结构，形成第一子触摸屏区域和第二子触摸屏区域；每个所述子触摸屏区域中的每个tx通道的两端分别由两个所述触控芯片同时激励；对所述第一子触摸屏区域和所述第二子触摸屏区域交界处的tx通道进行分时扫描。
25、进一步的，所述对所述第一子触摸屏区域和所述第二子触摸屏区域交界处的tx通道进行分时扫描，具体包括：所述第一子触摸屏区域中与所述第二子触摸屏区域相邻的末端tx通道在时间段t1内进行扫描，所述第二子触摸屏区域中与所述第一子触摸屏区域相邻的首端tx通道在时间段t2内进行扫描。
26、进一步的，所述第一子触摸屏区域中的末端tx通道需要实现扫描波形的同步时，第一触控芯片启动后，对所述末端tx通道进行配置，然后进入等待状态，等待第二触控芯片启动；所述第二触控芯片启动后，对所述末端tx通道进行配置，并通过第一同步总线通知所述第一触控芯片准备同步；所述第一触控芯片收到同步信号后触发所述末端tx通道的扫描，同时，还通过所述第一同步总线实现与所述第二触控芯片的纳秒级扫描同步。
27、进一步的，所述第二子触摸屏区域中首端tx通道需要实现扫描波形的同步时，第一触控芯片通过第三同步总线通知第三触控芯片准备所述首端tx通道的同步；所述第三触控芯片对所述首端tx通道进行配置，然后进入等待状态，等待第四触控芯片启动；所述第四触控芯片启动后，对所述首端tx通道进行配置，并通过第二同步总线通知所述第三触控芯片准备同步；所述第三触控芯片收到同步信号后，等待所述第一触控芯片完成所述末端tx通道的扫描通知，在收到所述扫描通知后，所述第三触控芯片触发所述首端tx通道的扫描，同时，还通过所述第二同步总线实现与所述第四触控芯片的纳秒级扫描同步。
28、进一步的，所述第一子触摸屏区域和所述第二子触摸屏区域中剩余tx通道需要实现扫描波形的同步时，所述第一子触摸屏区域中的末端tx通道扫描完成后，第一触控芯片通过第一同步总线与第二触控芯片同步扫描所述第一子触摸屏区域中的剩余tx通道；其中，每次扫描完成后，所述第二触控芯片通过所述第一同步总线通知所述第一触控芯片准备下一个tx通道的扫描；
29、所述第二子触摸屏区域中的首端tx通道扫描完成后，第三触控芯片通过第二同步总线与第四触控芯片同步扫描所述第二子触摸屏区域的剩余tx通道；其中，每次扫描完成后，所述第四触控芯片通过所述第二同步总线通知所述第三触控芯片准备下一个tx通道的扫描。
30、进一步的，所述中央控制单元根据所述扫描数据协调所述触控芯片的工作，具体包括：所述中央控制单元接收来自所述触控芯片所上报的扫描数据，进行任务处理；如果存在所述触控芯片未上报所述扫描数据，则所述中央控制单元将依次复位并重新启动所有所述触控芯片，即初始化操作。
31、通过上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
32、本实施例通过将每两个触控芯片协同控制一个选定的子触摸屏区域，且子触摸屏区域中的每个tx通道的两端分别由两个触控芯片同时激励，以实现扫描波形的同步；中央控制单元用于接收来自触控芯片的扫描数据，并根据扫描数据执行任务。能够实现触摸屏面积的大幅扩展，进而达到触摸屏的高效扫描与同步，且扫描时间仅需增加一个驱动通道（即tx通道）的扫描时间。
33、此外，本发明通过物理断开或非物理接触设计，将触摸屏结构分割为多个独立部分，即子触摸屏区域，每部分由单独的触控芯片控制，实现了扫描波形的同步和整体扫描效率的提升。
34、另外，本发明对于上下两部分，即第一子触摸屏区域和第二子触摸屏区域，交界处的tx通道，采用分时扫描策略，以有效避免信号干扰，确保扫描的准确性和稳定性。
35、因此，本发明能够将触摸屏的面积扩大多倍，例如四倍，而且相较于传统的单个大量通道芯片或多芯片级联顺序扫描方法，整体扫描时间得到了显著缩短。能够为后续的通讯处理、中央控制单元的坐标计算、手指id跟踪以及手势识别等高级算法的执行预留了充足的时间资源；使得本发明在大型触摸屏、多分区触摸屏以及需要高精度触摸操作的电子设备领域中具有广泛的应用前景。
1.一种多芯片级联触摸屏扫描同步装置，其特征在于，包括：多个触控芯片和中央控制单元；
2.如权利要求1所述的多芯片级联触摸屏扫描同步装置，其特征在于，所述触控芯片包括txbus总线和rxbus总线；所述txbus总线用于驱动连接至tx通道的tx电极；所述rxbus总线用于感应连接至rx通道的rx电极。
3.如权利要求2所述的多芯片级联触摸屏扫描同步装置，其特征在于，多个所述触控芯片包括第一触控芯片、第二触控芯片、第三触控芯片和第四触控芯片；
4.如权利要求3所述的多芯片级联触摸屏扫描同步装置，其特征在于，所述第一同步总线和所述第二同步总线皆包括多个第一gpio引脚，其中一部分所述第一gpio引脚用于纳秒级的扫描相位同步，其中另一部分所述第一gpio引脚用于微秒级的工作流程同步。
5.如权利要求3所述的多芯片级联触摸屏扫描同步装置，其特征在于，所述第三同步总线包括多个第二gpio引脚，用于分时扫描第一子触摸屏区域与第二子触摸屏区域相邻的tx通道。
6.如权利要求4所述的多芯片级联触摸屏扫描同步装置，其特征在于，所述第一触控芯片、第二触控芯片、第三触控芯片和第四触控芯片皆通过reportbus总线与所述中央控制单元相连。
7.如权利要求1所述的多芯片级联触摸屏扫描同步装置，其特征在于，所述任务包括坐标计算、手指id跟踪和手势识别中的至少一种。
8.一种触摸屏结构，包括如权利要求1-7中任一项所述的多芯片级联触摸屏扫描同步装置，其特征在于，还包括多个tx通道和多个rx通道；所述tx通道与所述rx通道交错排布，并形成触摸屏区域；所述触摸屏区域通过物理断开或非物理接触方式被分割为多个独立的子触摸屏区域；所述子触摸屏区域中的每个所述tx通道的两端分别通过两个触控芯片同时激励。
9.如权利要求8所述的触摸屏结构，其特征在于，所述触摸屏区域上设有分隔线，根据所述分隔线所述触摸屏区域被分割为第一子触摸屏区域和第二子触摸屏区域；多个所述触控芯片包括第一触控芯片、第二触控芯片、第三触控芯片和第四触控芯片；
10.如权利要求9所述的触摸屏结构，其特征在于，所述第一子触摸屏区域与所述第二子触摸屏区域之间具有预定间距，且所述预定间距的范围介于10μm-50μm。
11.一种多芯片级联触摸屏扫描同步方法，使用如权利要求1-7中任一项所述的多芯片级联触摸屏扫描同步装置，或者使用如权利要求8-10中任一项所述的触摸屏结构，其特征在于，具体包括如下：
12.如权利要求11所述的多芯片级联触摸屏扫描同步方法，其特征在于，所述断开触摸屏结构，形成多个子触摸屏区域，每两个触控芯片协同控制一个选定的子触摸屏区域，实现扫描波形的同步和分时扫描策略，具体包括：
13.如权利要求12所述的多芯片级联触摸屏扫描同步方法，其特征在于，所述对所述第一子触摸屏区域和所述第二子触摸屏区域交界处的tx通道进行分时扫描，具体包括：所述第一子触摸屏区域中与所述第二子触摸屏区域相邻的末端tx通道在时间段t1内进行扫描，所述第二子触摸屏区域中与所述第一子触摸屏区域相邻的首端tx通道在时间段t2内进行扫描。
14.如权利要求13所述的多芯片级联触摸屏扫描同步方法，其特征在于，所述第一子触摸屏区域中的末端tx通道需要实现扫描波形的同步时，第一触控芯片启动后，对所述末端tx通道进行配置，然后进入等待状态，等待第二触控芯片启动；所述第二触控芯片启动后，对所述末端tx通道进行配置，并通过第一同步总线通知所述第一触控芯片准备同步；所述第一触控芯片收到同步信号后触发所述末端tx通道的扫描，同时，还通过所述第一同步总线实现与所述第二触控芯片的纳秒级扫描同步。
15.如权利要求13所述的多芯片级联触摸屏扫描同步方法，其特征在于，所述第二子触摸屏区域中首端tx通道需要实现扫描波形的同步时，第一触控芯片通过第三同步总线通知第三触控芯片准备所述首端tx通道的同步；所述第三触控芯片对所述首端tx通道进行配置，然后进入等待状态，等待第四触控芯片启动；所述第四触控芯片启动后，对所述首端tx通道进行配置，并通过第二同步总线通知所述第三触控芯片准备同步；所述第三触控芯片收到同步信号后，等待所述第一触控芯片完成所述末端tx通道的扫描通知，在收到所述扫描通知后，所述第三触控芯片触发所述首端tx通道的扫描，同时，还通过所述第二同步总线实现与所述第四触控芯片的纳秒级扫描同步。
16.如权利要求13所述的多芯片级联触摸屏扫描同步方法，其特征在于，所述第一子触摸屏区域和所述第二子触摸屏区域中剩余tx通道需要实现扫描波形的同步时，所述第一子触摸屏区域中的末端tx通道扫描完成后，第一触控芯片通过第一同步总线与第二触控芯片同步扫描所述第一子触摸屏区域中的剩余tx通道；其中，每次扫描完成后，所述第二触控芯片通过所述第一同步总线通知所述第一触控芯片准备下一个tx通道的扫描；
17.如权利要求11所述的多芯片级联触摸屏扫描同步方法，其特征在于，所述中央控制单元根据所述扫描数据协调所述触控芯片的工作，具体包括：所述中央控制单元接收来自所述触控芯片所上报的扫描数据，进行任务处理；如果存在所述触控芯片未上报所述扫描数据，则所述中央控制单元将依次复位并重新启动所有所述触控芯片，即初始化操作。
