[發明專利]基于手機耳機口的通信取電設備及方法

有效

• 申請號: 201310660146.4
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103685749A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 毛續飛;程凱韜;韓建康
• 申請（專利權）人: 無錫清華信息科學與技術國家實驗室物聯網技術中心
• 主分類號: H04M1/725
• 分類號: H04M1/725
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 曹祖良;韓鳳

技術領域

本發明涉及一種基于手機耳機口的通信取電設備及其通過手機耳機口對外圍設備進行供電及通信的方法，在無需外部供電的情況下，實現手機與設備之前的通信。

背景技術

隨著技術的發展，智能手機已經成了每個人不可或缺的部分。智能手機功能的越發強大使得用戶對其期望做的工作也越來越多，如外部環境的感知、其他設備的通信等。然而由于智能手機自身硬件限制無法滿足諸多需要，因此就需要外加設備完善手機功能。但現有手機接口標準各異，無法做到完全統一，這就照成了不同手機之間設備無法通用，增加了產品成本降低了易用性。

依據相關標準規定，手機耳機口均為3.5mm接口，市面上使用的手機均符合該標準。因此將耳機口作為通信接口具有通用性強的優勢。

現有基于手機耳機口通信設備已經可以滿足基本通信需求，但必須外加電源供電。這就提高了設備成本和體積，同時也降低了易用性。

發明內容

本發明的目的是針對現有耳機口通信設備的不足，提出一種無需外部供電，能通過耳機口與手機進行通信的設備及方法，實現在與手機通信的同時，采集信號中的能量，并通過儲能設備來滿足短時間大電流設備的需要。

按照本發明提供的技術方案，所述基于手機耳機口的通信取電設備包括：取電模塊、儲能模塊、信號處理及控制模塊、開關模塊、低通及偏置模塊以及低通濾波器，所述取電模塊的輸入端連接耳機口左聲道，取電模塊的輸出端連接儲能模塊和信號處理及控制模塊，儲能模塊的輸出端連接信號處理及控制模塊，開關模塊的輸入端連接耳機右聲道，開關模塊的輸出端分別連接取電模塊、低通及偏置模塊，低通及偏置模塊的輸出端連接信號處理及控制模塊，信號處理及控制模塊的輸出端通過低通濾波器連接耳機話筒端；通過耳機口接出左、右聲道及話筒鏈路；其中左聲道鏈路作為能量傳遞鏈路；話筒鏈路作為數據上傳鏈路；右聲道鏈路在下傳數據時作為信號下傳鏈路，而其他時候同時作為能量傳遞鏈路與左聲道一起為儲能模塊充電，繼而為信號處理及控制模塊供電。

上述通信取電設備的通信取電方法為：

步驟1.默認情況，開關模塊將右聲道信號導入取電模塊；首先，耳機口通過左、右聲道發出19KHz正弦波信號，到通信取電設備；

步驟2.取電模塊將信號中能量轉換為直流電壓為儲能模塊充電，當儲能模塊充滿電之后將會通過充電泵為信號處理及控制模塊供電；

步驟3.信號處理及控制模塊供電后喚醒將會對手機上傳喚醒應答，通過自身調制數據為音頻信號之后，傳遞給低通濾波器，再傳遞給手機；

步驟4.手機端應用程序時刻監測耳機話筒是否收到數據包，當收到時應用程序提示用戶設備連接成功能夠進行通信；同時，信號處理及控制模塊將開關模塊的信號通路切換到低通及偏置模塊，從而保證手機端下傳信號能被信號處理及控制模塊接收；

步驟5.至此手機端與通信取電設備之間通信鏈路成功，每當通信取電設備或手機端發送一次數據，若接收方接收成功即會做出應答，否則數據將進行重傳。

當通信取電設備需要持續較大電流時需要上傳供電請求，將右聲道持續輸出為19KHz正弦波信號，并導入取電模塊；當有通信需要時再切換回低通及偏置模塊。

當通信取電設備所連接的用戶外接設備需要持續大電流工作時，在讀取用戶外接設備數據時開關模塊將右聲道持續聯通到取電模塊，為了防止右聲道在取電模塊時手機端下傳數據丟失，信號處理及控制模塊在每次上傳數據后均會關閉用戶外設，將右聲道聯通到低通及偏置模塊等待一定時間檢測手機端是否下傳數據，手機端每次下傳需等待信號處理及控制模塊上傳數據后進行。

當通信取電設備所連接的用戶外接設備需要瞬時大電流工作時，在讀取用戶外接設備數據時開關模塊將右聲道持續聯通到取電模塊，為了防止右聲道在取電模塊時手機端下傳數據丟失，信號處理及控制模塊在每次上傳數據后均會關閉用戶外設，將右聲道聯通到低通及偏置模塊等待一定時間檢測手機端是否下傳數據，手機端每次下傳需等待信號處理及控制模塊上傳數據后進行；用戶外接設備瞬時電流由儲能模塊供電；右聲道在儲能模塊能量耗盡時負責對用戶外接設備和信號處理及控制模塊供電以防止數據丟失，等儲能模塊充滿后再將右聲道切換回低通及偏置模塊。

通信取電設備和手機之間以字節為單位傳輸信息，采用FSK調制方式，將二進制1調制為17.64KHz，兩個周期音頻信號；二進制0調制為8.82KHz，一個周期音頻信號。