CN102724774A - 通信模块、通信设备及其应用方法 - Google Patents

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肖杨杨
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Abstract

本发明公开了一种通信模块、一种通信设备及其应用方法。该通信模块包括：一天线接口单元、一供电接口及一硬件接口单元，该天线接口单元包括一无线通信天线接口子单元及一NFC天线接口；一无线通信单元，用于实现多制式无线通信；一NFC单元，用于实现近距离通信；一CPU，用于对该无线通信单元及该NFC单元进行控制并执行数据处理；一PMU，用于向该CPU、该无线通信单元及该NFC单元供电。该通信设备中通过嵌入该通信模块便可以同时集成无线通信功能与近距离通信功能，有利于实现物物互联以及信息互通。

Description

通信模块、通信设备及其应用方法
技术领域
本发明涉及一种通信模块，特别是涉及一种通信模块、一种通信设备及其应用方法。
背景技术
在多制式移动通信技术以及WIFI通信技术已经发展成熟的今日，无线通信网络中的数据应用业务一直在持续地爆发式增长，给网络容量和数据可靠传输带来了挑战，并且基于各种无线通信网络建立起来的连接各种电子信息设备的网络资源，即物联网应用，也正在使信息的覆盖变得更加宽广、同时使信息的获取变得更加便捷。
在这样的背景之下，近年来不断发展的近距离通信(NFC)技术由于其带宽高、保密性优良、适宜交互操作等优点正在逐渐受到人们的重视。NFC技术将非接触读卡器、非接触卡以及点对点功能整合进一块单芯片中，能够在天线磁环的配合下与另一支持NFC功能的设备进行近距离通信。支持NFC功能的设备既可作为主动设备工作于主动模式下，也可作为被动设备工作于被动模式下。在主动模式下，其将提供射频场，并主动发起于被动设备之间的通信；在被动模式下，其则不提供射频场，而是使用负载调制技术，以相同的数据速率与主动设备进行通信。
但是，目前市场上仍然欠缺一种能够同时集成近距离通信功能以及无线通信功能的通信模块。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中欠缺能够同时集成近距离通信功能以及无线通信功能的通信模块的缺陷，提供一种同时集成有近距离通信功能以及无线通信功能的通信模块、一种嵌入有该通信模块的通信设备以及一种该通信设备的应用方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种通信模块，其特点在于，该通信模块包括：一天线接口单元、一供电接口及一硬件接口单元，该天线接口单元包括一无线通信天线接口子单元及一NFC天线接口；一无线通信单元，用于实现多制式无线通信；一NFC单元，用于实现近距离通信；一CPU，用于对该无线通信单元及该NFC单元进行控制并执行数据处理；一PMU(Power Management Unit，电源管理单元)，用于向该CPU、该无线通信单元及该NFC单元供电。
较佳地，该无线通信单元包括一移动通信单元及一WIFI通信单元，该无线通信天线接口子单元包括一移动通信主天线接口及一WIFI天线接口，该移动通信单元用于实现多制式移动通信，该WIFI通信单元用于实现WIFI通信。
较佳地，该多制式移动通信为2G移动通信网络或3G移动通信网络下的多制式移动通信。
较佳地，该硬件接口单元包括USB接口、UART(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，通用异步接收/发送器)接口、SPI接口(Serial PeripheralInterface，串行外设接口)及SDIO接口(标准SD卡的接口)中的至少一种。
本发明的目的还在于提供一种通信设备，该通信设备包括一控制模块，其特点在于，该通信设备还包括一上述的通信模块，该控制模块具有主CPU、无线通信天线、NFC天线及供电单元，该无线通信单元通过该无线通信天线接口子单元与该无线通信天线相连，该NFC单元通过该NFC天线接口与该NFC天线相连，该通信模块的该CPU通过该硬件接口单元与该控制模块的该主CPU相连以接受该控制模块的控制、并实现该CPU与该主CPU之间的数据交互，该PMU通过该供电接口与该供电单元相连。
较佳地，该无线通信单元包括一移动通信单元及一WIFI通信单元，该无线通信天线接口子单元包括一移动通信主天线接口及一WIFI天线接口，该无线通信天线包括移动通信主天线及WIFI天线，该移动通信单元通过该移动通信主天线接口与该移动通信主天线相连，该WIFI通信单元通过该WIFI天线接口与该WIFI天线相连。
较佳地，该硬件接口单元与该控制模块的电气连接形式为：板对板连接器(B2B)形式、半金属化孔焊盘形式或LGA焊盘(焊盘网格阵列)形式。
较佳地，该天线接口单元与该控制模块的电气连接形式为射频连接器形式。
本发明的目的还在于提供一种上述的通信设备的应用方法，其特点在于，该方法包括一第一通信模式和一第二通信模式，该第一通信模式包括S11-S12，该第二通信模式包括S21-S22，S11、该NFC单元利用该NFC天线接收数据并送入该CPU进行处理；S12、该CPU将该数据送入该无线通信单元，该无线通信单元利用该无线通信天线将该数据发送至无线通信网络；S21、该无线通信单元利用该无线通信天线接收数据并送入该CPU进行处理；S22、该CPU将该数据送入该NFC单元，该NFC单元利用该NFC天线将该数据向外发送。
较佳地，该无线通信单元包括一移动通信单元及一WIFI通信单元，该无线通信天线接口子单元包括一移动通信主天线接口及一WIFI天线接口，该无线通信天线包括移动通信主天线及WIFI天线，S12包括S121和/或S122，其中：S121、该CPU将该数据送入该移动通信单元，该移动通信单元利用该移动通信主天线将该数据发送至移动通信网络；S122、该CPU将该数据送入该WIFI通信单元，该WIFI通信单元利用该WIFI天线将该数据发送至无线局域网络；S21包括S211和/或S212，其中：S211、该移动通信单元利用该移动通信主天线接收数据并送入该CPU进行处理；S212、该WIFI通信单元利用该WIFI天线接收数据并送入该CPU进行处理。
较佳地，该方法还包括以下三种通信模式：该通信设备使该通信模块的该CPU与该控制模块的该主CPU进行数据交互，并利用该NFC单元与另一通信设备进行近距离通信；该通信设备使该通信模块的该CPU与该控制模块的该主CPU进行数据交互，并利用该移动通信单元接入移动通信网络及与另一通信设备进行多制式移动通信；该通信设备使该通信模块的该CPU与该控制模块的该主CPU进行数据交互，并利用该WIFI通信单元接入无线局域网络及与另一通信设备进行WIFI通信。
本发明的积极进步效果在于：本发明的该通信模块同时集成了近距离通信功能以及无线通信功能，并且还提供有多种主从机硬件接口，可被嵌入各种通信设备中。嵌入该通信模块之后的通信设备不但可以接入无线通信网络，以及与连接到该网络上的任一支持数据通信的设备在任何时间任何地点实现通信，更重要的是还能够支持近距离的点对点数据传输，这使得该通信设备将可以应用于手机钱包、移动售票以及门禁系统等多种场合，具有极大的推广应用价值。更进一步地，该通信设备还能够将数据在无线通信应用与近距离通信应用之间进行交互，这将有利于减轻目前的无线通信网络中不断增长的数据应用业务负担，而且更有意义的是，这还将有力地推动物联网应用的加速发展，从而实现物物互联、信息互通。
附图说明
图1为本发明的该通信模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明的该通信模块包括：
一无线通信单元1，其用于实现多制式的无线通信，具体地说，其负责接入无线通信网络、完成多种射频信号的调制解调以及信号的收发。
一NFC单元2，其用于实现近距离通信，可以采用一现有的NFC单芯片构成，具体地说，其负责在近距离(10cm以内)范围内与另一支持NFC功能的设备相互收发携带有应用数据的中频段射频信号，对收发的数据进行调制解调，以及将收到的数据转换为数字信号。
一CPU 3，其用于对该无线通信单元1以及该NFC单元2进行控制，将需要向外发送的数据送入该无线通信单元1和/或该NFC单元2，以及对该无线通信单元1以及该NFC单元2送入的数据进行数据处理。
一PMU 4，其用于接收外部供电，转换为适当的电压后再分别提供至该无线通信单元1、该NFC单元2以及该CPU 3。
该通信模块为一嵌入式硬件模块，适用于应用至各种通信设备中，该通信设备利用该通信模块将能够全面实现近距离数据传输功能以及无线通信功能。
以下将对一嵌入了该通信模块的通信设备进行说明。该通信设备中除了该通信模块之外主要包括一控制模块，该控制模块则进一步包括：主CPU，用于实现对整个通信设备的控制管理；无线通信天线，具体地例如多制式移动通信主天线以及WIFI天线等等，这在现有的手机以及支持WIFI通信功能的设备中均有使用；NFC天线，这在现有的支持近距离通信的设备中均有使用；以及，用于给整个该通信设备供电并提供电源管理的供电单元。
为了实现该通信模块与该控制模块之间的硬件互连以及数据命令交互，该通信模块上还设计有多个主从机接口，即：一天线接口单元5、一硬件接口单元6以及一供电接口7，其中该天线接口单元5中包括有一无线通信天线接口子单元以及一NFC天线接口。
该无线通信单元1通过该无线通信天线接口子单元与该控制模块上的该无线通信天线实现相连，该NFC单元2通过该NFC天线接口与该控制模块上的该NFC天线实现相连。该CPU 3则通过该硬件接口单元6与该控制模块的该主CPU相连，以实现该CPU 3与该主CPU之间的数据交互，并实现由该控制模块对该CPU 3进行控制，其中该硬件接口单元6可以包括以下接口中的一种或多种：USB接口、UART接口、SPI接口及SDIO接口。该PMU4则通过该供电接口7与该控制模块的该供电单元实现相连，从而获得外部供电。
该无线通信单元1可以包括一移动通信单元11以及一WIFI通信单元12，相应地，该无线通信天线接口子单元应当包括有一移动通信主天线接口以及一WIFI天线接口，该移动通信单元11通过该移动通信主天线接口与外部的该移动通信主天线相连，而该WIFI通信单元12则通过该WIFI天线接口与外部的该WIFI天线相连。该移动通信单元11可以采用现有的支持多种无线协议标准的芯片组构成，负责接入多制式的2G或3G移动通信网络，收发携带有即时信息的高频段射频信号，并对收发的信号进行调制解调，以及将收到的信号转换为数字信号。该WIFI通信单元12可以采用现有的WIFI芯片构成，负责接入热点覆盖的无线局域网络，收发携带有应用数据的高频段射频信号，并对收发的信号进行调制解调，以及将收到的信号转换为数字信号。
在制造工艺中，该硬件接口单元6与该控制模块之间的电气连接形式可以为例如：板对板连接器形式、半金属化孔焊盘形式或LGA焊盘形式；该天线接口单元5与该控制模块之间的电气连接形式则可以为例如射频连接器形式。
如图1所示，该通信设备通过该供电接口7经供电通道A向该通信模块供电，使该通信模块进入工作状态。若该通信设备需要通过该通信模块发送或接收数据时，便可以通过该硬件接口单元6选择USB接口、UART接口、SPI接口或SDIO接口等任一通用接口，经内部总线B控制该通信模块执行相应的发送或接收动作。
本发明的该通信设备利用该通信模块能够实现多种灵活的通信模式。首先，该通信设备显然能够进行双向的移动通信、双向的WIFI通信以及双向的NFC通信。
在移动通信中，数据由该CPU 3送出，经总线C进入该移动通信单元11，调制成高频模拟信号后，经模拟通道C’到达该移动通信主天线接口，进入外部的该移动通信主天线，以电磁场传导的形式接入移动通信网络实现数据传输。另外，数据也可以沿着相反的方向传输进入该CPU 3。由此便实现了接入移动通信网络，收发即时消息以及拨打语音电话等诸多功能。
在WIFI通信中，数据由该CPU 3送出，经总线D进入该WIFI通信单元12，调制成高频模拟信号后，经模拟通道D’到达该WIFI天线接口，进入外部的该WIFI天线，以电磁场传导的形式接入无线局域网络实现数据传输。另外，数据也可以沿着相反的方向传输进入该CPU 3。由此便实现了接入无线局域网络，收发各种应用数据以及连接其它网络设备等诸多功能。
在NFC通信中，数据由该CPU 3送出，经总线E进入该NFC单元2，调制成中频模拟信号后，经模拟通道E’到达该NFC天线接口，进入外部的NFC天线磁环，通过近距离射频场将信号传输给另一支持NFC功能的设备。另外，数据也可以沿着相反的方向传输进入该CPU 3，从而完成设备之间的近距离数据交互。
除了上述的通信模式之外，该通信设备还能够将无线通信与NFC通信进行融合。例如，在NFC通信中交互获得的数据还可以选择通过该移动通信单元11和/或该WIFI通信单元12再行接入移动通信网络和/或无线局域网络，从而使得该通信设备能够与连接在广域网络上的设备再次进行数据交互，达到物物互联、信息互通的目的。又例如，在移动通信或WIFI通信中交互获得的数据还可以选择通过该NFC单元2再行向外发送，从而使得该通信设备能够与另一支持NFC功能的设备再次进行近距离数据交互，达到物物互联、信息互通的目的。
综上所述，本发明的该通信设备利用一嵌入式的通信模块，实现了近距离通信功能与无线通信功能的完美融合，其不但有利于减轻目前的无线通信网络中不断增长的数据应用业务负担，还能够有力地推动物联网应用的加速发展，以实现物物互联、信息互通。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种通信模块，其特征在于，该通信模块包括：
一天线接口单元、一供电接口及一硬件接口单元，该天线接口单元包括一无线通信天线接口子单元及一NFC天线接口；
一无线通信单元，用于实现多制式无线通信；
一NFC单元，用于实现近距离通信；
一CPU，用于对该无线通信单元及该NFC单元进行控制并执行数据处理；
一PMU，用于向该CPU、该无线通信单元及该NFC单元供电。
2.如权利要求1所述的通信模块，其特征在于，该无线通信单元包括一移动通信单元及一WIFI通信单元，该无线通信天线接口子单元包括一移动通信主天线接口及一WIFI天线接口，该移动通信单元用于实现多制式移动通信，该WIFI通信单元用于实现WIFI通信。
3.如权利要求2所述的通信模块，其特征在于，该多制式移动通信为2G移动通信网络或3G移动通信网络下的多制式移动通信。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的通信模块，其特征在于，该硬件接口单元包括USB接口、UART接口、SPI接口及SDIO接口中的至少一种。
5.一种通信设备，该通信设备包括一控制模块，其特征在于，该通信设备还包括一如权利要求1所述的通信模块，该控制模块具有主CPU、无线通信天线、NFC天线及供电单元，该无线通信单元通过该无线通信天线接口子单元与该无线通信天线相连，该NFC单元通过该NFC天线接口与该NFC天线相连，该通信模块的该CPU通过该硬件接口单元与该控制模块的该主CPU相连以接受该控制模块的控制、并实现该CPU与该主CPU之间的数据交互，该PMU通过该供电接口与该供电单元相连。
6.如权利要求5所述的通信设备，其特征在于，该无线通信单元包括一移动通信单元及一WIFI通信单元，该无线通信天线接口子单元包括一移动通信主天线接口及一WIFI天线接口，该无线通信天线包括移动通信主天线及WIFI天线，该移动通信单元通过该移动通信主天线接口与该移动通信主天线相连，该WIFI通信单元通过该WIFI天线接口与该WIFI天线相连。
7.如权利要求5或6所述的通信设备，其特征在于，该硬件接口单元与该控制模块的电气连接形式为：板对板连接器形式、半金属化孔焊盘形式或LGA焊盘形式。
8.如权利要求5或6所述的通信设备，其特征在于，该天线接口单元与该控制模块的电气连接形式为射频连接器形式。
9.一种如权利要求5所述的通信设备的应用方法，其特征在于，该方法包括一第一通信模式和一第二通信模式，该第一通信模式包括S11-S12，该第二通信模式包括S21-S22，
S11、该NFC单元利用该NFC天线接收数据并送入该CPU进行处理；
S12、该CPU将该数据送入该无线通信单元，该无线通信单元利用该无线通信天线将该数据发送至无线通信网络；
S21、该无线通信单元利用该无线通信天线接收数据并送入该CPU进行处理；
S22、该CPU将该数据送入该NFC单元，该NFC单元利用该NFC天线将该数据向外发送。
10.如权利要求9所述的通信设备的应用方法，其特征在于，该无线通信单元包括一移动通信单元及一WIFI通信单元，该无线通信天线接口子单元包括一移动通信主天线接口及一WIFI天线接口，该无线通信天线包括移动通信主天线及WIFI天线，
S12包括S121和/或S122，其中：
S121、该CPU将该数据送入该移动通信单元，该移动通信单元利用该移动通信主天线将该数据发送至移动通信网络；
S122、该CPU将该数据送入该WIFI通信单元，该WIFI通信单元利用该WIFI天线将该数据发送至无线局域网络；
S21包括S211和/或S212，其中：
S211、该移动通信单元利用该移动通信主天线接收数据并送入该CPU进行处理；
S212、该WIFI通信单元利用该WIFI天线接收数据并送入该CPU进行处理。
11.如权利要求10所述的通信设备的应用方法，其特征在于，该方法还包括以下三种通信模式：该通信设备使该通信模块的该CPU与该控制模块的该主CPU进行数据交互，并利用该NFC单元与另一通信设备进行近距离通信；该通信设备使该通信模块的该CPU与该控制模块的该主CPU进行数据交互，并利用该移动通信单元接入移动通信网络及与另一通信设备进行多制式移动通信；该通信设备使该通信模块的该CPU与该控制模块的该主CPU进行数据交互，并利用该WIFI通信单元接入无线局域网络及与另一通信设备进行WIFI通信。
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