CN104917550A - 一种智能笔 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能笔，包括一基础系统、至少一个NFC接口和至少一个低速接口扩展子系统，所述基础系统设于笔体内，所述低速接口扩展子系统通过所述NFC接口可拆地连接于笔体上。本发明的最小配置只包含一个基础系统和部分NFC接口,然后用户可以根据自己的需求随意增加任何自己需要的功能电路,从而实现扩展功能。

Description

一种智能笔

技术领域

本发明涉及一种智能笔，特别涉及一种可基于NFC感应和通过MIPI的连接方式进行扩展的智能笔。

背景技术

目前市面上出现了各种功能的智能笔，但其功能都是固定的，不能由用户自行定义。而随着用户的个性化需求越来越强烈，用户都希望根据自己的需求搭建符合自己需求的智能笔,所有的功能都是自己的需求,然后将自己不需要的功能都剔除以降低价格.但是在目前的系统结构上，很难支持这样自定义硬件结构,如果要所有用户的各种需求,就需要设计一个完整的最齐全配置的硬件设备,这对于智能笔来说无论硬件成本和电池功耗都是难以接受的,目前的解决方法就是硬件方案设计者根据市场中主流的需求设计一种满足最多用户同时也要考虑功耗和成本的折衷的一种功能搭配,所以始终无法做到针对每个具体用户的具体需求来定义。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种可根据用户自己需求定义的智能笔,其最小配置只包含一个基础系统和部分NFC接口,然后用户可以根据自己的需求随意增加任何自己需要的功能电路,从而实现扩展功能。

本发明的智能笔是这样实现的：一种智能笔，包括一基础系统、至少一个NFC接口和至少一个低速接口扩展子系统，所述基础系统设于笔体内，所述低速接口扩展子系统通过所述NFC接口可拆地连接于笔体上。

进一步的，所述NFC接口为可拆卸连接的两卡片状贴片，其中一卡片状贴片集成于所述低速接口扩展子系统上并位于低速接口扩展子系统的表面，另一卡片状贴片集成于所述基础系统上并位于笔体便于接触的表面上，且该两卡片状贴片通过粘贴或者磁铁吸附连接。

进一步的，本发明还包括至少一个高速扩展接口和至少一个高速接口扩展子系统，该高速接口扩展子系统通过所述高速扩展接口可拆地连接于笔体上。

进一步的，所述基础系统包括数据通信控制单元、第一传输总线、第一系统操作CPU、第一程序和数据存储单元以及蓝牙通信单元；所述数据通信控制单元通过所述第一传输总线分别与所述第一系统操作CPU、第一程序和数据存储单元以及蓝牙通信单元连接；所述低速接口扩展子系统包括第二传输总线、第二系统操作CPU、第二程序和数据存储单元、低速接口功能单元以及NFC收发控制单元；所述第二传输总线分别连接所述第二系统操作CPU、第二程序和数据存储单元、低速接口功能单元、NFC收发控制单元，所述第二系统操作CPU还连接NFC收发控制单元；所述NFC接口包括至少一第一NFC感应电路和至少一第二NFC感应电路，所述第一NFC感应电路与所述基础系统的数据通信控制单元连接，所述第二NFC感应电路与所述低速接口扩展子系统的NFC收发控制单元连接；所述第一NFC感应电路和第二NFC感应电路一一对应可拆卸连接；所述高速接口扩展子系统包括第三传输总线、第三系统操作CPU、第三程序和数据存储单元以及高速接口功能单元；所述第三传输总线分别连接所述第三系统操作CPU、第三程序和数据存储单元、高速接口功能单元连接；所述高速扩展接口包括至少一第一Unipro协议控制器、第一MIPI M-PHY接口、第二MIPIM-PHY接口和至少一第二Unipro协议控制器，所述第一MIPI M-PHY接口通过第一Unipro协议控制器与所述基础系统的数据通信控制单元连接，所述第二MIPI M-PHY接口通过第二Unipro协议控制器与所述所述高速接口扩展子系统的第三传输总线连接，所述第一MIPI M-PHY接口和第二MIPIM-PHY接口可拆卸连接。

进一步的，对于低速接口扩展，所述基础系统的工作流程是:

(1)基础系统电路开始工作后,第一系统操作CPU负责通过第一传输总线对第一程序和数据存储单元进行读写操作完成系统启动；

(2)系统启动后,第一系统操作CPU会通过第一传输总线和数据通信控制单元对第一NFC感应电路周期性进行逐一扫描操作,以确定哪个NFC接口上挂有低速接口扩展子系统,直到扫描完所有的NFC接口；

(3)当确定NFC接口上挂有低速接口扩展子系统，则进行握手确认.握手确认方法为第一系统操作CPU写一组约定好的数据流到低速接口扩展子系统的第二程序数据存储单元的约定好的地址,低速接口扩展子系统第二系统操作CPU会一直读取该约定好的地址，如果读到的数正好是约定好的数据流,则低速接口扩展子系统的第二系统操作CPU会将这个约定好的数据流写回基础系统中的约定地址,不同的地址代表不同的低速接口扩展子系统,基础系统的第一系统操作CPU会遍历查询约定的地址,如果发现有约定的地址写了约定好的数据流,则表示NFC接口接入了有效的低速接口扩展子系统,并且根据数据存放的地址判断低速接口扩展子系统的类型；

(4)当低速接口扩展子系统完成握手后,就可以接入基础系统一起协同工作。

所述步骤(3)中，如果在一个NFC接口扫描到有电路负载,则基础系统的第一系统操作CPU会在发出握手信号一段时间后持续进行约定地址的遍历查询,当查询一定次数后,发现所有的约定地址中一直都没有有效的数据流，则表示该NFC接口上的负载电路不是约定的低速接口扩展子系统,判定为没有挂载低速接口扩展子系统，然后开始下一个NFC接口的扫描.直到所有的NFC接口扫描完毕。

进一步的，所述低速接口扩展子系统的工作流程为：

(1)、低速接口扩展子系统开始工作后,第二系统操作CPU会根据握手协议一直读约定好的第二程序和数据存储单元中的地址.在第二NFC感应电路接近基础系统的第一NFC感应电路后,第一系统操作CPU会在定时扫描NFC接口时发现该NFC接口出现电路负载,然后尝试进行握手操作，直至完成握手操作；

(2)、基础系统的第一系统操作CPU对低速接口扩展子系统的第二系统操作CPU进行工作开关控制,当低速接口扩展子系统的第二系统操作CPU处于工作状态时,通过读取子低速接口扩展子系统的第二程序和数据存储单元进行程序运行和数据运算；当低速接口扩展子系统的第二系统操作CPU处于工作关闭状态时,整个系统处于低功耗状态以节省电能；

(3)、当低速接口扩展子系统的第二系统操作CPU处于工作状态时,所述低速接口功能单元接受第二系统操作CPU控制,负责接收并识别功能操作信息,然后将识别结果通过第二传输总线送往第二系统操作CPU；

(4)、然后第二系统操作CPU在接收到识别结果后，通过NFC接口送往基础系统的第一系统操作CPU以供其使用。

进一步的，所述低速接口扩展子系统中的所述低速接口功能单元为语音识别功能单元、红外遥控单元、手势识别功能单元、生理数据采集单元、文字识别和记录单元、指纹识别功能单元、音乐播放单元的至少一种。其中，

所述语音识别功能单元包括语音识别单元和麦克风，所述麦克风通过语音识别单元连接所述第二传输总线；

所述红外遥控单元为红外收发单元，该红外收发单元连接所述第二传输总线；

所述手势识别功能单元包括手势识别单元和摄像头，所述摄像头通过手势识别单元连接所述第二传输总线；

所述生理数据采集单元包括体温采集单元、脉博采集单元、血压采集单元以及皮肤电采集单元中的至少一种；所述体温采集单元、脉博采集单元、血压采集单元以及皮肤电采集单元均连接所述第二传输总线；

所述文字识别和记录单元包括摄像头、文字识别单元和文字记录单元，所述摄像头依次通过所述文字识别单元和文字记录单元连接所述第二传输总线；

所述指纹识别功能单元包括指纹采集单元和指纹识别单元，该指纹采集单元通过指纹识别单元连接所述第二传输总线；

所述音乐播放单元包括音乐解码电路和扩音器，该扩音器通过音乐解码电路连接所述第二传输总线。

进一步的，所述高速接口扩展子系统的高速接口功能单元为高速无线连接单元、显示功能单元中的至少一种。其中，所述高速无线连接单元包括RF射频收发单元和WIFI控制器，所述RF射频收发单元通过该WIFI控制器连接所述第三传输总线；所述显示功能单元包括显示屏幕和显示控制单元，该显示屏幕通过该显示控制单元连接所述第三传输总线。

进一步的，对于高速接口扩展，所述基础系统和高速接口扩展子系统的工作流程是:

1)当基础系统开始工作后,基础系统的第一操作系统CPU会遍历扫描所有高速扩展接口,当检测到高速扩展接口中有效信号为有效时,表示该高速扩展接口挂有高速接口扩展子系统；

2)当确定高速扩展接口上挂有高速接口扩展子系统，则进行握手确认.握手确认方法为第一系统操作CPU写一组约定好的数据流到高速接口扩展子系统的第三程序数据存储单元的约定好的地址,高速接口扩展子系统第三系统操作CPU会一直读取该约定好的地址，如果读到的数正好是约定好的数据流,则高速接口扩展子系统的第三系统操作CPU会将这个约定好的数据流写回基础系统中的约定地址,不同的地址代表不同的高速接口扩展子系统,基础系统的第一系统操作CPU会遍历查询约定的地址,如果发现有约定的地址写了约定好的数据流,则表示高速扩展接口接入了有效的高速接口扩展子系统,并且根据数据存放的地址判断高速接口扩展子系统的类型；

3)当握手确认高速接口扩展子系统类型后,即可接入基础系统开始正常协同工作。

本发明具有如下优点：

1、本发明可根据用户自己需求定义的智能笔,其最小配置只包含一个基础系统和部分NFC接口,然后用户可以根据自己的需求随意增加任何自己需要的功能电路,最终可以自己完成最终设备的功能定义,从而真正意义上针对具体各个用户满足其特定的要求,既避免了通用设备对具体用户的功能冗余,也避免了通用设备无法满足具体用户的特定需求的缺点。

2、将NFC接口设为可拆卸连接的两卡片状贴片，其中一卡片状贴片集成于所述低速接口扩展子系统上并位于低速接口扩展子系统的表面，另一卡片状贴片集成于所述基础系统上并位于笔体的表面，且该两卡片状贴片通过粘贴或者磁铁吸附连接，使低速接口扩展子系统与基础系统，使低速接口扩展子系统能非常方便的直接加入基础系统，用户使用非常方便；且全设备无电气直接连接口,可以实现整个电路处于完全物理封闭的状态,很容易实现高等级的防水和防尘要求。

3、低速接口扩展子系统中含有自己独立的操作和控制系统,除高速通信和显示扩展子系统外,都只需要简单的数据通信即可,可以通过NFC完成通信。

4、本发明还可以包括高速扩展接口和高速接口扩展子系统，以实现高速扩展功能。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明智能笔一较佳实施例的结构原理框图。

图2为本发明智能笔一较佳实施例的实体结构示意图。

图2a图2的俯视结构示意图。

图3为本发明智能笔的基础系统的电路结构框图，其中包括低、高速扩展接口的部分结构。

图4a为本发明智能笔的低速接口扩展子系统的实施例一的电路结构框图。

图4b为本发明智能笔的低速接口扩展子系统的实施例二的电路结构框图。

图4c为本发明智能笔的低速接口扩展子系统的实施例三的电路结构框图。

图4d为本发明智能笔的低速接口扩展子系统的实施例四的电路结构框图。

图4e为本发明智能笔的低速接口扩展子系统的实施例五的电路结构框图。

图4f为本发明智能笔的低速接口扩展子系统的实施例六的电路结构框图。

图4g为本发明智能笔的低速接口扩展子系统的实施例六的电路结构框图。

图5a为本发明智能笔的高速接口扩展子系统的实施例一的电路结构框图。

图5b为本发明智能笔的高速接口扩展子系统的实施例一的电路结构框图。

具体实施方式

请参阅图1至图2a，本发明的一种智能笔的较佳实施例，包括一基础系统1、至少一个NFC接口2、至少一个低速接口扩展子系统3、至少一个高速扩展接口4和至少一个高速接口扩展子系统5，所述基础系统1设于笔体100内，所述低速接口扩展子系统3通过所述NFC接口2可拆地连接于笔体100上，该高速接口扩展子系统5通过所述高速扩展接口4可拆地连接于笔体100上。

如图2和图2a所示，所述NFC接口2为可拆卸连接的两卡片状贴片，其中一卡片状贴片22集成于所述低速接口扩展子系统3上并位于低速接口扩展子系统3的表面，另一卡片状贴片21集成于所述基础系统1上并位于笔体100便于接触的表面上，且该两卡片状贴片通过粘贴或者磁铁吸附连接。

如图3所示，所述基础系统1所述基础系统包括数据通信控制单元、第一传输总线、第一系统操作CPU、第一程序和数据存储单元以及蓝牙通信单元；所述数据通信控制单元通过所述第一传输总线分别与所述第一系统操作CPU、第一程序和数据存储单元以及蓝牙通信单元连接。

如图4a至图4g所示，所述低速接口扩展子系统包括第二传输总线、第二系统操作CPU、第二程序和数据存储单元、低速接口功能单元以及NFC收发控制单元；所述第二传输总线分别连接所述第二系统操作CPU、第二程序和数据存储单元、低速接口功能单元、NFC收发控制单元，所述第二系统操作CPU还连接NFC收发控制单元。

如图1至图4g所示，所述NFC接口包括至少一第一NFC感应电路和至少一第二NFC感应电路，所述第一NFC感应电路与所述基础系统的数据通信控制单元连接，所述第二NFC感应电路与所述低速接口扩展子系统的NFC收发控制单元连接；所述第一NFC感应电路和第二NFC感应电路一一对应可拆卸连接，即可将所述第一NFC感应电路设置成卡片状贴片21，将第二NFC感应电路设置成卡片状贴片22，通过粘贴或者磁铁吸附连接。

如图5a至图5b所示，所述高速接口扩展子系统包括第三传输总线、第三系统操作CPU、第三程序和数据存储单元、高速接口功能单元以及；所述第三传输总线分别连接所述第三系统操作CPU、第三程序和数据存储单元、高速接口功能单元连接；

如图1至图3以及图5a至图5b所示，所述高速扩展接口包括至少一第一Unipro协议控制器、第一MIPI M-PHY接口、第二MIPI M-PHY接口和至少一第二Unipro协议控制器，所述第一MIPI M-PHY接口通过第一Unipro协议控制器与所述基础系统的数据通信控制单元连接，所述第二MIPIM-PHY接口通过第二Unipro协议控制器与所述所述高速接口扩展子系统的第三传输总线连接，所述第一MIPI M-PHY接口和第二MIPI M-PHY接口可拆卸连接。

本发明中，基础系统1用于运行最基本的功能，在没有接入低速接口扩展子系统3前,基础系统1可以独立工作,接入一个或者多个低速接口扩展子系统3后,基础系统1和多个低速接口扩展子系统3同时工作,每个低速接口扩展子系统3都包含独立的CPU和程序数据存储单元,可以独立运行,扩展子系统3和基础系统1只需要少量的运算结果交互,从而大幅减低了系统间的数据传输量。

如图4a至图4g所示，本发明所述低速接口扩展子系统3中的所述低速接口功能单元为语音识别功能单元31、红外遥控单元32、手势识别功能单元33、生理数据采集单元34、文字识别和记录单元35、指纹识别功能单元36、音乐播放单元37的至少一种。，即所述语音识别功能单元31、红外遥控单元32、手势识别功能单元33、生理数据采集单元34、文字识别和记录单元35、指纹识别功能单元36、音乐播放单元37可以单独存在一低速接口扩展子系统3中，也可以两个或多个存在同一个低速接口扩展子系统3中。

如图4a所示，本发明所述语音识别功能单元31包括语音识别单元和麦克风，所述麦克风通过语音识别单元连接所述第二传输总线；

如图4b所示，所述红外遥控单元32为红外收发单元，该红外收发单元连接所述第二传输总线；

如图4c所示，所述手势识别功能单元33包括手势识别单元和摄像头，所述摄像头通过手势识别单元连接所述第二传输总线；

如图4d所示，所述生理数据采集单元34包括体温采集单元、脉博采集单元、血压采集单元以及皮肤电采集单元中的至少一种；所述体温采集单元、脉博采集单元、血压采集单元以及皮肤电采集单元均连接所述第二传输总线。其中，

所述体温采集单元包括体温监控单元和体温传感器，所述体温传感器通过所述体温监控单元连接所述第二传输总线；

所述脉博采集单元包括脉博监控单元和脉博传感器，所述脉博传感器通过脉博监控单元连接所述第二传输总线；

所述血压采集单元包括血压监控单元和血压传感器，所述血压传感器通过血压监控单元连接所述第二传输总线；

所述皮肤电采集单元包括皮肤电监控单元和皮肤电传感器，所述皮肤电传感器通过皮肤电监控单元连接所述第二传输总线。

如图4e所示，所述文字识别和记录单元35包括摄像头、文字识别单元和文字记录单元，所述摄像头依次通过所述文字识别单元和文字记录单元连接所述第二传输总线；；

如图4f所示，所述指纹识别功能单元36包括指纹采集单元和指纹识别单元，该指纹采集单元通过指纹识别单元连接所述第二传输总线；

如图4g所示，所述音乐播放单元37包括音乐解码电路和扩音器，该扩音器通过音乐解码电路连接所述第二传输总线。

如图5a至图5b所示，所述高速接口扩展子系统的高速接口功能单元为高速无线连接单元、显示功能单元中的至少一种。

如图5a所示，所述高速无线连接单元包括RF射频收发单元和WIFI控制器，所述RF射频收发单元通过该WIFI控制器连接所述第三传输总线；

如图5b所示，所述显示功能单元包括显示屏幕和显示控制单元，该显示屏幕通过该显示控制单元连接所述第三传输总线。

对于低速接口扩展，基础系统1的工作流程:

(1)基础系统电路开始工作后,第一系统操作CPU负责通过第一传输总线对第一程序和数据存储单元进行读写操作完成系统启动；

(2)系统启动后,第一系统操作CPU会通过第一传输总线和数据通信控制单元对第一NFC感应电路周期性进行逐一扫描操作,以确定哪个NFC接口2上挂有NFC电路负载,如果有则表示该NFC接口2上可能挂有低速接口扩展子系统3,然后进入握手确认过程,如果没有发现负载则直接扫描下一个NFC接口2,直到扫描完所有的NFC接口2，NFC接口2的扫描动作每隔一段时间就进行一次,以保证有新的低速接口扩展子系统接入时可以得到及时响应；

(3)当确定NFC接口2上挂有低速接口扩展子系统3，则进行握手确认.握手确认方法为第一系统操作CPU写一组约定好的数据流(比如是32bit的01序列)到低速接口扩展子系统3的程序数据存储单元的约定好的地址(比如地址5000),低速接口扩展子系统3第二系统操作CPU会一直读取低速接口扩展子系统3的中的约定好的地址(地址5000),如果读到的数正好是约定好的数据流(比如是32bit的01序列),则低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU会将这个约定好的数据流写回基础系统1中的约定地址(比如语音识别子系统回写地址为8000,红外遥控子系统回写地址9000等),不同的地址代表不同的低速接口扩展子系统3,基础系统1的CPU会遍历查询约定的地址,如果发现有约定的地址写了约定好的数据流(比如是32bit的01序列),则表示NFC接口2接入了有效的低速接口扩展子系统3,并且根据数据存放的地址可以判断低速接口扩展子系统3的类型；

如果一个NFC接口2扫描到有电路负载,则基础系统1的第一系统操作CPU会在发出握手信号一段时间后持续进行约定地址的遍历查询,当查询一定次数后(比如1000次),一直没有发现所有的约定地址中都没有有效的数据流,则表示该NFC接口2上的负载电路不是约定的扩展子系统,判定为没有挂载低速接口扩展子系统2.然后开始下一个NFC接口2的扫描.直到所有的NFC接口2扫描完毕；

(4)当低速接口扩展子系统3完成握手后,就可以接入基础系统1一起协同工作。

所述低速接口扩展子系统3的工作流程为：

以语音识别低速接口扩展子系统为例，其包含独立的CPU和程序和数据存储单元,可以独立运行,在和基础系统协同工作时，只需要传输语音识别的结果,以此可以最小化基础系统和可扩展系统之间的数据交互。

(1)、电路开始工作后,第二系统操作CPU会根据握手协议一直读约定好的第二程序和数据存储单元中的地址.在低速接口扩展子系统3的第二NFC感应电路接近基础系统1的第一NFC感应电路后,基础系统1的第一系统操作CPU会在定时扫描NFC接口2时发现该NFC接口2出现电路负载,然后尝试进行握手操作,根据上面基础系统工作流程中的握手流程,基础系统1的第一系统操作CPU会向约定地址写约定的序列.在低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU读到约定序列后,再向基础系统1中和低速接口扩展子系统3类型对应的约定地址写指定序列.当基础系统1的第一系统操作CPU在约定地址读取到约定序列后,完成握手操作；

(2)、基础系统1的第一系统操作CPU对低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU进行工作开关控制,当低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU处于工作状态时,通过读取子低速接口扩展子系统3的第二程序和数据存储单元进行程序运行和数据运算；当低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU处于工作关闭状态时,整个系统处于低功耗状态以节省电能；

(31)、当低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU处于工作状态时,当麦克风接收到语音信息,则将语音信息送往语音识别电路单元；语音识别电路单元接受低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU控制,负责在麦克风接受到语音时对语音信息进行识别,首先判断是否是人类语音还是环境噪音,然后将识别结果通过第二传输总线送往低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU；

(41)、然后低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU在接收到语音识别电路单元的判断结果后将语音识别结果通过NFC接口2送往基础系统1的第一系统操作CPU以供其使用；

(51)、基础系统1的第一系统操作CPU可以根据语音识别结果进行不同的命令执行,或者转化为语音对应的文本输入。

以上是语音识别低速接口扩展子系统的工作流程，其它低速接口扩展子系统3的工作流程步骤(1)和(2)与语音识别低速接口扩展子系统相同，只是低速接口功能单元部分的流程不同而已，现就不同流程部分进行阐述，如：

若为红外遥控低速接口扩展子系统：

(32)当低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU处于工作状态时,当红外收发单元收到红外信号,则将红外信号第二传输总线送往低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU；

(42)、然后低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU在接收到红外收发单元通过NFC接口2送往基础系统1的第一系统操作CPU以供其使用；

(52)、基础系统1的第一系统操作CPU可以根据红外信号进行不同的命令执行。

若为手势识别低速接口扩展子系统：

(33)、当低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU处于工作状态时,当摄像头拍摄到的手势图像,则将其送往手势识别单元；手势识别单元接受低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU控制，对手势信息进行识别,判断是何种操作,然后将识别结果通过第二传输总线送往低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU；

(43)、然后低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU在接收到手势识别单元的判断结果后将识别结果通过NFC接口2送往基础系统1的第一系统操作CPU以供其使用；

(53)、基础系统1的第一系统操作CPU可以根据识别结果进行不同的命令执行。

若为生理数据采集低速接口扩展子系统：

(34)、当低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU处于工作状态时,当体温传感器、脉博传感器、血压传感器或皮肤电传感器接收到相关的生理信息,则将这些信息送往体温监控单元、脉博监控单元、血压监控单元或皮肤电监控单元；该体温监控单元、脉博监控单元、血压监控单元或皮肤电监控单元在低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU控制下,负责对生理信息进行识别,然后将识别结果通过第二传输总线送往低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU；

(44)、然后低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU在接收到识别结果后通过NFC接口2送往基础系统1的第一系统操作CPU；

(54)、基础系统1的第一系统操作CPU可以根据识别结果进行不同的命令执行。

若为文字识别和记录的低速接口扩展子系统：

(35)、当低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU处于工作状态时,当摄像头拍摄到的文字图像,则将其送往文字识别单元；文字识别单元接受低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU控制，对文字信息进行识别,然后将识别结果经文字记录单元通过第二传输总线送往低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU；

(45)、然后低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU在接收到文字识别单元的判断结果后将识别结果通过NFC接口2送往基础系统1的第一系统操作CPU以供其使用；

(55)、基础系统1的第一系统操作CPU可以根据识别结果进行不同的命令执行。

若为指纹识别功能的低速接口扩展子系统：

(36)、当低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU处于工作状态时,指纹采集单元采集到的指纹信息并将其送往指纹识别单元，指纹识别单元接受低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU控制，对指纹信息进行比对识别,然后将识别结果通过第二传输总线送往低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU；

(46)、然后低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU在接收到识别结果后通过NFC接口2送往基础系统1的第一系统操作CPU以供其使用；

(56)、基础系统1的第一系统操作CPU可以根据识别结果进行不同的命令执行。

若为音乐播放功能的低速接口扩展子系统：

(37)、当低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU处于工作状态时,当音乐解码电路接收到用户操作信息,则将操作信息送往第二系统操作CPU，并接受低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU控制,负责对操作信息进行识别,判断为哪种操作,然后将判断结果通过第二传输总线送往低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU；

(47)、然后低速接口扩展子系统3的第二系统操作CPU在接收到判断结果后通过NFC接口2送往基础系统1的第一系统操作CPU；

(57)、基础系统1的第一系统操作CPU可以根据语判断结果进行不同的命令执行。

对于高速接口扩展，所述基础系统和高速接口扩展子系统的工作流程是:

1)当基础系统开始工作后,基础系统的第一操作系统CPU会遍历扫描所有高速扩展接口,当检测到高速扩展接口中有效信号为有效时,表示该高速扩展接口挂有高速接口扩展子系统；

2)当确定高速扩展接口上挂有高速接口扩展子系统，则进行握手确认.握手确认方法为第一系统操作CPU写一组约定好的数据流到高速接口扩展子系统的第三程序数据存储单元的约定好的地址,高速接口扩展子系统第三系统操作CPU会一直读取该约定好的地址，如果读到的数正好是约定好的数据流,则高速接口扩展子系统的第三系统操作CPU会将这个约定好的数据流写回基础系统中的约定地址,不同的地址代表不同的高速接口扩展子系统,基础系统的第一系统操作CPU会遍历查询约定的地址,如果发现有约定的地址写了约定好的数据流,则表示高速扩展接口接入了有效的高速接口扩展子系统,并且根据数据存放的地址判断高速接口扩展子系统的类型；

3)当握手确认高速接口扩展子系统类型后,即可接入基础系统开始正常协同工作。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (12)

1.一种智能笔，其特征在于：包括一基础系统、至少一个NFC接口和至少一个低速接口扩展子系统，所述基础系统设于笔体内，所述低速接口扩展子系统通过所述NFC接口可拆地连接于笔体上。

2.根据权利要求1所述的一种智能笔，其特征在于：所述NFC接口为可拆卸连接的两卡片状贴片，其中一卡片状贴片集成于所述低速接口扩展子系统上并位于低速接口扩展子系统的表面，另一卡片状贴片集成于所述基础系统上并位于笔体便于接触的表面上，且该两卡片状贴片通过粘贴或者磁铁吸附连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能笔，其特征在于：

还包括至少一个高速扩展接口和至少一个高速接口扩展子系统，该高速接口扩展子系统通过所述高速扩展接口可拆地连接于笔体上。

4.根据权利要求3所述的一种智能笔，其特征在于：

所述基础系统包括数据通信控制单元、第一传输总线、第一系统操作CPU、第一程序和数据存储单元以及蓝牙通信单元；所述数据通信控制单元通过所述第一传输总线分别与所述第一系统操作CPU、第一程序和数据存储单元以及蓝牙通信单元连接；

所述低速接口扩展子系统包括第二传输总线、第二系统操作CPU、第二程序和数据存储单元、低速接口功能单元以及NFC收发控制单元；所述第二传输总线分别连接所述第二系统操作CPU、第二程序和数据存储单元、低速接口功能单元、NFC收发控制单元，所述第二系统操作CPU还连接NFC收发控制单元；

所述NFC接口包括至少一第一NFC感应电路和至少一第二NFC感应电路，所述第一NFC感应电路与所述基础系统的数据通信控制单元连接，所述第二NFC感应电路与所述低速接口扩展子系统的NFC收发控制单元连接；所述第一NFC感应电路和第二NFC感应电路一一对应可拆卸连接；

所述高速接口扩展子系统包括第三传输总线、第三系统操作CPU、第三程序和数据存储单元以及高速接口功能单元；所述第三传输总线分别连接所述第三系统操作CPU、第三程序和数据存储单元、高速接口功能单元连接；

所述高速扩展接口包括至少一第一Unipro协议控制器、第一MIPIM-PHY接口、第二MIPI M-PHY接口和至少一第二Unipro协议控制器，所述第一MIPI M-PHY接口通过第一Unipro协议控制器与所述基础系统的数据通信控制单元连接，所述第二MIPI M-PHY接口通过第二Unipro协议控制器与所述高速接口扩展子系统的第三传输总线连接，所述第一MIPIM-PHY接口和第二MIPI M-PHY接口可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的一种智能笔，其特征在于：对于低速接口扩展，所述基础系统的工作流程是:

(1)基础系统电路开始工作后,第一系统操作CPU负责通过第一传输总线对第一程序和数据存储单元进行读写操作完成系统启动；

(2)系统启动后,第一系统操作CPU会通过第一传输总线和数据通信控制单元对第一NFC感应电路周期性进行逐一扫描操作,以确定哪个NFC接口上挂有低速接口扩展子系统,直到扫描完所有的NFC接口；

(3)当确定NFC接口上挂有低速接口扩展子系统，则进行握手确认.握手确认方法为第一系统操作CPU写一组约定好的数据流到低速接口扩展子系统的第二程序数据存储单元的约定好的地址,低速接口扩展子系统第二系统操作CPU会一直读取该约定好的地址，如果读到的数正好是约定好的数据流,则低速接口扩展子系统的第二系统操作CPU会将这个约定好的数据流写回基础系统中的约定地址,不同的地址代表不同的低速接口扩展子系统,基础系统的第一系统操作CPU会遍历查询约定的地址,如果发现有约定的地址写了约定好的数据流,则表示NFC接口接入了有效的低速接口扩展子系统,并且根据数据存放的地址判断低速接口扩展子系统的类型；

(4)当低速接口扩展子系统完成握手后,就可以接入基础系统一起协同工作。

6.根据权利要求5所述的一种智能笔，其特征在于：

所述步骤(3)中，如果在一个NFC接口扫描到有电路负载,则基础系统的第一系统操作CPU会在发出握手信号一段时间后持续进行约定地址的遍历查询,当查询一定次数后,发现所有的约定地址中一直都没有有效的数据流，则表示该NFC接口上的负载电路不是约定的低速接口扩展子系统,判定为没有挂载低速接口扩展子系统，然后开始下一个NFC接口的扫描.直到所有的NFC接口扫描完毕。

7.根据权利要求4或5所述的一种智能笔，其特征在于：

所述低速接口扩展子系统的工作流程为：

(1)、低速接口扩展子系统开始工作后,第二系统操作CPU会根据握手协议一直读约定好的第二程序和数据存储单元中的地址.在第二NFC感应电路接近基础系统的第一NFC感应电路后,第一系统操作CPU会在定时扫描NFC接口时发现该NFC接口出现电路负载,然后尝试进行握手操作，直至完成握手操作；

(2)、基础系统的第一系统操作CPU对低速接口扩展子系统的第二系统操作CPU进行工作开关控制,当低速接口扩展子系统的第二系统操作CPU处于工作状态时,通过读取子低速接口扩展子系统的第二程序和数据存储单元进行程序运行和数据运算；当低速接口扩展子系统的第二系统操作CPU处于工作关闭状态时,整个系统处于低功耗状态以节省电能；

(3)、当低速接口扩展子系统的第二系统操作CPU处于工作状态时,所述低速接口功能单元接受第二系统操作CPU控制,负责接收并识别功能操作信息,然后将识别结果通过第二传输总线送往第二系统操作CPU；

(4)、然后第二系统操作CPU在接收到识别结果后，通过NFC接口送往基础系统的第一系统操作CPU。

8.根据权利要求4所述的一种智能笔，其特征在于：所述低速接口扩展子系统中的所述低速接口功能单元为语音识别功能单元、红外遥控单元、手势识别功能单元、生理数据采集单元、文字识别和记录单元、指纹识别功能单元、音乐播放单元的至少一种。

9.根据权利要求8所述的一种智能笔，其特征在于：

所述语音识别功能单元包括语音识别单元和麦克风，所述麦克风通过语音识别单元连接所述第二传输总线；

所述红外遥控单元为红外收发单元，该红外收发单元连接所述第二传输总线；

所述手势识别功能单元包括手势识别单元和摄像头，所述摄像头通过手势识别单元连接所述第二传输总线；

所述生理数据采集单元包括体温采集单元、脉博采集单元、血压采集单元以及皮肤电采集单元中的至少一种；所述体温采集单元、脉博采集单元、血压采集单元以及皮肤电采集单元均连接所述第二传输总线；

所述文字识别和记录单元包括摄像头、文字识别单元和文字记录单元，所述摄像头依次通过所述文字识别单元和文字记录单元连接所述第二传输总线；

所述指纹识别功能单元包括指纹采集单元和指纹识别单元，该指纹采集单元通过指纹识别单元连接所述第二传输总线；

所述音乐播放单元包括音乐解码电路和扩音器，该扩音器通过音乐解码电路连接所述第二传输总线。

10.根据权利要求4所述的一种智能笔，其特征在于：所述高速接口扩展子系统的高速接口功能单元为高速无线连接单元、显示功能单元中的至少一种。

11.根据权利要求10所述的一种智能笔，其特征在于：

所述高速无线连接单元包括RF射频收发单元和WIFI控制器，所述RF射频收发单元通过该WIFI控制器连接所述第三传输总线；

所述显示功能单元包括显示屏幕和显示控制单元，该显示屏幕通过该显示控制单元连接所述第三传输总线。

12.根据权利要求4所述的一种智能笔，其特征在于：

对于高速接口扩展，所述基础系统和高速接口扩展子系统的工作流程是:

1)当基础系统开始工作后,基础系统的第一操作系统CPU会遍历扫描所有高速扩展接口,当检测到高速扩展接口中有效信号为有效时,表示该高速扩展接口挂有高速接口扩展子系统；

2)当确定高速扩展接口上挂有高速接口扩展子系统，则进行握手确认.握手确认方法为第一系统操作CPU写一组约定好的数据流到高速接口扩展子系统的第三程序数据存储单元的约定好的地址,高速接口扩展子系统第三系统操作CPU会一直读取该约定好的地址，如果读到的数正好是约定好的数据流,则高速接口扩展子系统的第三系统操作CPU会将这个约定好的数据流写回基础系统中的约定地址,不同的地址代表不同的高速接口扩展子系统,基础系统的第一系统操作CPU会遍历查询约定的地址,如果发现有约定的地址写了约定好的数据流,则表示高速扩展接口接入了有效的高速接口扩展子系统,并且根据数据存放的地址判断高速接口扩展子系统的类型；

3)当握手确认高速接口扩展子系统类型后,即可接入基础系统开始正常协同工作。