CN105224077B - 一种模块化的穿戴式智能设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块化的穿戴式智能设备，其包括主体结构、内部电路以及与主体结构分离的电源模块、数字模块和模拟模块；其中，内部电路设置在主体结构内；电源模块、数字模块和模拟模块均能可拆卸地安装在主体结构上；主体结构上安装至少一个电源模块，并且主体结构上安装至少一个数字模块或模拟模块，或者安装任意组合的数字模块和模拟模块，而相应地使穿戴式智能设备具有不同的智能设备功能。用户能够根据需求设置多个数字模块和模拟模块以保证足够丰富的智能设备功能，同时还设置多个电源模块以提供长续航时间。因此，本发明既具有长续航时间又具有丰富智能功能的优点。

Description

一种模块化的穿戴式智能设备

技术领域

本发明涉及穿戴式智能设备领域，特别涉及一种模块化的穿戴式智能设备。

背景技术

随着移动技术的发展，人们对移动智能终端的轻便性要求越来越高，穿戴式智能设备的出现迎合了大众的需求。

目前，穿戴式智能设备一旦制造成形，其功能基本固定，同时在一个穿戴式智能设备上集成与主流移动智能终端相当的功能是很难实现的。由于穿戴式智能设备设计时为了保证良好的轻便性，使设备的厚度或者体积的减小，这样便压缩了硬件的空间，硬件空间的限制下，电池和其他硬件的取舍，必将影响设备的续航时间和智能功能。

因此，需要一种硬件能够灵活设置，并且既可具有长续航时间又可具有丰富功能的智能穿戴设备。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种硬件能够灵活设置，并且既可具有长续航时间又可具有丰富功能的模块化的穿戴式智能设备。

本发明的模块化的智能穿戴设备，其包括主体结构、内部电路以及与所述主体结构分离的电源模块、数字模块和模拟模块；其中，

所述内部电路设置在所述主体结构内；所述电源模块、所述数字模块和所述模拟模块均能可拆卸地安装在所述主体结构上；

所述主体结构上安装至少一个所述电源模块，并且所述主体结构上安装至少一个所述数字模块或所述模拟模块，或者安装任意组合的所述数字模块和所述模拟模块，而相应地使所述穿戴式智能设备具有不同的智能设备功能。

根据一种优选的实施方式，所述内部电路包括一主控单元、一电源线和一通用总线，所述主控单元分别与所述电源线和所述通用总线电连接，所述主控单元设置有若干条模拟信号传输线；

所述电源模块、所述数字模块和所述模拟模块设置在所述主体结构上而分别与所述电源线电连接；

所述电源模块和所述数字模块设置在所述主体结构上而分别与所述通用总线电连接并通过所述通用总线与所述主控单元通信，并且由所述主控单元通过所述通用总线分别协调所述电源模块间和所述数字模块间的工作；

所述模拟模块设置在所述主体结构上并通过所述模拟信号传输线与所述主控单元电连接，并且由所述主控单元处理所述模拟模块发送的模拟信号。

根据一种优选的实施方式，所述主体结构上形成有若干安装部，所述安装部内均设置一个电源接口、一个总线接口和一个模拟信号传输线接口；

所述电源模块和所述数字模块均设置有一个与所述电源接口适配的电源接头和一个与所述总线接口适配的总线接头；

所述模拟模块设置有一个与所述电源接口相适配的电源接头和一个与所述模拟信号传输线接口适配的模拟信号传输线接头；

所述电源接口均连接在所述电源线上，所述总线接口均连接在所述通用总线上，所述模拟信号传输线接口与所述主控单元的模拟信号传输线一一对应连接。

根据一种优选的实施方式，所述主控单元通过所述通用总线分别监测所述安装部内所述总线接口的通信状态；其中，

在所述主体结构的所述安装部内安装一个新的所述电源模块或所述数字模块，所述电源模块或所述数字模块通过所述通用总线与所述主控单元通信，并且由所述主控单元为所述电源模块或所述数字模块分配一个对应的通信端口；

在所述主体结构的所述安装部内拆卸一个所述电源模块或所述数字模块，所述电源模块或所述数字模块与所述主控单元断开通信，并且所述主控单元释放所述电源模块或所述数字模块对应的通信端口。

根据一种优选的实施方式，所述主控单元包括处理单元和总线复用单元，所述电源模块和所述数字模块包括数据收发单元；其中，

所述处理单元通过所述总线复用单元与所述通用总线电连接，所述电源模块和所述数字模块的所述数据收发单元分别与所述通用总线电连接，使所述处理单元分别与所述电源模块和所述数字模块通信连接；

所述处理单元具有发送周期和读取周期，所述总线复用单元将所述发送周期和所述读取周期分别划分为数量相同的若干时隙，并且所述发送周期和所述读取周期的若干所述时隙与所述主体结构上的所述电源模块和所述数字模块的所述通信端口相对应。

根据一种优选的实施方式，在所述发送周期内，所述处理单元分别通过所述通信端口将指令或数据发送至所述总线复用单元，并且所述总线复用单元在所述发送周期不同的时隙内，将所述指令或数据通过所述通用总线分别传输至与所述通信端口对应的所述电源模块或所述数字模块并由相应的数据收发单元接收；

在所述读取周期内，所述总线复用单元在所述读取周期不同的时隙内，通过所述通用总线接收所述电源模块或所述数字模块的所述数据收发单元所传输的数据，并且所述总线复用单元将接收到的数据通过对应的所述通信端口传输至所述处理单元。

根据一种优选的实施方式，所述电源模块包括电池、充放电控制电路和电量检测电路，充放电控制电路和电量检测电路分别与所述数据收发单元和电池电连接；

在所述读取周期内，所述处理单元分别通过对应的通信端口读取所述主体结构上的若干所述电源模块的电量数据，并且所述处理单元比较运算若干所述电源模块的电量数据；

在所述发送周期内，所述处理单元发送用于控制所述电源模块的指令并使具有最多电量的所述电源模块为所述主控单元和所述主体结构上的所述数字模块供电以及使所述主体结构上的其他所述电源模块工作为负载并通过所述电源线充电。

根据一种优选的实施方式，所述主体结构上安装一个新的所述电源模块或拆卸一个所述电源模块，所述处理单元重新比较运算所读取的若干所述电源模块的电量数据，并使具有最多电量的所述电源模块为所述主控单元和所述主体结构上的所述数字模块供电以及使所述主体结构上的其他所述电源模块工作为负载并通过所述电源线充电。

根据一种优选的实施方式，所述处理单元包括缓存器，所述主体结构上协同工作的若干所述数字模块之间通过所述处理单元进行数据交换；其中，

所述处理单元在所述读取周期内，分别通过对应的通信端口读取所述数字模块用于交换的状态数据并转存至所述缓存器；

在所述处理单元在所述发送周期内，将存储至所述缓存器内用于交换的状态数据发送至对应接收的所述数字模块。

根据一种优选的实施方式，所述主控单元包括显示单元和电池单元，所述处理单元分别与所述显示单元和所述电池单元电连接，所述电池单元与所述电源线电连接；其中，

所述主控单元将接收的所述电源模块的电量数据和所述数据模块的状态数据传输至所述显示单元，使所述显示单元显示所述电源模块的电量信息和所述数字模块的工作状态；

所述主体结构上未设置所述电源模块，所述主控单元由所述电池单元供电，并且所述主体结构上设置有所述电源模块，所述主控单元由所述电源模块供电，所述电池单元通过所述电源线充电。

本发明的有益效果在于：本发明通过对穿戴式智能设备模块化的设计，使其硬件模块可灵活设置。用户能够根据需求来设置数字模块和模拟模块以保证足够丰富的智能设备功能，或者通过设置电源模块来提供长续航时间。因此，本发明既能够具有长续航时间又能够具有丰富智能功能的优点。并且进一步地，本发明中的电源模块和数据模块设置在主体结构上并共用一条电源线和一条数据线，减少了可穿戴智能设备的体积，提供了便携性。

附图说明

图1是本发明的电路结构示意图；

图2是本发明主体结构上的安装部示意图；

图3是本发明电源模块或数字模块的外部结构图；

图4是本发明模拟模块的外部结构图；

图5是本发明主控单元监测电源模块或数字模块通信状态示意图；

图6是本发明主控单元分别与电源模块和数字模块通信的示意图；

图7是本发明电池模块的电路结构图；

图8是本发明数字模块间通过主控单元通信的示意图。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

本发明的穿戴式智能设备包括主体结构、内部电路以及与主体结构分离的电源模块、数字模块和模拟模块，其中，内部电路设置在主体结构内，电源模块、数字模块和模拟模块均能可拆卸地安装在主体结构上。

在主体结构上安装至少一个电源模块，并且同时在主体结构上安装至少一个数字模块或模拟模块，或者安装任意组合的数字模块和模拟模块。由于主体结构的安装状态不同，而相应地使穿戴式智能设备具有不同的智能设备功能。因此，用户能够根据需求来设置数字模块和模拟模块以保证足够丰富的智能设备功能，或者通过设置电源模块来提供长续航时间。从而使本发明既能够具有长续航时间又能够具有丰富智能功能。

结合图1所示的本发明的电路结构示意图；其中，内部电路包括内部电路包括一个主控单元、一条电源线和一条通用总线，主控单元分别与电源线和通用总线电连接，并且主控单元上设置有若干条模拟信号传输线，使主控单元通过模拟信号传输线接收模拟模块传输的模拟信号。

电源模块、数字模块和模拟模块安装在主体结构上，并分别与电源线电连接。其中，电源模块和数字模块安装在主体结构上，并分别与通用总线电连接并通过通用总线与主控单元通信，并且由主控单元通过通用总线协调电源模块之间的工作和数字模块之间的工作。

模拟模块安装在主体结构上，模拟模块与主控单元设置的若干模拟信号传输线电连接，并且由主控单元处理模拟模块传输至主控单元的模拟信号。

结合图2所示的本发明主体结构上的安装部示意图；其中，主体结构上形成有若干安装部，通过安装部将电源模块、数字模块和模拟模块安装固定在主体结构上。并且每个安装部内均设置一个电源接口、一个总线接口和一个模拟信号传输线接口。

结合图3所示的本发明的电源模块或数字模块的外部结构图；其中，在电源模块和数字模块上均设置有一个与安装部内的电源接口适配的电源接头和一个与安装部内的总线接口适配的总线接头。

结合图4所示的本发明的模拟模块的外部结构图；其中，在模拟模块上设置有一个与电源接口相适配的电源接头和一个与模拟信号传输线接口适配的模拟信号传输线接头。

具体的，在安装部内，电源接口均电连接在电源线上，总线接口均电连接在通用总线上，模拟信号传输线接口与主控单元的模拟信号传输线一一对应电连接。

主体结构上的若干安装部的尺寸相同，同时电源模块、数字模块和模拟模块的外形尺寸也相同，可使用户在主体结构上任意搭配和调换外设模块。当电源模块、数字模块和模拟模块安装在安装部内时，每个外设模块上的电源接头与对应安装部内的电源接口结合，从而使该外设模块与电源线电连接。

其中，电源模块和数字模块的总线接头与安装部内的总线接口结合，从而使电源模块和数字模块与通信总线电连接。模拟模块的模拟信号传输线接头与安装部内的模拟线号传输线接口结合，使模拟模块通过模拟信号传输线与主控单元电连接，并且由主控单元采集和处理模拟模块产生的模拟信号。

结合图5所示的本发明主控单元监测电源模块或数字模块通信状态示意图；主控单元通过通用总线分别监测主体结构上安装部内的总线接口上的通信状态。

具体的，主控单元与通用总线连接，同时安装部内的总线接口分别与通用总线连接，主控单元通过通用总线分别监测安装部内的总线接口的通信状态，即相当于监测是否有新的电源模块或数字模块安装在安装部内，或者是否有电源模块或数字模块从安装部内拆卸下。

当一个新的电源模块或数字模块安装在安装部内，电源模块或数字模块的电源接头和总线接头分别与安装部内的电源接口和总线接口结合，电源模块或数字模块通过通用导线与主控单元通信，同时主控单元监测到对应安装部内总线接口的通信状态由空转为非空，主控单元则为新的电源模块或数字模块分配一个对应的通信端口。

当一个电源模块或数字模块从安装部内拆卸下，电源模块或数字模块的电源接头和总线接头与安装部内的电源接口和总线接口断开，电源模块或数字模块通过通用导线与主控单元断开通信，同时主控单元监测到对应安装部内总线接口的通信状态由非空转为空，主控单元则释放拆卸掉的电源模块或数字模块的对应通信端口。

结合图6所示的本发明主控单元分别与电源模块和数字模块通信的示意图；其中，主控单元包括处理单元、总线复用单元、显示单元和电池单元，电源模块和数字模块均包括数据收发单元。

具体的，处理单元通过总线复用单元与通用总线电连接，使处理单元与通用总线进行数据交换。电源模块和数字模块的数据收发单元分别与通用总线电连接，使电源模块和数字模块能从通用总线上接收数据或发送数据值通用总线。

处理单元根据其内部时钟的控制而具有发送周期和读取周期，发送周期与读取周期交替产生。在发送周期内，处理单元将指令或数据发送至总线复用单元，并由总线复用单元将接收的指令或数据发送至通用总线上，电源模块和数字模块的数据收发单元通过通用总线上接收相应的指令或数据。在读取周期内，总线复用单元通过通用总线上接收电源模块和数字模块的数据收发单元所发送的数据，总线复用单元将所接收的数据传输至处理单元，并且处理单元读取总线复用单元所传输的数据，根据所读取的数据而生成相应的指令或数据，等待在下一个发送周期内发送。

由于安装在主体结构上的若干电源模块和数字模块共用一条通用总线，总线复用单元在发送周期和读取周期内发送指令或数据和接收数据是分别在不同的时间段内相互独立的进行。

总线复用单元将发送周期和读取周期分别划分为数量相同的若干时隙，并且发送周期和读取周期的若干时隙与主体结构上的若干电源模块和数字模块的通信端口相对应。

本发明通过总线复用单元使处理单元与共同连接在通用总线上的若干电源模块和数字模块通信连接。

具体的，在发送周期内，处理单元分别通过对应的通信端口将指令或数据发送至总线复用单元，并且同时总线复用单元在发送周期不同的时隙内，将指令或数据通过通用总线分别发送至与通信端口对应的电源模块或数字模块并由对应的电源模块或数字模块上的数据收发单元接收相应的指令或数据。

在读取周期内，总线复用单元在读取周期不同的时隙内，通过通用总线分别接收分配有相应通信端口的电源模块或数字模块的数据收发单元所发送的数据，并且同时总线复用单元将接收到的数据通过对应的通信端口传输至处理单元。

本发明的主控单元包括显示单元和电池单元，处理单元分别与显示单元和电池单元电连接，电池单元与电源线电连接。

具体的，处理单元将读取的电源模块的电量数据和数据模块的状态数据传输至显示单元，并且使驱动显示单元显示电源模块的电量信息和数字模块的工作状态。

当在主体结构上未安装电源模块，主控单元由电池单元供电，并且当主体结构上安装有电源模块，主控单元由电源模块供电，电池单元通过电源线并由电源模块提供电能充电。

结合图7所示的本发明电池模块的电路结构图，电源模块包括电池、充放电控制电路和电量检测电路，充放电控制电路和电量检测电路分别与数据收发单元和电池电连接，充放电控制电路与电源接头电连接，数据收发单元与总线接头电连接。

数据收发单元接收处理单元的指令并输出至充放电控制电路，并根据该指令使充放电控制电路控制电池充电或放电。电量检测电路将检测到的电池电量的信息传输至数据收发单元，由数据收发单元将电池的电量数据传输至通用总线上，并最终传输至处理单元。

具体的，在读取周期内，总线复用单元在读取周期不同的时隙内，通过通用总线分别接收分配有相应通信端口的电源模块内的数据收发单元所发送的电量数据，同时处理单元分别通过对应的通信端口读取总线复用单元所发送的电量数据，并且处理单元比较运算若干电源模块的电量数据，并得出具有最多电量的电源模块。

在发送周期内，处理单元分别通过对应的通信端口发送用于控制电源模块的指令至总线复用单元，同时总线复用单元在发送周期不同的时隙内，将指令通过通用总线分别发送至与通信端口相对应的电源模块内的数据收发单元，使具有最大电量的电源模块为主控单元和主体结构上的数字模块供电以及使主体结构上的其他电源模块工作为负载并通过电源线充电。

进一步地，在主体结构上安装一个新的电源模块或拆卸一个电源模块，处理单元重新比较运算所读取的电量数据，并使具有最大电量的电源模块为主控单元和主体结构上的数字模块供电以及使主体结构上的其他电源模块工作为负载并通过电源线充电。

结合图8所示的本发明数字模块间通过主控单元通信的示意图；其中，处理单元还包括缓存器，安装在主体结构上并相互协同工作的数字模块之间通过处理单元进行数据的交换。

具体的，在读取周期内，处理单元分别通过对应的通信端口读取数字模块所发送的用于交换的状态数据；并将读取的数据转存至缓存器中。

在发送周期内，处理单元提取出缓存器内的用于交换的数据并发送至对应接收的所述数字模块，从而完成数字模块间的数据交换。

本发明中的电源模块和数据模块设置在主体结构上并共用一条电源线和一条数据线，减少了可穿戴智能设备的体积，提供了便携性。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种模块化的穿戴式智能设备，其特征在于，所述穿戴式智能设备包括主体结构、内部电路以及与所述主体结构分离的电源模块、数字模块和模拟模块；其中，

所述内部电路设置在所述主体结构内；所述电源模块、所述数字模块和所述模拟模块均能可拆卸地安装在所述主体结构上；

所述主体结构上安装至少一个所述电源模块，并且所述主体结构上安装至少一个所述数字模块或所述模拟模块，或者安装任意组合的所述数字模块和所述模拟模块，而相应地使所述穿戴式智能设备具有不同的智能设备功能；

所述内部电路包括一主控单元、一电源线和一通用总线，所述主控单元分别与所述电源线和所述通用总线电连接，所述主控单元设置有若干条模拟信号传输线；所述电源模块、所述数字模块和所述模拟模块设置在所述主体结构上而分别与所述电源线电连接；所述电源模块和所述数字模块设置在所述主体结构上而分别与所述通用总线电连接并通过所述通用总线与所述主控单元通信，并且由所述主控单元通过所述通用总线分别协调所述电源模块间和所述数字模块间的工作；所述模拟模块设置在所述主体结构上并通过所述模拟信号传输线与所述主控单元电连接，并且由所述主控单元处理所述模拟模块发送的模拟信号；

所述主体结构上形成有若干安装部，所述安装部内均设置一个电源接口、一个总线接口和一个模拟信号传输线接口；所述电源模块和所述数字模块均设置有一个与所述电源接口适配的电源接头和一个与所述总线接口适配的总线接头；所述模拟模块设置有一个与所述电源接口相适配的电源接头和一个与所述模拟信号传输线接口适配的模拟信号传输线接头；所述电源接口均连接在所述电源线上，所述总线接口均连接在所述通用总线上，所述模拟信号传输线接口与所述主控单元的模拟信号传输线一一对应连接；

所述主控单元通过所述通用总线分别监测所述安装部内所述总线接口的通信状态；其中，在所述主体结构的所述安装部内安装一个新的所述电源模块或所述数字模块，所述电源模块或所述数字模块通过所述通用总线与所述主控单元通信，并且由所述主控单元为所述电源模块或所述数字模块分配一个对应的通信端口；在所述主体结构的所述安装部内拆卸一个所述电源模块或所述数字模块，所述电源模块或所述数字模块与所述主控单元断开通信，并且所述主控单元释放所述电源模块或所述数字模块对应的通信端口；

所述主控单元包括处理单元和总线复用单元，所述电源模块和所述数字模块包括数据收发单元；其中，所述处理单元通过所述总线复用单元与所述通用总线电连接，所述电源模块和所述数字模块的所述数据收发单元分别与所述通用总线电连接，使所述处理单元分别与所述电源模块和所述数字模块通信连接；所述处理单元具有发送周期和读取周期，所述总线复用单元将所述发送周期和所述读取周期分别划分为数量相同的若干时隙，并且所述发送周期和所述读取周期的若干所述时隙与所述主体结构上的所述电源模块和所述数字模块的所述通信端口相对应；

而且，所述处理单元包括缓存器，所述主体结构上协同工作的若干所述数字模块之间通过所述处理单元进行数据交换；其中，在所述读取周期内，所述处理单元分别通过对应的通信端口读取所述数字模块所发送的用于交换的数据并将所述数据转存至所述缓存器；在所述发送周期内，所述处理单元提取出所述缓存器内的用于交换的数据并发送至对应接收的所述数字模块；

所述主控单元包括显示单元和电池单元，所述处理单元分别与所述显示单元和所述电池单元电连接，所述电池单元与所述电源线电连接；其中，所述主控单元将接收的所述电源模块的电量数据和所述数字模块的状态数据传输至所述显示单元，使所述显示单元显示所述电源模块的电量信息和所述数字模块的工作状态；所述主体结构上未设置所述电源模块，所述主控单元由所述电池单元供电，并且所述主体结构上设置有所述电源模块，所述主控单元由所述电源模块供电，所述电池单元通过所述电源线充电。

2.如权利要求1所述的模块化的穿戴式智能设备，其特征在于，在所述发送周期内，所述处理单元分别通过所述通信端口将指令或数据发送至所述总线复用单元，并且所述总线复用单元在所述发送周期不同的时隙内，将所述指令或数据通过所述通用总线分别传输至与所述通信端口对应的所述电源模块或所述数字模块并由相应的数据收发单元接收；

在所述读取周期内，所述总线复用单元在所述读取周期不同的时隙内，通过所述通用总线接收所述电源模块或所述数字模块的所述数据收发单元所传输的数据，并且所述总线复用单元将接收到的数据通过对应的所述通信端口传输至所述处理单元。

3.如权利要求2所述的模块化的穿戴式智能设备，其特征在于，所述电源模块包括电池、充放电控制电路和电量检测电路，充放电控制电路和电量检测电路分别与所述数据收发单元和电池电连接；

在所述读取周期内，所述处理单元分别通过对应的通信端口读取所述主体结构上的若干所述电源模块的电量数据，并且所述处理单元比较运算若干所述电源模块的电量数据；

在所述发送周期内，所述处理单元发送用于控制所述电源模块的指令并使具有最多电量的所述电源模块为所述主控单元和所述主体结构上的所述数字模块供电以及使所述主体结构上的其他所述电源模块工作为负载并通过所述电源线充电。

4.如权利要求3所述的模块化的穿戴式智能设备，其特征在于，所述主体结构上安装一个新的所述电源模块或拆卸一个所述电源模块，所述处理单元重新比较运算所读取的若干所述电源模块的电量数据，并使具有最多电量的所述电源模块为所述主控单元和所述主体结构上的所述数字模块供电以及使所述主体结构上的其他所述电源模块工作为负载并通过所述电源线充电。