CN105652741A - 用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路及单键控制开关机和锁屏的方法，所述单键控制电路包括向电路供电的电源、轻触按键、电源管理单元、微控制单元和控制电路。电源管理单元与微控制单元相连，轻触按键经控制电路与微控制单元相连。轻触按键通过控制电路经电源管理单元和微控制单元实现设备的单键开机、关机和锁屏。本发明的优点和积极效果在于：由于采用了一个轻触按键，结合微控制单元和电源管理单元两枚芯片的特性，由两个N-MOS管构成的控制电路，实现了单键开机、关机和锁屏的功能，既减少了按键的数量，充分利用了MCU和PMU的资源，同时又在体积、成本和用户体验等多方面呈现出明显优势。
Description
技术领域
本发明涉及控制电路，特别涉及一种用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路及方法。
背景技术
随着大量新兴数据业务的应用，便携式设备功耗水平大幅度提高，导致待机时间也大幅度缩短。为了能否延伸待机时间，内置电池的设计变得越来越普及，而对于设备的体积和功能上提出了更高的要求。
目前，传统设备开机、关机典型的实现模式如图1所示。而传统锁屏按键则通过MCU的GPIO，采集外部轻触按键的信号，软件控制进入锁屏流程而实现，典型的实现模式如图2所示。这样实现设备的开机、关机、锁屏的控制需要一个电源控制开关和一个轻触开关，对于便携式设备的用户体验较差，按键数量较多，不利于减少成本设备的体积，控制成本也较高。
鉴于设备的体积和功能上要求，有必要将人机操作的按键定义成多种功能，设计一种只通过一个按键既可实现，既保证的产品所需的功能，同时又减少按键数量，保证设备的体积要求的单键控制电路，以满足便携式设备的新需求。
发明内容
本发明的目的就是要克服现有技术的上述缺陷，提供一种可以减少按键数量，通过一个按键既可实现单键开机、关机和锁屏的功能，以满足便携式设备减小体积的需求，同时又在成本和用户体验等多方面呈现出明显优势的单键控制电路。
为达到上述目的，本发明提供了一种用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路，包括供电的电源和轻触按键，还包括电源管理单元、微控制单元和控制电路，电源管理单元与微控制单元相连，轻触按键经控制电路与微控制单元相连；其中，控制电路包括分别构成隔离器和反相器的两个相连的N-MOS管及其共用的输出电阻，第一N-MOS管接收轻触按键的低电平信号，隔离后经第二N-MOS管反相输出高电平信号至微控制单元，同时，轻触按键的低电平信号直接输出至微控制单元，轻触按键通过控制电路经电源管理单元和微控制单元实现设备的单键开机、关机和锁屏。
本发明用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路，其中所述电源管理单元采用型号为MMPF0100的芯片构成，微控制单元采用型号为I.MX6SoloLite的芯片构成。
本发明用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路，其中所述电源管理单元的待机电压端与微控制单元的待机电路供电电压输入端相连；轻触按键的一端与第一N-MOS管的输入端相连，轻触按键的另一端与电源地相连，第二N-MOS管反相输出端与微控制单元的GPIO端相连；轻触按键的一端还直接与微控制单元的ONOFF端相连；电源管理单元的若干路DC-DC转换器输出端和若干路低压差线性稳压器LDO输出端分别与微控制单元对应输入端相连，微控制单元的控制输出端PMIC_ON_REQ与电源管理单元的控制输入端PWR_ON相连。
本发明用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路，其中所述轻触按键的短按时间小于750ms，长按时间大于750ms而小于5s。
本发明用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路，其中所述电源管理单元的DC-DC转换器设有4路，低压差线性稳压器设有6路。
本发明用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路，其中所述电源采用4.2V锂电池供电。
为达到前述目的，本发明还提供了一种用于便携式设备开机的单键控制方法,该方法设置轻触按键、电源管理单元、微控制单元和控制电路，该方法包括如下步骤：
1)开始，电路启动，电源管理单元提供一路待机电压P3V_VSNVS，3.0V给微控制单元待机电路的供电电压输入端VDD_SVNS_IN端，此时，微控制单元的待机电路开始工作，系统开机并进入Android操作系统；
2)用户按下轻触按键，通过控制电路输出低电平给微控制单元的ONOFF端；
3)判断微控制单元待机电路的ONOFF引脚采集低电平的时间是否大于750ms，如果是，则微控制单元的PMIC_ON_REQ端输出高电平到电源管理单元的PWR_ON端，此时电源管理单元进入上电工作工作状态，其4路DC-DC转换器和6路低压差线性稳压器全部开启，提供系统工作的所有电压，系统开机并进入Android操作系统，完成设备开机操作；如果否，返回步骤2)；
4)结束。
为达到前述目的，本发明还提供了一种用于便携式设备关机的单键控制方法,该方法设置轻触按键、电源管理单元、微控制单元和控制电路，该方法包括如下步骤：
1)开始，用户按下轻触按键，通过控制电路输出低电平给的ONOFF端；
2)判断微控制单元待机电路的ONOFF引脚采集低电平的时间是否大于750ms而小于5s，如果是，由于低电平周期大于750ms，待机电路动作，微控制单元检测待机电路信号，操作系统启动关机操作流程，点击屏幕上的关机按钮，由微控制单元的PMIC_ON_REQ控制端输出低电平控制电源管理单元关闭DC-DC转换器和低压差线性稳压器的输出，完成设备关机操作；如果否，执行步骤4)；
3)判断微控制单元待机电路的ONOFF引脚采集低电平的时间是否大于5s，如果是，由于低电平周期大于5s，待机电路动作，由微控制单元的PMIC_ON_REQ控制端输出低电平控制电源管理单元关闭DC-DC转换器和低压差线性稳压器的输出，完成设备关机操作；如果否，返回步骤1)；
4)结束。
为达到前述目的，本发明还提供了一种用于便携式设备锁屏的单键控制方法,该方法设置轻触按键、电源管理单元、微控制单元和控制电路，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)开始，用户按下轻触按键，通过控制电路输出低电平给微控制单元的ONOFF和GPIO端；
2)判断微控制单元待机电路的ONOFF和GPIO端采集低电平的时间是否小于750ms，如果是，待机电路不动作，而微控制单元的GPIO端检测到该低电平信号，操作系统启动锁屏操作流程，完成设备的锁屏操作；如果否，返回步骤1)；
3)结束。
本发明用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路及方法的优点和积极效果在于：由于采用了一个轻触按键，结合微控制单元MCU和电源管理单元PMU两枚芯片的特性，由两个N-MOS管构成的控制电路，实现了单键开机、关机和锁屏的功能，既减少了按键的数量，充分利用了MCU和PMU的资源，同时又在体积、成本和用户体验等多方面呈现出明显优势。
下面结合实施例详细描述本发明提供的用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路的技术方案。
附图说明
图1是传统设备开关机轻触按键结构示意图；
图2是传统设备锁屏轻触按键结构示意图；
图3是本发明用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路的原理框图；
图4是控制电路的电路原理图；
图5-1、图5-2和图5-3是电源管理单元的电路原理图；
图6是微控制单元的电路原理图；
图7是本发明用于便携式设备开机的单键控制方法的流程图；
图8是本发明用于便携式设备关机的单键控制方法的流程图；
图9是本发明用于便携式设备锁屏的单键控制方法的流程图。
具体实施方式
参照图3，本发明提供的用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路，包括向电路供电的电源BAT、轻触按键KEY_PAD、电源管理单元PMU、微控制单元MCU和控制电路。轻触按键KEY_PAD通过控制电路经电源管理单元PMU和微控制单元MCU实现设备的单键开机、关机和锁屏。
其中，电源管理单元PMU采用型号为MMPF0100的芯片构成，微控制单元MCU采用型号为I.MX6SoloLite的芯片构成。电源管理单元PMU与微控制单元MCU相连，轻触按键KEY_PAD经控制电路与微控制单元MCU相连。
参照图4，控制电路包括分别构成隔离器和反相器的两个相连的N-MOS管N1、N2及其共用的输出电阻R，第一N-MOS管N1接收轻触按键的低电平信号，隔离后经第二N-MOS管N2反相输出高电平信号至微控制单元MCU，同时，轻触按键KEY_PAD的低电平信号直接输出至微控制单元MCU。
在本发明提供的用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路的实施例中，电源BAT采用4.2V锂电池供电。电源管理单元PMU的DC-DC转换器设有4路，低压差线性稳压器LDO设有6路。轻触按键KEY_PAD的短按时间小于750ms，长按时间大于750ms而小于5s。电路的具体结构是：
结合参照图5-1、图5-2、图5-3和图6，单键控制电路电源管理单元PMU的待机电压端P3V_VSNVS，3.0V与微控制单元MCU的待机电路供电电压输入端VDD_SVNS_IN相连。轻触按键KEY_PAD的一端与第一N-MOS管N1的输入端相连，轻触按键KEY_PAD的另一端与电源地相连。第二N-MOS管N2反相输出端与微控制单元MCU的GPIO端相连。轻触按键KEY_PAD的一端还直接与MCU的ONOFF端相连。微控制单元MCU的控制输出端PMIC_ON_REQ与电源管理单元PMU的控制输入端PWR_ON相连。电源管理单元PMU的若干路DC-DC转换器输出端和若干路低压差线性稳压器LDO输出端分别与微控制单元MCU对应输入端相连，在本发明提供的实施例中，参照图3、图5-1、图5-2、图5-3和图6，有电源管理单元PMU的SW1端与微控制单元MCU的VDD_SOC_IN和VDD_ARM_IN端相连，电源管理单元PMU的SW2端与微控制单元MCU的VDD_HIGN_IN和NVCC3V3端相连，电源管理单元PMU的SW3端与微控制单元MCU的DRAM_PWR端相连，电源管理单元PMU的VGEN4端与微控制单元MCU的NVCC_1.8V端相连，电源管理单元PMU的VSVNS端与微控制单元MCU的VDD_SVNS_IN端相连等等，由于连接端多达几十个，不作一一列出。
下面说明本发明提供的用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路的工作过程。
先就控制电路中的轻触按键控制进行说明。如图4所示，外部轻触按键KEY_PAD的信号直接连接至MCU的ONOFF端，实现MCU待机电路对轻触按键信号的采集。同时，控制电路接收外部轻触按键KEY_PAD的低电平信号，使用两个N-MOS管对轻触按键信号进行隔离和反相后，输出给MCU的GPIO端，用于检测短按信号。
再来说明开关机和锁屏的工作过程。如图3所示，PMU提供一路待机电压P3V_VSNVS，3.0V给MCU的VDD_SVNS_IN端，该端为MCU待机电路的供电电压输入端，此时，MCU的待机电路开始工作。
若此时按下KEY_PAD轻触按键KEY_PAD，通过控制电路输出低电平给MCU的ONOFF端，该端采集到时间超过750ms的低电平，则MCU的PMIC_ON_REQ端输出高电平到PMU的PWR_ON端，此时PMU进入上电工作工作状态，其4路DC-DC和6路LDO全部开启，提供系统工作的所有电压。系统开机并进入Android操作系统，这个过程则完成设备开机操作。
系统开机并进入Android操作系统之后，若短按KEY_PAD，时间小于750ms，通过控制电路输出两路低电平给MCU的ONOFF端和一路GPIO端。由于低电平周期小于750ms，待机电路不动作，而MCU的GPIO端检测该低电平信号，则操作系统启动锁屏操作流程，实现轻触按键的锁屏功能。
若系统开机并进入Android操作系统之后，若按KEY_PAD的时间大于750ms而小于5s，由于低电平周期大于750ms，待机电路动作，而此时MCU检测待机电路信号，则操作系统启动关机操作流程。点击屏幕上的关机按钮，将由MCU的PMIC_ON_REQ控制端输出低电平控制PMU芯片关闭DC-DC和LDO电源的输出，实现关机的功能。
若系统开机并进入Android操作系统之后，若按KEY_PAD的时间大于5s，由于低电平周期大于5s，待机电路动作，由MCU的PMIC_ON_REQ控制端输出低电平控制PMU芯片关闭DC-DC和LDO电源的输出，实现关机的功能。该功能可以在操作系统控制出现异常时，直接通过硬件控制关闭设备。
由上述工作过程可以看出，本发明采用了以下用于便携式设备开机、关机和锁屏的单键控制方法。
参照图7，本发明一种用于便携式设备开机的单键控制方法,该方法包括如下步骤：
1)开始，电路启动，电源管理单元PMU提供一路待机电压P3V_VSNVS，3.0V给微控制单元MCU待机电路的供电电压输入端VDD_SVNS_IN端，此时，微控制单元MCU的待机电路开始工作，系统开机并进入Android操作系统；
2)用户按下轻触按键KEY_PAD，通过控制电路输出低电平给微控制单元MCU的ONOFF端；
3)判断微控制单元MCU待机电路的ONOFF端低电平的时间是否大于750ms，如果是，则微控制单元MCU的PMIC_ON_REQ端输出高电平到电源管理单元PMU的PWR_ON端，此时电源管理单元PMU进入上电工作工作状态，其4路DC-DC转换器和6路低压差线性稳压器LDO全部开启，提供系统工作的所有电压，系统开机并进入Android操作系统，完成设备开机操作；如果否，返回步骤2)；
4)结束。
参照图8，本发明一种用于便携式设备关机的单键控制方法,该方法包括如下步骤：
1)开始，用户按下轻触按键KEY_PAD，通过控制电路输出低电平给微控制单元MCU的ONOFF端；
2)判断微控制单元MCU待机电路的ONOFF端采集低电平的时间是否大于750ms而小于5s，如果是，由于低电平周期大于750ms，待机电路动作，微控制单元(MCU)检测待机电路信号，操作系统启动关机操作流程，点击屏幕上的关机按钮，由微控制单元(MCU)的PMIC_ON_REQ控制端输出低电平控制电源管理单元(PMU)关闭DC-DC转换器和低压差线性稳压器LDO的输出，完成设备关机操作；如果否，执行步骤4)；
3)判断微控制单元(MCU)待机电路的ONOFF端采集低电平的时间是否大于5s，如果是，由于低电平周期大于5s，待机电路动作，由微控制单元MCU的PMIC_ON_REQ控制端输出低电平控制电源管理单元PMU关闭DC-DC转换器和低压差线性稳压器LDO的输出，完成设备关机操作；如果否，返回步骤1)；
4)结束。
参照图9，本发明一种用于便携式设备锁屏的单键控制方法,该方法包括如下步骤：
1)开始，用户按下轻触按键KEY_PAD，通过控制电路输出低电平给微控制单元MCU的ONOFF端；
2)判断微控制单元MCU待机电路的ONOFF和GPIO端采集低电平的时间是否小于750ms，如果是，待机电路不动作，而微控制单元MCU的GPIO端检测到该低电平信号，操作系统启动锁屏操作流程，完成设备的锁屏操作；如果否，返回步骤1)；
3)结束。
本发明用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路采用两枚芯片和由两个N-MOS管构成的控制电路构成，满足了便携式设备单键开关机和锁屏功能的实现，而在体积、成本和用户体验等多方面呈现出明显优势，充分利用了MCU和PMU的资源，降低了成本。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (9)
1.一种用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路，包括供电的电源(BAT)和轻触按键(KEY_PAD)，其特征在于：还包括电源管理单元(PMU)、微控制单元(MCU)和控制电路，所述电源管理单元(PMU)与所述微控制单元(MCU)相连，所述轻触按键(KEY_PAD)经所述控制电路与所述微控制单元(MCU)相连；其中，控制电路包括分别构成隔离器和反相器的两个相连的N-MOS管(N1、N2)及其共用的输出电阻(R)，第一N-MOS管(N1)接收所述轻触按键的低电平信号，隔离后经第二N-MOS管(N2)反相输出高电平信号至所述微控制单元(MCU)，同时，所述轻触按键(KEY_PAD)的低电平信号直接输出至所述微控制单元MCU，所述轻触按键(KEY_PAD)通过所述控制电路经所述电源管理单元(PMU)和微控制单元(MCU)实现设备的单键开机、关机和锁屏。
2.根据权利要求1所述的用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路，其特征在于：其中所述电源管理单元(PMU)采用型号为MMPF0100的芯片构成，所述微控制单元(MCU)采用型号为I.MX6SoloLite的芯片构成。
3.根据权利要求1或2所述的用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路，其特征在于：其中所述电源管理单元(PMU)的待机电压端(P3V_VSNVS，3.0V)与所述微控制单元(MCU)的待机电路供电电压输入端VDD_SVNS_IN相连；所述轻触按键(KEY_PAD)的一端与所述第一N-MOS管(N1)的输入端相连，所述轻触按键(KEY_PAD)的另一端与电源地相连，所述第二N-MOS管(N2)反相输出端与所述微控制单元(MCU)的GPIO端相连；所述轻触按键(KEY_PAD)的一端还直接与所述微控制单元(MCU)的ONOFF端相连；所述电源管理单元(PMU)的若干路DC-DC转换器输出端和若干路低压差线性稳压器(LDO)输出端分别与所述微控制单元(MCU)对应输入端相连，所述微控制单元(MCU)的控制输出端PMIC_ON_REQ与所述电源管理单元(PMU)的控制输入端(PWR_ON)相连。
4.根据权利要求3所述的用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路，其特征在于：其中所述轻触按键(KEY_PAD)的短按时间小于750ms，长按时间大于750ms而小于5s。
5.根据权利要求4所述的用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路，其特征在于：其中所述电源管理单元(PMU)的DC-DC转换器设有4路，所述低压差线性稳压器(LDO)设有6路。
6.根据权利要求5所述的用于便携式设备开关机和锁屏的单键控制电路，其特征在于：其中所述电源(BAT)采用4.2V锂电池供电。
7.一种用于便携式设备开机的单键控制方法,该方法设置轻触按键(KEY_PAD)、电源管理单元(PMU)、微控制单元(MCU)和控制电路，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)开始，电路启动，电源管理单元(PMU)提供一路待机电压P3V_VSNVS，3.0V给微控制单元(MCU)待机电路的供电电压输入端VDD_SVNS_IN端，此时，微控制单元(MCU)的待机电路开始工作，系统开机并进入Android操作系统；
2)用户按下轻触按键(KEY_PAD)，通过控制电路输出低电平给微控制单元(MCU)的ONOFF端；
3)判断微控制单元(MCU)待机电路的ONOFF引脚采集低电平的时间是否大于750ms，如果是，则微控制单元(MCU)的PMIC_ON_REQ端输出高电平到电源管理单元(PMU)的PWR_ON端，此时电源管理单元(PMU)进入上电工作工作状态，其4路DC-DC转换器和6路低压差线性稳压器(LDO)全部开启，提供系统工作的所有电压，系统开机并进入Android操作系统，完成设备开机操作；如果否，返回步骤2)；
4)结束。
8.一种用于便携式设备关机的单键控制方法,该方法设置轻触按键(KEY_PAD)、电源管理单元(PMU)、微控制单元(MCU)和控制电路，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)开始，用户按下轻触按键(KEY_PAD)，通过控制电路输出低电平给微控制单元(MCU)的ONOFF端；
2)判断微控制单元(MCU)待机电路的ONOFF引脚采集低电平的时间是否大于750ms而小于5s，如果是，由于低电平周期大于750ms，待机电路动作，微控制单元(MCU)检测待机电路信号，操作系统启动关机操作流程，点击屏幕上的关机按钮，由微控制单元(MCU)的PMIC_ON_REQ控制端输出低电平控制电源管理单元(PMU)关闭DC-DC转换器和低压差线性稳压器(LDO)的输出，完成设备关机操作；如果否，执行步骤4)；
3)判断微控制单元(MCU)待机电路的ONOFF引脚采集低电平的时间是否大于5s，如果是，由于低电平周期大于5s，待机电路动作，由微控制单元(MCU)的PMIC_ON_REQ控制端输出低电平控制电源管理单元(PMU)关闭DC-DC转换器和低压差线性稳压器(LDO)的输出，完成设备关机操作；如果否，返回步骤1)；
4)结束。
9.一种用于便携式设备锁屏的单键控制方法,该方法设置轻触按键(KEY_PAD)、电源管理单元(PMU)、微控制单元(MCU)和控制电路，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)开始，用户按下轻触按键(KEY_PAD)，通过控制电路输出低电平给微控制单元(MCU)的ONOFF和GPIO端；
2)判断微控制单元(MCU)待机电路的ONOFF和GPIO端采集低电平的时间是否小于750ms，如果是，待机电路不动作，而微控制单元(MCU)的GPIO端检测到该低电平信号，操作系统启动锁屏操作流程，完成设备的锁屏操作；如果否，返回步骤1)；
3)结束。
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