CN106775395B - 具有单一按键的语音触屏设备及利用该按键实现状态切换和身份验证的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明对于可内置操作系统的语音触屏设备，提出以单一按键为基本特征的操控方法以及与相应组件触摸屏、放音器、呼吸灯、微控制器及连接电路的协同工作方式；并提出一个与操作系统无关的内置在触摸屏中的“登录层”，并利用该登录层独立完成使用者身份验证的过程。该单一按键的使用使得语音触屏设备的基本操控方式大幅简化，降低了使用难度，减少了错误操作，提高了工作效率，有利于语音触屏设备生产维护的标准化。
Description
技术领域
本发明涉及一种可内置操作系统的具有单一实体按键的语音触屏设备及由该按键完成设备操控的方法。
技术背景
手机、平板电脑、台式电脑、一体机、电视机、工业控制台等可内置操作系统的具有触摸屏及语音播放功能的单体设备或组合设备中，实体按键的个数都比较多，目前尚未看到任一款具有单一按键的此类设备。
目前已有的多按键操控方案，操作系统的功能与硬件设施混淆在一起，每一款硬件设备与所在领域欲实现功能及工作状态密切相关，在外部设备上完全不具有最基本的共通性。使硬件电路的复杂度高，用户掌握和使用难度大，零部件专机专用，设备制造成本和维护成本都非常高。
对于设备使用者身份验证的方式，目前几乎所有解决方案都是由操作系统软件来完成的。一旦验证失败，仅有操作系统的开发人员或在其授权下才能完成设备解锁，给设备的合法使用者在某些时候会造成不便。
目前此类设备所有的硬件设施（包括按键）及身份验证过程全部都由操作系统控制并完成运算任务。还没有见到自带闭环逻辑的硬件组合或产品方案，来独立的完成开关机、开关屏幕、开关声音以及身份验证这样的设备入口级操控任务的。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一个具有单一按键的语音触屏设备及利用该按键实现状态切换和身份验证的方法。
本发明的技术方案如下：
一种具有单一按键的语音触屏设备，该语音触屏设备包括单一按键、微控制器、触摸屏、放音器、呼吸灯及连接电路,微控制器与单一按键、触摸屏、放音器和呼吸灯通讯相连，微控制器记录单一按键、触摸屏、放音器及呼吸灯的状态并根据单一按键的动作完成控制动作和状态切换。
所述的微控制器为带有可主存映射的寄存器、存储单元和具有程序指令的MCU，该微控制器控制触摸屏、登录层、放音器、呼吸灯的状态，并通过寄存器状态值的变化与设备内置的操作系统协同工作。
该设备具有单一按键，按键指的是在设备表面的固定位置、全时段存在、在不计时长的情况下具有抬起和按下两种物理状态的硬件实体按钮。
该设备具有单一按键，单一指的是上述的按键有且仅有一个。
单一按键根据按下至抬起的时间长短，产生长按和短按两种动作，长按或短按动作，作为该微控制器的控制输入信号，触发其发生动作。
所述触摸屏具有开启和关闭两种状态，开启时具有触摸感知功能并显示图像信息，关闭时无感知功能并关闭显示，此两种状态受微控制器控制。
触摸屏内置有用于使用者身份验证的登录显示层，该登录层独立于设备内置的操作系统，该登录层的身份验证逻辑受微控制器控制。
所述放音器具有开启和关闭两种状态，开启状态开启声音播放，关闭状态关闭声音播放，此两种状态受微控制器控制。
所述呼吸灯具有亮和灭两种状态。
呼吸灯与放音器具有状态联动关系：放音器开启，呼吸灯长灭；放音器关闭且无声音数据传输时呼吸灯长亮；放音器关闭且有声音数据传输时呼吸灯亮灭闪烁。
微控制器内置的程序逻辑为：
1）主存映射的寄存器按逻辑功能划分为a/b/c三组，分述如下：
a组为“模式标志位”，0为微控制器模式，1为操作系统模式，微控制器只能将其由0变为1；操作系统只能将其由1变为0；
b组为“单一按键的短按标志位”，0为未发生短按，1为发生短按，当a组“模式标志位”处于操作系统模式1时，微控制器感知到单一按键的短按事件后，将该标志位置1；操作系统处理完毕短按事件后将该标志位清0，微控制器只能置1不能清0；操作系统只能清0不能置1；
c组为“身份验证数据”，该数据由应用程序APP设置，由权利要求7所述的登录层执行；
2）在设备关机状态下，单一按键长按，设备开机，触摸屏开启，放音器开启，呼吸灯长灭，a组“模式标志位”为微控制器模式0；
3）在a组“模式标志位”为微控制器模式0状态下，单一按键短按，触摸屏由开启变为关闭；
4）在a组“模式标志位”为微控制器模式0状态下，单一按键短按，触摸屏由关闭变为开启；
5）在2）和4）时，开启身份验证过程；
6）身份验证通过之后，寄存器a组“模式标志位”由0变为1；
7）寄存器a组“模式标志位”为1时，单一按键短按，寄存器b组“单一按键的短按标志位”置1；
8）寄存器a组“模式标志位”由1变为0时，触摸屏关闭；
9）放音器关闭；当无声音数据传输时，呼吸灯长亮；当有声音数据传输时，呼吸灯亮灭闪烁；
10）放音器开启，呼吸灯长灭；
11）在触摸屏关闭状态下，单一按键长按，状态9）变为状态10）；
12）在触摸屏关闭状态下，单一按键长按，状态10）变为状态9）；
13）在触摸屏开启状态下，单一按键长按，设备关机。
本发明具有的技术效果：生产制造维护成本大幅降低，这是组件标准化带来的好处。如果市场反应良好，将构建起一个“全新”的产品产业链，将曾经各自分治的PC、平板、手机、电视机、工业控制台等领域逐渐融合贯通在一起。
基本操控方式大幅简化，在硬件设备层面，操控方式的极简化和统一化，降低了使用难度，减少了错误操作，提高了工作效率。
可靠性提高，纠错精准，具有共性的基本组件的数量大幅减少，便于错误排查。
设计更加自由开放，从前的工业设计师们时常纠结于零部件的尺寸大小、摆放格局，以及在设备功能和造型美感之间进行取舍。有了这个相对独立、极度简化的组件，设计师们可以厘清组件间的功能边界，将功能尽可能的交给操作系统和应用软件来完成，放心大胆自由的增添其他组件（如：声音采集器、电池、射频或无线通讯器、摄像头、耳机电源通讯接口、甚至额外的放音器等），进一步增强设备功能，丝毫不影响设备专业化、领域化的特殊性要求。
在设备的入口级安全性上更加灵活，降低了由于操作系统的刚性设计带来的系统性风险。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明：
图1—具有单一按键及独立身份验证的语音触屏设备结构示意图；
图2—通过单一按键实现触屏设备状态切换及身份验证的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步描述：
实施例1
如图 1 所示，一种具有单一按键的语音触屏设备，包括单一按键、微控制器、触摸屏、放音器和呼吸灯，单一按键与微控制器相连，微控制器与触摸屏、放音器和呼吸灯相连并对触摸屏、放音器和呼吸灯进行控制。
此处的按键是指：在设备表面的固定位置、全时段存在、在不计时长的情况下具有抬起和按下两种物理状态，参与设备的模式切换、功能调节，作为基本控制信息输入点的硬件实体按钮。
单一按键根据按下的时长，具有长按和短按两种行为，通过长按及短按的组合使用，可完成语音触屏设备的“开机”、“关机”、“开启屏幕”、“关闭屏幕”、“开启声音”、“关闭声音”以及在各模式之间切换。
微控制器为带寄存器和存储单元的MCU，完成计数、寄存器标志位改写；获取放音器的状态并控制呼吸灯的亮灭，如果两者已经具有状态联动关系，此步骤可简化；根据寄存器的当前状态和单一按键的动作完成触摸屏的开启和关闭；以及整机设备的开启和关闭。本控制器物理上可以独立存在也可作为其它更复杂控制器的一部分，逻辑上独立完成以上功能。
触摸屏：一方面用于显示图像信息，另一方面能够感知用户的点击和拖拽动作，作为设备与用户的基本交互界面。
放音器：用于声音信息的播放。
呼吸灯：作为放音器关闭状态下的可见提醒方式。（注：放音器和呼吸灯具有逻辑状态关联性，可以分置也可以集成到同一个物理组件中）。
如图所示，在该语音触屏设备中加入了独立于操作系统的身份验证功能，在触摸屏中内置了一个触屏组件登录显示层，该登录显示层类似于Cursor Plane/DisplayPlane。
如图2所示，该流程图给出了具有单一按键的语音触屏设备通过该单一按键实现状态变化、模式切换和身份验证的方法及流程。其通过MCU内置的程序来实现上述功能，该MCU内置的程序逻辑为：
1）主存映射的寄存器按逻辑功能划分为a/b/c三组，分述如下：
a组为“模式标志位”，0为微控制器模式，1为操作系统模式，微控制器只能将其由0变为1；操作系统只能将其由1变为0；
b组为“单一按键的短按标志位”，0为未发生短按，1为发生短按，当a组“模式标志位”处于操作系统模式1时，微控制器感知到单一按键的短按事件后，将该标志位置1；操作系统处理完毕短按事件后将该标志位清0，微控制器只能置1不能清0；操作系统只能清0不能置1；
c组为“身份验证数据”，该数据由应用程序APP设置，由登录层执行；
2）在设备关机状态下，单一按键长按，设备开机，触摸屏开启，放音器开启，呼吸灯长灭，a组“模式标志位”为微控制器模式0；
3）在a组“模式标志位”为微控制器模式0状态下，单一按键短按，触摸屏由开启变为关闭；
4）在a组“模式标志位”为微控制器模式0状态下，单一按键短按，触摸屏由关闭变为开启；
5）在2）和4）时，开启身份验证过程；
6）身份验证通过之后，寄存器a组“模式标志位”由0变为1；
7）寄存器a组“模式标志位”为1时，单一按键短按，寄存器b组“单一按键的短按标志位”置1；
8）寄存器a组“模式标志位”由1变为0时，触摸屏关闭；
9）放音器关闭；当无声音数据传输时，呼吸灯长亮；当有声音数据传输时，呼吸灯亮灭闪烁；
10）放音器开启，呼吸灯长灭；
11）在触摸屏关闭状态下，单一按键长按，状态9）变为状态10）；
12）在触摸屏关闭状态下，单一按键长按，状态10）变为状态9）；
13）在触摸屏开启状态下，单一按键长按，设备关机。
触摸屏能够感知登录层的触点动作，完成身份验证任务，并根据验证结果将设备的控制权移交给操作系统或者阻止继续使用。对于某些时候被阻止的合法使用者，本发明提出：在设备外壳之内添加一个跳线开关，该开关对应于寄存器c组“身份验证数据”中的一个标志位，能够使“登录身份验证”逻辑切换为简单逻辑，然后直接进入到操作系统模式状态。
本领域技术人员将会认识到，在不偏离本发明的保护范围的前提下，可以对上述实施方式进行各种修改、变化和组合，并且认为这种修改、变化和组合是在独创性思想的范围之内的。
Claims (9)
1.一种具有单一按键的语音触屏设备，其特征在于，该语音触屏设备包括单一按键、微控制器、触摸屏、放音器、呼吸灯及连接电路，微控制器与单一按键、触摸屏、放音器和呼吸灯通讯相连，微控制器记录单一按键、触摸屏、放音器及呼吸灯的状态并根据单一按键的动作完成控制动作和状态切换；所述的微控制器为带有可主存映射的寄存器、存储单元和具有程序指令的MCU，该微控制器控制触摸屏、登录层、放音器、呼吸灯的状态，并通过寄存器状态值的变化与设备内置的操作系统协同工作；微控制器内置的程序逻辑为：
1)主存映射的寄存器按逻辑功能划分为a/b/c三组，分述如下：
a组为“模式标志位”，0为微控制器模式，1为操作系统模式，微控制器只能将其由0变为1；操作系统只能将其由1变为0；
b组为“单一按键的短按标志位”，0为未发生短按，1为发生短按，当a组“模式标志位”处于操作系统模式1时，微控制器感知到单一按键的短按事件后，将该标志位置1；操作系统处理完毕短按事件后将该标志位清0，微控制器只能置1不能清0；操作系统只能清0不能置1；
c组为“身份验证数据”，该数据由应用程序APP设置，由登录层执行；
2)在设备关机状态下，单一按键长按，设备开机，触摸屏开启，放音器开启，呼吸灯长灭，a组“模式标志位”为微控制器模式0；
3)在a组“模式标志位”为微控制器模式0状态下，单一按键短按，触摸屏由开启变为关闭；
4)在a组“模式标志位”为微控制器模式0状态下，单一按键短按，触摸屏由关闭变为开启；
5)在2)和4)时，开启身份验证过程；
6)身份验证通过之后，寄存器a组“模式标志位”由0变为1；
7)寄存器a组“模式标志位”为1时，单一按键短按，寄存器b组“单一按键的短按标志位”置1；
8)寄存器a组“模式标志位”由1变为0时，触摸屏关闭；
9)放音器关闭；当无声音数据传输时，呼吸灯长亮；当有声音数据传输时，呼吸灯亮灭闪烁；
10)放音器开启，呼吸灯长灭；
11)在触摸屏关闭状态下，单一按键长按，状态9)变为状态10)；
12)在触摸屏关闭状态下，单一按键长按，状态10)变为状态9)；
13)在触摸屏开启状态下，单一按键长按，设备关机。
2.如权利要求1所述的语音触屏设备，其特征在于，该设备具有单一按键，按键指的是在设备表面的固定位置、全时段存在、在不计时长的情况下具有抬起和按下两种物理状态的硬件实体按钮。
3.如权利要求2所述的语音触屏设备，其特征在于，该设备具有单一按键，单一指的是如权利要求2所述的按键有且仅有一个。
4.权利要求1所述的语音触屏设备，其特征在于，其单一按键根据按下至抬起的时间长短，产生长按和短按两种动作，长按或短按动作，作为该微控制器的控制输入信号，触发其发生动作。
5.如权利要求1所述的语音触屏设备，其特征在于，所述触摸屏具有开启和关闭两种状态，开启时具有触摸感知功能并显示图像信息，关闭时无感知功能并关闭显示，此两种状态受微控制器控制。
6.如权利要求1所述的语音触屏设备，其特征在于，所述登录层为触摸屏内置的用于使用者身份验证的登录显示层，该登录层独立于设备内置的操作系统，该登录层的身份验证逻辑受微控制器控制。
7.如权利要求1所述的语音触屏设备，其特征在于，所述放音器具有开启和关闭两种状态，开启状态开启声音播放，关闭状态关闭声音播放，此两种状态受微控制器控制。
8.如权利要求1所述的语音触屏设备，其特征在于，所述呼吸灯具有亮和灭两种状态。
9.如权利要求1所述的语音触屏设备，其特征在于，呼吸灯与放音器具有状态联动关系：放音器开启，呼吸灯长灭；放音器关闭且无声音数据传输时呼吸灯长亮；放音器关闭且有声音数据传输时呼吸灯亮灭闪烁。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20200407 |