CN117353772A - 电子装置和天线控制方法 - Google Patents

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CN117353772A CN202210733751.9A CN202210733751A CN117353772A CN 117353772 A CN117353772 A CN 117353772A CN 202210733751 A CN202210733751 A CN 202210733751A CN 117353772 A CN117353772 A CN 117353772A
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Abstract

本发明公开了一种电子装置和天线控制方法。电子装置包括：天线、线路切换电路、第一通信芯片、第二通信芯片以及逻辑电路。线路切换电路耦接该天线。第一通信芯片通过该线路切换电路耦接该天线，用于产生时隙分配信号。第二通信芯片通过该线路切换电路耦接该天线，用于产生数据包收发请求信号。第一通信芯片和第二通信芯片是不同种类的通信芯片。逻辑电路耦接该第一通信芯片和该第二通信芯片，用于根据该时隙分配信号和该数据包收发请求信号控制该线路切换电路。

Description

电子装置和天线控制方法
技术领域
本发明涉及多个无线通信协议间的天线共用。
背景技术
近年来，各类无线通信协议更新迭代，不断推动技术进步和产品升级，物联网产业规模迅速壮大。在无线通信产品中，由于空间体积限制以及产品成本考虑，大多会采用单天线来实现多种无线通信协议的运行，例如智能手表或手环中使用无线局域网络(wirelesslocal area network,WLAN) 和蓝牙(Bluetooth)两种通信协议，再如智能网关(smartgateway)中使用Thread和蓝牙两种通信协议或者使用Zigbee和蓝牙两种通信协议。
因此，在单天线的物联网产品中，如何控制天线使得多种无线通信协议均能正常工作，这样的问题不可忽视。
发明内容
鉴于背景技术的不足，本发明的目的在于提供一种电子装置和天线控制方法，以改善背景技术的不足。
本发明的一个实施例提供一种电子装置，包括：天线、线路切换电路、第一通信芯片、第二通信芯片以及逻辑电路。线路切换电路耦接该天线。
第一通信芯片通过该线路切换电路耦接该天线，用于产生时隙分配信号。第二通信芯片通过该线路切换电路耦接该天线，用于产生数据包收发请求信号。该第一通信芯片和该第二通信芯片是不同种类的通信芯片。逻辑电路耦接该第一通信芯片和该第二通信芯片，用于根据该时隙分配信号和该数据包收发请求信号控制该线路切换电路。
本发明的另一实施例提供一种天线控制方法，用于将天线切换至第一通信芯片或第二通信芯片，该第一通信芯片输出时隙分配信号，该第二通信芯片输出数据包收发请求信号，该第一通信芯片和该第二通信芯片是不同种类的通信芯片。该方法包括：当该时隙分配信号为第一时隙时，将该天线电连接该第一通信芯片而不电连接该第二通信芯片；以及，当该时隙分配信号为第二时隙且该数据包收发请求信号指示该第二通信芯片正在传送或接收数据包时，将该天线电连接该第二通信芯片而不电连接该第一通信芯片。
本发明的实施例所体现的技术手段可以改善背景技术的缺点的至少其中之一，因此本发明相比于背景技术可以适当地控制天线以使多种无线通信协议均能正常工作。
有关本发明的特征、实施和有益效果，结合附图进行实施例的详细说明如下。
附图说明
图1是本发明电子装置的一个实施例的功能方块图；
图2是本发明的一个实施例的时序图；
图3是本发明电子装置的另一实施例的功能方块图；
图4是本发明的另一实施例的时序图；
图5是本发明的另一实施例的时序图；
图6是本发明的另一实施例的时序图；
图7是本发明的另一实施例的时序图；
图8是本发明电子装置的另一实施例的功能方块图；
图9是本发明电子装置的另一实施例的功能方块图；
图10是本发明电子装置的另一实施例的功能方块图；
图11是本发明无线局域网络芯片的操作方法的一个实施例的流程图；
图12是本发明蓝牙芯片的操作方法的一个实施例的流程图；以及
图13是本发明天线控制方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
以下描述的技术用语参照本技术领域的习惯用语，如本说明书对部分用语加以说明或定义，该部分用语的解释以本说明书的说明或定义为准。
本发明的公开内容包括电子装置和天线控制方法。由于本发明的电子装置和所包括的部分元件单独而言可能为已知元件，因此在不影响该装置发明的充分公开和可实施性的前提下，以下说明对于已知元件的细节将予以省略。此外，本发明的天线控制方法的部分或全部流程可以是软件和/ 或固件的形式，并且可通过本发明的电子装置或其等效装置来执行，在不影响该方法发明的充分公开和可实施性的前提下，以下方法发明的说明将着重在步骤内容而非硬件。
图1是本发明电子装置的一个实施例的功能方块图。电子装置100包括天线105、线路切换电路SW、无线局域网络芯片110、蓝牙芯片120、逻辑电路130以及控制电路140。无线局域网络芯片110输出时隙分配(slot allocation)信号SLT至逻辑电路130。蓝牙芯片120输出数据包收发请求信号TCR至逻辑电路130。逻辑电路130根据时隙分配信号SLT和数据包收发请求信号TCR产生天线控制信号CXR。线路切换电路SW根据天线控制信号CXR将天线105切换到无线局域网络芯片110(即，将天线105 与无线局域网络芯片110电连接且不与蓝牙芯片120电连接，使得天线105 由无线局域网络芯片110使用)或蓝牙芯片120(即，将天线105与蓝牙芯片120电连接且不与无线局域网络芯片110电连接，使得天线105改由蓝牙芯片120使用)。无线局域网络芯片110也根据天线控制信号CXR操作。线路切换电路SW可以由开关、多路复用器(multiplexer)或其等效元件实现。然而应理解，虽然本实施例中线路切换电路SW看似以实体开关和断开线路实施，然而在其他实施例中，可通过其他可行方式实施同一时间无线局域网络芯片110与蓝牙芯片120中仅一者使用天线105的电连接关系。
控制电路140从无线局域网络芯片110接收无线局域网络芯片110的操作信息(即，无线局域网络芯片信息WL_Info)以及从蓝牙芯片120接收蓝牙芯片120的操作信息(即，蓝牙芯片信息BT_Info)，并且将无线局域网络芯片信息WL_Info和蓝牙芯片信息BT_Info分别提供给蓝牙芯片 120和无线局域网络芯片110。因此，无线局域网络芯片110可以根据蓝牙芯片信息BT_Info操作，以及蓝牙芯片120可以根据无线局域网络芯片信息WL_Info操作。无线局域网络芯片信息WL_Info包括无线局域网络芯片110的目前状态，例如连线、断线或扫描等。蓝牙芯片信息BT_Info 包括蓝牙芯片120的当前的操作规范(profile)，例如立体声音频传输规范 (Advance Audio Distribution Profile,A2DP)或免提装置规范(Hands-Free Profile,HFP)。
请参阅图2，图2是本发明的一个实施例的时序图。在一个周期T中，时隙分配信号SLT包括四个时隙：时隙WL(时间点t1与时间点t2之间，时隙分配信号SLT为低电平)、时隙BT(时间点t2与时间点t3之间，时隙分配信号SLT为高电平)、时隙WL(时间点t3与时间点t4之间，时隙分配信号SLT为低电平)以及时隙BT(时间点t4与时间点t5之间，时隙分配信号SLT为高电平)。时隙WL和时隙BT交替出现。
在一些实施例中，一个周期T可以包括更多时隙(例如6个、8个或更多)或更少时隙(例如2个，即，一个时隙WL和一个时隙BT)。
在一些实施例中，无线局域网络芯片110根据接收信标(beacon)的时间点产生时隙分配信号SLT。更明确地说，无线局域网络芯片110在预设的信标接收时间点之前的一小段时间(例如数百微秒)产生中断，无线局域网络芯片110在该中断产生后拉低时隙分配信号SLT(例如在时间点 t1、时间点t3和时间点t5时)，并且在一段预设时间(例如t2-t1和t4-t3 的时间长度)后拉高时隙分配信号SLT。该段预设时间可以是固定的(即， t2-t1和t4-t3为定值)或不固定的(即，t2-t1和t4-t3不为定值)。
数据包收发请求信号TCR为高电平时代表蓝牙芯片120传送或接收数据包，图2的例子显示一个周期T内蓝牙芯片120传送或接收6个数据包：数据包A、数据包B、数据包C、数据包D、数据包E和数据包F，其中数据包A、数据包B、数据包D和数据包E落在时隙WL中，而数据包C和数据包F落在时隙BT中。
天线控制信号CXR是时隙分配信号SLT与数据包收发请求信号TCR 的交集，即，当时隙分配信号SLT与数据包收发请求信号TCR皆为高电平时天线控制信号CXR为高电平，否则天线控制信号CXR为低电平。当天线控制信号CXR为低电平时，逻辑电路130控制线路切换电路SW以将天线105切换到无线局域网络芯片110；当天线控制信号CXR为高电平时，逻辑电路130控制线路切换电路SW以将天线105切换到蓝牙芯片120。换言之，在时隙BT中，逻辑电路130只在蓝牙芯片120需要传送或接收数据包时(例如数据包C和数据包F)将天线105切换到蓝牙芯片120；而在时隙BT中的其他时间(即，当时隙分配信号SLT为高电平且天线控制信号CXR为低电平时)，逻辑电路130将天线105切换到无线局域网络芯片110，以使天线有较佳的利用率。无线局域网络芯片110从天线控制信号CXR得知时隙BT中天线105分配给自己的时间(即，当时隙分配信号SLT为高电平且天线控制信号CXR为低电平的时间)。
在一些实施例中，数据包B和数据包E是周期性的数据包，例如与低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy,BLE)或加强同步定向连接(enhanced Synchronous ConnectionOriented,eSCO)相关的数据包。当上述的该段预设时间不固定时(例如，在下个周期时，时隙WL的长度变为t2'-t1或t4'-t3)，蓝牙芯片120有相当的机会传送或接收数据包B和数据包E。在一些实施例中，数据包B和数据包E可以被视为关键的数据包。
图3是本发明电子装置的另一实施例的功能方块图。电子装置300包括无线局域网络芯片110、蓝牙芯片320、逻辑电路130和控制电路140。蓝牙芯片320接收时隙分配信号SLT，并且根据时隙分配信号SLT产生数据包收发请求信号TCR。
请参阅图4，图4是本发明的另一实施例的时序图，对应于图3的电子装置300。相比于图1和图2的实施例，蓝牙芯片320根据时隙分配信号SLT重新分配或排布数据包，使得数据包A和数据包D从时隙WL(图 2)移到时隙BT(图4)。如此一来，蓝牙芯片320可以在时隙BT传送或接收数据包A和数据包D。换言之，在图3和图4的实施例中，蓝牙芯片 320从时隙分配信号SLT得知时隙的分配，并将可以调整排布的数据包 (即，数据包A、数据包C、数据包D和数据包F)安排在时隙BT中，以有效地利用时隙BT来传送或接收尽可能多的数据包。
在一些实施例中，蓝牙芯片320以状态机(state machine)配合硬件来实现数据包的调整和/或排布。在另一些实施例中，蓝牙芯片320以软件来实现数据包的调整和/或排布。换言之，数据包的调整和/或排布有多种实施方式。
在一些实施例中，图2和图4的时序对应于无线局域网络芯片110处于扫描或建立连线的过程。
在一些实施例中，逻辑电路130由逻辑电路构成，例如与门、或门、非门或其组合。
请参阅图5和图6，图5和图6是本发明的另一实施例的时序图。图 5和图6的时序对应于蓝牙芯片120(或蓝牙芯片320)根据立体声音频传输规范操作。图5对应于电子装置100(即，蓝牙芯片120没有接收时隙分配信号SLT)，而图6对应于电子装置300(即，蓝牙芯片320接收时隙分配信号SLT)。图5和图6的差异在于，蓝牙芯片320重新分配或排布数据包，以有效地利用时隙BT来传送或接收尽可能多的数据包。
在图5和图6的例子中，一个周期T包括两个时隙；然而，在其他的实施例中，一个周期T可以包括更多时隙。天线控制信号CXR同样是时隙分配信号SLT与数据包收发请求信号TCR的交集。天线控制信号CXR 为低电平时(包括全部的时隙WL和部分的时隙BT)，由无线局域网络芯片110使用天线105；天线控制信号CXR为高电平时(包括部分的时隙 BT)，由蓝牙芯片120(或蓝牙芯片320)使用天线105。
同样地，在图5和图6的例子中，时隙WL的长度可以固定或不固定。当时隙WL的长度不固定时，蓝牙芯片120(或蓝牙芯片320)有相当的机会传送或接收数据包B。
请参阅图7，图7是本发明的另一实施例的时序图。图7的时序对应于蓝牙芯片120(或蓝牙芯片320)根据免提装置规范操作。当无线局域网络芯片110从蓝牙芯片信息BT_Info得知蓝牙芯片120(或蓝牙芯片320) 正根据免提装置规范操作时，无线局域网络芯片110控制时隙分配信号 SLT为高电平(等效于所有时隙皆为时隙BT)；如此一来，天线控制信号 CXR便与数据包收发请求信号TCR相同(即，蓝牙芯片120(或蓝牙芯片320)优先使用天线105)。如此设计的考量在于，因为当蓝牙芯片120 (或蓝牙芯片320)根据免提装置规范操作时，蓝牙芯片120(或蓝牙芯片320)对于声音信号相当敏感(即，人耳很容易听出细小的差异)，所以使蓝牙芯片120(或蓝牙芯片320)传送或接收数据包为优先(即，拉高时隙分配信号SLT)，而无线局域网络芯片110在天线控制信号CXR为低电平时(即，蓝牙芯片120(或蓝牙芯片320)不传送或接收数据包时) 使用天线105。
在一些实施例中，无线局域网络芯片110可以通过分析天线控制信号 CXR的波形(例如计数一段时间内的电平转换次数)来得知蓝牙芯片120 当前的操作规范。例如，当计数结果大于预设值时，无线局域网络芯片110 判断蓝牙芯片120正根据免提装置规范操作。
图8是本发明电子装置的另一实施例的功能方块图。电子装置800包括无线局域网络芯片810、蓝牙芯片120和控制电路140。电子装置800 与电子装置100相似，差别在于，在电子装置800中，逻辑电路130被整合进无线局域网络芯片810，即，无线局域网络芯片810包括逻辑电路130，或无线局域网络芯片810与逻辑电路130被封装成同一芯片。
图9是本发明电子装置的另一实施例的功能方块图。电子装置900包括无线局域网络芯片910、蓝牙芯片320和控制电路140。无线局域网络芯片910与无线局域网络芯片810相似，差别在于无线局域网络芯片910 还输出时隙分配信号SLT至蓝牙芯片320。
图10是本发明电子装置的另一实施例的功能方块图。电子装置1000 包括无线局域网络芯片110、蓝牙芯片1020和控制电路140。电子装置1000 与电子装置100相似，差别在于，在电子装置1000中，逻辑电路130被整合进蓝牙芯片1020，即，蓝牙芯片1020包括逻辑电路130，或蓝牙芯片1020与逻辑电路130被封装成同一芯片。
图11是本发明无线局域网络芯片的操作方法的一个实施例的流程图，包括以下步骤。
步骤S1110：无线局域网络芯片110(810或910)接收数据包收发请求信号TCR或天线控制信号CXR。
步骤S1120：无线局域网络芯片110(810或910)分析数据包收发请求信号TCR或天线控制信号CXR以产生计数结果和/或接收蓝牙芯片信息 BT_Info。在一些实施例中，该计数结果是数据包收发请求信号TCR或天线控制信号CXR在一段预设时间内的电平转换次数；当该计数结果大于预设值时，无线局域网络芯片110(810或910)判断蓝牙芯片120(320 或1020)的当前的操作规范是免提装置规范。
步骤S1130：无线局域网络芯片110(810或910)根据该蓝牙芯片信息或该计数结果产生时隙分配信号SLT，即，确定一个周期T内的时隙个数和/或时隙分配信号SLT的电平。
步骤S1140：无线局域网络芯片110(810或910)根据天线控制信号 CXR传送或接收数据。步骤S1140包括子步骤S1142、S1144和S1146。
步骤S1142：无线局域网络芯片110(810或910)判断天线控制信号 CXR为第一电平(例如低电平)或第二电平(例如高电平)。如果天线控制信号CXR是第一电平，则无线局域网络芯片110(810或910)执行步骤S1144。如果天线控制信号CXR是第二电平，则无线局域网络芯片110 (810或910)执行步骤S1146。
步骤S1144：无线局域网络芯片110(810或910)通过天线105传送或接收数据。
步骤S1146：无线局域网络芯片110(810或910)停止传送或接收数据。
图12是本发明蓝牙芯片的操作方法的一个实施例的流程图，包括步骤S1210和步骤S1220。步骤S1210为可选步骤；更明确地说，在一些实施例中，蓝牙芯片120不执行步骤S1210，但在其他实施例中，蓝牙芯片 320和蓝牙芯片1020执行步骤S1210。
步骤S1210：蓝牙芯片320(或1020)根据时隙分配信号SLT调整数据包收发请求信号TCR。此步骤包括子步骤S1212、S1214和S1216。
步骤S1212：蓝牙芯片320(或1020)接收时隙分配信号SLT。
步骤S1214：蓝牙芯片320(或1020)判断时隙分配信号SLT为第一电平(例如低电平)或第二电平(例如高电平)。如果时隙分配信号SLT 是第一电平，则蓝牙芯片320(或1020)执行步骤S1216。如果时隙分配信号SLT是第二电平，则蓝牙芯片320(或1020)执行步骤S1220。
步骤S1216：蓝牙芯片320(或1020)重新分配或排布数据包，即，尽量将数据包集中在时隙BT内。
步骤S1220：蓝牙芯片120(320或1020)产生和/或输出数据包收发请求信号TCR。此步骤包括子步骤S1222。
步骤S1222：当传送或接收数据包的时间点到达时，蓝牙芯片120(320 或1020)将该数据包收发请求信号设为第二电平，以及当传送或接收数据包的时间点结束时，蓝牙芯片120(320或1020)将该数据包收发请求信号设为第一电平。请参阅图2和图4～7的数据包收发请求信号TCR的波形。
图13是本发明天线控制方法的一个实施例的流程图，包括以下步骤。
步骤S1310：当时隙分配信号SLT对应于第一时隙(例如时隙WL) 时，逻辑电路130将天线105电连接第一通信芯片(例如无线局域网络芯片110、810或910)而不电连接第二通信芯片(例如蓝牙芯片120、320 或1020)。在一些实施例中，第一通信芯片和第二通信芯片是不同种类的通信芯片。
步骤S1320：当时隙分配信号SLT对应于第二时隙(例如时隙BT) 且数据包收发请求信号TCR指示该第二通信芯片正在传送或接收数据包时，将天线105电连接该第二通信芯片而不电连接该第一通信芯片。
步骤S1330：当时隙分配信号SLT对应于该第二时隙且数据包收发请求信号TCR指示该第二通信芯片非正在传送或接收该数据包时，将天线 105电连接该第一通信芯片而不电连接该第二通信芯片。
在一些实施例中，除了天线105之外，无线局域网络芯片110、无线局域网络芯片810、无线局域网络芯片910、蓝牙芯片120、蓝牙芯片320 和蓝牙芯片1020不耦接和电连接其他天线。
在一些实施例中，控制电路140是电子装置100、300、800、900或 1000的主控电路，例如智能手表、智能手环或智能网关的处理器或微控制器。控制电路140可以是具有程序执行能力的电路或电子元件，例如中央处理器、微处理器、微处理单元、数字信号处理器、专用集成电路 (Application Specific Integrated Circuit,ASIC)，或其等效电路。控制电路140可以通过执行程序代码和/或程序指令来实现电子装置100、300、800、 900或1000的主要功能。
前述的第一电平和第二电平只用于示例而非限制本发明。本技术领域的普通技术人员可以根据前述的说明将高/低电平分别置换为低/高电平。
前述实施例虽然以无线局域网络为例，然而此并非对本发明的限制，本技术领域的技术人员可根据本发明的公开适当地将本发明应用于其它类型的无线通信协议，例如Thread或Zigbee。
由于本技术领域的普通技术人员可通过本申请的装置发明的公开内容来了解本申请的方法发明的实施细节与变化，因此，为避免赘述，在不影响该方法发明的公开要求和可实施性的前提下，重复的说明在此予以省略。请注意，前述图示中，元件的形状、尺寸和比例仅为示意，供本技术领域的普通技术人员了解本发明之用，非用以限制本发明。此外，在一些实施例中，前述的流程图中所提及的步骤可根据实际操作调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行。
虽然本发明的实施例如上所述，然而所述实施例并非用于限定本发明，本技术领域的普通技术人员可根据本发明的明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所寻求的专利保护范围，换言之，本发明的专利保护范围须视权利要求书所界定的范围为准。
附图标记
100,300,800,900,1000:电子装置
105:天线
SW:线路切换电路
110,810,910:无线局域网络芯片
120,320,1020:蓝牙芯片
130:逻辑电路
140:控制电路
SLT:时隙分配信号
TCR:数据包收发请求信号
CXR:天线控制信号
WL_Info:无线局域网络芯片信息
BT_Info:蓝牙芯片信息
T:周期
WL,BT:时隙
t1,t2,t2',t3,t4,t4',t5:时间点
A,B,C,D,E,F:数据包
S1110,S1120,S1130,S1140,S1142,S1144,S1146,S1210,S1212,S1214,S121 6,S1220,S1222,S1310,S1320,S1330:步骤。

Claims (10)

1.一种电子装置，包括：
天线；
线路切换电路，耦接所述天线；
第一通信芯片，通过所述线路切换电路耦接所述天线，用于产生时隙分配信号；
第二通信芯片，通过所述线路切换电路耦接所述天线，用于产生数据包收发请求信号，其中，所述第一通信芯片和所述第二通信芯片是不同种类的通信芯片；以及
逻辑电路，耦接所述第一通信芯片和所述第二通信芯片，用于根据所述时隙分配信号和所述数据包收发请求信号控制所述线路切换电路。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述时隙分配信号包括第一时隙和第二时隙，所述第一通信芯片在所述第一时隙使用所述天线且所述第二通信芯片在所述第一时隙不使用所述天线。
3.根据权利要求2所述的电子装置，其中，在所述第二时隙中，所述逻辑电路在所述数据包收发请求信号为第一电平时将所述天线切换至所述第一通信芯片，并且在所述数据包收发请求信号为第二电平时将所述天线切换至所述第二通信芯片，所述第一电平不等于所述第二电平。
4.根据权利要求2所述的电子装置，其中，所述第一时隙对应于所述时隙分配信号的第一电平，所述第二时隙对应于所述时隙分配信号的第二电平，所述第一电平不等于所述第二电平，且所述第一时隙和所述第二时隙交替出现。
5.根据权利要求2所述的电子装置，其中，所述第一通信芯片是无线局域网络芯片，所述第二通信芯片是蓝牙芯片，且所述第一时隙的长度不固定。
6.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述第一通信芯片根据信标接收时间产生所述时隙分配信号。
7.一种天线控制方法，用于将天线切换至第一通信芯片或第二通信芯片，所述第一通信芯片输出时隙分配信号，所述第二通信芯片输出数据包收发请求信号，所述第一通信芯片和所述第二通信芯片是不同种类的通信芯片，所述方法包括：
当所述时隙分配信号为第一时隙时，将所述天线电连接所述第一通信芯片而不电连接所述第二通信芯片；以及
当所述时隙分配信号为第二时隙且所述数据包收发请求信号指示所述第二通信芯片正在传送或接收数据包时，将所述天线电连接所述第二通信芯片而不电连接所述第一通信芯片。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
当所述时隙分配信号为所述第二时隙且所述数据包收发请求信号指示所述第二通信芯片不正在传送或接收所述数据包时，将所述天线电连接所述第一通信芯片而不电连接所述第二通信芯片。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一通信芯片是无线局域网络芯片，且所述第二通信芯片是蓝牙芯片。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一时隙的长度不固定。
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