CN205040032U - 人机介面装置及人机介面装置组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种人机介面装置，包括用以产生输入信号的输入模块、无线传输模块、用以产生切换信号的切换元件及微控制器。微控制器依据切换信号于标准模式及非标准模式间进行切换，于标准模式下基于标准无线协议发送输入信号至第一无线设备，并于非标准模式下基于频道数较少的非标准无线协议发送输入信号至第二无线设备。本实用新型经由基于频道数较少的非标准无线协议来连接无线设备，可有效减少建立连接所需时间。并且，由于支持标准无线协议，本实用新型的人机介面装置可有效兼容于现有无线设备。

Description

人机介面装置及人机介面装置组

技术领域

本实用新型涉及装置及装置组有关的技术领域，尤其涉及人机介面装置及人机介面装置组。

背景技术

ISM频段(IndustrialScientificMedicalBand，工业科技医疗频段)(如2.4GHz的射频频段)由于不须申请许可即可使用，因此应用相当广泛。举例来说，蓝牙协议、Wi-Fi协议(无线保真协议)或ZigBee协议(紫峰协议)等标准无线协议皆是用于ISM频段。然而，当多个无线设备同时使用ISM频段的特定频率时，将造成彼此干扰的情况。

为降低前述情况的发生机率与时间，现有标准无线协议将ISM频段分割为多个频道(channel)，并于每计时一时槽(timeslot)经过时切换至另一频道，以降低干扰的发生机率与时间。举例来说，于蓝牙协议中，2.4GHz频段被分割为79个频道(每个频道宽1MHz)且每一时槽为625微秒(μs)，各无线设备每计时一时槽经过时即跳至另一频道继续进行信号传输。

并且，当无线设备欲基于标准无线协议与另一无线设备建立(或重建)连接时，须对所有频道逐一扫瞄，并于与另一无线设备发生碰撞(即二无线设备同时扫描至相同频道)时方可建立连接。然而，由于现有标准无线协议所使用的频道数过多，发生前述碰撞的机率过低，这使得前述扫瞄须耗费大量时间，而造成使用者不便。

是以，习知基于标准无线协议建立连接的方案存在上述问题，而亟待更有效的方案被提出。

实用新型内容

在下文中给出关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本实用新型之主要目的，在于提供一种人机介面装置及人机介面装置组，可基于使用频道数较少的一非标准无线协议来与外部无线设备建立无线连接。

本实用新型之另一目的，在于提供一种人机介面装置及人机介面装置组，可同时兼容该非标准无线协议及现有标准无线协议。

为达上述目的，本实用新型主要公开一种人机介面装置，包括接受一输入操作并产生对应的一输入信号的一输入模块、无线连接一第一无线设备及一第二无线设备的一无线传输模块、接受一切换操作并产生对应的一切换信号的一切换元件及电性连接该输入模块、该切换元件及该无线传输模块的一微控制器。该微控制器依据该切换信号于一标准模式及一非标准模式间进行切换，于该标准模式下基于一标准无线协议发送该输入信号至该第一无线设备，并于该非标准模式下基于该非标准无线协议发送该输入信号至该第二无线设备，其中该非标准无线协议所使用的频道数小于该标准无线协议所使用的频道数。

本实用新型进一步公开一种人机介面装置组，包括基于一非标准无线协议连接外部装置的一无线收发模块及一人机介面装置。该人机介面包括接受一输入操作并产生对应的一输入信号的一输入模块、无线连接一第一无线设备及该无线收发模块的一无线传输模块、接受一切换操作并产生对应的一切换信号的一切换元件及电性连接该输入模块、该切换元件及该无线传输模块的一微控制器。该微控制器依据该切换信号于一标准模式及一非标准模式间进行切换，于该标准模式下基于一标准无线协议发送该输入信号至该第一无线设备，并于该非标准模式下基于该非标准无线协议发送该输入信号至该无线收发模块，其中该非标准无线协议所使用的频道数小于该标准无线协议所使用的频道数。

本实用新型经由基于频道数较少的非标准无线协议来连接无线设备，可有效减少建立连接所需时间。并且，由于支持标准无线协议，本实用新型的人机介面装置可有效兼容于现有无线装置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型第一具体实施例的人机介面装置组架构图。

图2为本实用新型第一具体实施例的人机介面装置组示意图。

图3为本实用新型第二具体实施例的人机介面装置组架构图。

图4为本实用新型第二具体实施例的人机介面装置组示意图。

图5为本实用新型第一具体实施例的协议切换方法流程图。

附图标记：

1、2…人机介面装置组

10、20…人机介面装置

100、200…输入模块

102、202…切换元件

104、204…无线传输模块

106、206…微控制器

108…连接模块

12、22…无线收发模块

120…无线收发器

122…连接器

124…控制器

140、240…第一无线设备

142、242…第二无线设备

208…第一控制模块

210…第二控制模块

212…指示灯

S500-S506…协议切换步骤

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。在本实用新型的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型以下各实施例中，实施例的序号和/或先后顺序仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

为能够更加详尽的了解本实用新型之特点与技术内容，请参阅以下所述之说明及附图，然而所附图示仅供参考说明之用，而非用来加以限制者。

首先，请参阅图1，为本实用新型第一具体实施例的人机介面装置组架构图。图1公开了本实用新型的人机介面装置组1，主要包括一人机介面装置10及一无线收发模块12。该人机介面装置10可基于一标准无线协议(如蓝牙协议、Zigbee协议或Wi-Fi协议)来无线连接一第一无线设备140(如智能型手机、笔记本电脑、平板计算机、穿戴式装置或其他具有无线连接能力的计算机设备)，亦可基于一非标准无线协议(容后详述)来无线连接该无线收发模块12，以经由该无线收发模块12连接一第二无线设备142(如智能型手机、笔记本电脑、平板计算机、穿戴式装置或其他具有无线连接能力的计算机设备)。

值得一提的是，该第一无线设备140及该第二无线设备142之命名用以区别连接所基于的无线协议，而非用以限定无线设备的数量或类型。该第一无线设备140及该第二无线设备142亦可为同一无线设备，而可选择基于标准/非标准无线协议来与该人机介面装置10建立不同连接。此外，该第一无线设备140或该第二无线设备142亦可为多个无线设备的集合，该些无线设备皆使用相同的标准/非标准无线协议来与该人机介面装置10建立连接。

该人机介面装置10主要包括一输入模块100、一切换元件102、一无线传输模块104及电性连接上述组件的一微控制器106。

该输入模块100用以接受来自使用者的一输入操作，产生并发送对应该输入操作的一输入信号至该微控制器106。较佳地，该输入模块100为鼠标模块、键盘模块、触摸板模块或遥控器模块，但不以此限定。

该切换元件102用以接受来自该用戶的一切换操作，产生并发送对应该切换操作的一切换信号至该微控制器106以触发模式切换。较佳地，该切换元件102可为多段开关、多个开关的组合或循环开关。当该切换元件102为多段开关时，多段开关的各段可分别对应一标准/非标准模式。以二段开关为例，第一段可对应标准模式，第二段可对应非标准模式。当该切换元件102为多个开关的组合时，各开关可分别对应一标准/非标准模式。以三开关的组合为例，第一开关可对应标准模式，第二开关可对应第一非标准模式，第三开关可对应第二非标准模式。当该切换元件102为循环开关时，循环开关的各状态可分别对应一标准/非标准模式。以四状态的循环开关为例，第一状态可对应第一标准模式，第二状态可对应第二标准模式，第三状态可对应第一非标准模式，第四状态可对应第二非标准模式。

该无线传输模块104用以无线连接外部无线设备。较佳地，该无线传输模块104用于ISM频段(如2.4GHz)的射频收发器。

该微控制器106可依据所收到的该切换信号于多个模式(如第一标准模式、第二标准模式、第一非标准模式或第二非标准模式)间进行切换，而如同有限状态机。其中该些标准/非标准模式的数量不大于该切换元件102的段数、开关数或状态数，并且该些模式分别对应该些标准/非标准无线协议。

较佳地，该微控制器106可依据所收到的该切换信号于一标准模式及一非标准模式间进行切换。当该微控制器106切换至该标准模式时可基于该标准无线协议发送该输入信号至该第一无线设备140，且于切换至非标准模式时可基于该非标准无线协议发送该输入信号至该无线收发模块12，以使该无线收发模块12转传该输入信号至该第二无线设备142。

较佳地，该微控制器106包括一连接模块108。该连接模块108于该微控制器106切换至该非标准模式时可自动中断与该第一无线设备140的连接并与该无线收发模块12建立连接，并于该微控制器106切换至该标准模式时中断与该无线收发模块12的连接并与该第一无线设备140建立连接。

该无线收发模块12用以将该人机介面装置10连接至该第二无线设备142。较佳地，该无线收发模块12为实体无线传输器(dongle)，并包括一无线收发器120、一连接器122及电性连接上述组件的一控制器124。该无线收发器120可基于该非标准无线协议无线连接该人机介面装置10的该无线传输模块104。该连接器122(如USB连接器)用以可卸式地连接该第二无线设备142。该控制器124可经由该无线收发器120自该人机介面装置10接收该输入信号并进行处理，并再控制该连接器122传送收到的该输入信号至该第二无线设备142。

值得一提的是，该非标准无线协议所使用的频道数系小于该标准无线协议所使用的频道数。较佳地，该非标准无线协议为自定义无线协议。更具体地，该非标准无线协议为精简后(如固定使用频道、减少使用频道数或减少交握(handshaking)数据量(如以较少位来表示无线设备的地址(address))的该标准无线协议，并可与该标准无线协议使用相同频段(如ISM频段)。

更进一步地，由于该非标准无线协议及该标准无线协议使用相同频段(即二协议具有相同的硬件层(如无线电(radio)层)协议)，本实用新型之该人机介面装置10仅需设置单一该无线传输模块104即可同时实现该非标准无线协议及该标准无线协议。更进一步地，由于仅需单一该无线传输模块104，本实用新型的该无线传输模块104及该微控制器106可使用现有无线传输硬件架构(如包括一控制器及一无线传输模块的单芯片架构)来加以实现(如经由修改韧体来同时支持二该无线协议)，而可有较节省硬件研发成本。

更进一步地，该标准无线协议包括一标准软件层协议(如标准基频层协议)，该非标准协议包括一非标准软件层协议(如非标准基频层协议)，该标准软件层协议界定如何于标准频道数(如蓝牙协议为79个频道)间进行跳频或以标准交握数据量来进行交握，该非标准软件层协议界定如何于比标准频道数更少的频道数(如小于等于5个频道)间进行跳频或以较少的交握数据量来进行交握。并且，该无线传输模块104同时支持该标准软件层协议及该非标准软件层协议。

续请参阅图2，为本实用新型第一具体实施例的人机介面装置组示意图。于本实施例中，该输入模块100为键盘模块，该切换元件102为二段开关(第一段对应该标准模式，第二段对应该非标准模式)，该第一无线设备140为智能型手机，该第二无线设备142为个人计算机，该无线收发模块12为无线传输器(dongle)并可卸式连接该第二无线设备142。

当该用户将该切换元件102切至第一段时，该人机介面装置10可基于该标准无线协议与该第一无线设备140建立连接以使该用户可经由操作该输入模块100来对该第一无线设备140进行操作(如输入文字)。

当该用户将该切换元件102切至第二段时，该人机介面装置10可基于该非标准无线协议经由该无线收发模块12与该第二无线设备142建立连接以使该用户可经由操作该输入模块100来对该第二无线设备142进行操作。

值得一提的是，于该非标准模式下，当该人机介面装置10已与该第二无线设备142中断连接(如因闲置过久而自动中断)且接收到该输入操作时，由于该非标准协议所使用的频道数较少，该人机介面装置10与该无线收发模块12于进行频道扫描时可具有较高的碰撞机率，而可有效降低建立连接所需时间。

续请参阅图3，为本实用新型第二具体实施例的人机介面装置组架构图。本实施例的人机介面装置20的输入模块200、切换元件202、无线传输模块204及微控制器206、第一无线设备240、第二无线设备242及无线收发模块22分别与图1所示之该人机介面装置10的该输入模块100、该切换元件102、该无线传输模块104及该微控制器106、该第一无线设备140、该第二无线设备142及该无线收发模块12相似，于此不再赘述。

本实施例的人机介面装置组2与第一实施例的人机介面装置组1的差异在于，本实施例的该人机介面装置20直接无线连接该第二无线设备242。具体而言，于本实施例中，该无线收发模块22以该第二无线设备242的无线传输相关硬件结合软件模块(如韧体或应用程序)来加以实现。换句话说，该第二无线设备242仅需安装可实现该无线收发模块22的软件(如可实作该非标准软件层协议的韧体)，即可使用现有无线相关硬件来基于该非标准无线协议与该人机介面装置20建立连接。

除此之外，本实施例的该微控制器206包括一第一控制模块208及一第二控制模块210(如二控制器、二处理核心或二线程)。该第一控制模块208用以于非标准模式下(此时该输入信号传送至该第二无线设备242)基于该标准无线协议持续维持与该第一无线设备240的连接(如定时发送回应信号以避免连接逾时)，该第二控制模块210用以于标准模式下(此时该输入信号传送至该第一无线设备240)基于该非标准无线协议持续维持与该第二无线设备242的连接(如定时发送回应信号以避免连接逾时)。

换句话说，本实施例的该人机介面装置20可同时维持与该第一无线设备240间的连接及该第二无线设备242间的连接。并且，该用户所为的该切换操作仅会切换该人机介面装置20的控制权，而不会实质使连接中断。由于切换模式后不需重建连接，本实用新型可有效省却切换模式后的连接时间。

值得一提的是，该第一控制模块208及该第二控制模块210亦可取代图1之连接模块108而设置于图1所示之该微控制器106中，使该人机介面装置10可同时维持与该第一无线设备140间的连接及(经由该无线收发模块12)维持该第二无线设备142间的连接。

当然，该连接模块108亦可取代图3之第一控制模块208及该第二控制模块210而设置于图3所示之该微控制器206中，使该人机介面装置20于切换至该非标准模式时可自动中断与该第一无线设备240的连接并(经由该无线收发模块22)与该第二无线设备242建立连接，并于切换至该标准模式时中断与该无线收发模块22的连接并与该第一无线设备240建立连接。

续请参阅图4，为本实用新型第二具体实施例的人机介面装置组示意图。于本实施例中，该标准无线协议系蓝牙协议，该输入模块200为键盘模块，该切换元件202为循环开关(第一状态对应该标准模式，第二状态对应该非标准模式)，该第一无线设备240为智能型手机，该第二无线设备242为个人计算机，并安装有用以实现该无线收发模块22的韧体。

该人机介面装置20于启动后可先进入预设模式(以该标准模式为例)，基于该标准无线协议与该第一无线设备240建立连接，并同时基于该非标准无线协议与该第二无线设备242建立连接。于连接建立后，该用户可经由操作该输入模块200来对该第一无线设备240进行控制(如输入指令或操作)。

接着，当该用户按下该切换元件202时，该人机介面装置20将进入另一模式(以该非标准模式为例)，并将该人机介面装置20的控制权自该第一无线设备240切换至该第二无线设备242，以使该用户可经由操作该输入模块200来对该第二无线设备242进行控制。于此同时，该人机介面装置20仍维持与该第一无线设备240间的连接以便日后快速开关权至该第一无线设备240。

较佳地，该人机介面装置20还设置有电性连接该微控制器206的一指示灯212(如LED)，用以指示该用户该人机介面装置20当前的模式。藉此，该用户可明确得知当前是对该第一无线设备240或该第二无线设备242进行控制。

续请参阅图5，为本实用新型第一具体实施例的协议切换方法流程图。本实用新型进一步提出一种用于图1所示的该人机介面装置组1或图3所示的该人机介面装置组2的协议切换方法。为方便说明，以下将以图1所示的该人机介面装置组1为例进行说明。该协议切换方法包括下列步骤：

步骤S500：首先，该人机介面装置10会基于预设的无线协议对外连接。其中，若切换元件为102为多个开关的组合或循环开关时，该预设的无线协议可被设定为该人机介面装置10起始状态的无线协议或是上次关闭前使用的无线协议；若该切换元件为102为多段开关时，则该预设的无线协议可为该多段开关目前切换键所对应的无线协议。举例来说，若该人机介面装置10的该预设的无线协议为该标准无线协议，则该人机介面装置10基于该标准无线协议与该第一无线设备140建立连接。

步骤S502：侦测该用户是否执行该切换操作。若是，则执行步骤S504。若否，则基于目前使用的无线协议与外部无线设备持续维持连接(如基于该标准无线协议与该第一无线设备140维持连接)，并结束该协议切换方法。

步骤S504：切换元件102产生并发送对应该切换操作的该切换信号至该微控制器106，以使该微控制器106依据该切换信号决定对应该切换操作的无线协议(如所述非标准无线协议)。

步骤S506：该人机介面装置10基于该用户所选取的无线协议(即于该步骤S504中所决定的无线协议)对外连接。举例来说，该人机介面装置10基于所决定的该非标准无线协议与该无线收发模块12(或该第二无线设备142)建立连接。接着，再次执行该步骤S502以再次侦测是否再次收到该切换操作。

本实用新型经由基于频道数较少的非标准无线协议来连接无线设备，可有效减少建立连接所需时间。并且，由于支持标准无线协议，本实用新型的人机介面装置可有效兼容于现有无线装置。

以上所述者，仅为本实用新型之一较佳实施例之具体说明，非用以局限本实用新型之专利范围，其他任何等效变换均应俱属后述之申请专利范围内。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本实用新型及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本实用新型的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本实用新型的公开内容将容易理解，根据本实用新型可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (19)

1.一种人机介面装置，其特征在于，包括：

一输入模块，接受一输入操作并产生对应的一输入信号；

一无线传输模块，无线连接一第一无线设备及一第二无线设备；

一切换元件，接受一切换操作并产生对应的一切换信号；及

一微控制器，电性连接该输入模块、该切换元件及该无线传输模块，该微控制器依据该切换信号于一标准模式及一非标准模式间进行切换，于该标准模式下基于一标准无线协议发送该输入信号至该第一无线设备，并于该非标准模式下基于该非标准无线协议发送该输入信号至该第二无线设备，其中该非标准无线协议所使用的频道数小于该标准无线协议所使用的频道数。

2.根据权利要求1所述的人机介面装置，其特征在于，该切换元件为一多段开关、多个开关的组合或一循环开关。

3.根据权利要求1所述的人机介面装置，其特征在于，该无线传输模块及该微控制器设置于同一芯片，该非标准无线协议为简化后的该标准无线协议，并包括与该标准无线协议相同的硬件层协议。

4.根据权利要求1所述的人机介面装置，其特征在于，该无线传输模块用于ISM频段的射频收发器。

5.根据权利要求1所述的人机介面装置，其特征在于，该标准无线协议为蓝牙协议、Zigbee协议或Wi-Fi协议。

6.根据权利要求1所述的人机介面装置，其特征在于，该输入模块为鼠标模块、键盘模块、触摸板模块或遥控器模块。

7.根据权利要求1所述的人机介面装置，其特征在于，该微控制器包括一连接模块，于切换至该非标准模式时中断与该第一无线设备的连接并与该第二无线设备建立连接，并于切换至该标准模式时中断与该第二无线设备的连接并与该第一无线设备建立连接。

8.根据权利要求1所述的人机介面装置，其特征在于，该微控制器包括：

一第一控制模块，于该非标准模式下基于该标准无线协议持续维持与该第一无线设备的连接；及

一第二控制模块，于该标准模式下基于该非标准无线协议持续维持与该第二无线设备的连接。

9.根据权利要求1所述的人机介面装置，其特征在于，该非标准无线协议所使用的频道数小于等于5。

10.一种人机介面装置组，其特征在于，包括：

一无线收发模块，基于一非标准无线协议连接外部装置；及

一人机介面装置，包括：

一输入模块，接受一输入操作并产生对应的一输入信号；

一无线传输模块，无线连接一第一无线设备及该无线收发模块；

一切换元件，接受一切换操作并产生对应的一切换信号；及

一微控制器，电性连接该输入模块、该切换元件及该无线传输模块，该微控制器依据该切换信号于一标准模式及一非标准模式间进行切换，于该标准模式下基于一标准无线协议发送该输入信号至该第一无线设备，并于该非标准模式下基于该非标准无线协议发送该输入信号至该无线收发模块，其中该非标准无线协议所使用的频道数小于该标准无线协议所使用的频道数。

11.根据权利要求10所述的人机介面装置组，其特征在于，该切换元件为多段开关、多个开关的组合或循环开关。

12.根据权利要求10所述的人机介面装置组，其特征在于，该无线传输模块及该微控制器设置于同一芯片，该非标准无线协议为简化后的该标准无线协议，并包括与该标准无线协议相同的硬件层协议。

13.根据权利要求10所述的人机介面装置组，其特征在于，该无线传输模块用于ISM频段的射频收发器。

14.根据权利要求10所述的人机介面装置组，其特征在于，该标准无线协议为蓝牙协议、Zigbee协议或Wi-Fi协议。

15.根据权利要求10所述的人机介面装置组，其特征在于，该输入模块为鼠标模块、键盘模块、触摸板模块或遥控器模块。

16.根据权利要求10所述的人机介面装置组，其特征在于，该微控制器包括一连接模块，于切换至该非标准模式时中断与该第一无线设备的连接并与该无线收发模块建立连接，并于切换至该标准模式时中断与该无线收发模块的连接并与该第一无线设备建立连接。

17.根据权利要求10所述的人机介面装置组，其特征在于，该微控制器包括：

一第一控制模块，于该非标准模式下基于该标准无线协议持续维持与该第一无线设备的连接；及

一第二控制模块，于该标准模式下基于该非标准无线协议持续维持与该无线收发模块的连接。

18.根据权利要求10所述的人机介面装置组，其特征在于，该非标准无线协议所使用的频道数小于等于5。

19.根据权利要求10所述的人机介面装置组，其特征在于，该无线收发模块包括：

一连接器，可卸式地连接一第二无线设备；

一无线收发器，基于该非标准无线协议无线连接该人机介面装置；及

一控制器，电性连接该连接器及该无线收发器，经由该无线收发器接收该输入信号，再控制该连接器传送该输入信号至该第二无线设备。