CN209030210U - 一种手持智能终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种手持智能终端，包括：处理器，用于控制射频芯片的RF信号收发，以及通过智能终端连接接头与现有的智能终端实现连接；射频芯片，使用SPI协议与处理器通信连接由处理器控制，并向放大器发送差分RF信号，或接收来自放大器的差分RF信号；放大器，用于将射频芯片的差分RF信号进行放大后通过RF天线发送出去，或接收来自RF天线的RF信号并发送至射频芯片；RF天线；存储器，与处理器电连接；电源。本实用新型具有超远距离传输和超低功耗、灵敏度高、使用寿命更长等特点，可与智能手机或平板电脑结合使用，在实现独立的RF信号的收发、处理和存储的基础上，配合现有的智能终端使用实现数据的显示和更深层次的应用，实现人机交互。

Description

一种手持智能终端

技术领域

本实用新型属于射频技术领域，具体涉及一种手持智能终端。

背景技术

智能终端是一类嵌入式计算机系统设备，因此其体系结构框架与嵌入式系统体系结构是一致的；同时，智能终端作为嵌入式系统的一个应用方向，其应用场景设定较为明确，因此，其体系结构比普通嵌入式系统结构更加明确，粒度更细，且拥有一些自身的特点。从硬件上看，智能终端普遍采用的还是计算机经典的体系结构——冯·诺依曼结构，即由运算器(Calculator，也叫算术逻辑部件ALU)、控制器(Controller)、存储器(Memory)、输入设备(Input Device)和输出设备(Output Device)5大部件组成，其中的运算器和控制器构成了计算机的核心部件—中央处理器(Center Process Unit，简称CPU)。一般而言，由于目前通信协议栈不断增多，多媒体与信息处理也越来越复杂，往往将某些通用的应用放在独立的处理单元中去处理，因而形成一种松耦合的主从式多计算机系统。每一个处理单元都可以看作一个单独的计算机系统，运行着不同的程序。每个从处理单元通过一定的方式与应用处理单元通信，接受应用处理单元的指令，进行相应的操作，并向应用处理单元返回结果。

由于科技的进步，智能终端得到广泛应用，例如智能手机、平板电脑、家具智能终端、数字会议桌面智能终端、金融智能终端机等，小到一些根据实际的应用场景而开发的智能终端，但上述智能终端均存在一些共同的缺点，例如：由于系统复杂而造价高，持续不间断的耗电造成使用不方便需要经常充电，体积庞大不够小型化。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种手持智能终端。本实用新型可与智能手机或平板电脑结合使用，系统结构简单造价低，耗电低不需要经常充电，体积小方便携带。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种手持智能终端，包括：

处理器，用于控制射频芯片的RF信号收发，以及通过智能终端连接接头与现有的智能终端实现连接；

射频芯片，使用SPI协议与处理器通信连接由处理器控制，并向放大器发送差分RF信号，或接收来自放大器的差分RF信号；

放大器，用于将射频芯片的差分RF信号进行放大后通过RF天线发送出去，或接收来自RF天线的RF信号并发送至射频芯片；

RF天线，用于收发RF信号；

存储器，与处理器电连接，实现数据的存储；

电源，为处理器、射频芯片、放大器、存储器和智能终端连接接头供电。

通过射频芯片和处理器的协调工作，能实现超远距离传输和超低功耗，灵敏度高，使用寿命更长，一般情况下可使用2年以上，甚至达到更长时间。

可与智能手机或平板电脑结合使用，由于智能手机或平板电脑系统复杂而造价高，持续不间断的耗电造成使用不方便需要经常充电，体积庞大不够小型化，因此由本实用新型的手持智能终端在实现独立的RF信号的收发、处理和存储的基础上，配合现有的智能终端使用实现数据的显示和更深层次的应用，实现人机交互。结构简单造价低，耗电低不需要经常充电，体积小方便携带。

具体的工作过程为：

1、RF信号的收发、处理和存储。此工作过程类似有源标签的工作过程，手持智能终端的处理器U1处于睡眠模式，此时一直控制射频芯片U2监听唤醒信号，当接收到唤醒信号被唤醒后，手持智能终端进入工作模式，接收指令并执行，处理器U1的数据快速写入存储器U3中进行存储。

2、数据的显示和更深层次的应用。当手持智能终端连接到现有的智能终端后，手持智能终端的处理器U1快速读取存储器U3存储的数据，并传输至智能终端，智能终端对数据进行显示、统计、分析处理、查询等，通过智能终端实现人机交互，也可将智能终端的数据写入存储器U3中进行存储。

作为优选，所述电源包括电池和电源转换模块。

电源包括电池和电源转换模块，电源转换模块包括将电池电压转换为3V电压的第一电源转换芯片，和将电池电压转换为3.3V的第二电源转换芯片。

第一电源转换芯片的型号为MCP1700T-3302E/TT，第二电源转换芯片的型号为MCP1824T-3302E/OT。第二电源转换芯片的关断控制输入(低电平有效)端口与处理器U1的I/O端口连接。

作为优选，所述处理器的型号为EFM32G210F128。EFM32G210F128为嵌入式芯片，具有性能优越、灵活性强等优点。

作为优选，所述射频芯片及其外围电路构成射频最小系统，所述射频芯片的型号为CYRF693640LFXC/SX1280/ATSAMR21G。CYRF693640LFXC增加工作电压范围，降低供电电流，所有工作模式，更高的数据速率选项，更少的晶振启动，合成器稳定和链路周转时间短。

作为优选，所述放大器为低噪声功率放大器。放大器使RF信号更加优质，实现超远距离传输。

放大器的型号为SE2611T。放大器的WLAN发送端口和WLAN接收端口与射频芯片的差分RF信号接收端口、差分RF信号发送端口和RF参考电压输出端口电连接。

作为优选，所述存储器通过SPI协议与处理器通信连接。

作为优选，所述存储器为非易失性铁电随机存储器。存储器的型号为FM25L04。

铁电随机存储器(FRAM)具有非易失性，并且可以像RAM一样快速读写。FM25L04中的数据在掉电后可以保存45年。相对EEPROM或其他非易失性存储器，FM25L04具有结构更简单，系统可靠性更高等诸多优点。与EEPROM系列不同的是，FM25L04以总线速度进行写操作，无须延时。数据发到FM25L04后直接写到具体的单元地址，下一个总线操作可以立即开始，无需数据轮询。此外，FM25L04的读/写次数几乎为无限次，比EEPROM高得多。同时，FM25L04的功耗也远比EEPROM低。FM25L04还具有写保护机制、低功耗操作等特点。

作为优选，所述智能终端连接接头为Micro USB接头或lightning接头。可与智能手机或平板电脑结合使用。

作为优选，所述处理器还连接有第一扩展接口，第一扩展接口连接有LED灯或/和蜂鸣器。在手持智能终端连接到现有的智能终端后进行灯光或/和语音提示。

作为优选，所述手持智能终端还包括与放大器连接并由处理器控制的单路反相器，单路反相器通过输入高电平时输出低电平、输入低电平时输出高电平来切换放大器的收发工作。

具体是：放大器的接收天线开关控制端口和LNA使能端口连接单路反相器的Y端口，放大器的供电使能端口和发送天线开关控制端口连接单路反相器的A端口，射频芯片的T/R开关或GPIO的控制信号端口与单路反相器的A端口连接。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型具有超远距离传输和超低功耗、灵敏度高、使用寿命更长等特点，一般情况下可使用2年以上，甚至达到更长时间。

2、本实用新型可与智能手机或平板电脑结合使用，由于智能手机或平板电脑系统复杂而造价高，持续不间断的耗电造成使用不方便需要经常充电，体积庞大不够小型化，因此由本实用新型的手持智能终端在实现独立的RF信号的收发、处理和存储的基础上，配合现有的智能终端使用实现数据的显示和更深层次的应用，实现人机交互。

3、本实用新型系统结构简单造价低，耗电低不需要经常充电，体积小方便携带。

附图说明

图1是本实用新型-实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

实施例：

如图1所示，本实施例的一种手持智能终端，包括电源、处理器U1、射频芯片U2、放大器U5、RF天线、存储器U3和智能终端连接接头P1。

电源包括电池和电源转换模块，电源转换模块包括将电池电压转换为3V电压的第一电源转换芯片U6，和将电池电压转换为3.3V的第二电源转换芯片U7。

本实施例中，第一电源转换芯片U6的型号为MCP1700T-3302E/TT，第二电源转换芯片U7的型号为MCP1824T-3302E/OT。第二电源转换芯片U7的关断控制输入(低电平有效)端口与处理器U1的I/O端口连接。

处理器U1及其外围电路(晶振、复位等)组成最小系统，处理器U1的型号为EFM32G210F128，EFM32G210F128具有如下特点：

1、ARM Cortex-M3 CPU平台，高性能32位处理器@高达32MHz，记忆保护单元，唤醒中断控制器，灵活的能源管理系统，20nA@3V关闭模式，0.6μA@3V停止模式，包括上电复位，欠压，检测器，RAM和CPU保留，0.9μA@3V深度睡眠模式，包括32.768kHz的RTC，振荡器，上电复位，欠压检测器，RAM和CPU。

2、保留：45μA/MHz@3V睡眠模式，180μA/MHz@3V运行模式，代码由闪存执行、128KBFlash、16KB RAM，24个通用I/O引脚，可配置推挽式，漏极开路，上拉/下拉，输入滤波器，驱动器。

3、强度：可配置的外围I/O位置，14个异步外部中断，输出状态保持和从关闭模式唤醒，8通道DMA控制器，用于自治的8通道外围反射系统(PRS)。

4、外围信令：硬件AES，具有128/256密钥，54/75周期，计时器/计数器，2×16位定时器/计数器，2×3比较/捕获/PWM通道，TIMER0上的死区插入，16位低能量定时器，1×24位实时计数器，1×8位脉冲计数器，带有专用RC振荡器@50nA的看门狗定时器，通信接口，2×通用同步/异步接收器。

5、发射机UART/SPI/SmartCard(ISO7816)/IrDA，三重缓冲全/半双工操作，低能耗UART，在深度睡眠中使用DMA进行自主操作。

6、模式：具有SMBus支持的I2C接口，停止模式下的地址识别，超低功耗精密模拟外设，12位1Msamples/s模数转换器，4个单端通道/2个差分通道，片上温度传感器，12位500ksamples/s数模转换器，2×模拟比较器，最多5个输入的电容式传感，电源电压比较器，超高效的上电复位和欠压检测器，2针串行线调试接口，1针串行线查看器，预编程UART引导加载程序，温度范围-40至85℃，单电源1.98至3.8V，QFN32包。

本实施例中，射频芯片U2及其外围电路构成射频最小系统，射频芯片U2的型号为CYRF693640LFXC。

CYRF693640LFXC具有如下特征：

1、2.4GHz直接序列扩频(DSSS)无线电收发器。频段(2.400GHz-2.483GHz)，21mA工作电流(发射@-5dBm)，发射功率高达+4dBm，接收灵敏度高达-97dBm，休眠电流＜1μA。

2、工作范围：10米+。DSSS数据速率高达250kbps，GFSK数据速率高达1Mbps，外部元件数量少。

3、自动事务序列发生器(ATS)，无需MCU干预。帧，长度，CRC16和自动ACK，MCU/传感器的电源管理单元(PMU)、快速启动和快速通道更改，独立的16字节发送和接收FIFO，AutoRate^TM-动态数据速率接收，接收信号强度指示(RSSI)，处于睡眠模式时的串行外设接口(SPI)控制，4MHz SPI微控制器接口。

4、电池电压监测电路，支持币形电池操作应用，工作电压范围为1.8V至3.6V，工作温度为0至70℃，节省空间的40引脚QFN 6x6mm封装。

CYRF693640LFXC增加工作电压范围，降低供电电流，所有工作模式，更高的数据速率选项，更少的晶振启动，合成器稳定和链路周转时间短。

处理器U1与射频芯片U2使用SPI协议通信连接，用于控制射频芯片U2的RF信号收发。

通过处理器U1和射频芯片U2的协调工作，使本实用新型具有如下有益效果：能实现超远距离传输和超低功耗，灵敏度高，使用寿命更长，一般情况下可使用2年以上，甚至达到更长时间。

放大器U5为低噪声功率放大器，放大器U5的型号为SE2611T，放大器U5将射频芯片U2的差分RF信号进行放大后通过RF天线发送出去。

放大器U5的WLAN发送端口和WLAN接收端口与射频芯片U2的差分RF信号接收端口、差分RF信号发送端口和RF参考电压输出端口电连接，放大器U5的VCC端口连接3.3V电压。

放大器U5连接有单路反相器U4，具体是：放大器U5的接收天线开关控制端口和LNA使能端口连接单路反相器U4的Y端口，放大器U5的供电使能端口和发送天线开关控制端口连接单路反相器U4的A端口，射频芯片U2的T/R开关或GPIO的控制信号端口与单路反相器U4的A端口连接。

单路反相器U4为逻辑取反功能芯片，型号为SN74LVC1G04DBVT，当输入高电平时，输出低电平；当输入低电平时，输出高电平，由此切换放大器U5的收发工作。

放大器U5的天线端口通过第一接口ANT1与RF天线连接，用于通过RF天线收发RF信号。

存储器U3通过SPI协议与处理器U1通信连接，存储器U3的型号为FM25L04，FM25L04是采用先进的铁电工艺制造的4K位非易失性铁电随机存储器。

铁电随机存储器(FRAM)具有非易失性，并且可以像RAM一样快速读写。FM25L04中的数据在掉电后可以保存45年。相对EEPROM或其他非易失性存储器，FM25L04具有结构更简单，系统可靠性更高等诸多优点。与EEPROM系列不同的是，FM25L04以总线速度进行写操作，无须延时。数据发到FM25L04后直接写到具体的单元地址，下一个总线操作可以立即开始，无需数据轮询。此外，FM25L04的读/写次数几乎为无限次，比EEPROM高得多。同时，FM25L04的功耗也远比EEPROM低。

FM25L04还具有写保护机制、低功耗操作等特点。

智能终端连接接头P1与处理器U1通信连接传输数据，智能终端连接接头P1为Micro USB接头或lightning接头，该智能终端连接接头P1用于插接到智能终端的接口上，智能终端包括智能手机、平板电脑的一种或两种。

通过存储器U3和智能终端连接接头P1，使本实用新型具有如下效果：本实用新型可与智能手机或平板电脑结合使用，由于智能手机或平板电脑系统复杂而造价高，持续不间断的耗电造成使用不方便需要经常充电，体积庞大不够小型化，因此由本实用新型的手持智能终端在实现独立的RF信号的收发、处理和存储的基础上，配合现有的智能终端使用实现数据的显示和更深层次的应用，实现人机交互，即使现有的智能终端电量耗完不能使用，也可快速将本实用新型的手持智能终端更换到其他下载有相应的应用软件的智能终端使用，只需要登录账号即可。本实用新型系统结构简单造价低，耗电低不需要经常充电，体积小方便携带。

具体的工作过程为：

1、RF信号的收发、处理和存储。此工作过程类似有源标签的工作过程，手持智能终端的处理器U1处于睡眠模式，此时一直控制射频芯片U2监听唤醒信号，当接收到唤醒信号被唤醒后，手持智能终端进入工作模式，接收指令并执行，处理器U1的数据快速写入存储器U3中进行存储。

2、数据的显示和更深层次的应用。当手持智能终端连接到现有的智能终端后，手持智能终端的处理器U1快速读取存储器U3存储的数据，并传输至智能终端，智能终端对数据进行显示、统计、分析处理、查询等，通过智能终端实现人机交互，也可将智能终端的数据写入存储器U3中进行存储。

在本实施例中，处理器U1还连接有第一扩展接口J1，第一扩展接口J1连接有LED灯或/和蜂鸣器，在手持智能终端连接到现有的智能终端后进行灯光或/和声音提示。

说明A或/和B包括以下理解：A或B，A和B。

在本实施例中，处理器U1还连接有第二扩展接口P2。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种手持智能终端，其特征在于：包括：

处理器，用于控制射频芯片的RF信号收发，以及通过智能终端连接接头与现有的智能终端实现连接；

射频芯片，使用SPI协议与处理器通信连接由处理器控制，并向放大器发送差分RF信号，或接收来自放大器的差分RF信号；

放大器，用于将射频芯片的差分RF信号进行放大后通过RF天线发送出去，或接收来自RF天线的RF信号并发送至射频芯片；

RF天线，用于收发RF信号；

存储器，与处理器电连接，实现数据的存储；

电源，为处理器、射频芯片、放大器、存储器和智能终端连接接头供电。

2.根据权利要求1所述的一种手持智能终端，其特征在于：所述电源包括电池和电源转换模块。

3.根据权利要求1所述的一种手持智能终端，其特征在于：所述处理器的型号为EFM32G210F128。

4.根据权利要求1所述的一种手持智能终端，其特征在于：所述射频芯片及其外围电路构成射频最小系统，所述射频芯片的型号为CYRF693640LFXC/SX1280/ATSAMR21G。

5.根据权利要求1所述的一种手持智能终端，其特征在于：所述放大器为低噪声功率放大器。

6.根据权利要求1所述的一种手持智能终端，其特征在于：所述存储器通过SPI协议与处理器通信连接。

7.根据权利要求6所述的一种手持智能终端，其特征在于：所述存储器为非易失性铁电随机存储器。

8.根据权利要求1所述的一种手持智能终端，其特征在于：所述智能终端连接接头为Micro USB接头或lightning接头。

9.根据权利要求1所述的一种手持智能终端，其特征在于：所述处理器还连接有第一扩展接口，第一扩展接口连接有LED灯或/和蜂鸣器。

10.根据权利要求1所述的一种手持智能终端，其特征在于：所述手持智能终端还包括与放大器连接并由处理器控制的单路反相器，单路反相器通过输入高电平时输出低电平、输入低电平时输出高电平来切换放大器的收发工作。