CN211127224U - 可穿戴设备接口电路和可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可穿戴设备接口电路，包括设备本体和为设备本体充电的充电装置，充电装置中设置有第一控制芯片，设备本体中设置有第二控制芯片；还包括：第一通用触点，第一通用触点设置在充电装置中；和第二通用触点，第二通用触点设置在设备本体上，第二通用触点可操作地与第一通用触点接触导通；其中，第一控制芯片的一路输出端口和一路输入端口分别连接第一通用触点，第二控制芯片的一路通信端口连接第二通用触点，第二控制芯片的检测端口连接开关元件的控制端，开关元件的开关通路一端连接第二通用触点，另一端接地。还提供一种可穿戴设备。本实用新型整合多个功能并保持相互独立互不干扰，性能不受影响，最大程度地节省了接口资源。

Description

可穿戴设备接口电路和可穿戴设备

技术领域

本实用新型属于电子设备技术领域，尤其涉及一种可穿戴设备接口电路，以及一种采用此种接口电路的可穿戴设备。

背景技术

可穿戴设备是指具备部分计算功能，可连接智能手机及各类终端的便携式配件，包括以耳部为支撑的无线耳机，以手腕为支撑的智能手表和智能腕带，以脚部为支撑的脚环、鞋、袜子、以头部为支撑的智能眼镜、智能头盔和智能头带、以及佩戴在手部的智能指环，还有智能服装、书包、拐杖以及其它配件等等。这些可穿戴设备均采用电池作为电源，并配套设置相应的充电接口。对于无线耳机、智能眼镜、智能指环等，通常设计一个与之匹配的充电盒，同时起到收纳和充电的作用。

可穿戴设备受到产品尺寸的限制，在扩展功能接口时非常困难。举例来说，很多可穿戴设备在佩戴时都会接触到汗液，这种状态下，如果需要同时实现佩戴状态的检测、汗液的检测和充电状态的检测，则需要分配独立的接口或者触点。对于尺寸非常小的产品，例如无线耳机或智能指环，设置独立的多路接口会消耗很高的系统资源。

本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

本实用新型针对现有技术中可穿戴设备受到产品尺寸的限制，在扩展功能接口时非常困难，则需要分配独立的接口或者触点，消耗很高的系统资源的问题，设计并提供一种可穿戴设备接口电路。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

一种可穿戴设备接口电路，包括设备本体和为设备本体充电的充电装置，充电装置中设置有第一控制芯片，设备本体中设置有第二控制芯片；还包括：第一通用触点，第一通用触点设置在充电装置中；和第二通用触点，第二通用触点设置在设备本体上，第二通用触点可操作地与第一通用触点接触导通；其中，第一控制芯片的一路输出端口和一路输入端口分别连接第一通用触点，第二控制芯片的一路通信端口连接第二通用触点，第二控制芯片的检测端口连接开关元件的控制端，开关元件的开关通路一端连接第二通用触点，另一端接地。

作为充电准备，空置状态下，第一控制芯片间隔生成并通过输出端口输出高电平信号，输入端口检测第一通用触点的电压并生成充电状态检测信号或非充电状态检测信号；第二控制芯片导通开关元件的开关通路，第二控制芯片的通信端口呈高阻态。

从硬件上看，接口电路还包括第一充电芯片，第一充电芯片设置在充电装置中，第一充电芯片的使能端连接第一控制芯片，第一充电芯片的输出端连接设置在充电装置中的第一充电触点；和第二充电芯片，第二充电芯片设置在设备本体中，第二充电芯片连接第二控制芯片，第二充电芯片的输入端连接设置在设备本体中的第二充电触点；第二充电触点可操作地与第一充电触点接触导通。

进一步的，当输入端口检测第一通用触点的电压并生成充电状态检测信号时，第一控制芯片输出激活信号至第一充电芯片，导通第一充电芯片、第一充电触点、第二充电触点和第二充电芯片之间的电源回路；第二充电芯片生成并输出充电状态反馈信号至第二控制芯片；第二控制芯片接收充电状态反馈信号，切换关断开关元件的开关通路并通过通信端口输出高电平信号。

为检测是否发生汗液引起的短路，第二控制芯片通过通信端口输出高电平信号，第一控制芯片配置输出端口呈高阻态；第一控制芯片的输入端口检测第一通用触点的电压并生成充电正常状态信号或液体短路状态信号。

为提高安全性，当第一控制芯片生成液体短路状态信号时，第一控制芯片关断第一充电芯片、第一充电触点、第二充电触点和第二充电芯片之间的电源回路。

在充电正常时，第一通用触点和第二通用触点可以复用为串口通信通路，当第一控制芯片生成充电正常状态信号时，第一控制芯片配置输入端口呈高阻态，生成并通过输出端口输出握手信号至通信端口；第二控制芯片接收握手信号，生成并输出响应信号至第一控制芯片。

优选的，第一通用触点为金属插孔，第二通用触点为pogo pin。

本实用新型的另一个方面提供一种可穿戴设备，包括接口电路；接口电路，包括设备本体和为设备本体充电的充电装置，充电装置中设置有第一控制芯片，设备本体中设置有第二控制芯片；还包括：第一通用触点，第一通用触点设置在充电装置中；和第二通用触点，第二通用触点设置在设备本体上，第二通用触点可操作地与第一通用触点接触导通；其中，第一控制芯片的一路输出端口和一路输入端口分别连接第一通用触点，第二控制芯片的一路通信端口连接第二通用触点，第二控制芯片的检测端口连接开关元件的控制端，开关元件的开关通路一端连接第二通用触点，另一端接地。

优选的，设备本体为TWS耳机，充电装置为充电盒；其中，TWS耳机包括主耳机和从耳机，充电盒中设置有至少两个第一通用触点，主耳机和从耳机上分别设置有一个与第一通用触点匹配的第二通用触点。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

采用此种电路连接方式，第一控制芯片可以根据不同的充电检测、汗液检测和通信需求输出相应的检测信号，并配合第一通用触点和第二通用触点的连接状态、以及第二通用触点反馈的状态信号得到检测结果，整合多个功能并保持相互独立互不干扰，性能不受影响。最大程度地节省了接口资源，并提供了内部结构和外观设计更大空间，也减少了金属触点的暴露数量，降低静电损坏风险。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本实用新型所提供的可穿戴设备接口电路一种实施例的电路原理图；

图2为本实用新型所提供的可穿戴设备一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为解决可穿戴设备受到产品尺寸的限制，在扩展功能接口时非常困难，尤其是同时实现佩戴状态检测、汗液检测和充电检测时需要分配独立接口，限制产品外观设计和电路布局的问题。一种全新设计的可穿戴设备接口电路如图1所示。具体来说，可穿戴设备接口电路1由相互配合的设备本体21和充电装置11构成，充电装置11为设备本体21充电。充电装置11通常设计为盒状，其内部设计有与设备本体21外形匹配的空腔，以同时实现收纳保护的功能。本领域技术人员可以毫无意义的理解，设备本体21可以是无线耳机、智能手表、智能腕带、智能脚环、智能眼镜、智能头带、智能指环等等。充电装置11中设置有第一控制芯片MCU_1，以实现电源管理、显示、通信等相关功能，第一控制芯片MCU_1可以由一颗独立的MCU芯片实现，可以由集成有多路I/O接口的其它集成电路实现。设备本体21中设置有第二控制芯片MCU_2，以实现与外部终端的通信以及数据处理等相关功能。第一控制芯片MCU_1和第二控制芯片MCU_2均可以采用现有可穿戴设备中的既有MCU芯片，在此不再对第一控制芯片MCU_1和第二控制芯片MCU_2的型号进行进一步限定。

与现有技术完全不同，在如图1所示的可穿戴设备接口电路1中还设置有第一通用触点13和第二通用触点23。其中，第一通用触点13设置在充电装置11中，第二通用触点23设置在设备本体21上。当设备本体21置于充电装置11中充电时，第二通用触点23可操作地与第一通用触点13接触导通。在电路连接方面，第一控制芯片MCU_1的一路输出端口UART_TX/OUTPUT和一路输入端口ADC_INPUT分别连接第一通用触点13，第二控制芯片MCU_2的一路通信端口UART_TX连接第二通用触点23，第二控制芯片MCU_2的检测端口Detect_CTL连接开关元件Q1的控制端，开关元件Q1的开关通路一端连接第二通用触点23，另一端接地。开关元件Q1可以选用MOS管，也可以采用其它的可以实现同样功能的开关管。采用此种电路连接方式，第一控制芯片MCU_1可以根据不同的充电检测、汗液检测和通信需求输出相应的检测信号，并配合第一通用触点13和第二通用触点23的连接状态、以及第二通用触点23反馈的状态信号得到检测结果，整合多个功能并保持相互独立互不干扰，性能不受影响。最大程度地节省了接口资源，并提供了内部结构和外观设计更大空间，也减少了金属触点的暴露数量，降低静电损坏风险。从硬件上看，第一通用触点13可以为金属插孔，第二通用触点23可以为pogo pin。第一通用触点13和第二通用触点23还可以采用其它的硬件形式，如金属弹片等。

以下针对充电检测对可穿戴设备接口电路1的工作过程进行介绍。当充电装置11为空置状态时，第一控制芯片MCU_1间隔生成并通过输出端口UART_TX/OUTPUT输出高电平信号。举例来说，第一控制芯片MCU_1通过输出端口UART_TX/OUTPUT按照设定时间间隔，如100ms输出宽度为10ms的高电平信号，其余时间为低电平信号。第一控制芯片MCU_1通过输入端口ADC_INPUT检测的第一通用触点13的电压得到是否有设备本体21放入。与充电装置11的控制状态对应，在设备本体21一端，第二控制芯片MCU_2输出高电平信号至开关元件Q1的控制端，导通开关元件Q1的开关通路，同时将通信端口UART_TX配置为高阻态，由于开关元件Q1的开关通路导通，此时，第二通用触点23接地呈低电平状态，保持充电前的准备状态。

参见图1所示，充电装置11为设备本体21充电的硬件结构还包括第一充电芯片Charger_1和第二充电芯片Charger_2。第一充电芯片Charger_1设置在充电装置11中，第一充电芯片Charger_1的使能端VCHG_EN连接第一控制芯片MCU_1，第一充电芯片Charger_1的输出端VCHG_OUT连接设置在充电装置11中的第一充电触点12。第二充电芯片Charger_2则设置在设备本体21中，第二充电芯片Charger_2连接第二控制芯片MCU_2，第二充电芯片Charger_2的输入端VCHG_INPUT连接设置在设备本体21中的第二充电触点22，第二充电触点22可操作地与第一充电触点12接触导通。作为充电电源回路的一部分， 还包括第一接地触点14和第二接地触点24，第一接地触点14连接第一控制芯片MCU_1的接地点GND，第二接地触点连接第二控制芯片MCU_2的接地点GND。当设备本体21置于充电装置11中时，第一充电触点12和第二充电触点22接触导通，第一接地触点14和第二接地触点接触24导通。

当设备本体21未置于充电装置11中时，第二通用触点23的电压稳定呈低电平状态。当设备本体21置于充电装置11中时，第二通用触点23的电压会进一步降低。因此，在第一控制芯片MCU_1一端，输入端口ADC_INPUT通过检测第一通用触点13的电压即可以生成充电状态检测信号或非充电状态检测信号。举例来说，当输出端口UART_TX/OUTPUT输出高电平时，如果所检测的第一通用触点13的电压高于0.9V，则认为设备本体21未放入充电装置11中，生成非充电状态检测信号。如果所检测的第一通用触点13的电压低于0.9V，则认为设备本体21放入充电装置11中，生成充电状态检测信号。

当输入端口ADC_INPUT检测第一通用触点13的电压并生成充电状态检测信号时，即设备放入充电时，第一控制芯片MCU_1即输出激活信号至第一充电芯片Charger_1，导通第一充电芯片Charger_1、第一充电触点12、第二充电触点22和第二充电芯片Charger_2之间的电源回路。在设备本体21一端检测到充电状态，第二充电芯片Charger_2生成并输出充电状态反馈信号至第二控制芯片MCU_2。第二控制芯片MCU_2接收充电状态反馈信号后，输出低电平至开关元件Q1的控制端，切换关断开关元件Q1的开关通路。同时通过通信端口UART_TX输出高电平信号，通信端口UART_TX工作在串口通信管脚状态。

充电状态下，需要避免出现汗液引发的短路。以下针对汗液检测的过程进行介绍：如上所述，充电状态下，第二控制芯片MCU_2通过通信端口UART_TX输出高电平信号，第一控制芯片MCU_1配置输出端口UART_TX/OUTPUT呈高阻态。因此，正常状态下，第一控制芯片MCU_1输入端口ADC_INPUT所检测到的电压是稳定的，基本等于通信端口UART_TX所输出的高电平信号的电压。而如果发生短路，则输入端口ADC_INPUT所检测到的电压即会发生波动和偏移。因此，第一控制芯片MCU_1的输入端口ADC_INPUT检测第一通用触点13的电压并生成充电正常状态信号或液体短路状态信号。以第二控制芯片MCU_2通过通信端口UART_TX输出的高电平信号的电压为1.8V为例，如果输入端口ADC_INPUT所检测的电压在1.7V-1.9V之间，则第一控制芯片MCU_1生成充电正常状态信号。如果输入端口ADC_INPUT所检测的电压低于1.7V或高于1.9V，则第一控制芯片MCU_1生成液体短路状态信号。

当第一控制芯片MCU_1生成液体短路状态信号时，第一控制芯片MCU_1输出关断信号至第一充电芯片Charger_1的使能端VCHG_EN，关断第一充电芯片Charger_1、第一充电触点12、第二充电触点22和第二充电芯片Charger_2之间的电源回路，停止充电，保证设备的安全。

当第一控制芯片MCU_1生成充电正常状态信号时，由于第一充电触点12、第二充电触点22、第一接地触点14和第二接地触点24之间已经形成稳定的充电回路，第一通用触点13和第二通用触点23可以复用为通信通道，此时，第一控制芯片MCU_1配置输入端口ADC_INPUT呈高阻态，同时生成并通过输出端口UART_TX/OUTPUT输出握手信号至第二控制芯片MCU_2端的通信端口UART_TX。第二控制芯片MCU_2接收握手信号，生成并输出响应信号至第一控制芯片MCU_1，串口通信握手成功，第一通用触点13和第二通用触点23可以复用为串口通信通路。而如果在设定的周期内没有收到第二控制芯片MCU_2输出的响应信号，则串口通信握手失败。

本实用新型的另一个方面提供一种可穿戴设备。可穿戴设备包括如上述实施例和说明书附图所详细记载的接口电路，具有上述接口电路的可穿戴设备可以实现同样的技术效果。

参见图2所示，在本实施例中，可穿戴设备优选为无线耳机系统。更具体地说，设备本体为TWS耳机，充电装置为与TWS耳机配套的充电盒110。TWS耳机包括主耳机211和从耳机212。充电盒110中设置有至少两个第一通用触点（如图2所示13-1和13-2），主耳机211和从耳机212上分别设置有一个第一通用触点匹配的第二通用触点（如图2所示23-1和23-2）。当主耳机211置于充电盒110中充电时，充电盒110中的、与主耳机211匹配的一组第一充电触点12-1、第一通用触点13-1和第一接地触点14-1分别与主耳机211上的第二充电触点22-1、第二通用触点23-1和第二接地触点24-1接触导通。第一通用触点13-1分别和第一控制芯片的一路输出端口和一路输入端口连接，主耳机211中的第二通用触点23-1和主耳机211中的第二控制芯片的通信端口连接。主耳机211中的第二控制芯片匹配设置有与之对应的开关元件，开关元件的控制端连接主耳机211中第二控制芯片的检测端口，开关元件的开关通路一端连接第二通用触点23-1，另一端接地。类似的，当从耳机212置于充电装置中时，充电装置中的，与从耳机212匹配的一组第一充电触点12-2、第一通用触点13-2和第一接地触点14-2分别与从耳机212上的第二充电触点22-2、第二通用触点23-2和第二接地触点24-2接触导通。第一通用触点13-2分别和第一控制芯片的另一路输出端口和另一路输入端口连接。从耳机212中的第二通用触点13-2和从耳机212中的第二控制芯片的通信端口连接，从耳机212中的第二控制芯片匹配设置有与之对应的开关元件，开关元件的控制端连接从耳机212中第二控制芯片的检测端口，开关元件的开关通路一端连接第二通用触点23-2。另一端接地。主耳机211和从耳机212可以通过独立的一组通用触点组实现充电状态检测、汗液检测和串行通信复用。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种可穿戴设备接口电路，包括设备本体和为所述设备本体充电的充电装置，所述充电装置中设置有第一控制芯片，所述设备本体中设置有第二控制芯片；其特征在于：还包括：

第一通用触点，所述第一通用触点设置在所述充电装置中；和

第二通用触点，所述第二通用触点设置在所述设备本体上，所述第二通用触点可操作地与所述第一通用触点接触导通；

其中，所述第一控制芯片的一路输出端口和一路输入端口分别连接所述第一通用触点，所述第二控制芯片的一路通信端口连接所述第二通用触点，所述第二控制芯片的检测端口连接开关元件的控制端，所述开关元件的开关通路一端连接所述第二通用触点，另一端接地。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备接口电路，其特征在于：

空置状态下，所述第一控制芯片间隔生成并通过所述输出端口输出高电平信号，所述输入端口检测所述第一通用触点的电压并生成充电状态检测信号或非充电状态检测信号；所述第二控制芯片导通所述开关元件的开关通路，所述第二控制芯片的通信端口呈高阻态。

3.根据权利要求2所述的可穿戴设备接口电路，其特征在于，还包括：

第一充电芯片，所述第一充电芯片设置在所述充电装置中，所述第一充电芯片的使能端连接所述第一控制芯片，所述第一充电芯片的输出端连接设置在所述充电装置中的第一充电触点；和

第二充电芯片，所述第二充电芯片设置在所述设备本体中，所述第二充电芯片连接所述第二控制芯片，所述第二充电芯片的输入端连接设置在所述设备本体中的第二充电触点；所述第二充电触点可操作地与所述第一充电触点接触导通。

4.根据权利要求3所述的可穿戴设备接口电路，其特征在于：

当所述输入端口检测所述第一通用触点的电压并生成充电状态检测信号时，所述第一控制芯片输出激活信号至所述第一充电芯片，导通所述第一充电芯片、第一充电触点、第二充电触点和第二充电芯片之间的电源回路；所述第二充电芯片生成并输出充电状态反馈信号至所述第二控制芯片；所述第二控制芯片接收所述充电状态反馈信号，切换关断所述开关元件的开关通路并通过所述通信端口输出高电平信号。

5.根据权利要求4所述的可穿戴设备接口电路，其特征在于：

所述第二控制芯片通过所述通信端口输出高电平信号，所述第一控制芯片配置所述输出端口呈高阻态；所述第一控制芯片的输入端口检测所述第一通用触点的电压并生成充电正常状态信号或液体短路状态信号。

6.根据权利要求5所述的可穿戴设备接口电路，其特征在于：

当所述第一控制芯片生成所述液体短路状态信号时，所述第一控制芯片关断所述第一充电芯片、第一充电触点、第二充电触点和第二充电芯片之间的电源回路。

7.根据权利要求5所述的可穿戴设备接口电路，其特征在于：

当所述第一控制芯片生成所述充电正常状态信号时，所述第一控制芯片配置所述输入端口呈高阻态，生成并通过所述输出端口输出握手信号至所述通信端口；所述第二控制芯片接收所述握手信号，生成并输出响应信号至所述第一控制芯片。

8.根据权利要求1至7任一项所述的可穿戴设备接口电路，其特征在于：

所述第一通用触点为金属插孔，所述第二通用触点为pogo pin。

9.一种可穿戴设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的接口电路。

10.根据权利要求9所述的可穿戴设备，其特征在于，

所述设备本体为TWS耳机，所述充电装置为充电盒；其中，所述TWS耳机包括主耳机和从耳机，所述充电盒中设置有至少两个第一通用触点，所述主耳机和从耳机上分别设置有一个与所述第一通用触点匹配的第二通用触点。

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