CN220700713U - 一种耗材芯片、耗材及通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耗材芯片、耗材及通信系统。该耗材芯片内部包括电流测量模块和负载反馈模块；电流测量模块包括采样电阻和电流测量器件，电流测量器件用于在修调阶段测量流经采样电阻的电流，得到电流测量值；负载反馈模块包括修调功能控制器件、修调电阻以及修调电阻对应的修调开关管；修调功能控制器件用于控制修调功能的开启或关闭，修调开关管用于在修调阶段控制对应的修调电阻的电流流通状态，使得电流测量值符合预设电流值范围。上述技术方案利用耗材芯片内部电路实现自修调，通过修调开关管控制对应修调电阻的电流流通状态，使得耗材芯片内部的电流测量值符合预设电流值范围从而与主机适配，降低修调的成本，提高修调的效率。

Description

一种耗材芯片、耗材及通信系统

技术领域

本实用新型实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种耗材芯片、耗材及通信系统。

背景技术

在单线通信中，使用的单线接口即是供电端口，又是通信端口。图1示出了单线通信的时序图，如图1所示，在主机发送从机接收阶段(Rx阶段)，采用占空比编码，单个编码周期内占空比大于设定值则为1，小于设定值则为0，高低电平分别对应图中的V2和V1；在主机接收从机发送阶段(Tx阶段)，采用电平编码，保持上图V2电平状态则为从机反馈1，电平降至V3状态则为从机反馈0。主机识别Tx＝0则需要V3电平低于主机设定阈值，同时需大于参考电压(Voltage Reference，VREF)，从机通信功能才能正常。若需满足VREF<V3<主机阈值，则需要引入相应的反馈负载，反馈负载一般在芯片测试阶段通过外部设备修调实现。单线通信设备以打印机为例，在量产测试阶段，测试耗材芯片是否合格，是通过一个外部的测试设备，先设定打印机的设定阈值，将其写入测试设备，然后测试设备循环发送修调命令，直至耗材芯片的反馈信号符合设定阈值，实现修调过程。该方法的测试时间长、成本高，若主机型号有差异则需将负载修调至不同规格参数，需要变更外部测试程序重新修调。对产品管理及测试成本都带来了极大影响。

实用新型内容

本实用新型提供了一种耗材芯片、耗材及通信系统，以实现自修调功能，降低修调的成本，提高修调的效率。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种耗材芯片，所述耗材芯片内部包括：电流测量模块和负载反馈模块，所述电流测量模块与所述负载反馈模块连接；

所述电流测量模块包括采样电阻和电流测量器件，所述采样电阻与所述耗材芯片的供电接口连接，所述电流测量器件用于在修调阶段测量流经所述采样电阻的电流，得到电流测量值；

所述负载反馈模块包括修调功能控制器件、修调电阻以及所述修调电阻对应的修调开关管，所述修调电阻与对应的修调开关管串联；所述修调功能控制器件用于控制修调功能的开启或关闭，所述修调开关管用于在所述修调阶段控制对应的修调电阻的电流流通状态，使得所述电流测量值符合预设电流值范围。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种耗材，耗材中设置有如第一方面所述的耗材芯片。

第三方面，本实用新型实施例提供了一种通信系统，包括主机以及如第二方面所述的耗材，所述主机与所述耗材之间采用单线通信。

本实用新型实施例提供了一种耗材芯片、耗材及通信系统。该耗材芯片内部包括电流测量模块和负载反馈模块；电流测量模块包括采样电阻和电流测量器件，电流测量器件用于在修调阶段测量流经采样电阻的电流，得到电流测量值；负载反馈模块包括修调功能控制器件、修调电阻以及修调电阻对应的修调开关管；修调功能控制器件用于控制修调功能的开启或关闭，修调开关管用于在修调阶段控制对应的修调电阻的电流流通状态，使得电流测量值符合预设电流值范围。上述技术方案利用耗材芯片内部电路实现自修调，通过修调开关管控制对应修调电阻的电流流通状态，使得耗材芯片内部的电流测量值符合预设电流值范围从而与主机适配，降低修调的成本，提高修调的效率。

附图说明

结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。

图1为单线通信时序的示意图；

图2为一实施例提供的一种耗材芯片的结构示意图；

图3为一实施例提供的一种电流测量器件的电路示意图；

图4为一实施例提供的一种负载反馈模块的电路示意图；

图5为一实施例提供的另一种耗材芯片的结构示意图；

图6为一实施例提供的一种通信转换模块的电路示意图；

图7为一实施例提供的一种通信系统的结构示意图；

图8为一实施例提供的一种修调方法的流程图。

图9为一实施例提供的一种修调过程的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。此外，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

图2为一实施例提供的一种耗材芯片的结构示意图。耗材芯片可以指相对主机的耗材中的芯片，例如，主机可以为打印机，耗材可以指墨盒或硒鼓，耗材芯片可以指墨盒芯片或者硒鼓芯片等。如图2所示，耗材芯片10内部包括：电流测量模块110和负载反馈模块120，电流测量模块110与负载反馈模块120连接；电流测量模块110包括采样电阻111和电流测量器件112，采样电阻111与耗材芯片10的供电接口(VCC)连接，电流测量器件112用于在修调阶段测量流经采样电阻111的电流，得到电流测量值；负载反馈模块120包括修调功能控制器件123、修调电阻121以及修调电阻对应的修调开关管122，修调电阻121与对应的修调开关管122串联；修调功能控制器件123用于控制修调功能的开启或关闭，修调开关管122用于在修调阶段控制对应的修调电阻121的电流流通状态，使得电流测量值符合预设电流值范围。

具体的，供电接口(VCC)既可作为耗材芯片10与主机通信的接口，也可以作为耗材芯片10的供电接口。在上电初始化期间，可通过电流测量模块110实时测量耗材芯片10内部的电流，并由负载反馈模块120根据电流测量值与预设电流值范围之间的差异进行修调，修调后再经电流测量模块110测量，若电流测量值符合预设电流值范围则停止修调，并将修调完成状态写入存储器单元。其中，预设电流值范围可以通过主机设定。

本实施例提供的一种耗材芯片，在耗材芯片内部即可在上电初始化阶段一次性实现反馈负载(即修调电阻)的修调，使其匹配与单线设备(即主机)的通信，提高修调效率，降低修调成本。此外，在修调完成的基础上可保证与主机稳定通信，如接收主机的命令并向主机反馈反馈信号等。

图3为一实施例提供的一种电流测量器件的电路示意图。在一实施例中，如图3所示，电流测量器件112包括放大器U1以及模数转换器ADC；采样电阻R1的电流输入端(图3中靠近VCC的一端)与放大器U1的第一输入端(图3中“+”端)连接，采样电阻R1的电流输出端(图3中远离VCC的一端)与放大器U1的第二输入端(图3中“-”端)连接，放大器U1的输出端与模数转换器ADC连接；采样电阻R1的电流经放大器U1放大后由模数转换器ADC读取。其中，放大器U1为差分放大器，采样电阻R1两端的电压经过差分放大后由模数转换器ADC读取，从而转化为电流测量值。

在一实施例中，修调功能控制器件123包括功能控制开关管；修调电阻121、修调电阻121对应的修调开关管122、以及功能控制开关管依次串联，且功能控制开关管接地；功能控制开关管开启时，修调功能开启；功能控制开关管关闭时，修调功能关闭。其中，功能控制开关管可以由至少两个开关管组成，至少两个开关管配合实现修调功能的开启和关闭。

图4为一实施例提供的一种负载反馈模块的电路示意图。在一实施例中，如图4所示，功能控制开关管包括第一开关管M1和第二开关管M2；修调电阻121可以包括n(n为正整数)个修调电阻，分别表示为R0、R1……Rn-1，对应的修调开关管分别为TRIM[0]、TRIM[1]……TRIM[n-1]，各修调电阻的第一端与供电接口(VDD)连接；各修调电阻的第二端与对应的修调开关管的第一端连接；各修调开关管的第二端依次与第二开关管M2和第一开关管M1串联，且第一开关管M1接地。第一开关管M1和第二开关管M2均开启时，修调功能开启；第一开关管M1关闭时，修调功能关闭。

在一实施例中，R0、R1……Rn-1呈指数关系，如Rx＝R0/2^x；在任意一个修调开关管TRIM[x]开启的情况下，对应修调电阻121上的负载电流为VDD*2^x/R0。

图5为一实施例提供的另一种耗材芯片的结构示意图。在一实施例中，如图5所示，耗材芯片10内部还包括通信转换模块130。通信转换模块130分别与电流测量模块110以及负载反馈模块120连接。在此基础上，主机发送(单线)时序命令信号时，利用通信转换模块130可将(单线)信号转换为内部的同步通信信号(即时钟信号)，该时钟信号(CLK)可以反映主机的时序命令，如主机为打印机，耗材芯片10可以为墨盒芯片，则该时钟信号(CLK)可以反映何时开始或停止打印、何时喷墨等。

在一实施例中，如图5所示，耗材芯片10内部还包括执行模块140，执行模块140分别与通信转换模块130以及负载反馈模块120连接。执行模块140用于在执行阶段，根据通信转换模块130传递的同步通信信号执行相应功能，使得耗材芯片10进入不同工作状态，例如在特定时间内进行喷墨等。

图6为一实施例提供的一种通信转换模块的电路示意图。在一实施例中，如图6所示，通信转换模块130包括比较器U3；电流测量模块110(的采样电阻)的电流输出端与比较器U3的第一输入端(图6中“+”)连接；比较器U3的第二输入端(图6中“-”)的输入为预设的参考电压(VREF)，比较器U3的输出端可与负载反馈模块120连接；比较器U3用于在通信转换阶段比较参考电压和采样电阻R1的电流输出端的电压并据此输出时钟信号(CLK)。主机的时序命令信号以电流的形式经过采样电阻R1再经过比较器U3后，若信号电平高于参考电压VREF则比较器U3输出高电平，否则比较器U3输出低电平，其中，参考电压介于预设电流值范围(预设的高电平和低电平)之间，比较器U3输出即为相应的时钟信号(CLK)。

在一实施例中，如图6所示，通信转换模块130还包括双向计数器C0，比较器U3的输出端与双向计数器C0连接；双向计数器C0用于在通信转换阶段，在时钟信号(CLK)的高电平期间从0向上递增计数、在时钟信号(CLK)的低电平期间向下递减计数。此外，使用计数器最高位表示符号位。例如，计数器值为0x8050则表示占空比大于50％，相应的接收数据Rx_DATA为1,计数器值为0x0050则表示占空比小于50％，相应的接收数据Rx_DATA为0。将CLK和Rx_DATA接入执行模块140，即可使耗材芯片10进入不同工作状态、执行相应功能。

在一实施例中，负载反馈模块120除了可以在修调阶段实现自修调，还可以在反馈阶段，基于执行结果产生对于主机时序命令的反馈信号。如图4所示，修调功能控制器件123还包括反相器▽1以及或门U2；或门U2的输出端与第一开关管M1的输入端连接；反相器▽1的输出端与第二开关管M2的输入端连接。或门U2的输入信号包括时钟信号(CLK)和电平信号(TRIM_EN，作为使能端控制修调功能的开关)。需要说明的是，图4中的CLK与图6中的CLK为同一时钟信号，其中的Tx-DATA是反馈数据，而图4中的Rx—DATA是接收数据。

如图4所示，在初始化自动校准阶段，配置或门U2的使能输入端的电平信号(TRIM_EN)为高电平，经过或门U2后输出也为高，从而控制第一开关管M1开启；同时配置反相器▽1的输入信号(Tx_DATA)为低电平，经过反相器▽1输出为高，从而控制第二开关管M2开启，进入修调阶段；

在修调阶段，通过控制各修调电阻121的修调开关管122的开关状态以使电流测量值符合预设电流值范围；完成修调功能后，配置或门U2的使能输入端的电平信号(TRIM_EN)为低电平，以控制第二开关管M2关闭；

在通信转换阶段，通过比较器U3输出时钟信号(CLK)、通过双向计数器C0进行双向计数，从而得到主机的时序命令；

在执行阶段，执行模块140根据时钟信号和双向计数器的计数值执行相应功能；

在反馈阶段，各修调电阻121的修调开关管的开关状态保持不变，各修调开关管122保持修调完成后的开关状态，从而控制相应负载电流保持在预设电流值范围内；Tx_DATA根据执行结果(执行相应功能产生的反馈数据)移位输入，也就是配置反相器▽1的输入信号(Tx_DATA)为反馈数据的移位信号；配置或门U2的时钟输入端的时钟信号为高电平；配置第一开关管M1和第二开关管M2在移位信号为0的对应时间内开启，以产生反馈信号，也就是说，CLK为1且Tx_DATA为0时对应M1、M2开启，从而在单线信号上产生相应的反馈信号。

本申请实施例还提供一种耗材，耗材中设置有如上述任意实施例所述的耗材芯片。本实施例中的耗材可利用耗材芯片内部电路实现自修调，通过修调开关管控制对应修调电阻的电流流通状态，使得耗材芯片内部的电流测量值符合预设电流值范围从而与主机适配，降低修调的成本，提高修调的效率。

图7为一实施例提供的一种通信系统的结构示意图。如图7所示，通信系统包括主机210以及如上述任意实施例所述的耗材220；主机210与耗材220之间采用单线通信。示例性的，主机为打印机，耗材可以为墨盒、硒鼓等。需要说明的是，单线通信主要是通过电流控制反馈信号形成高电平和低电平，可适用于本申请的应用场景。

图8为一实施例提供的一种修调方法的流程图，本实施例可适用于对通信系统中的耗材芯片中的反馈负载进行修调的情况。具体的，该修调方法可以通过软件和/或硬件的方式实现，并集成在耗材芯片中。其中，耗材芯片内部包括：电流测量模块和负载反馈模块，电流测量模块与负载反馈模块连接；电流测量模块包括采样电阻和电流测量器件，采样电阻与耗材芯片的供电接口连接，电流测量器件用于在修调阶段测量流经采样电阻的电流，得到电流测量值；负载反馈模块包括修调功能控制器件、修调电阻以及修调电阻对应的修调开关管，修调电阻与对应的修调开关管串联；修调功能控制器件用于控制修调功能的开启或关闭，修调开关管用于在修调阶段控制对应的修调电阻的电流流通状态，使得电流测量值符合预设电流值范围。

如图8所示，该方法具体包括如下步骤：

S310、通过修调功能控制器件控制修调功能的开启或关闭。

S320、在修调阶段，通过电流测量器件测量流经采样电阻的电流，得到电流测量值。

S330、通过控制修调开关管的开关状态以控制对应的修调电阻的电流流通状态，使得所述电流测量值符合预设电流值范围。

可选的，在通过修调功能控制器件控制修调功能的开启或关闭之前，还可以通过电流测量器件测量流经采样电阻的电流，如果电流测量值符合预设电流值范围，则不需要开启修调功能；如果电流测量值不符合预设电流值范围，则可以通过修调功能控制器件控制修调功能的开启或关闭。

本实施例的修调方法，利用耗材芯片内部电路实现自修调，通过修调开关管控制对应修调电阻的电流流通状态，使得耗材芯片内部的电流测量值符合预设电流值范围从而与主机适配，降低修调的成本，提高修调的效率。需要说明的是，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述任意实施例。

在一实施例中，电流测量器件包括放大器以及模数转换器；

通过电流测量器件测量流经采样电阻的电流，得到电流测量值，包括：

通过放大器放大流经采样电阻的电流；

通过模数转换器读取放大后的电流，得到电流测量值。

在一实施例中，修调功能控制器件包括功能控制开关管，功能控制开关管包括第一开关管和第二开关管；

通过修调功能控制器件控制修调功能的开启或关闭，包括：

控制第一开关管和第二开关管均开启，以开启修调功能；

控制第一开关管关闭，以关闭修调功能。

在一实施例中，修调功能控制器件还包括反相器以及或门；或门的输出端与第一开关管的输入端连接；反相器的输出端与第二开关管的输入端连接；

通过修调功能控制器件控制修调功能的开启或关闭，包括：

配置反相器的输入为低电平，以控制第二开关管开启；

配置或门的使能输入端为高电平，以控制第一开关管开启；

配置或门的使能输入端为低电平，以控制第一开关管关闭。

在一实施例中，该方法还包括：

在通信转换阶段，通过比较器比较预设的参考电压和采样电阻的电流输出端的电压，输出时钟信号；

通过双向计数器在时钟信号的高电平期间从0向上递增计数，在时钟信号的低电平期间向下递减计数；

在执行阶段，根据时钟信号和双向计数器的计数值执行相应功能。

在一实施例中，该方法还包括：

在反馈阶段，将反馈数据移位输入至反相器(即，将反馈数据的每一位依次输入至反相器，分别得到每一位对应的输出)；

将时钟信号输入至或门的时钟输入端；

其中，第一开关管和第二开关管在反相器输出的移位信号(即反相器的输出信号，包括反馈数据的每一位对应的输出)为0的对应时间内开启，以产生对于主机的反馈信号；

其中，修调电阻对应的修调开关管的开关状态保持不变。

在一实施例中，通过修调功能控制器件控制修调功能的开启，包括：

若指定地址中不存在修调完成标记，或者指定地址中存在修调完成标记且预设电流值范围发生变更，则通过修调功能控制器件开启修调功能。

在一实施例中，在通过电流测量器件测量流经采样电阻的电流，得到电流测量值之前，还包括：擦除指定地址中已有的预设电流值范围；将预设电流值范围写入地址；掉电并重新上电。

在一实施例中，通过控制修调开关管的开关状态以控制对应的修调电阻的电流流通状态，使得电流测量值符合预设电流值范围，包括：根据电流测量值、预设电流值范围以及最低位负载电流(即VDD/R0)控制修调开关管的开关状态以控制对应的修调电阻的电流流通状态，直至电流测量值符合预设电流值范围；在指定地址中写入修调完成标记。

可选的，预设电流值范围可以表示为最低电流值和最高电流值所限定的范围，如[Imin,Imax]。

图9为一实施例提供的一种修调过程的流程示意图。如图9所示，以单线通信系统为例，单线端口上电后，首先检测指定地址中是否存在修调完成标记，若修调完成标记存在，则判断是否需要变更修调目标值，若不需要，则自校准(修调)完成，若需要，则擦除修调完成标记的相应地址并执行后续操作；若修调完成标记不存在，则擦除修调完成标记的相应地址；

在擦除修调完成标记的相应地址后，在存储器相应地址写入修调的预设电流值范围(例如写入电流最小值Imin以及电流最大值Imax)，单线端口重启(掉电后再上电)，启动电流测量模块测得电流I1；

开始修调，配置TRIM_EN为高，Tx_DATA为低，基于I1、预设电流值范围(Imin以及Imax)、最低位负载电流(VDD/R0)按照线性修调方法配置TRIM[0..n-1]，启动电流测量模块测得电流I2；

判断是否满足Imin≤I2≤Imax，若是，则在相应地址写入修调完成标记，否则自校准(修调)失败，自校准失败的耗材芯片可以判定为不良品，不适合使用，在此基础上，可以实现对耗材芯片的过滤。

本实施例中的修调方法与上述任意实施例中的耗材芯片属于同一实用新型构思，具有相同的有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述任意实施例。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本实用新型中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耗材芯片，其特征在于，所述耗材芯片内部包括：电流测量模块和负载反馈模块，所述电流测量模块与所述负载反馈模块连接；

所述电流测量模块包括采样电阻和电流测量器件，所述采样电阻与所述耗材芯片的供电接口连接，所述电流测量器件用于在修调阶段测量流经所述采样电阻的电流，得到电流测量值；

所述负载反馈模块包括修调功能控制器件、修调电阻以及所述修调电阻对应的修调开关管，所述修调电阻与对应的修调开关管串联；所述修调功能控制器件用于控制修调功能的开启或关闭，所述修调开关管用于在所述修调阶段控制对应的修调电阻的电流流通状态，使得所述电流测量值符合预设电流值范围。

2.根据权利要求1所述的耗材芯片，其特征在于，所述电流测量器件包括放大器以及模数转换器；

所述采样电阻的电流输入端与所述放大器的第一输入端连接，所述采样电阻的电流输出端与所述放大器的第二输入端连接，所述放大器的输出端与所述模数转换器连接；

所述采样电阻的电流所述放大器放大后由所述模数转换器读取。

3.根据权利要求1所述的耗材芯片，其特征在于，所述修调功能控制器件包括功能控制开关管；

所述修调电阻、所述修调电阻对应的修调开关管、以及所述功能控制开关管依次串联，且所述功能控制开关管接地；

所述功能控制开关管开启时，所述修调功能开启；

所述功能控制开关管关闭时，所述修调功能关闭。

4.根据权利要求3所述的耗材芯片，其特征在于，所述功能控制开关管包括第一开关管和第二开关管；

所述修调电阻、所述修调电阻对应的修调开关管、所述第二开关管以及所述第一开关管依次串联，且所述第一开关管接地；

所述第一开关管和所述第二开关管均开启时，所述修调功能开启；

所述第一开关管关闭时，所述修调功能关闭。

5.根据权利要求4所述的耗材芯片，其特征在于，所述修调功能控制器件还包括反相器以及或门；

所述或门的输出端与所述第一开关管的输入端连接；

所述反相器的输出端与所述第二开关管的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的耗材芯片，其特征在于，所述耗材芯片内部还包括通信转换模块；

所述通信转换模块包括比较器；所述采样电阻的电流输出端与所述比较器的第一输入端连接；所述比较器的第二输入端的输入为预设的参考电压，所述比较器的输出端与所述负载反馈模块连接；

所述比较器用于在通信转换阶段比较所述参考电压和所述采样电阻的电流输出端的电压并输出时钟信号。

7.根据权利要求6所述的耗材芯片，其特征在于，所述通信转换模块还包括双向计数器，所述比较器的输出端与所述双向计数器连接；

所述双向计数器用于在通信转换阶段，在所述时钟信号的高电平期间从0向上递增计数，在所述时钟信号的低电平期间向下递减计数。

8.根据权利要求7所述的耗材芯片，其特征在于，所述耗材芯片内部还包括：执行模块，所述执行模块与所述通信转换模块连接；

所述执行模块用于在执行阶段，根据所述时钟信号和所述双向计数器的计数值执行相应功能。

9.一种耗材，其特征在于，所述耗材中设置有如权利要求1-8任一项所述的耗材芯片。

10.一种通信系统，其特征在于，包括主机以及如权利要求9所述的耗材；所述主机与所述耗材之间采用单线通信。