智能外设的制作方法

本实用新型涉及数据连接设备领域，尤其涉及智能外设。

背景技术：

目前市面上的智能外设，通常需要内置电池或外置供电才能启动设备，实现蓝牙的连接和正常通信；这种内置电池供电的话，当电量耗尽时需要进行充电或者更换电池，且电池的制造和废弃物容易污染环境，不利于环保；而外置供电的话，需要连接外部电源，外部电源在智能外设被使用时占用结构位置影响智能外设的便携性，不便于使用。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提出一种智能外设，其通过nfc单元与手机建立连接并向手机取电，使得外设可以在无外置供电或者内置电池供电的情况下由终端进行供电，便于使用，不影响智能外设的便携性，且避免了使用电池造成的污染，有利于保护环境。

为解决上述问题，本实用新型采用的一个技术方案为：一种智能外设，所述智能外设包括：通信组件、整流电路单元、稳压单元、mcu以及输入单元，所述通信组件包括nfc单元，所述mcu分别与所述nfc单元、整流电路单元、稳压单元、输入单元连接，所述整流电路单元的输入端、输出端分别与所述nfc单元、稳压单元连接；

所述智能外设通过所述nfc单元将智能终端的射频信号转换为电流，利用所述整流电路单元和所述稳压单元分别对所述电流进行整流、稳压后向所述mcu供电，并通过所述通信组件与智能终端连接。

进一步地，所述nfc单元包括维持电路，所述维持电路包括线圈和nfc标签，通过所述nfc标签触发所述智能终端发射稳定的射频信号。

进一步地，所述整流电路单元包括全桥整流电路和n倍压整流电路中的至少一种，n≧1。

进一步地，所述稳压单元包括dc-dc电路和/或ldo电路，所述dc-dc电路分别与所述整流电路单元、mcu连接。

进一步地，所述输入单元包括摇杆、按键、陀螺仪中的一种或多种，所述输入单元分别与所述mcu、稳压单元连接，通过所述稳压单元向所述输入单元供电。

进一步地，所述智能外设包括显示单元，所述显示单元分别与所述mcu、dc-dc电路连接，所述显示单元用于显示所述智能外设的工作状态。

进一步地，所述nfc单元包括至少一个谐振天线或转换线圈，通过所述谐振天线或转换线圈将所述射频信号转换为电流。

进一步地，所述智能外设为游戏控制器、带操控的手机壳、nfc供电的手机壳、nfc供电的外设、发光手机壳、手机支架中的任一种。

进一步地，所述通信组件还包括蓝牙单元，所述蓝牙单元与所述mcu连接，所述蓝牙单元通过oobnfc方式与所述智能终端配对。

进一步地，所述通信组件、mcu、整流电路单元、稳压单元以及输入单元中的一个或多个集成在一个或多个soc中。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型在智能外设上设置nfc单元，通过nfc单元将智能终端的射频信号转换为电流，使得智能外设可以在无外置供电或者内置电池供电的情况下由终端进行供电，便于使用，不影响智能外设的便携性，且避免了使用电池造成的污染，有利于保护环境。

附图说明

图1为本实用新型智能外设一实施例的结构图；

图2为本实用新型智能外设一实施例的工作流程图；

图3本实用新型智能外设中智能终端识别按键信息一实施例的流程图；

图4为本实用新型智能外设中智能终端识别按键信息另一实施例的分解图；

图5为本实用新型智能外设中灯光控制的手机壳的nfc单元、电路、显示单元一实施例的设置位置示意图；

图6为本实用新型智能外设中手机的nfc感应区域一实施例的设置位置示意图；

图7为本实用新型智能外设中灯光控制的手机壳的显示单元一实施例的设置位置示意图；

图8为本实用新型智能外设中灯光控制的手机壳一实施例的结构图；

图9为本实用新型智能外设中灯光控制的手机壳与手机一实施例的连接示意图；

图10为本实用新型智能外设中带连接功能的手机壳一实施例的结构图；

图11为本实用新型智能外设中带连接功能的手机壳的左、右手柄单元一实施例的结构图；

图12为本实用新型智能外设中带连接功能的手机壳的卡接模块一实施例的结构图；

图13为本实用新型智能外设中蓝牙单元的蓝牙芯片一实施例的电路图；

图14为本实用新型智能外设中nfc单元一实施例的电路图；

图15为本实用新型智能外设中稳压单元的dc-dc电路一实施例的电路图；

图16为本实用新型智能外设中整流电路单元的全桥整流电路一实施例的电路图；

图17为本实用新型智能外设中稳压单元的dc-dc电路另一实施例的电路图；

图18为本实用新型智能外设中整流电路单元的三倍压整流电路一实施例的电路图；

图19为本实用新型智能外设中稳压单元的dc-dc电路又一实施例的电路图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

请参阅图1-19，其中，图1为本实用新型智能外设一实施例的结构图；图2为本实用新型智能外设一实施例的工作流程图；图3本实用新型智能外设中智能终端识别按键信息一实施例的流程图；图4为本实用新型智能外设中智能终端识别按键信息另一实施例的分解图；图5为本实用新型智能外设中灯光控制的手机壳的nfc单元、电路、显示单元一实施例的设置位置示意图；图6为本实用新型智能外设中手机的nfc感应区域一实施例的设置位置示意图；图7为本实用新型智能外设中灯光控制的手机壳的显示单元一实施例的设置位置示意图；图8为本实用新型智能外设中灯光控制的手机壳一实施例的结构图；图9为本实用新型智能外设中灯光控制的手机壳与手机一实施例的连接示意图；图10为本实用新型智能外设中带连接功能的手机壳一实施例的结构图；图11为本实用新型智能外设中带连接功能的手机壳的左、右手柄单元一实施例的结构图；图12为本实用新型智能外设中带连接功能的手机壳的卡接模块一实施例的结构图；图13为本实用新型智能外设中蓝牙单元的蓝牙芯片一实施例的电路图；图14为本实用新型智能外设中nfc单元一实施例的电路图；图15为本实用新型智能外设中稳压单元的dc-dc电路一实施例的电路图；图16为本实用新型智能外设中整流电路单元的全桥整流电路一实施例的电路图；图17为本实用新型智能外设中稳压单元的dc-dc电路另一实施例的电路图；图18为本实用新型智能外设中整流电路单元的三倍压整流电路一实施例的电路图；图19为本实用新型智能外设中稳压单元的dc-dc电路又一实施例的电路图。结合附图1-19对本实用新型智能外设作详细说明。

在本实施例中，智能外设包括：通信组件、整流电路单元、稳压单元、mcu(microcontrollerunit，微控制单元)以及输入单元，通信组件包括nfc(nearfieldcommunication，近场通信)单元，mcu分别与nfc单元、整流电路单元、稳压单元、输入单元连接，整流电路单元的输入端、输出端分别与nfc单元、稳压单元连接，智能外设通过nfc单元将射频信号转换为电流，利用整流电路单元和稳压单元分别对电流进行整流、稳压后向mcu供电，并通过通信组件与智能终端连接。

本实施例的智能外设通过nfc单元将智能终端发出的射频信号转换为电流供电来完成对智能外设的mcu和其它元件供电，如向蓝牙单元供电。同时nfc单元可作为通信单元，或被供电的蓝牙单元作为智能外设的通信器件与其他智能终端通信。

在本实施例中，智能终端为手机以及其他具有nfc器件的设备。

在本实施例中，智能终端发出的射频信号指nfc单元通讯时所使用的13.56mhz射频信号。

在本实施例中，智能外设为游戏控制器、带操控的手机壳、nfc供电的手机壳、nfc供电的外设、发光手机壳、手机支架中的任一种。

下面以智能终端为手机、智能外设为游戏控制器为例，对本实用新型的智能外设作详细说明。

在本实施例中，由于手机在未感应到nfc标签时，出于节能考虑通常默认发出的射频信号频率或强度不足，此时，nfc单元转换的射频信号功率过低或不够稳定，不能用于激活或供给外设使用。

因此，本实施例的nfc单元包括维持电路，维持电路包括线圈和nfc标签，在手机与智能外设接触时，使手机感应到nfc标签，从而触发手机发出稳定且功率足够的射频信号以获取能够供智能外设使用的电流。

在本实施例中，维持电路是nfc单元的一部分，在其他实施例中，维持电路也可以是一个具有nfc标签的芯片以及线圈的独立模块(如nfc标签贴)。在本实施例中，换向块13与执手转件7为圆形，在其他实施例中，换向块13与执手转件7还可以为其他形状在，在此不做限定。

在本实施例中，为了将手机发射的射频信号转换为电流，nfc单元还包括至少一个谐振天线或转换线圈，通过谐振天线或转换线圈将所述射频信号转换为电流。其中维持电路的线圈也可以用于将手机的射频信号转换为电流。

由于nfc转换的电流为交流电，需要将其转换为直流电才可使用，在本实施例中，整流电路单元接收nfc单元传输的交流电，并通过整流电路单元转换为直流电；整流电路单元包括全桥整流电路和n倍压整流电路，n≧1。

在本实施例中，由于nfc单元包括多个用于转换能量的天线或线圈，因此，其收集到的信号强度会按照其与发射信号的区域的距离顺序强弱不同，通过不同的天线或线圈转换得到的电信号的电压也会不同。需要整流电路单元根据天线或线圈输出的电压进行不同的处理。根据电压情况通过全波整流、倍压整流之一或两者组合方式进行整流。其中，通过全波整流能量转换率高，电压变化小(如半波只有<50％的能量转换效率)；倍压整流可以放大电信号的电压，使之在高压下损耗较小。由于电信号按顺序是衰减的，因此，电压较高的电信号可不经倍压整流处理。

多个天线或线圈输出的电信号经整流电路单元整流后，通过并联的方式输出整流后的电信号。

由于整流后的多个电信号的电压或电流可能存在差异(比如经过倍压整流和未经过倍压整流的电压、电流可能不同)。故有可能致使整流电路单元输出的电压不平稳，需要通过稳压单元进行稳压处理。

在本实施例中，稳压单元包括dc-dc电路和/或ldo电路，dc-dc电路分别与整流电路单元、mcu。ldo电路可以与dc-dc电路连接，也可以直接与整流电路单元连接。

dc-dc电路可输出低电压高电流的电信号，这种电信号可减小负载损耗和向智能外设提供其工作所需的电压以保障智能外设正常工作。如当智能外设的芯片工作电压为1.8v时，dc-dc电路可输出1.8v的电压，从而满足智能外设工作电压需求的同时，还能提供更稳定足够的电流保障。

在本实施例中，dc-dc电路包括dc-dc芯片和外围元件电路，通过dc-dc电路将整流电路单元输出的不平稳的电压转换成稳定电压、电流输出，减小智能外设的损耗。

在本实施例中，ldo电路由包含ldo芯片和外围元件的电路组成，目的是将电压进行线性输出，供给对需要较小的电源纹波和对电信号精度要求较高的器件，如供给智能外设中通过adc采集的控制器的摇杆。

在本实施例中，ldo电路可以直接与整流电路单元连接或通过dc-dc电路与整流电路单元连接。区别在于，ldo电路是消耗性原件，直接与整流电路单元连接后电信号转换效率低；电信号通过dc-dc单元稳压处理后传输给ldo电路时，ldo电路的转换效率高。

在本实施例中，智能外设通过输入单元接收输入信号。其中，输入单元包括按键、摇杆、陀螺仪以及其他用于向mcu输入信息的器件中的至少一种，输入单元分别与mcu、稳压单元连接，通过稳压单元向输入单元供电。

在一个具体的实施例中，输入单元包括摇杆、按键，其中，摇杆与ldo电路连接，通过ldo电路向摇杆供电；按键、摇杆分别与mcu连接，由mcu通过io、gpio、adc、spi、i2c、uart等器件完成输入信号的采集动作。

在本实施例中，智能外设包括显示单元，显示单元分别与mcu、dc-dc电路连接，mcu通过显示单元显示智能外设的工作状态，显示单元也可以用于显示智能外设的其他器件的工作状态。

在本实施例中，显示单元可以为lcd、led显示屏中的任一种。

在本实施例中，通信组件还包括蓝牙单元，mcu与蓝牙单元获取稳压单元输入的电流后，可通过oob(outofband)nfc方式完成蓝牙单元与智能终端的快速配对。且可以使用蓝牙单元作为智能外设与终端的通信单元，实现将智能外设作为智能终端的输入设备(nfc供电、蓝牙通信)的目的。

在其他实施例中，通信组件也可以包括红外线、wifi以及其他能够与手机通信的器件。

在上述实施例中，通信组件、mcu、整流电路单元、稳压单元以及输入单元中的一个或多个可以集成在一个soc中(即上述单元由具有相同功能的soc替代)，也可以分开或组合设置在多个soc中。

在本实施例中，nfc单元本身可以作为通信单元，智能外设通过nfc协议与手机进行数据通信；由于nfc单元传输的数据通常为ndef和非ndef数据，这些数据不能被游戏或app直接识别成操控数据(非输入)，可以通过手机将接收到的nfc数据转换成游戏或app能够识别的输入操作信号，比如hid键值、触摸(如多点触控)等操作信号，如输入操作票信号描述成游戏控制器、键盘、触摸设备等类型的hid设备输入的信号，将nfc数据转换成对hid数据格式类型和上报到以上hid设备，由手机处理成对应的标准hid信号传输应用层，如将数据转换成智能终端可识别的触摸信号格式(如：安卓手机，可转换成motionevent、坐标等格式，通过inputmanagerinjectinputevent、sendevent、monkey或framework层进行处理，最终在应用层通过ontouchlistener、ontouch收到对应触摸信号motionevent)。

在本实施例中，mcu与蓝牙单元获取稳压单元输入的电流后，可通过oob(outofband)nfc方式完成蓝牙单元与智能终端的快速配对。且可以使用蓝牙单元作为智能外设与终端的通信单元，实现将智能外设作为智能终端的输入设备(nfc供电、蓝牙通信)的目的。

在本实施例中，智能外设还可以通过nfc单元与手机蓝牙使用oob的配对方式，同时完成由手机向智能外设供电，使得可以在无外置供电或者内置电池供电的情况下通过手机就可以向智能外设供电，同时智能外设无需打开开机键，手机无需在系统里面进行繁琐的蓝牙设置即可完成整个蓝牙配对流程。

在本实施例中，当智能外设为支持灯光控制的手机壳时，手机壳包含手机保护壳体、mcu、nfc单元、整流单元、显示单元，手机保护壳体用于保持手机避免直接受到碰撞或刮擦或用于装饰或增加手感等用途，通常将手机主体(非正面)完全容纳或部份容纳于其中。

在其他实施例中，该手机壳还可以包括蓝牙单元、wifi单元以及其他能够与手机通信的器件。

在本实施例中，nfc单元包括天线线圈和nfc芯片。智能终端通过nfc单元进行与mcu进行通信。

在本实施例中，天线线圈位于手机保护壳体上，设置在手机保护壳体与手机nfc感应区域相对的区域。(其中，不同手机的感应区域可能存在差域，为了确认最佳感应信号强度，天线线圈设置在靠近手机的nfc感应区域的位置。

在本实施例中，显示单元包括led灯、led灯灯带、导光条等其中一项或多项组成，可用于显示手机或手机保护壳的运行状态、通信状态以及作为发光装饰(如变色、跑马灯等装饰效果)。其中显示单元可设置于壳体背面位置或壳体侧边位置。

在本实施例中，手机通过nfc单元进行与手机壳的mcu进行通信。手机还可以通过nfc通信的方式向mcu发送改变显示单元显示内容以及发光效果的指令(向nfc写入)，mcu收到手机发送的指令后，根据指令进行不同效果的显示或切换(如切换颜色、显示节凑)。

在智能外设为带连接功能的手机壳时，该手机壳包括手机保护壳体、导通单元、nfc单元、整流单元、通信单元、手柄单元、卡接模块、中央处理单元mcu、输入单元。手柄单元包括做手柄单元和右手柄单元。

其中，带连接功能的手机壳由手机壳和导通线路组成，导通线路用于联接左、右手柄单元，使左右手柄单元进行供电和通信。手机壳具备保护手机作用，包括保护外壳和用于容纳或包裹手机主体的腔。

手机壳通过nfc单元和整流单元为左、右手柄单元供电，使左右手柄单元在无外置供电或无电池的情况下也可使用，mcu设置在左、右手柄单元中的至少一个中。mcu采集左、右手柄单元的按键、摇杆等信号，并通过蓝牙单元或nfc单元与智能终端无线联接。

在本实施例中，也可以在左手柄单元和右手柄单元的其中一个或两个中设置电池或将其与外部电源连接。

在本实施例中，手机保护壳体上两侧(或单侧)留有接口模块，接口模块可以是pogopin或弹片、弹簧片、排针、金手指等，亦可使用标准接口如micro-usb、type-c、lightning等公母式接口；左、右手柄单元卡接手机壳对应位置亦有相对应的接口模块。该接口模块可位于保手机壳侧面或低部，与手柄单元端对应的接口模块位置相对应连接，使手机壳与手机通信连接。

在本实施例中，手柄单元与手机壳通过卡接模块进行卡接，卡接模块可以通过上下夹逼、凹槽、滑槽、磁吸、卡扣等方式使手柄单元与手机能固定在一起，避免松动不稳或导致跌落；如上下夹逼时，手柄单元上的卡接模块应为具有伸缩结构，可通过夹逼的作用力夹住手机壳；如为凹槽、滑槽卡接时，手柄与手机壳之间设有应的凹凸槽或梯形槽进行卡扣固定或支撑手柄与手机壳；如为磁吸时，手柄单元与手机壳之间的对应位置设置有磁铁或磁性片，手柄单元与手机壳通过磁力吸附进行固定。以上卡接方式也可以进行组合在一起，也可以通过其他固定方式进行固定，只需能够将手柄单元固定在手机壳上即可，在此不作限定。

在本实施例中手柄的输入模块包括按键、摇杆、触摸板等组成，通常可采用电源按键、摇杆、select\start、l1\r1l2\r2、abxy、l3\r3等中的一个或多个。

有益效果：本实用新型在智能外设上设置nfc单元，通过nfc单元将智能终端的射频信号转换为电流，使得智能外设可以在无外置供电或者内置电池供电的情况下由终端进行供电，便于使用，避免了使用电池造成的污染，并利用与智能终端连接的nfc单元加快与智能终端的蓝牙连接，简化了配对流程，提升了准确率，提高了消费者的体验。

在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的可以是或者也可以不是物理上分开的，作为显示的部件可以是或者也可以不是物理，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施方式方案的目的。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。