本发明涉及近场通信领域，尤其涉及一种NFC装置。
背景技术：
近距离无线通信(Near Field Communication，NFC)技术是从射频识别(RFID)技术发展起来的一种短距离高频无线通信技术。与红外线通信、蓝牙通信相比，NFC采取了独特的信号衰减技术，因而能够在非常短的距离(例如10cm)内进行通信。NFC因通信距离短而天然地具有安全性，非常适合于身份识别、安全支付等应用场合。
目前，带有NFC功能的电子产品越来越普及，而这类产品在开机时，通常可以由外部NFC读取设备发送的无线射频信号进行触发，例如，由外部NFC读取设备向带NFC功能的电子产品发送NFC请求信号，带NFC功能的电子产品在收到该NFC请求信号后在系统规定的触发时间内完成上电开机，可进一步与外部NFC设备进行通信。
但是，由于带NFC功能的电子产品一般通过电池供电，因此仅有上电开机这一种控制逻辑，并不能满足NFC装置的低功耗要求；例如当带NFC功能的电子产品长时间被放置在NFC读取设备的读取区域，如使用者将NFC智能卡遗忘在NFC读取设备上，此时NFC读取设备就会使这类电子产品长时间上电运行，会降低电子产品的续航时间甚至使用寿命。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种NFC装置，其能解决现有的NFC装置一般通过电池供电，因此仅有上电开机这一种控制逻辑，并不能满足NFC装置的低功耗要求，可能会降低电子产品的续航时间甚至使用寿命的问题。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种NFC装置，包括用于与读取设备耦合的天线模块，以及第一控制单元、第二控制单元、第一开关单元和控制模块，所述第一开关单元连接于电源和负载之间；
所述第一控制单元的输入端连接于所述天线模块，并根据所述天线模块与读取设备耦合的时长控制所述第一开关单元；
所述第二控制单元连接于所述控制模块和第一开关单元之间，所述控制模块还连接于所述天线模块；所述控制模块根据所述天线模块耦合的时长控制所述第二控制单元，以使所述第二控制单元控制所述第一开关单元；
所述第一开关单元用于根据所述第一控制单元、第二控制单元的控制连通或断开电源与负载的连接。
进一步地，所述天线模块包括天线和整流器，所述整流器用于将所述天线获取的能量转换为直流电，所述整流器的输出连接于所述第一控制单元和控制模块。
进一步地，所述第一开关单元包括第一受控端、第一进电端和第一出电端，所述第一进电端用于连接于电源；所述第一出电端连接于所述控制模块，所述第一受控端连接于所述第一控制单元和第二控制单元。
进一步地，所述第一开关单元包括第一电阻，所述第一电阻的一端连接于所述第一受控端，另一端连接于所述第一进电端。
进一步地，所述第一受控端和第一进电端之间的电压大于第一导通电压时，所述第一进电端和第一出电端导通。
进一步地，所述天线模块耦合的时长小于第一切变时长时，所述第一控制单元输出端与所述第一进电端之间的电压大于第一导通电压；
所述天线模块耦合的时长达到第一切变时长时，所述第一控制单元输出端与第一进电端之间的电压不大于第一导通电压。
进一步地，所述第一控制单元包括第一电容和第二开关单元，所述第二开关单元包括第二受控端、第二进电端和第二出电端，所述第二进电端连接于所述第一受控端，所述第二出电端连接于低电平；所述第一电容的一端连接于所述第二受控端，另一端连接于所述天线模块；
所述第一控制单元还包括第二电阻，所述第二受控端通过所述第二电阻连接于低电平。
进一步地，所述第二控制单元包括第三受控端、第三进电端和第三出电端，所述第三进电端连接于所述第一受控端，所述第三出电端连接于低电平，所述第三受控端连接于所述控制模块；
所述控制模块用于通过所述第三受控端控制所述第三进电端和第三出电端导通或断开。
进一步地，所述控制模块用于通过所述第三受控端控制所述第三进电端和第三出电端导通或断开，具体包括以下至少一项：
若所述控制模块监测到所述天线模块耦合的时长达到准备时长，则通过所述第三受控端控制所述第三进电端和第三出电端导通；
若所述控制模块监测到所述天线模块耦合的时长达到超限时长，则通过所述第三受控端控制所述第三进电端和第三出电端断开。
进一步地，所述控制模块还用于通过所述天线模块与读取设备通信，所述若控制模块监测到所述天线模块耦合的时长达到超限时长，则通过所述第三受控端控制所述第三进电端和第三出电端断开，具体为：
若所述控制模块结束与读取设备通信后，监测到所述天线模块耦合的时长达到超限时长，则通过所述第三受控端控制所述第三进电端和第三出电端断开。
进一步地，所述NFC装置还包括第三控制单元，所述第三控制单元包括按键和延时单元，所述按键的一端连接于低电平，另一端连接于所述延时单元，所述延时单元的输出端连接于所述第一开关单元。
进一步地，所述按键被按下的时长小于第二切变时长时，所述第三控制单元输出端与第一进电端之间的电压大于第一导通电压；
所述按键被按下的时长达到第二切变时长时，所述第三控制单元输出端与第一进电端之间的电压不大于第一导通电压。
进一步地，所述延时单元包括并联的第二电容和第三电阻，所述第二电容和第三电阻的一端连接于所述按键，另一端连接于所述第一开关单元。
进一步地，所述NFC装置还包括低电压保护单元，所述低电压保护单元的输入端连接于所述第一出电端，输出端连接于所述第三受控端；所述低电压保护单元用于检测所述第一出电端的电压，在所述第一出电端的电压低于预设电压时，通过所述第三受控端控制所述第三进电端和第三出电端断开。
相比现有技术，本发明实施例的有益效果在于：通过第一控制单元和第二控制单元同时控制用于连通或断开电源和控制模块的第一开关单元，第一控制单元用于根据天线模块与读取设备耦合的时长控制所述第一开关单元，控制模块根据该时长通过第二控制单元控制所述第一开关单元；从而丰富了NFC装置开关机的控制逻辑，可以在需要时实现关机，可以满足NFC装置的低功耗要求。
附图说明
图1为本发明实施例提供NFC装置的结构示意图；
图2为图1中NFC装置的电路示意图；
图3为图1中NFC装置的另一电路示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，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。
如图1为一种NFC装置的结构示意图。NFC装置包括用于与读取设备耦合的天线模块110，以及第一控制单元120、第二控制单元Q3、第一开关单元Q1和控制模块MCU；第一开关单元Q1连接于电源和负载之间。本发明中NFC装置例如可以用于非接触式智能卡，当然并不限于此。负载可以包括NFC装置内部的用电模块和/或者NFC装置外接的用电模块，如控制器、显示器、以及按键等输入模块；控制模块MCU也可以作为负载连接于第一开关单元Q1。控制器可以连接于天线模块110，以实现通过天线模块110与读取设备通信。该控制器可以与控制模块MCU分别独立，也可通过同一芯片实现，如NFC芯片。
第一控制单元120的输入端连接于天线模块110，并根据天线模块110与读取设备耦合的时长控制第一开关单元Q1。
作为优选的实施方式，如图2所示，天线模块110包括天线ANT和整流器DZL，整流器DZL用于将天线ANT获取的能量转换为直流电，整流器DZL的输出连接于第一控制单元120和控制模块MCU。
作为优选的实施方式，天线模块110还包括滤波电容C3。
NFC装置的天线ANT与读取设备耦合后，可以获取射频能量，整流器DZL天线ANT的输出整流后输出至第一控制单元120和控制模块MCU。如图2所示，控制模块MCU的引脚GPIO1被定义为监测天线模块110是否与读取设备耦合的引脚NFC_DET。控制模块MCU和第一控制单元120可以根据整流器DZL的输出判断NFC装置是否处于读取设备的读取区域。
作为优选的实施方式，第一开关单元Q1包括第一受控端、第一进电端和第一出电端，第一进电端用于连接于电源V_BAT，本实施例中电源可以是电池；第一出电端连接于控制模块MCU，第一受控端PMONS_EN连接于第一控制单元120和第二控制单元Q3。当第一受控端满足第一开关单元Q1的导通条件时，第一进电端和第一出电端连通，电源可以向控制模块MCU供电，控制模块MCU可以进行逻辑判断，还可以通过天线ANT与读取设备通信；当第一受控端不满足第一开关单元Q1的导通条件时，第一进电端和第一出电端断开，电源无法向控制模块MCU供电，控制模块MCU也无法进行控制、通信等功能。此时NFC装置除了电源自身的损耗，实现了彻底的关机，避免不必要的耗电。
作为优选的实施方式，第一开关单元Q1包括第一电阻R1，第一电阻R1的一端连接于第一受控端，另一端连接于第一进电端。在本实施例中，第一受控端和第一进电端之间的电压大于第一导通电压时，第一进电端和第一出电端导通。
作为优选的实施方式，天线模块110耦合的时长小于第一切变时长时，第一控制单元120输出端与第一进电端之间的电压大于第一导通电压；从而当NFC装置被放置在读取设备的读取区域时，第一开关单元Q1可以导通，第一进电端和第一出电端导通，NFC装置上电运行。
天线模块110耦合的时长达到第一切变时长时，第一控制单元120输出端与第一进电端之间的电压不大于第一导通电压。从而当NFC装置被长期放置在读取设备的读取区域时，第一开关单元Q1可以断开，从而使第一进电端和第一出电端断开，NFC装置停止运行。
在本实施例中，如图2所示，第一控制单元120包括第一电容C1和第二开关单元Q2，第二开关单元Q2包括第二受控端、第二进电端和第二出电端，第二进电端连接于第一受控端，第二出电端连接于低电平；第一电容C1的一端连接于第二受控端，另一端连接于天线模块110；第一控制单元120还包括第二电阻R2，第二受控端通过第二电阻R2连接于低电平。
当NFC装置刚被放置在读取设备的读取区域时，整流器DZL输出电压；由于第一电容C1两端的电压不能突变，因此整流器DZL输出电压可以使得第二开关单元Q2导通；由于第二进电端连接于第一受控端，因此第一受控端通过第二开关单元Q2接地；由于第一电阻R1的存在，第一开关单元Q1可以导通，第一进电端和第一出电端导通，NFC装置上电运行。
当NFC装置被长期放置在读取设备的读取区域，天线模块110耦合的时长达到第一切变时长时，整流器DZL输出电压向第一电容C1充电，使得第二受控端的电压足以使第二开关单元Q2关断，第一电阻R1两端的电压可以使得第一开关单元Q1也被关断，从而实现第一进电端和第一出电端断开，NFC装置停止运行。
如图1所示，第二控制单元Q3连接于控制模块MCU和第一开关单元Q1之间，控制模块MCU还连接于天线模块110；控制模块MCU根据天线模块110耦合的时长控制第二控制单元Q3，以使第二控制单元Q3控制第一开关单元Q1。
当NFC装置被放置在读取设备的读取区域时，第一开关单元Q1可以导通，第一进电端和第一出电端导通。控制模块MCU供电引脚VCC上电；控制模块MCU上电后可以控制第二控制单元Q3，以使第一开关单元Q1导通或关断。
作为优选的实施方式，如图2所示，第二控制单元Q3包括第三受控端、第三进电端和第三出电端，第三进电端连接于第一受控端，第三出电端连接于低电平，第三受控端连接于控制模块MCU；控制模块MCU的引脚GPIO2定义为控制第二控制单元Q3的引脚POWER_LOCK，用于通过第三受控端控制第三进电端和第三出电端导通或断开。
若控制模块MCU控制第二控制单元Q3导通，由于第三进电端连接于第一受控端，因此第一受控端通过第二控制单元Q3接地；由于第一电阻R1的存在，即使天线模块110耦合的时长达到第一切变时长时，即第一电容C1充满电，第一开关单元Q1仍可维持在导通状态，第一进电端和第一出电端导通，NFC装置保持运行。
若控制模块MCU控制第二控制单元Q3关断，第一电阻R1两端的电压可以使得第一开关单元Q1也被关断，从而实现第一进电端和第一出电端断开，NFC装置停止运行。
综上所述，第一开关单元Q1用于根据第一控制单元120、第二控制单元Q3的控制连通或断开电源与负载的连接。
作为优选的实施方式，控制模块MCU通过第三受控端控制第三进电端和第三出电端导通或断开，具体包括以下至少一项：
若控制模块MCU监测到天线模块110耦合的时长达到准备时长，则通过第三受控端控制第三进电端和第三出电端导通。
控制模块MCU的引脚GPIO1被定义为监测天线模块110是否与读取设备耦合的引脚NFC_DET。当NFC装置刚被放置在读取设备的读取区域时，控制模块MCU上电运行，并监测天线模块110耦合的时长，如果该时长达到准备时长，如1.5秒，表示NFC装置稳定的处于读取设备的读取区域；可以进一步通过第三受控端控制第三进电端和第三出电端导通，以维持第一开关单元Q1的导通；即使天线模块110耦合的时长达到第一切变时长，第一开关单元Q1仍可维持在导通状态，第一进电端和第一出电端导通，NFC装置保持运行。
若控制模块MCU监测到天线模块110耦合的时长达到超限时长，则通过第三受控端控制第三进电端和第三出电端断开。如果控制模块MCU上电运行后监测天线模块110耦合的时长达到了超限时长，如五分钟，此时可能是NFC装置被遗忘在读取设备的读取区域；因此可以通过第三受控端控制第三进电端和第三出电端断开，与此同时，由于第一控制单元中的电容C1被充电，其第二进电端和第二出电端也断开，从而实现第一进电端和第一出电端断开，NFC装置停止运行，避免不必要的耗电。
作为优选的实施方式，控制模块MCU还用于通过天线模块110与读取设备通信。控制模块MCU中负责与读取设备通信的部分可以与负责控制第二控制单元Q3、监测天线模块110是否与读取设备耦合的部分分别独立，也可通过同一芯片实现，如NFC芯片。
若控制模块MCU监测到天线模块110耦合的时长达到超限时长，则通过第三受控端控制第三进电端和第三出电端断开，具体为：若控制模块MCU结束与读取设备通信后，监测到天线模块110耦合的时长达到超限时长，则通过第三受控端控制第三进电端和第三出电端断开。
如果控制模块MCU结束与读取设备通信后，监测到天线模块110仍然与读取设备耦合了一段时间，如两分钟，此时可以认为是NFC装置被遗忘在读取设备的读取区域；因此可以通过第三受控端控制第三进电端和第三出电端断开，从而实现第一进电端和第一出电端断开，NFC装置停止运行，避免不必要的耗电。而且可以避免在读取设备和控制模块MCU长时间通信的情况时，错误关机。
本发明实施例提供的NFC装置，通过第一控制单元120和第二控制单元Q3同时控制用于连通或断开电源和控制模块MCU的第一开关单元Q1，第一控制单元120用于根据天线模块110与读取设备耦合的时长控制所述第一开关单元Q1，控制模块MCU根据该时长通过第二控制单元Q3控制所述第一开关单元Q1；从而丰富了NFC装置开关机的控制逻辑，可以在需要时实现关机，可以满足NFC装置的低功耗要求。
作为本发明实施例的进一步改进，如图3所示，NFC装置还包括第三控制单元(图未注)。在本实施例中，第三控制单元包括按键S1和延时单元，按键S1的一端连接于低电平，另一端连接于延时单元，延时单元的输出端连接于第一开关单元Q1。
作为优选的实施方式，延时单元包括并联的第二电容C2和第三电阻R3，第二电容C2和第三电阻R3的一端连接于按键S1，另一端连接于第一开关单元Q1的第一受控端，即PMOS_EN。
当按键S1刚被按下时，由于延时单元中第二电容C2两端的电压不能突变，因此第一受控端的电平被拉低；按键S1被按下的时长小于第二切变时长时，延时单元输出端，即第三控制单元输出端与第一进电端之间的电压大于第一导通电压，第一进电端和第一出电端导通。
当按键S1被长时间按下，由于第三电阻R3两端有电压，第二电容C2被充电，当充电达到一定程度，使得第一受控端和第一进电端之间的电压小于第一导通电压，第一开关单元Q1关断，第一进电端和第一出电端断开；从而实现了当按键S1被按下的时间达到第二切变时长时，延时单元输出端，即第三控制单元输出端与第一进电端之间的电压不大于第一导通电压，使第一进电端和第一出电端断开。
作为优选的实施方式，控制模块MCU的引脚GPIO3定义为检测按键S1是否被按下的引脚SW_POWER，该引脚通过二极管D1连接于按键S1，使得当第一受控端被第一控制单元120或第二控制单元Q3拉至低电平时，不会影响控制模块MCU对按键S1动作的判断。
作为优选的实施方式，当控制模块MCU监测到按键S1被按下的时长小于预设的开机时长，如1.5秒后就没有被触发，就不通过第三受控端控制第三进电端和第三出电端导通，如果按键S1被按下使得延时单元延时到第二切变时长，第二电容C2两端的电压可以使第一开关单元Q1关断，就会使得第一进电端和第一出电端断开，电源停止向负载供电。从而实现了当按键S1被按下时间小于开机时长，负载不会正常开机。
作为优选的实施方式，当控制模块MCU监测到按键S1被按下的时长达到预设的开机时长，就通过第三受控端控制第三进电端和第三出电端导通；即使延时单元延时到第二切变时长也不使第一进电端和第一出电端断开，从而维持电源向负载供电，实现正常开机。
作为优选的实施方式，NFC装置或负载上电开机后，当控制模块MCU检测到按键S1被重新按下，且被触发的时长达到预设的关机时长，如1.5秒，就通过第三受控端控制第三进电端和第三出电端断开，如果延时单元的延时达到了第二切变时长，延时单元的输出端，也即第一受控端和第一进电端之间的电压可以使得第一进电端和第一出电端断开，电源停止向负载供电，实现长时间触发关机的效果。
作为优选的实施方式，当控制模块MCU监测到按键S1被按下的时长达到预设的误触时长，如5秒，就通过第三受控端控制第三进电端和第三出电端断开，由于此时延时单元已经延时超过了第二切变时长，因此延时单元的输出端，也即第一受控端和第一进电端之间的电压可以使得第一进电端和第一出电端断开，电源停止向负载供电。从而实现了当载有本发明实施例提供的NFC装置的相关装置，在放置在桌面、背包、衣服兜等处，按键S1被长时间按下时，电源不会正常向负载供电，相关装置不会误开机，从而避免了按键S1被误触发时的功耗。
本发明实施例提供的NFC装置，还可以通过按键S1开机、关机，以实现显示、输入等功能，而不需要以天线模块110与读取设备耦合为开机条件。
作为优选的实施方式，如图3所示NFC装置还包括低电压保护单元。在本实施例中，低电压保护单元包括电压检测芯片U2，芯片型号可以采用XC6126系列。低电压保护单元的输入端连接于第一出电端，输出端连接于第三受控端；低电压保护单元用于检测第一出电端的电压，在第一出电端的电压低于预设电压时，通过第三受控端控制第三进电端和第三出电端断开。从而防止电源过度放电。即使控制模块MCU通过第三受控端，也无法使第三进电端和第三出电端导通，因此第一开关单元Q1无法维持导通，电池也不会输出。
本发明实施例涉及的“第一”、“第三”和“第三”仅用于区别不同部件，不具备区分顺序作用。
第一开关单元Q1、第二开关单元Q2、第二控制单元Q3可以为包含相应受控端、进电端、出电端以及相应导通逻辑的集成电路、独立的元器件或由多个元器件配合的电路。
作为优选的实施方式，第一开关单元Q1包括PMOS管，第二开关单元Q2、第二控制单元Q3均包括NMOS管。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。