CN110474403B - 一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座及实现方法，充电底座包括具有盒盖结构的充电底座本体，所述充电底座与蓝牙耳机匹配，充电底座包括第一接口、第一通信电路、控制器和第一输入装置，所述第一接口与所述第一通信电路连接，所述第一通信电路还与所述第一输入装置分别与所述控制器连接，所述第一接口还与所述蓝牙耳机上相匹配的第二接口连接，所述第二接口通过连接所述蓝牙耳机上的第二通信电路，实现所述充电底座与蓝牙耳机的通信连接；其有益效果是：利用设置相匹配的第一接口和第二接口，将各自的通信电路连接起来，实现充电底座直接与蓝牙耳机一对一进行通信操作，不用借助其他第三方设备辅助通信，提高了使用的便利性。

Description

一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座及实现方法

技术领域

本发明涉及充电底座技术领域，具体涉及一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座及实现方法。

背景技术

现有的蓝牙耳机功能开发中，为了使耳机达到最好的使用效果，经常会有一些操作需要底座与耳机建立通信发送操作指令，如在生产期间经常会不定时的进行一些匹配参数，蓝牙配对名地址等修改，或是一些为了提高用户使用感，通过底座与耳机通信发送操作指令实现耳机部分功能如开机，配对等操作。总而言之，底座与耳机间的通信建立这一需求性越来越大。在目前一些现有的蓝牙耳机充电底座中，大多数只有一个充电的单一功能，而少数带通信功能的充电底座，常常还需要借助第三方设备实现通信功能，无法一对一直接在耳机和充电底座间进行通信操作。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种用于蓝牙耳机的充电底座及实现方法，以克服现有技术中蓝牙耳机和充电底座间之间无法一对一进行通信操作的缺陷。

第一方面：一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座，包括具有盒盖结构的充电底座本体，所述充电底座与蓝牙耳机匹配，所述充电底座包括用于与所述蓝牙耳机连接的第一接口、第一通信电路、控制器和第一输入装置，所述第一接口与所述第一通信电路连接，所述第一通信电路还与所述第一输入装置分别与所述控制器连接，所述第一接口还与所述蓝牙耳机上相匹配的第二接口连接，所述第二接口通过连接所述蓝牙耳机上的第二通信电路，实现所述充电底座与蓝牙耳机的通信连接。

作为本申请一种可选的实施方式，所述蓝牙耳机还包括充电管理模块、蓝牙芯片和第二输入装置，所述第二通信电路、充电管理模块和第二输入装置分别与所述蓝牙芯片连接，所述第二通信电路还与所述充电管理模块连接。

作为本申请一种可选的实施方式，所述第一输入装置包括第一传感器和第一按键；所述第二输入装置包括第二传感器和第二按键；

所述第一传感器和第二传感器均采用霍尔传感器，所述第一按键采用物理按键，所述第二按键采用触摸IC。

作为本申请一种可选的实施方式，所述第一通信电路包括两路结构相同的通信子电路，所述通信子电路包括第一发送端口、第一接收端口、电阻R8、电阻R9、电阻R10和电容C3，所述第一发送端口和第一接收端口分别与所述控制器的串口连接，所述第一发送端口串接所述电阻R10后与所述电容C3的一端连接，所述电容C3的一端还串接所述电阻R9后与所述第一接收端口连接，所述电容C3的另一端与所述第一接口连接，所述电容C3的两端并联设置所述电阻R8。

作为本申请一种可选的实施方式，所述第二通信电路包括第二发送端口、第二接收端口、电阻R4、电阻R3、电阻R5和电容C1，所述第二发送端口和第二接收端口分别与所述蓝牙芯片的串口连接，所述第二发送端口串接所述电阻R3后与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的一端还串接所述电阻R4后与所述第二接收端口连接，所述电容C1的另一端通过磁珠与所述第二接口连接，所述电容C1的两端并联设置所述电阻R5。

作为本申请一种可选的实施方式，所述电容C1的另一端还通过一充电开关器件与所述充电管理模块连接。

第二方面：一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座的实现方法，应用于第一方面所述的充电底座，所述方法包括：

第一输入装置接收用户的按压操作以产生触发信号；

第一输入装置检测充电底座的状态，所述状态包括盒盖打开状态和盒盖关闭状态；

若为盒盖打开状态且存在所述触发信号时，控制器驱动第一通信电路发送脉冲信号；

第一接口将所述脉冲信号通过相匹配的第二接口传输给蓝牙耳机，并接收所述蓝牙耳机的应答信号；

所述控制器在预设时间内判断是否接收到所述应答信号，接收到，则开启通信状态，未接收到，则开启充电状态。

作为本申请一种可选的实施方式，所述方法还包括：

利用第二输入装置检测所述蓝牙耳机的实时状态信号，所述实时状态信号包括出仓信号和入仓信号；

所述蓝牙芯片根据所述实时状态信号得到所述蓝牙耳机的实时状态，所述实时状态包括蓝牙耳机的出仓状态和入仓状态。

作为本申请一种可选的实施方式，所述方法还包括：所述蓝牙芯片根据所述蓝牙耳机的实时状态，进行通信状态和充电状态之间的切换，具体包括：

蓝牙耳机在入仓状态，且在充电状态时，检测到出仓信号后关闭充电开关器件，并开启UART通信，同时等待所述充电底座的信号；

蓝牙耳机在出仓状态，检测到入仓信号后，关闭充电开关器件，并开启UART通信，同时等待所述充电底座的信号；

蓝牙耳机在通信状态，且收到所述充电底座的挥手信号或通信超时，则开启充电开关器件切换到充电状态；

蓝牙耳机在任何状态，且检测到出仓信号时，则关闭充电开关器件切换到通信状态。

采用上述技术方案，具有以下优点：本发明提出的一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座及实现方法，在不影响底座充电功能的前提下，利用设置相匹配的第一接口和第二接口，将各自的通信电路连接起来，实现充电底座直接与蓝牙耳机一对一进行通信操作，不用借助其他第三方设备辅助通信，提高了使用的便利性。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座的结构框图；

图2是本发明实施例中蓝牙耳机的结构框图；

图3是本发明实施例中充电底座的部分电路原理图；

图4是本发明实施例中蓝牙耳机的部分电路原理图；

图5是本发明实施例中一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座的实现方法的流程图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路，软件或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

参考图1至图2所示，一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座，包括具有盒盖结构的充电底座本体，所述充电底座与蓝牙耳机匹配，所述充电底座包括用于与所述蓝牙耳机连接的第一接口、第一通信电路、控制器和第一输入装置，所述第一接口与所述第一通信电路连接，所述第一通信电路还与所述第一输入装置分别与所述控制器连接，所述第一接口还与所述蓝牙耳机上相匹配的第二接口连接，所述第二接口通过连接所述蓝牙耳机上的第二通信电路，实现所述充电底座与蓝牙耳机的通信连接。

具体地，从图1中可以看出，本实施的充电底座具备充电功能，由于充电功能是应用十分成熟的现有技术，在此不再赘述；所述充电底座还包括锂电池、电路检测电路、多个LED灯、Type-C类型的充电口、无线充电模块、充电和升压IC和负载检测等，其具体连接关系如图1所示；需要说明的是，本实施例中，所述充电底座的盒盖内放置一对蓝牙耳机，图1中的顶针即为第一接口，第一通信电路即为所述左耳通信模块和右耳通信模块，所述第一输入装置包括第一传感器和第一按键；第一传感器即为霍尔传感器，用于检测所述充电底座的盒盖状态，是打开状态还是关闭状态；所述第一按键用于接收用户的按压操作以产生触发信号；例如，用户操作后充电底座主动开启通信，发送单个脉冲后开启通信，通信超时或者挥手后给耳机充电；所述第一按键采用物理按键或触摸IC；

同理，参照图2所示，以一对蓝牙耳机的某一个为例，所述蓝牙耳机还包括充电管理模块、蓝牙芯片和第二输入装置，所述第二通信电路、充电管理模块和第二输入装置分别与所述蓝牙芯片连接，所述第二通信电路还与所述充电管理模块连接；所述第二输入装置包括第二传感器和第二按键，第二传感器即为霍尔传感器，用于检测所述蓝牙耳机的实时状态信号，所述实时状态信号包括出仓信号和入仓信号；其中，蓝牙耳机放置在充电底座中为入仓，蓝牙耳机从充电底座中拿出为出仓；所述第二按键采用触摸IC；

图2中的顶针即为第二接口，通信模块即为第二通信电路，蓝牙耳机还包括设置的锂电池、MIC、天线、LED灯、扬声器和入耳检测装置，所述入耳检测装置用于判断是否将蓝牙耳机入耳佩戴，通过该功能可避免人为接触的误操作，入耳检测装置可采用触摸电极实现，接触人体皮肤后产生变化的电信号，在此不再赘述。

通过上述方案，第一接口和第二接口既作为充电接口又作为通信接口，在兼具充电功能的前提下，利用设置相匹配的第一接口和第二接口，将各自的通信电路连接起来，实现充电底座直接与蓝牙耳机一对一进行通信操作，不用借助其他第三方设备辅助通信，提高了使用的便利，例如，图3、图4中，T1表示顶针正极，CHG+也与T1连接；T2表示顶针负极,CHG-也与T2连接。

参考图3和图4所示，给出了与本发明创新点相关的部分电路原理图，如图3中，所述第一通信电路包括两路结构相同的通信子电路，所述通信子电路包括第一发送端口、第一接收端口、电阻R8、电阻R9、电阻R10和电容C3，所述第一发送端口和第一接收端口分别与所述控制器的串口连接，所述第一发送端口串接所述电阻R10后与所述电容C3的一端连接，所述电容C3的一端还串接所述电阻R9后与所述第一接收端口连接，所述电容C3的另一端与所述第一接口连接，所述电容C3的两端并联设置所述电阻R8。需要说明的是，这里的通信子电路即为所述左耳通信模块或右耳通信模块，本实施例以左耳的通信子电路进行举例说明，以便于更好地理解其工作过程；

器件功能：

PMOS Q1用于充电和通信切换，底座升压输出时会在线路上产生5V电压，R13用于限制UART口反灌电流，C33用于在串口通信时加速电平变化，Q2用于负载检测；

给蓝牙耳机充电：

底座打开Q1(即PMOS Q1)同时开启升压即可给蓝牙耳机充电，之后检测蓝牙耳机充电的电流，电流低并持续10s认为耳机满电，Q1开启时负载检测会失效，此时通过耳机充电电流来判断；

UART通信：

底座关闭Q1，CTRL_DET_OUT输出高电平，即可开启UART通信，此时负载检测有效，蓝牙耳机接入可以在DET_OUT_L脚测到高电平，无耳机时为低电平；底座的顶针上电压为(Vbat-0.6V)；

Q1关闭后，底座接收状态为BASE_TX_L(即第一发送端口)设为输入，BASE_RX_L(即第一接收端口)设为输入，开启串口接收，此时BASE_RX_L可以收到蓝牙耳机的串口消息；

Q1关闭后，底座发送状态为BASE_TX_L设为输出，BASE_RX_L设为输入，关闭串口接收，此时BASE_TX_L发送串口消息；

其中，CUR_OUT、CTRL_DET_OUT信号均来自控制器，各信号引脚与底座上的顶针元件连接；

DET_OUT_L信号来自控制器，各信号引脚与底座顶针_L(左耳负载检测顶针，即CHG+)连接。

图4中，所述第二通信电路包括第二发送端口、第二接收端口、电阻R4、电阻R3、电阻R5和电容C1，所述第二发送端口和第二接收端口分别与所述蓝牙芯片的串口连接，所述第二发送端口串接所述电阻R3后与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的一端还串接所述电阻R4后与所述第二接收端口连接，所述电容C1的另一端通过磁珠与所述第二接口连接，所述电容C1的两端并联设置所述电阻R5；所述电容C1的另一端还通过一充电开关器件与所述充电管理模块(即充电IC)连接，应用时，所述充电管理模块采用WS4538Q芯片。

从中可以看出，通信子电路和第二通信电路的结构类似，其结构为一种单总线通信电路。

图4中，PMOS Q1用于充电和通信切换，充电状态下蓝牙芯片CHARG_CTRL脚输出高电平，(开机状态下强制开启充电)或者输入悬空(关机状态默认开启充电)打开Q1，通信状态下蓝牙芯片CHARG_CTRL脚输出低电平，强制关闭充电，开启通信；DET脚用于触摸IC检测充电顶针上的脉冲，5次以上有效脉冲即复位蓝牙芯片；EAR_TX和EAR_RX用于串口通信，状态切换与上述底座一致；

其中，DET信号来自充电顶针，其信号引脚与耳机触摸IC连接；VBUS表示电源，来自充电IC(即充电管理模块)。

基于上述同样的发明思路，参照图5所示，本发明实施例还提供了一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座的实现方法，应用于第一方面所述的充电底座，所述方法包括：

S101，第一输入装置接收用户的按压操作以产生触发信号。

具体地，第一按键接收用户的按压操作，这里的第一按键可采用物理按键或触摸IC，设置在充电底座本体上。

S102，第一输入装置检测充电底座的状态，所述状态包括盒盖打开状态和盒盖关闭状态。

具体地，充电底座上的霍尔传感器用于检测充电底座的状态，当然也可采用其他传感器，类如接近开关等。

S103，若为盒盖打开状态且存在所述触发信号时，控制器驱动第一通信电路发送脉冲信号。

具体地，充电底座端通过开盖/关盖状态确定充电操作还是通信操作，将充电底座作为主机，在收到外部操作后主动开启通信，发送单个脉冲后开启通信；其中，开关盖状态切换如下：

开盖状态下检测到关盖，1s后切换为关盖状态，1s内如果盖子再次打开，则计时清零，忽略开关盖动作；

关盖状态检测到开盖，则立即切换到开盖状态；

开关盖动作触发后动作流程

开盖----单脉冲发送----开盖指令----状态响应按键消息+状态查询；

关盖----关盖指令----开启充电----充电10s后发送脉冲复位信号----继续充电----耳机满电后进入待机。

S104，第一接口将所述脉冲信号通过相匹配的第二接口传输给蓝牙耳机，并接收所述蓝牙耳机的应答信号。

具体地，所述应答信号为串口数据，其串口通信数据格式的说明如下：

通信数据格式：头码(4byte)+命令码(2byte)+应答码(1byte)+数据长度(2byte)+数据码(可变)+校验值(1byte)；

蓝牙耳机发送数据时，命令码后会有1个byte的应答码，单次通信数据最大数据量50byte，接收到的数据长度过长则数据异常；例如，头码：充电底座发送{0x0A,0x01,0x0A,0x01}，蓝牙耳机发送{0x0a,0x80,0x0a,0x80}；接收超时，单次串口数据发送时间(第一个byte到整个数据接收完成)时间不超过10ms，超过则数据异常。

S105，所述控制器在预设时间内判断是否接收到所述应答信号，接收到，则开启通信状态，未接收到，则开启充电状态。

具体地，通信模式下，通信始终由充电底座发起，充电底座发送命令后蓝牙耳机须在100ms内发出应答，100ms内充电底座没收到应答信号则重发，重发次数可设定(利用软件设定)，具体次数不做限定。

充电底座与蓝牙耳机通信过程中，其串口数据通信发码流程如下：

1.空闲状态，等待命令请求；

2.发送状态，处理命令请求，串口发送命令，同时切换到接收状态；

3.接收状态，等待串口数据接收完毕，或者等待超时，接收完毕后切换到完成状态；

4.完成状态，命令处理完成，等待状态被读取或者新的命令。

利用上述方法，将充电底座作为主机，收到外部操作后主动开启通信，发送单个脉冲后开启通信，通信超时或者挥手后给蓝牙耳机充电，充电底座端通过开盖关盖状态确定充电操作还是通信操作，进而实现充电底座直接与蓝牙耳机一对一进行通信操作，不用借助其他第三方设备辅助通信，提高了使用的便利性。

在本实施例中，所述方法还包括：

利用第二输入装置检测所述蓝牙耳机的实时状态信号，所述实时状态信号包括出仓信号和入仓信号；

所述蓝牙芯片根据所述实时状态信号得到所述蓝牙耳机的实时状态，所述实时状态包括蓝牙耳机的出仓状态和入仓状态。

具体地，所述第二传感器用于上述步骤的检测，第二传感器同样采用霍尔传感器；在实施时，第二输入装置中的第二按键，蓝牙耳机上的触摸IC(即第二按键)有两个功能：

1、触摸直接输出：无触摸时触摸输出脚常态输出低电平，触摸有效时输出高电平(当前板上的触摸IC功能为无触摸时常态为输入，触摸有效时输出低电平，模拟开漏输出)；

2、复位蓝牙芯片：检测蓝牙耳机充电顶针上电平上升沿，1s内检测到5个有效上升沿(当前上升沿与前一个上升沿的时间间隔为90ms～110ms之间即为一个有效上升沿，实际充电底座会在1s内发送10个50ms脉冲，会出现10个上升沿)即确认复位信号，复位信号输出脚(常态输出低电平，100ms复位信号输出时输出高电平)输出100ms高电平。

在实施时，为了减少误触发的概率，因此，将蓝牙耳机的实时状态进行结合，两者配合完成充电和通信状态的切换，即所述蓝牙芯片根据所述蓝牙耳机的实时状态，进行通信状态和充电状态之间的切换，具体包括：

蓝牙耳机在入仓状态，且在充电状态时，检测到出仓信号后关闭充电开关器件，并开启UART通信，同时等待所述充电底座的信号；

蓝牙耳机在出仓状态，检测到入仓信号后，关闭充电开关器件，并开启UART通信，同时等待所述充电底座的信号；

蓝牙耳机在通信状态，且收到所述充电底座的挥手信号或通信超时，则开启充电开关器件切换到充电状态；

蓝牙耳机在任何状态，且检测到出仓信号时，则关闭充电开关器件切换到通信状态。

这样可更加准确地实现蓝牙耳机的充电和通信状态的切换，减少不必要的操作，极大的提高了蓝牙耳机的使用效果，达到了应用的要求。

应用时，所述方法还包括设定充电底座和蓝牙耳机的通信机制。

具体地，不同的功能对应不同的操作指令，充电底座控制发出操作指令后，蓝牙耳机须在预设时间内接收发出应答，预设时间内充电底座没有接受到应答信号则重发，重发次数可以按需求设定；充电底座成功接收后，依据校验码验证是否为所需接收的信号，确认后依据指令信息的命令码匹配对应的功能操作，获取指令信息中的数据码提供对应的功能操作所需数据，完成一次功能操作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座，包括具有盒盖结构的充电底座本体，其特征在于，所述充电底座与蓝牙耳机匹配，所述充电底座包括用于与所述蓝牙耳机连接的第一接口、第一通信电路、控制器和第一输入装置，所述第一接口与所述第一通信电路连接，所述第一通信电路还与所述第一输入装置分别与所述控制器连接，所述第一接口还与所述蓝牙耳机上相匹配的第二接口连接，所述第二接口通过连接所述蓝牙耳机上的第二通信电路，实现所述充电底座与蓝牙耳机的通信连接；

所述蓝牙耳机还包括充电管理模块、蓝牙芯片和第二输入装置，所述第二通信电路、充电管理模块和第二输入装置分别与所述蓝牙芯片连接，所述第二通信电路还与所述充电管理模块连接；

所述第一通信电路包括两路结构相同的通信子电路，所述通信子电路包括第一发送端口、第一接收端口、电阻R8、电阻R9、电阻R10和电容C3，所述第一发送端口和第一接收端口分别与所述控制器的串口连接，所述第一发送端口串接所述电阻R10后与所述电容C3的一端连接，所述电容C3的一端还串接所述电阻R9后与所述第一接收端口连接，所述电容C3的另一端与所述第一接口连接，所述电容C3的两端并联设置所述电阻R8；

所述第二通信电路包括第二发送端口、第二接收端口、电阻R4、电阻R3、电阻R5和电容C1，所述第二发送端口和第二接收端口分别与所述蓝牙芯片的串口连接，所述第二发送端口串接所述电阻R3后与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的一端还串接所述电阻R4后与所述第二接收端口连接，所述电容C1的另一端通过磁珠与所述第二接口连接，所述电容C1的两端并联设置所述电阻R5。

2.根据权利要求1所述的一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座，其特征在于，所述第一输入装置包括第一传感器和第一按键；所述第二输入装置包括第二传感器和第二按键；

所述第一传感器和第二传感器均采用霍尔传感器，所述第一按键采用物理按键，所述第二按键采用触摸IC。

3.根据权利要求2所述的一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座，其特征在于，所述电容C1的另一端还通过一充电开关器件与所述充电管理模块连接。

4.一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座的实现方法，其特征在于，应用于权利要求1-3任意一项所述的充电底座，所述方法包括：

第一输入装置接收用户的按压操作以产生触发信号；

第一输入装置检测充电底座的状态，所述状态包括盒盖打开状态和盒盖关闭状态；

若为盒盖打开状态且存在所述触发信号时，控制器驱动第一通信电路发送脉冲信号；

第一接口将所述脉冲信号通过相匹配的第二接口传输给蓝牙耳机，并接收所述蓝牙耳机的应答信号；

所述控制器在预设时间内判断是否接收到所述应答信号，接收到，则开启通信状态，未接收到，则开启充电状态。

5.根据权利要求4所述的一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座的实现方法，其特征在于，所述方法还包括：

利用第二输入装置检测所述蓝牙耳机的实时状态信号，所述实时状态信号包括出仓信号和入仓信号；

所述蓝牙芯片根据所述实时状态信号得到所述蓝牙耳机的实时状态，所述实时状态包括蓝牙耳机的出仓状态和入仓状态。

6.根据权利要求5所述的一种用于与蓝牙耳机通信的充电底座的实现方法，其特征在于，所述方法还包括：所述蓝牙芯片根据所述蓝牙耳机的实时状态，进行通信状态和充电状态之间的切换，具体包括：

蓝牙耳机在入仓状态，且在充电状态时，检测到出仓信号后关闭充电开关器件，并开启UART通信，同时等待所述充电底座的信号；

蓝牙耳机在出仓状态，检测到入仓信号后，关闭充电开关器件，并开启UART通信，同时等待所述充电底座的信号；

蓝牙耳机在通信状态，且收到所述充电底座的挥手信号或通信超时，则开启充电开关器件切换到充电状态；

蓝牙耳机在任何状态，且检测到出仓信号时，则关闭充电开关器件切换到通信状态。