手持终端充电通信一体化的装置、电路及方法

技术领域

本发明涉及智能终端技术领域，尤其涉及手持终端充电通信一体化的装置、电路及方法。

背景技术

随着物联网技术的快速发展，使得应用物联网技术的智能手持终端被广泛应用于各类场景，尤其快递，餐饮，物流等行业有着越来越重要的地位，手持终端是一种便于携带的数据处理终端，具有数据存储及计算能力，能与其它设备进行数据通讯，有人机界面，且具有显示和输入功能。

手持终端在日常工作中的使用频率较高，需要经常拿起和放下，其体积和重量一般较大，这些手持终端多数形状重量均类似智能手机，充电方式也大多和手机类似，采用以插口有线连接充电为主要方式，无线充电为辅助方式的充电方法进行充电，在目前的实际应用中，不少市面产品使用座充的方式对各类手持终端进行放置式充电。

同时，针对部分手持终端的一些功能，例如联机通信功能等，均为采用附加小硬件的方式，通过共用充电口将转换信好转换为对应的接口进行通信。

对于多数设备来说，需要进行以太网连接时，则将设备连接至无线局域网内使用WLAN进行网络通信，少部分设备使用扩展网口进行通信，对于需要长时静置工作，短时手持工作，且工作区域由于各类原因无法使用无线连接的设备来说，有线连接需要人工拖线与手动接口，在工作中会造成一定不便，使用即拿即放式充电座充可有效解决该问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提出了手持终端充电通信一体化的装置。

一种手持终端充电通信一体化的装置，其特征在于，所述装置包括底座、Ty pe-C接口、以太网接口、供电模块和信号转换模块；所述Type-C接口、以太网接口设置在底座上，所述供电模块和信号转换模块设置在底座内；所述底座上还设置有触针与手持终端接触连接，所述触针还与供电模块和信号转换模块电连接；所述供电模块，用于将通过Type-C接口接收外部设备提供的电源，并且提供到信号转换模块和触针；所述信号转换模块，用于将通过以太网接口接收到的通信信号转换为对应的USB信号输出到触针、和/或，将通过触针接收到的USB信号转换为对应的通信信号输出到以太网接口；所述触针，用于输出电源，和/或，输出USB信号，和/或，接收USB信号并且发送到信号转换模块。

上述方案中，所述供电模块包括供电子电路、降压芯片和第一配置电路，所述供电子电路用于接收外部电信号并将其传输至降压芯片，所述降压芯片用于对接收到的电信号进行降压，所述第一配置电路用于对降压后的电信号进行滤波后输出。

上述方案中，所述信号转换模块包括网络接口电路、通信芯片和第二配置电路，所述通信芯片用于接收所述USB信号，并根据第二配置电路对接收到的US B信号进行处理，所述通信芯片将处理后的USB信号转化为通信信号并输出，或者，所述网络接口电路接收所述通信信号并将其传输至通信芯片，所述通信芯片根据第二配置电路对接收到的通信信号进行处理，并将处理后的通信信号转化为USB信号输出。

本申请还提出了一种手持终端充电通信一体化电路，其特征在于，所述电路包括：供电电路和信号转换电路，所述供电电路和信号转换电路通过3V3_BUCK端口连接；所述供电电路包括供电子电路、降压芯片和第一配置电路，所述供电子电路U3_VIN端口与降压芯片第二引脚连接、所述第一配置电路与降压芯片对应的引脚连接；所述信号转换电路包括网络接口电路、通信芯片和第二配置电路，所述网络接口电路9621_TX_P端口与通信芯片第八引脚连接，9621_TX_N端口与通信芯片第9引脚连接，9621_RX_P端口与通信芯片第四引脚连接，9621_RX_N端口与所述通信芯片第五引脚连接、所述第二配置电路与通信芯片对应的引脚连接。

上述方案中，所述第一配置电路与降压芯片对应的引脚连接，具体包括：所述第一配置电路包括功率输出调控电路、启停控制电路、降压电路、反馈电路和直流电压获取电路，所述功率输出调控电路U3_VCC端口与所述降压芯片第七引脚连接、U3_AMM端口与所述降压芯片第一引脚连接、所述启停控制电路U3_EN端口与所述降压芯片第六引脚连接、所述降压电路U3_BST端口与所述降压芯片第五引脚连接，U3_SW端口与所述降压芯片第三引脚连接、所述反馈电路U3_FB端口与所述降压芯片第八引脚连接、所述直流电压获取电路U3_SW端口与所述降压芯片第三引脚连接获取降压后的电信号，并通过3V3_BUCK端口输出处理后的电信号。

上述方案中，所述第二配置电路与通信芯片对应的引脚连接，具体包括：所述第二配置电路包括第二滤波电路、晶振电路、硬件启停电路和复位电路，所述第二滤波电路9621_VCCPL端口与所述通信芯片第四十二引脚连接、所述晶振电路9821_X1端口与所述通信芯片第四十七引脚连接，9821_X2端口与所述通信芯片第四十六引脚连接、所述硬件启停电路9621_TXD1端口与所述通信芯片第十二引脚连接，9621_TXD0端口与所述通信芯片第十三引脚连接，9621_WOL端口与所述通信芯片第三十三引脚连接，9621_BGRES端口与所述通信芯片第二引脚连接，9621_RREF端口与所述通信芯片第三十九引脚连接、所述复位电路9821_VUSB_IN端口与所述通信芯片第三十二引脚连接，9821_RSTB端口与所述通信芯片第三十四引脚连接。

上述方案中，所述信号转换电路还包括：可编程磁盘ROM电路，所述可编程磁盘ROM电路9621_EEDIO端口与与所述通信芯片第二十引脚连接，9621_EECK端口与与所述通信芯片第二十一引脚连接，9621_EECS端口与与所述通信芯片第二十二引脚连接。

上述方案中，所述反馈电路包括第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三十一电容C31；所述第二十四电阻R24一端与降压芯片的反馈端口连接，另一端与第二十五电阻R25串联、所述第二十四电阻R24与所述第三十电阻R30、第三十一电阻R31串联，所述第三十一电容C31一端与反馈输出端连接，另一端与第三十一电阻R31连接。

上述方案中，所述降压电路包括第二十三电阻R23、第三十二电容C32、升压端口和开关控制端口，所述升压端口一端与降压芯片第五引脚连接，另一端与所述第二十三电阻R23连接，所述第二十三电阻R23与第三十二电容C32串联，所述第三十二电容C32与所述开关控制端口一端连接，所述开关控制端口另一端与降压芯片第三引脚连接。

本申请还提出了一种手持终端充电通信一体化的方法，应用于充电装置上，所述充电装置包括底座、Type-C接口、以太网接口、供电模块和信号转换模块；所述Type-C接口、以太网接口设置在底座上，所述供电模块和信号转换模块设置在底座内；所述底座上还设置有触针与手持终端接触连接，所述触针还与供电模块和信号转换模块电连接，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

将通过Type-C接口接收外部设备提供的电源传输至供电模块；

根据供电模块将外部设备提供的电源传输至信号转换模块和触针；

根据信号转换模块将通过以太网接口接收到的通信信号转换为对应的USB信号输出到触针、和/或，将通过触针接收到的USB信号转换为对应的通信信号输出到以太网接口；

根据触针输出电源，和/或，输出USB信号，和/或，接收USB信号并且发送到信号转换模块。

采用本发明实施例，具有如下有益效果：根据供电模块通过Type-C接口接收外部设备提供的电源，并且提供到信号转换模块和触针；根据信号转换模块通过以太网接口接收到的通信信号转换为对应的USB信号输出到触针、和/或，将通过触针接收到的USB信号转换为对应的通信信号输出到以太网接口；最后根据触针输出电源，和/或，输出USB信号，和/或，接收USB信号并且发送到信号转换模块，这种装置结合了供电模块与信号转换模块，能够使得充电底座在供电的同时使得手持终端实现与以太网的通信功能，有利于提高手持终端使用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

其中：

图1为一个实施例中一种手持终端充电通信一体化装置的模块示意图；

图2为一个实施例中供电模块中供电子电路的电路图；

图3为一个实施例中供电模块中降压芯片示意图；

图4为一个实施例中供电模块中功率输出调控电路的电路图；

图5为一个实施例中供电模块中启停控制电路的电路图；

图6为一个实施例中供电模块中第一滤波电路的电路图；

图7为一个实施例中供电模块中降压电路的电路图；

图8为一个实施例中供电模块中反馈电路的电路图；

图9为一个实施例中供电模块中直流电压获取电路的电路图；

图10为包含快充模块的手持终端充电通信一体化装置模块示意图；

图11为一个实施例中信号转换模块中通信芯片示意图；

图12为一个实施例中信号转换模块中网络接口电路的电路图；

图13为一个实施例中信号转换模块中第二滤波电路的电路图；

图14为一个实施例中信号转换模块中晶振电路的电路图；

图15为一个实施例中信号转换模块中硬件启停电路的电路图；

图16为一个实施例中信号转换模块中复位电路的电路图；

图17为一个实施例中信号转换模块中可编程磁盘ROM电路的电路图；

图18为一个实施例中一种手持终端充电通信一体化的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述，应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例，相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式，还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案，本发明的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本申请方案提供了一种手持终端充电通信一体化装置，详述如下：

该手持终端充电通信一体化装置包括底座、Type-C接口、以太网接口、供电模块和信号转换模块；Type-C接口、以太网接口设置在底座上，供电模块和信号转换模块设置在底座内；底座上还设置有触针与手持终端接触连接，触针还与供电模块和信号转换模块电连接。

其中，供电模块用于将通过Type-C接口接收外部设备提供的电源，并且提供到信号转换模块和触针；信号转换模块用于将通过以太网接口接收到的通信信号转换为对应的USB信号输出到触针、和/或，将通过触针接收到的USB信号转换为对应的通信信号输出到以太网接口；触针，用于输出电源，和/或，输出US B信号，和/或，接收USB信号并且发送到信号转换模块。

综上，本申请实现了一种能够即拿即放、座式充电和以太网通信三位手持终端装置，对于需要短时间手持工作，长时间放置工作且需要联网通信的设备进行改进，使得人机交互体验更佳。

如图1所示，在一个实施例中，信号转换模块包括信号转换芯片、触针为9针触针、以太网接口为RJ45以太网口、供电模块使用MT2604芯片将获取的外部电源转化为信号转换芯片芯片能够接收的3.3V电压，其中，信号转换芯片型号为DM9621芯片，从而在一个手持终端充电通信一体化装置上同时实现供电和通信功能。

在图1中，供电由外部Type-c口输入，一条支路向MT2604芯片输入，由MT2604芯片降压输出后，输入DM9621芯片用作供电；另一条支路直接连接底座触针，直接为设备供电；其中，USB信号由手持式终端处输出，通过底座触针进入底座，与DM9621芯片的通信口直接连接，将信号传入DM9621芯片由其转换，以太网信号由USB信号转化而来，由DM9621对输入的USB信号进行转化后输出，输出后的信号可直接由网口传输至对端。

在一些实施例中，供电模块包括供电子电路、降压芯片和第一配置电路，供电子电路用于接收外部电信号并将其传输至降压芯片，降压芯片用于对接收到的电信号进行降压，第一配置电路用于对降压后的电信号进行滤波后输出；第一配置电路包括功率输出调控电路、启停控制电路、滤波电路、降压电路、反馈电路和直流电压获取电路。

上述供电子电路如图2所示，用于接收外部电信号、降压芯片示意图如图3所示，用于将电压降低至通信模块能够使用的3.3V电压、功率输出调控电路如图4所示，用于根据频率大小控制电压的输出方式，高频使用同步模式，低频使用异步模式、启停控制电路如图5所示，用于控制降压芯片的启动停止、第一滤波电路如图6所示，用于对电信号进行滤波、降压电路如图7所示、反馈电路如图8所示，用于反馈降压芯片输出的电压大小是否符合3.3V、直流电压获取电路如图9所示，用于产生稳定的直流电压。

其中，本案使用降压电路通过MT2604芯片(图3中的降压芯片)进行稳压和降压，该芯片可在4.5V～27V范围内实现直流降压，在针对Type-C快充时可稳定以太网模块的供电电压在3.3V，保护芯片不被高电压击穿，使用外接Type-C口提供的电源，其电压为5V，若支持快速充电电路的电源可提升至9V、12V、15V或20V。

如图10所示，若要实现快速充电功能，则使用CK224系列快充协议芯片，将CK224系列快充协议芯片与九针触针连接，对于支持9V快充的手持式终端，其可以向充电端发送择压指令，提升电压从而达到快充的目的，快充信号由手持式终端发出，底座接收，手持式终端为受电端，底座为输电端，当手持式终端支持快充时，便向底座发送快充开启的信号。

具体的，用户通过连接Type-C口，持续为该装置供电，Type-C口中的供电引脚一方面直接连接底座上的触针，向设备提供充电功率，另一方面通过支路向电源芯片MT2604芯片提供输入电源，用于保持MT2604及9621通信芯片的工作，同时，电路还将Type-C口特有的CC引脚接至CK224芯片上，用以传输快充协议的信号，控制充电器是否打开快充。

在一些实施例中，信号转换模块包括网络接口电路、通信芯片和第二配置电路，通信芯片用于接收USB信号，并根据第二配置电路对接收到的USB信号进行处理，通信芯片将处理后的USB信号转化为通信信号并输出，或者，网络接口电路接收通信信号并将其传输至通信芯片，通信芯片根据第二配置电路对接收到的通信信号进行处理，并将处理后的通信信号转化为USB信号输出，第二配置电路包括第二滤波电路、晶振电路、硬件启停电路和复位电路。

本申请方案中，通信芯片使用DM9621高速以太网转换芯片，对输入的以太网信号进行转换，转换为USB3.0高速信号输出至触针处，进而将信号传入手持式终端，实现通信功能，DM9621是一枚以太网控制芯片，具有内置网络控制寄存器，通过硬件解码的方式将以太网信号转换为USB的差分信号。

如图11所示，DM9621芯片的供电将直接采用3.3V电源电压，在电源处连接一个电容用作电源高频噪声滤波。对于9621特有的锁相环电压，采用磁珠隔离，防止噪声扰动导致锁相环电路产生故障，芯片外部接入一枚25MHz的无源晶振用作时钟源。

上述网络接口电路如图12所示，用于保证信号的稳定传输、通信芯片示意图如图11所示，用于进行USB信号与通信信号之间的转换、第二滤波电路如图13所示，用于对电源电信号进行滤波、晶振电路如图14所示，用于提供时钟、硬件启停电路如图15所示、复位电路如图16所示。

在网络接口电路中，RJ45网口中的两组差分信号线，将直接与芯片的差分信号引脚直接连接，并将9621的USB3.0的两组输入输出差分线连接至触针处，用作USB信号输出，USB信号用两组4.7k欧姆电阻进行上拉，能够保证信号稳定性。

本案集成了通信与充电的功能，并对底座充电功能进行了改进，使得两个模块完成的功能统一在一个装置上，可有效节约空间、价格、物资管理成本。

本申请还提出了一种手持终端充电通信一体化电路，该电路包括：供电电路和信号转换电路，供电电路和信号转换电路通过3V3_BUCK端口连接；供电电路包括供电子电路、降压芯片和第一配置电路，供电子电路U3_VIN端口与降压芯片第二引脚连接、第一配置电路与降压芯片对应的引脚连接；信号转换电路包括网络接口电路、通信芯片和第二配置电路，网络接口电路9621_TX_P端口与通信芯片第八引脚连接，9621_TX_N端口与通信芯片第9引脚连接，9621_RX_P端口与通信芯片第四引脚连接，9621_RX_N端口与通信芯片第五引脚连接、第二配置电路与通信芯片对应的引脚连接。

优选的，信号转换电路还包括：可编程磁盘ROM电路如图17所示，可编程磁盘ROM电路9621_EEDIO端口与与通信芯片第二十引脚连接，9621_EECK端口与与通信芯片第二十一引脚连接，9621_EECS端口与与通信芯片第二十二引脚连接，在9621芯片的SPI输出口处连接一枚可擦写可编程ROM，能够在需要的时候向设备写入日志，以便对设备进行问题追踪和故障查询。

在一些实施例中，第一配置电路与降压芯片对应的引脚连接，具体包括：第一配置电路包括功率输出调控电路、启停控制电路、降压电路、反馈电路和直流电压获取电路，功率输出调控电路U3_VCC端口与降压芯片第七引脚连接、U3_AMM端口与降压芯片第一引脚连接、启停控制电路U3_EN端口与降压芯片第六引脚连接、降压电路U3_BST端口与降压芯片第五引脚连接，U3_SW端口与降压芯片第三引脚连接、反馈电路U3_FB端口与降压芯片第八引脚连接、直流电压获取电路U3_SW端口与降压芯片第三引脚连接获取降压后的电信号，并通过3V3_BUCK端口输出处理后的电信号。

具体的，反馈电路包括第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第三十电阻R30、第三十一电阻R31、第三十一电容C31；第二十四电阻R24一端与降压芯片的反馈端口连接，另一端与第二十五电阻R25串联、第二十四电阻R24与第三十电阻R30、第三十一电阻R31串联，第三十一电容C31一端与反馈输出端连接，另一端与第三十一电阻R31连接。

优选的，降压电路包括第二十三电阻R23、第三十二电容C32、升压端口和开关控制端口，升压端口一端与降压芯片第五引脚连接，另一端与第二十三电阻R23连接，第二十三电阻R23与第三十二电容C32串联，第三十二电容C32与开关控制端口一端连接，开关控制端口另一端与降压芯片第三引脚连接。

在一些实施例中，第二配置电路与通信芯片对应的引脚连接，具体包括：第二配置电路包括第二滤波电路、晶振电路、硬件启停电路和复位电路，第二滤波电路9621_VCCPL端口与通信芯片第四十二引脚连接、晶振电路9821_X1端口与通信芯片第四十七引脚连接，9821_X2端口与通信芯片第四十六引脚连接、硬件启停电路9621_TXD1端口与通信芯片第十二引脚连接，9621_TXD0端口与通信芯片第十三引脚连接，9621_WOL端口与通信芯片第三十三引脚连接，9621_BG RES端口与通信芯片第二引脚连接，9621_RREF端口与通信芯片第三十九引脚连接、复位电路9821_VUSB_IN端口与通信芯片第三十二引脚连接，9821_RSTB端口与通信芯片第三十四引脚连接。

需要说明的是，在本申请方案实现的过程中，上述所有电路图中名称一致的端口是进行连接的，比如图6、图9、图11和图17中的3V3_BUCK端口，电路图中端口名称与芯片引脚名称一致的也已进行连接，比如图3的第五引脚和第三引脚分别与图7中的U3_BST端口和U3_SW端口连接。

如图18所示，在一个实施例中，提供了一种手持终端充电通信一体化的方法，该手持终端充电通信一体化的方法包括步骤S101至步骤S104，详述如下：

一种手持终端充电通信一体化的方法，应用于充电装置上，充电装置包括底座、Type-C接口、以太网接口、供电模块和信号转换模块；Type-C接口、以太网接口设置在底座上，供电模块和信号转换模块设置在底座内；底座上还设置有触针与手持终端接触连接，触针还与供电模块和信号转换模块电连接，方法包括下列步骤：

S101、将通过Type-C接口接收外部设备提供的电源传输至供电模块；

S102、根据供电模块将外部设备提供的电源传输至信号转换模块和触针；

S103、根据信号转换模块将通过以太网接口接收到的通信信号转换为对应的USB信号输出到触针、和/或，将通过触针接收到的USB信号转换为对应的通信信号输出到以太网接口；

S104、根据触针输出电源，和/或，输出USB信号，和/或，接收USB信号并且发送到信号转换模块。

综上，本申请方案提出的一种手持终端充电通信一体化的装置不再依赖插线扩展进行有线以太网通信，增加了人机交互的友好性，同时集成后的方案完美实现了手持式终端的充电通信一体化，在装有底座接口的手持式终端放置时无条件进行充电，并且对具有通信接口的设备进行以太网通信；供电、通信的过程可以同时进行，相互独立，不产生相互影响，使得设备在充电的同时可进行网络通信，

对于后台服务器而言，还可以利用用户收纳设备的习惯保证手持式终端能较长时间与服务器连接，避免由于人工忘记插线或区域内没有无线网络信号导致的手持式终端数据无法上送的现象，使得数据可以得到及时上传和储存。

本领域普通技术人员能够理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是能够通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRA M(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RA M(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征能够进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还能够做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围，以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。