阅读说明：本技术 一种可穿戴设备接触充电控制方法 (Contact charging control method for wearable equipment ) 是由 林远棠 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种可穿戴设备接触充电控制方法,主要解决可穿戴设备如智能手表手环带充电状态指示灯的充电底座无法与充电设备保持同步的充电状态指示或者为解决此问题带来的高昂成本问题,此发明能有效且以极低的成本解决充电座与充电设备充电指示状态不同步的问题。(The invention relates to a contact charging control method for wearable equipment, which mainly solves the problem that a charging base of the wearable equipment, such as an intelligent watch bracelet, with a charging state indicator lamp cannot keep synchronous charging state indication with the charging equipment or the high cost is brought to solve the problem.)

一种可穿戴设备接触充电控制方法

技术领域

本发明涉及一种充电控制方法，具体涉及一种实现充电座和可穿戴设备设备互相通信的方法。

背景技术

目前的智能可穿戴设备如智能手表手环充电方式有金属触点接触、无线充电、金属底壳接触式充电等充电方法，其中利用金属底壳与充电底座接触式充电的方式底壳简洁美观，有利于产品外观设计，这种将设备底壳金属分为正负极充电方式，在外观上看不出充电接口，需要搭配相应的具有正负极金属的充电底座。有一些充电座需要指示灯显示充电状态，如正在充电亮红灯，充满电亮绿灯。带充电指示灯的充电底座一般是无线充电方式或者带无线通信芯片，充电底座与充电设备保持无线通信，当设备充电时通过无线通信的方式发送充电状态信号，此时充电底座通过内置的无线收发芯片接收充电信息，如充满电关闭输出并亮绿灯，充电时亮红灯。

由于充电底座充电状态需要与充电设备保持同步状态，如设备充满电后屏幕显示满电状态，相应的充电底座此时应该同步亮绿灯，目前处理方式有充电底座增加电流检测单元，通过检测充电座的输出电流监控设备是否充满电或者处于充电状态，与充电设备不存在通信，充电设备有充电芯片进行充电并反馈给设备主控芯片，从而现实充电状态，但是这种充电座和充电设备都是单独分离的状态，充电座和充电设备没有通信途径，都是基于充电座或者充电设备自身电路判断充电状态，这种情况下就会出现充电状态不一致或者不同步的情况出现，如充电座显示绿灯充满电状态，但是充电设备此时还处于充电状态，或者充电底座亮绿灯一段时间后充电设备才充满电，这种情况会令消费者无法确定设备是否满电。另外一种方式充电底座和充电设备增加无线通信芯片，如无线充电芯片或者蓝牙芯片保持通信，时刻保持无线通信，充电设备在充电过程中不断向充电底座发送设备的电量，当满电时发送满电信息，此时充电底座和充电设备能保持同步的充电状态指示，充电设备充满电时候充电底座同步亮绿灯指示，但是这种方式需要充电底座和充电设备都增加无线通信芯片，成本高昂且占用设备的线路板空间，不利于可穿戴设备的成本和空间布局。金属接触式充电方式由于是手表底壳和充电座金属表面接触，这种金属面接触充电方式会存在微接触的情况，导致损耗一部分压降，所以充电底座需要增加升压芯片来保证正常的设备充电过程。

发明内容

有鉴于此，本发明基于上述的缺陷提供一种实现充电座和可穿戴设备相互通信的方法，主要解决可穿戴设备如智能手表手环带充电状态指示灯的充电底座无法与充电设备保持同步的充电状态指示或者为解决此问题带来的高昂成本问题，此发明能有效且以极低的成本解决充电座与充电设备充电指示状态不同步的问题。

本发明的具体技术方案如下：

一种可穿戴设备接触充电控制方法，所述方法包括：

可穿戴设备的充电端口和第一处理器连接第一波形形成单元；

所述第一处理器根据当前的充电状态选择预设的通信协议并生成波形编码，所述第一波形形成单元该波形编码对所述输入到所述第一波形形成单元的电压进行处理形成第一信号；

充电座通过可穿戴设备和充电座的接触部接收所述第一信号，

所述充电座上的第二处理器对所述第一信号进行判断，充电指示灯依据判断结果进行指示；同时，所述第二处理器依据所述第一信号选择预设的通信协议并生成波形编码，所述充电座上的第二波形形成单元根据该波形编码对所述输入到所述第二波形形成单元的电压形成第二信号；

所述可穿戴设备通过可穿戴设备和充电座的接触部接收所述第二信号；

所述第一处理器根据所述第二信号对所述第一波形形成单元是否继续形成第一信号进行控制。

进一步地，所述的通信协议至少包括：

可穿戴设备处于正在充电的第一波形适配通信，和

可穿戴设备处于满电状态的第二波形适配通信。

进一步地，当所述可穿戴设备处于正在充电的充电状态时，所述第一信号和第二信号均为第一波形，达成第一波形适配通信。

进一步地，若所述第一处理器接收并识别到所述第二信号后，则停止生成波形编码；

若所述第一处理器生成波形编码后的时间阈值内未接收到所述第二信号，则所述第一波形形成单元持续发送所述第一信号至所述充电座，直至发送次数达到预定次数，或者直至所述第一处理器接收到所述第二信号。

进一步地，当发送次数达到预定次数时所述第一处理器仍然未接收到所述第二信号，则所述第一波形形成单元停止发送所述第一信号至所述充电座。

进一步地，所述第一处理器将所述停止发送事件写入程序的标志位标记，直到下一次充电设备正常通电时所述第一处理器重新根据当前的充电状态选择预设的通信协议并生成波形编码。

进一步地，当所述可穿戴设备处于满电的充电状态时，所述第一信号和第二信号均为第二波形，达成第二波形适配通信。

进一步地，若所述第一处理器接收并识别到所述第二信号后，则停止生成波形编码；

若所述第一处理器生成波形编码后的时间阈值内未接收到所述第二信号，则所述第一波形形成单元持续发送所述第一信号至所述充电座，直至发送次数达到预定次数，或者直至所述第一处理器接收到所述第二信号。

进一步地，当发送次数达到预定次数时所述第一处理器仍然未接收到所述第二信号，则所述第一波形形成单元停止发送所述第一信号至所述充电座。

进一步地，所述第一处理器将所述停止发送事件写入程序的标志位标记，直到下一次充电设备正常通电时所述第一处理器重新根据当前的充电状态选择预设的通信协议并生成波形编码。

通过上述的技术方案，一是不需要增加任何附属的结构实现手表和充电座充电状态的同步，二是本发明创造性地将电源进行了利用，利用场效应管对电源进行处理，使之成为可识别的波形（第一波形形成单元和第二波形形成单元），电源既作为能量的提供者，更是作为通信的通道，提供通信协议的通道使得手表和充电座进行充电状态同步。

附图说明

图1为本发明的充电座的充电电路图。

图2为本发明的手表的充电电路图。

图3为本发明的手表的结构示意图。

图4为本发明的充电座的结构示意图。

图5为本发明的充电设备充电状态判断和通信控制的流程图。

图6为本发明的充电底座充电状态指示灯控制逻辑和通信控制的流程图。

图7是第一种通信协议的波形。

图8是第二种通信协议的波形。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述……，但这些……不应限于这些术语。这些术语仅用来将……区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一……也可以被称为第二……，类似地，第二……也可以被称为第一……。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测（陈述的条件或事件）”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测（陈述的条件或事件）时”或“响应于检测（陈述的条件或事件）”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

本发明的技术方案包括充电设备结构件、充电底座结构件、充电座控制电路、充电设备控制电路、充电控制方法及通信协议，具体如下。

如附图3所示，智能可穿戴设备优选为手表，所述手表包括圆环形的金属底壳第一充电片1和位于所述第一充电片1圆环内部的圆环形的金属底壳第二充电片。优选地，所述第一充电片为负极充电片，第二充电片为正极充电片。手表还包括手表机壳3、手表PCBA4，锂离子电池5和第一单片机6。第一单片机6优选为Apollo3。

如附图4所示，充电座结构件包括充电座第一充电片7、充电座第二充电片8、充电底座9、充电状态指示灯10、Micro USB 5V充电输入接口11、充电底座PCBA12、升压芯片u113和第二单片机14。优选地，所述升压芯片13为SGM66052；所述第二单片机14为MSP430；充电座第一充电片7为金属充电底座负极片；充电座第二充电片8为金属充电底座正极片。当所述手表和所述充电座结构件配合时，所述金属底壳第一充电片1与所述充电座第一充电片7接触、所述金属底壳第二充电片2与所述充电座第二充电片8接触，且所述金属底壳第一充电片1不与所述充电座第二充电片8接触、所述金属底壳第二充电片2不与所述充电座第一充电片7接触。

充电过程和充电状态指示灯显示过程：

外部的适配器或其他直流电源5V电压从充电底座的Micro USB 5V充电输入接口输入，附图1的J1座子接入外部5V电压，5V电压经过U4低压差线性稳压器LDO的PIN4引脚输入降压至3.3V给单片机U7供电，以及三色灯D2供电，5V输入电压与U1升压IC的PIN2引脚相连，当5V电压接入时U1升压IC的PIN6引脚通过R16电阻连接至U4的PIN1电压输出引脚，单片机U7上电并默认GPIO4引脚输出高电平，此时U1的PIN6使能引脚为高电平，U1打开升压功能，将输入5V电压升压到5.5V电压输出，实现充电座升压功能。指示灯一共有三种颜色分别指示3中充电状态，蓝色灯为默认非充电状态，红灯为充电状态，绿灯为充满电状态；

非充电状态亮蓝色指示灯：当用户未放置充电设备在充电底座上充电或者充电设备放置位置不居中，使得充电底座和充电设备金属面接触不好无法正常充电时，此时充电底座亮蓝色指示灯，5V电压接入时U1升压IC的PIN6引脚通过R16电阻连接至U4的PIN1电压输出引脚，单片机U7上电并默认GPIO4引脚输出高电平，此时U1的PIN6使能引脚为高电平，U1打开升压功能，将输入5V电压升压到5.5V电压输出，实现充电座升压功能，此时如果充电座上方没有手表放置时，即充电底座和充电设备没有接触，也没有进行通信，此时5.5V输出电压经过R12和R15分压后经过U3的GPIO6引脚进入，U3识别GPIO6引脚一直为高电平，并判断为充电底座处于非充电转态，U7的GPIO2输出高电平驱动Q3，Q3为N沟道场效应管，Q3导通，D2三色灯共阳连接VCC电压，D2的蓝色灯连接限流电阻R11且经过Q3导通接地，D2的蓝色灯导通，充电底亮蓝色灯，U7的GPIO1和GPIO3为低电平，此时Q4和Q5处于截止状态，D2的绿色和红色灯关闭，用户可看到充电底座亮蓝色指示灯表明未检测到充电设备；

充电状态亮红色指示灯：当充电座正常输出5.5V电压时，充电底座上方放置充电设备如智能手表且正常充电，此时充电底座亮红色指示灯，表明设备正在充电。5V电压接入时U1升压IC的PIN6引脚通过R16电阻连接至U4的PIN1电压输出引脚，单片机U7上电并默认GPIO4引脚输出高电平，此时U1的PIN6使能引脚为高电平，U1打开升压功能，将输入5V电压升压到5.5V电压输出，实现充电座升压功能，此时如果充电座上方有手表正常放置充电，附图4充电底座的7金属充电底座负极片与附图3的1金属手表底壳充电负极片接触，附图3的1金属手表底壳充电负极片与附图2的TP2的GND网络连接，附图4充电底座的8金属充电底座正极片与附图3的2金属手表底壳充电正极片接触，附图3的2金属手表底壳充电正极片与附图2的TP1的5.5V-IN网络连接,充电设备和充电底座通过各自的金属片构成了物理上的接触，充电设备此时已经输入充电底座升压输出的5.5V电压，附图1的TP3表示附图4的8金属充电底座正极片，当有充电设备压在充电底座上时，通过物理重力自然下压金属充电底座正极片，输出的5.5V经过R21和R22分压后进入U7的GPIO5引脚，U7识别为高电平表示有充电设备在充电底座上方软件做标记位，如附图2充电设备TP1的5.5V输入经过Q1防反接P-MOS场效应管进入充电管理芯片U2的pin1引脚，U2的PIN8引脚连接锂离子电池B1进行充电，5.5V电压经过P-MOS管Q1与降压和防反接二极管D1连接U3低压差线性稳压器降压成3.3V给主控U5型号Apollo3供电。5.5V经过Q1与R8和R9分压之后进入U5的GPIO4引脚，U5识别为高电平表示此时已经接入充电底座正在充电，B1锂离子电池经过R19和R20分压后进入U5的GPIO5引脚检测ADC电压值，如果电压处于预设的充电压范围内，根据U5内设定的与充电底座的通信协议调用预定的编码方式生成驱动波形，U5的GPIO3输出驱动波形连接至Q2场效应管的1引脚，5.5V经过R7与Q2连接到地，此时U5的驱动波形驱动Q2进行开关，R7经过Q2的驱动波形不断的开关到地且到地电流超过充电底座的限制保护电流，充电底座的5.5V输出电压同步与U5的驱动波形同步高低电压变化，充电底座的5.5V经过R17和R18分压后进入U7的GPIO6引脚，U7的GPIO6引脚设置为输入状态识别电压高低变化并进行识别，此时U7接收到的波形与U5生成的驱动波形一致，U7识别为充电状态，U7生成预定的反馈充电状态编码波形，反馈充电状态波形通过U7的GPIO4引脚连接至U1的6引脚控制U1按照反馈驱动波形输出5.5V电压，U7的GPIO1引脚输出高电平驱动Q4，此时D2的红色LED灯打开，充电指示灯显示红色，U7的GPIO4处于默认状态输出高电平，U1持续输出5.5V电压，充电设备接收到反馈驱动波形电压，并经过R8和R9进入U5的GPIO4引脚，若U5接收并识别到充电反馈信号，U5停止输出充电驱动波形，若此时U5没有接收到充电电反馈信号则持续反复发送充电驱动信号，预定次数还未接收到反馈信号则停止发送充电信号并写入程序的标志位标记，直到下一次充电设备正常充电又开始进行充电判断通信，充电底座和充电设备完成充电状态下亮红色指示灯的相互通信。

充电满电亮绿色指示灯状态：附图1的TP3表示附图4的8金属充电底座正极片，当有充电设备压在充电底座上时，通过物理重力自然下压金属充电底座正极片，输出的5.5V经过R21和R22分压后进入U7的GPIO5引脚，U7识别为高电平表示有充电设备在充电底座上方软件做标记位，当充电设备正确放置在充电底座上且正常充电时，B1锂离子电池电压经过R19和R20分压后进入U5的GPIO5的ADC引脚，U5对B1锂离子电池电压判断，当B1电压超过预定的电压阈值时U5识别为满电状态，此时U5根据预定的满电状态生产相应的驱动波形，U5的GPIO3引脚输出满电状态的驱动波形驱动Q2进行开关，5.5V经过R7与Q2连接到地，此时U5的驱动波形驱动Q2进行开关，R7经过Q2的驱动波形不断的开关到地且到地电流超过充电底座的限制保护电流，充电底座的5.5V输出电压同步与U5的驱动波形同步高低电压变化，充电底座的5.5V经过R17和R18分压后进入U7的GPIO6引脚，U7的GPIO6引脚设置为输入状态识别电压高低变化并进行识别，此时U7接收到的波形与U5生成的驱动波形一致，U7识别为满电状态，U7生成预定的反馈满电状态编码波形，反馈充电状态波形通过U7的GPIO4引脚连接至U1的6引脚控制U1按照反馈驱动波形输出5.5V电压，若U5接收并识别到满电反馈信号，U5停止输出满电驱动波形，若此时U5没有接收到满电反馈信号则持续反复发送满电驱动信号，预定次数还未接收到反馈信号则停止发送满电信号并写入程序的标志位标记，直到下一次充电设备正常充电又开始进行满电判断通信。U7的GPIO3引脚输出高电平驱动Q5，此时D2的绿色LED灯打开，充电指示灯显示绿色，U7的GPIO4处于输出低电平，U1开关并截止输出5.5V电压，充电底座此时无电压输出，充电底座和充电设备完成满电状态下亮绿色指示灯的通信。

充电设备逻辑判断程序流程图：如附图5所示是充电设备充电状态判断和通信控制的流程图，附图6是充电底座充电状态指示灯控制逻辑和通信控制的流程图。

充电设备和充电底座之间的通信协议如附图7和附图8所示两种通信协议，附图7是根据连续的等时间的高低电平交替变化进行握手通信，附图8是根据连续的高低电平固定时间长度的波形个数进行握手通信，当无设备充电或充电异常时无法实现握手通信，充电底座亮蓝色指示灯表明设备未充电处于待机状态。

附图7所示是第一种通信协议，当充电设备发出如附图7所以的波形，充电座接收到此类型的通信协议波形，该通信方波的T1和T2是相等的，充电设备和充电底座预先保留制定好的握手通信协议，如充电底座接收到连续的5个高电平和5个低电平交替变化，且时间T1=T2=20ms，时间可制定为其他任意约定时间，可识别为正在充电信号，此时充电底座识别到充电设备充电正常，亮红色指示灯显示设备正在充电，且充电底座发送相同的波形，此时充电设备处于接收识别波形转态，当识别到此波形时识别到充电底座反馈充电正常信号，充电设备停止发送充电信号，如果充电设备在发出充电信号后没有收到充电底座反馈的充电信号，则充电设备再次发送相同的充电波形信号，如果多次发送都无法收到反馈信号则停止发送充电信号，充电设备和充电底座充电握手通信完成。同理，当充电底座接收到连续的7个高电平和7个低电平交替变化，且时间T1=T2=20ms，充电底座识别到满电信号，此时充电底座亮绿色指示灯表示设备充满电，充电底座发送T1=T2=20ms连续的7个高电平和7个低电平交替变化相同的反馈方波到充电设备，充电设备识别到满电反馈信号并停止继续发送满电通知信号，如果充电设备在发出充电信号后没有收到充电底座反馈的满电信号，则充电设备再次发送相同的满电波形信号，如果多次发送都无法收到反馈信号则停止发送满电信号，充电设备和充电底座满电握手通信完成。以上通过充电设备和充电底座之间相互的握手通信协议实现不充电，充电和满电状态的T1和T2，高低电平个数可任意制定，只需充电底座和充电设备保持相同的通信协议即可完成握手通信。

如附图8所示第二种通信协议，当充电设备发出如附图8所示的波形时，充电底座识别到固定时长T3=50ms，T4=10ms且连续的5个高电平和5个低电平交替变化的波形时，充电底座识别为设备正在充电，此时充电设备亮红色指示灯表示设备正在充电，且充电底座发送相同的波形，此时充电设备处于接收识别波形转态，当识别到此波形时识别到充电底座反馈充电正常信号，充电设备停止发送充电信号，如果充电设备在发出充电信号后没有收到充电底座反馈的充电信号，则充电设备再次发送相同的充电波形信号，如果多次发送都无法收到反馈信号则停止发送充电信号，充电设备和充电底座充电握手通信完成。当充电设备发出固定时长T3=70ms，T4=10ms且连续的5个高电平和5个低电平交替变化的波形时，充电底座识别为设备正在满电，此时充电设备亮绿色指示灯表示设备满电，且充电底座发送相同的波形，此时充电设备处于接收识别波形转态，当识别到此波形时识别到充电底座反馈满电信号，充电设备停止发送满电信号，如果充电设备在发出满电信号后没有收到充电底座反馈的满电信号，则充电设备再次发送相同的满电波形信号，如果多次发送都无法收到反馈信号则停止发送满电信号，充电设备和充电底座满电握手通信完成。

通过上述的技术方案，一是不需要增加任何附属的结构实现手表和充电座充电状态的同步，二是的电源既作为能量的提供者，更是作为通信的通道，提供通信协议的通道使得手表和充电座进行充电状态同步。

最后应说明的是：以上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精神和范围。