一种蓝牙USB设备及其电路的制作方法

本发明主要涉及usb设备，主要涉及蓝牙usb设备及基于蓝牙usb设备的电路。

背景技术：

蓝牙是一个标准的无线通讯协议，基于设备低成本的收发器芯片，传输距离近、低功耗。由于设备使用无线电(广播)通讯系统，他们并非是以实际可见的线相连，然而准光学无线路径则必须是可行的。要使用蓝牙无线技术，设备必须能够解译某些蓝牙配置文件，蓝牙配置文件定义了可能的应用，并规定了蓝牙设备之间通信的一般行为。蓝牙存在于很多产品中，如电话、平板电脑、媒体播放器、机器人系统、手持设备、笔记本电脑、游戏手柄、以及一些高音质耳机、调制解调器、手表等。蓝牙技术在低带宽条件下临近的两个或多个设备间的信息传输十分有用，蓝牙常用于电话语音传输(如蓝牙耳机)或手持计算机设备的字节数据传输(文件传输)。

相比usb设备(例如带有usb接口的有线键盘、有线鼠标)而言，无线设备(例如无线键盘、无线鼠标)的优势在于：实现了终端设备的无线控制，使用户摆脱了线缆束缚，其缺陷在于：产品价格十分昂贵，且信号传输稳定性较差，存在一定的操作延迟，不适于大型游戏玩家使用。而大部分游戏玩家，都希望获取到usb设备的零延迟感的使用体验同时，又能体验无线设备的操控便利性。

蓝牙键盘是指通过蓝牙协议进行无线传输，在有效的范围内进行蓝牙通讯的键盘，它能实现与终端的无线通信和无线控制，使用户摆脱线缆束缚。目前市场上存在蓝牙键盘充电宝，但这种蓝牙键盘充电宝不支持鼠标，只能针对于键盘使用，也就是说，这种装置针对的usb设备很局限。并且，蓝牙键盘充电宝的体积比较大，所以无法内嵌在键盘内，浪费了空间。而现存有的桌面蓝牙键盘转换器，其内部没有电源，需要一直有外接电源供电，故不能随意移动，并且这种转换器的体积也过于庞大，同样只能外置使用。

技术实现要素：

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有的蓝牙usb设备中存在的问题，提出了本发明。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：控制模块，控制模块读取接收的第一信号并将所述第一信号解码为第二信号；收发模块，包括通讯子模块和蓝牙子模块，接收所述控制模块传送的所述第二信号；所述控制模块通过所述通讯子模块，与所述蓝牙子模块建立连接，并将第二信号传送给所述蓝牙子模块，所述蓝牙子模块通过蓝牙协议将接收的所述第二信号传送给所述第一信号的信号端。

作为本发明所述蓝牙usb设备的一种优选方案，其中：还包括，操作模块，其包括接收端和发送端，且两者之间存在通讯协议，所述发送端，与所述控制模块和收发模块相连接，发送所述第一信号给所述控制模块，所述控制模块解码为第二信号，并传送至蓝牙子模块；所述接收端与所述蓝牙子模块之间设有蓝牙协议，所述蓝牙子模块通过蓝牙协议将所述第二信号传送至接收端。

作为本发明所述蓝牙usb设备的一种优选方案，其中：所述通讯子模块包括串口和通用输入输出端口，通过所述串口将传输的信号从所述控制模块传送至所述蓝牙子模块；通过所述通用输入输出端口将传输的信号从所述蓝牙子模块传送至所述控制模块。

作为本发明所述蓝牙usb设备的一种优选方案，其中：所述发送端还包括操作子模块，所述控制模块接收所述操作子模块发出的第一信号，解码为第二信号，并发送至接收端，识别所述发送端。

作为本发明所述蓝牙usb设备的一种优选方案，其中：还包括，连接端口，所述连接端口包括，第一连接口和第二连接口，所述第一连接口与所述发送端相连接，所述第二连接口与外接电源相连接。

作为本发明所述蓝牙usb设备的一种优选方案，其中：还包括，唤醒模块，与所述蓝牙子模块相连接；电池管理模块，包括锂电池和管理子模块，所述管理子模块将所述锂电池提供的电通过转化后，为所述控制模块、所述收发模块和所述唤醒模块供电。

本发明还提供了一种基于蓝牙usb设备的电路，包括蓝牙usb设备；以及，第一开关，与所述第二开关和所述控制模块并联，与第三开关和所述蓝牙子模块并联，与所述唤醒模块并联，与所述发送端串联；第二开关，与所述第一开关和所述发送端并联，与第三开关和所述蓝牙子模块并联，与所述唤醒模块并联，与所述控制模块串联；第三开关，与所述蓝牙子模块、所述唤醒模块、所述第二开关和所述控制模块串联，与所述第一开关和所述发送端并联。

作为本发明所述基于蓝牙usb设备的电路的一种优选方案，其中：还包括，低压差线性稳压器，其与所述第一开关和所述发送端并联，与所述第二开关、所述控制模块和第三开关串联，与所述蓝牙子模块和所述唤醒模块串联；所述锂电池为所述管理子模块供电，所述述管理子模块将提供的电压升压后输送给所述低压差线性稳压器，并输出稳定电压分别给所述控制模块、所述蓝牙子模块和所述唤醒模块。

作为本发明所述基于蓝牙usb设备的电路的一种优选方案，其中：所述控制模块通电后，检测所述第一连接口，检测后进行枚举，所述第一连接口通过所述串口将信号发送给所述控制模块；所述控制模块监听所述通用输入输出端口，通过所述第一连接口连接的发送端的状态灯，反应所述通用输入输出端口的变化。

作为本发明所述基于蓝牙usb设备的电路的一种优选方案，其中：所述第三开关断开，所述蓝牙子模块、所述控制模块和所述唤醒模块停止工作，所述电池管理模块进行充电。

本发明的有益效果：本发明提高了电路的集成化水平，缩小了电路便于将控制器直接放入键盘内部，提供休眠模式以节省电能延长续航且搭载了电池电源管理电路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明提供的第一个实施例中蓝牙usb设备的整体结构流程示意图；

图2为本发明提供的第二个实施例中蓝牙usb设备的整体结构流程示意图；

图3为本发明提供的第三个实施例中蓝牙usb设备的整体结构流程示意图；

图4为本发明提供的第五种实施例中基于蓝牙usb设备的电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

参照图1，为本发明第一个实施例中提供了一种蓝牙usb设备，其主体包括控制模块100、收发模块200。控制模块100包括调制解调器，控制模块100读取接收的第一信号并通过调制解调器将所述第一信号解码为第二信号。收发模块200包括通讯子模块201和蓝牙子模块202，接收所述控制模块100传送的所述第二信号。当第一信号传送至控制模块100后，通过调制解调器将第一信号解码为第二信号，控制模块100通过通讯子模块201与蓝牙子模块202建立连接，并将第二信号传送给蓝牙子模块202，蓝牙子模块202通过蓝牙协议将接收的第二信号传送给第一信号的信号端。其中，需要说明的是，控制模块100为单片机，为了携带方便，将计算机的cpu、ram、rom等集中在一片芯片上，即优选为采用微控制器(mcu)。

参照图2，为本发明蓝牙usb设备提供的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：还包括操作模块300。具体实施方式：操作模块300包括接收端301和发送端302，接收端301和发送端302之间存在通讯协议，保证两者之间能通讯。在本实施例中，发送端302优选为一般的usb设备，比如：鼠标、键盘等，接收端301优选为终端，比如：电脑、平板等。为方便理解，以下发送端302以键盘为例，接收端301以电脑为例，阐述实现该实施例功能性步骤。在键盘按下任意键并通过第一信号传送到mcu中，mcu将接收的第一信号通过调制解调器将第一信号解码为第二信号，mcu通过通讯子模块201，和蓝牙子模块202建立连接，将解码后的第二信号传送给蓝牙子模块202。蓝牙子模块202和电脑之间通过蓝牙协议相互通信，所以，通过蓝牙协议，蓝牙子模块202将第二信号传送给电脑。

需要说明的是，通讯子模块201包括串口201a和通用输入输出端口201b，在控制模块100(即mcu)和蓝牙子模块202之间建立通讯的输送和接收的过程中，控制模块100(即mcu)向蓝牙子模块202传输信号时，通过串口201a传输。蓝牙子模块202向控制模块100传输信号时，通过通用输入输出端口201b传输。

在这一实施方式中，发送端302还包括操作子模块302a，通过操作子模块302a的指令发送出第一信号，控制模块100(即mcu)接收第一信号，并通过调制解调器将第一信号解调成第二信号，并通过串口201a传送至蓝牙子模块202，第二信号又通过蓝牙子模块202和接收端301之间的蓝牙协议，从蓝牙子模块202传送至接收端301，最后接收端301识别发送端302。这里所提及的识别，是在操作子模块302a按下后，接收端301发送第一指示灯状态信息至蓝牙子模块202，蓝牙子模块202通过通用输入输出端口201b传送至控制模块100，然后控制模块100控制对应的第一指示灯的状态。也就是说，控制模块100在该实施例中，开机后，首先接通需要的通用输入输出端口201b，并接通与发送端302相连接的usb接口，并不停地检测usb设备是否插入，若检测到发送端302，将会进行枚举，枚举完成后，控制模块100重复进行两项工作：其一，监听usb接口发来的信息，若收到发来的信息，将信息解码后通过串口201a发出。其二，监听通用输入输出端口201b是否改变，若状态改变则通过usb接口通知发送端302改变状态灯的亮灭。需要注意的是，在该实施例中，在usb接口没有通讯任务时，控制模块100的核心将会关闭以节省耗电，若usb接口有信息传入，立即唤醒控制模块100核心处理接收到的信号。

在本实施例中，发送端302优选为一般的usb设备，比如：鼠标、键盘等，接收端301优选为终端，比如：电脑、平板等，控制模块100为单片机，优选为采用微控制器(mcu)，为方便理解，以下发送端302以键盘为例，接收端301以电脑为例，控制模块100以mcu为例，阐述实现该实施例功能的步骤。在无线工作模式且没有休眠的任意时刻在电脑上插入键盘，mcu识别该键盘，进行枚举并建立通讯。当键盘上的按键(在该实施例中，操作子模块302a优选为按键)被按下时，mcu收到按键发出的usb报文后(即第一信号)进行解码成第二信号。解码后的第二信号通过串口将解码后的第二信号发送给蓝牙子模块202，蓝牙子模块202收到信息后通过蓝牙通讯协议发送给对应的电脑。例如，当按下按键numlock、capslock、scrolllock键后，若电脑发送num、caps、scroll灯状态信息到蓝牙子模块202中，蓝牙子模块202解码信息并通过通用输入输出端口201b发送给mcu，mcu控制点亮对应的键盘的状态灯。

参照图3，为本发明蓝牙usb设备提供的第三个实施例，该实施例不同于第二个实施例的是：还包括唤醒模块400、电池管理模块500和连接端口700。连接端口700包括第一连接口701和第二连接口702，其中，第一连接口701一端与发送端302相连接，另一端与控制模块100相连接，第二连接口702一端与外接电源相连接，另一端与电池管理模块500相连接。需要说明的是，第一连接口701与发送端302相连接的接口为usb接口，第二连接口702与外接电源相连接的为充电接口。唤醒模块400和蓝牙子模块202相连接，当蓝牙子模块202接收不到发送端302的信号，蓝牙子模块202会进入休眠模式，因为蓝牙子模块202在启用中，比较耗电，故在不使用的时候进入休眠模式可以降低整个系统的耗电量，延长可以使用的时间。当需要工作时，通过唤醒模块400唤醒蓝牙子模块202，此时，蓝牙子模块202便会退出休眠模式恢复无线工作模式。在本实施方式中，电池管理模块500包括锂电池501和管理子模块502，管理子模块502将锂电池501提供的电压上升至5v，分别为第一连接口701和控制模块100、收发模块200中的串口201a、通用输入输出端口201b，以及唤醒模块400供电。若锂电池501没电时，可以通过第二连接口702与外接电源相连接，既实现对锂电池501充电，还实现了为其他需要通电的部件供电的性能。

参照图4，为本发明一种基于蓝牙usb设备的电路提供的第四个实施例，该实施例不同于第三个实施例的是：还包括第一开关b1、第二开关b2、第三开关a和低压差线性稳压器600。第一开关b1与第二开关b2、控制模块100、第三开关a、蓝牙子模块202以及唤醒模块400并联，与发送端302串联。第二开关b2与第一开关b1、发送端302、第三开关a、蓝牙子模块202、唤醒模块400并联，与控制模块100串联。第三开关a与蓝牙子模块202、唤醒模块400、第二开关b2、控制模块100串联，第三开关a与第一开关b1和发送端302并联。低压差线性稳压器600与第一开关b1和发送端302并联，低压差线性稳压器600与第二开关b2、控制模块100、第三开关a、蓝牙子模块202和唤醒模块400串联。

低压差线性稳压器600(ldo)是新一代的集成电路稳压器，它与三端稳压器最大的不同点在于，低压差线性稳压器自耗很低的微型片上系统(soc)，它通常具有极低的自有噪声和较高的电源抑制比psrr。它可用于电流主通道控制，芯片上集成了具有极低线上导通电阻的mosfet，肖特基二极管、取样电阻和分压电阻等硬件电路，并具有过流保护、过温保护、精密基准源、差分放大器、延迟器等功能。在该实施例中，电池管理模块500包括锂电池501和管理子模块502，管理子模块502将锂电池501提供的电压上升至5v，分别为第一连接口701和低压差线性稳压器600供电，低压差线性稳压器600进行降压并输出稳定的电压提供给蓝牙子模块202、控制模块100以及唤醒模块400。若锂电池501没电时，可以通过第二连接口702与外接电源相连接，既实现对锂电池501充电，还实现了为其他需要通电的部件供电的性能。

需要说明的是，在本实施例中，蓝牙子模块202开机稳定后，首先进行唤醒模块400是否插入的检测，并声明一个低功耗模式标志位。若检测到唤醒模块400插入，便将低功耗模式标志位置1，否则将其置0，并将第二开关b2与第一开关b1打开。随后启动蓝牙通讯协议，并在蓝牙子模块202刚开机的20秒内进入可被发现的配对状态，若在20秒内有主机提出配对申请，蓝牙子模块202将会和该主机进行配对，并进行连接。20秒过后，蓝牙将会关闭配对，此时蓝牙子模块202不可以被扫描发现。在蓝牙子模块202的工作状态下，蓝牙子模块202通过串口201a将会一直监听是否有数据信息传入，如有数据信息传入，首先判断数据信息是否完整。若不完整，将把收到的信息丢弃，以免影响通讯。若信息完整，将会进行解析解码，将收到的按键状态信息通过蓝牙子模块202发出，通知接收端301有按键按下，并记录当前的已开机时间t0。在正常工作模式下，蓝牙子模块202也同时在等待主机的状态灯信息(caps、num、scroll)，若灯信息有变化，将会通过通用输入输出端口201b通知控制模块100。在蓝牙子模块202正常工作的状态下，每1秒都会进入一次低功耗检测程序，低功耗检测程序将用当前已开机时间t减去t0。若差值大于900秒(15分钟)且低功耗模式标志位为1，此时将会开启进入低功耗模式，关闭第二开关b2与第一开关b1，断开蓝牙子模块202连接，然后蓝牙子模块202晶振停振进入超低功耗工作模式，并等待触摸唤醒模块400传来的唤醒信号，当接收到唤醒模块400的唤醒信号，蓝牙子模块202将会重启。

本发明一种基于蓝牙usb设备的电路提供的第五个实施例，该实施例不同于第四个实施例的是：

当发送端302和接收端301之间插入电缆。此时，进入有线工作模式，退出无线工作模式，第三开关a断开，且第一开关b1和第二开关b2强制闭合，所以蓝牙子模块202、控制模块100和唤醒模块400停止工作，电池管理模块500通过发送端302和接收端301之间插入的电缆进行充电。

较佳的，在本实施例中，第一开关b1、第二开关b2和第三开关a采用场效应管构成，包括，实体开关、三极管、继电器构成等效电路。场效应管是电压控制器件，管子的导电情况取决于栅极电压的高低，场效应管漏源静态伏安特性以栅极电压ugs为参变量，场效应管的放大能力用gm衡量，场效应管的输入阻抗很大，输入电流极小。三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件，其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的pn结，两个pn结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有pnp和npn两种。继电器(relay)，也称电驿，是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。唤醒模块采用触摸式唤醒，根据实际情况可以更换为实体开关、三极管、继电器等原件构成的等效电路。

在该实施例中，串口201a和通用输入输出端口201b，与i²c、i²s、spi接口或者使用gpio(通用输入输出端口)组成的键盘矩阵替换使用。本实施例中采用串口是串行接口，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，并可以利用电话线，从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢，选择用串口而不用并口的原因是：8位通道之间的互相干扰，传输时速度就受到了限制，而且当传输出错时，要同时重新传8个位的数据。串口没有干扰，传输出错后重发一位就可以了，所以要比并口快。i²c(inter－integratedcircuit)总线是用于连接微控制器及其外围设备，i²c总线支持任何ic生产过程(nmoscmos、双极性)，每个器件都有一个唯一的地址识别(无论是微控制器——mcu、lcd驱动器、存储器或键盘接口)，而且都可以作为一个发送器或接收器(由器件的功能决定)。蓝牙通讯协议与射频(radiofrequency)、zigbee协议、超宽带(ultrawideband)、nfc的通讯方式替换使用。其中，射频是一种高频交流变化电磁波的简称，每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于10000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。而zigbee协议适应无线传感器的低花费、低能量、高容错性等的要求，zigbee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术，主要用于近距离无线连接，它有自己的协议标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。nfc还是一种近距离连接协议，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。所以，蓝牙通讯协议与射频(radiofrequency)、zigbee协议、超宽带(ultrawideband)、nfc的通讯方式替换使用。

较佳的，本发明中提及的低压差线性稳压器600，可以替换成降压斩波、三极管的电平转换或者电阻分压，实现降压及稳压(从5v降压到3.3v，并稳定在3.3v)的功能，也即，能实现此功能的可替换性元件，均在本发明的保护范围内，不赘述。

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限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。