一种电子设备及其控制方法与流程

本发明涉及智能终端领域，尤其涉及一种电子设备及其控制方法。

背景技术：

随着智能移动终端的发展，便携性、尺寸、传感器和电池的要求都在逐步提高，智能可穿戴设备的性能优势将越来越明显，目前，越来越多的智能可穿戴设备都配备了近距离无线通信(nearfieldcommunication，nfc)支付和无线充电(wirelesscharging)功能。

nfc是在射频识别(radiofrequencyidentification，rfid)及互联网技术的基础上发展起来的，具备双向连接和识别的特点，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换，常应用于公交支付、小额度免密支付、门禁系统等等。

无线充电技术是指携带有电池的设备，在进行充电时，不需要借助电导线，而是利用电磁波感应原理或其它相关的交流感应技术，在发送端和接收端采用对应的装置，通过发送和接收感应的交流信号来进行充电。

智能可穿戴设备的nfc支付和无线充电功能，均需要配置相应的磁感应线圈来满足各自在无线环境下的应用，但是，在现有技术下，一个智能可穿戴设备的nfc支付和无线充电各自需要的磁感应线圈是互相独立，而且还需要采用磁场隔离装置进行隔离，以防止对对方的磁场造成干扰，这样，就需要一定空间容纳nfc支付和无线充电各自需要的磁感应线圈，以及磁场隔离装置。

然而，由于磁感应线圈的布局复杂，因此需要的空间比较大，而且还需要额外增加磁场隔离装置，使得智能可穿戴设备的体积也得相应增大，实现难度和成本增大，从而导致智能可穿戴设备美观性和便利性降低，显然，不符合市场的实际需求。

有鉴于此，需要提出一种既能满足性能要求和空间要求的新方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种电子设备及其控制方法，用以解决现有技术中智能可穿戴设备中，由于nfc通信和无线充电均需要配备相应的磁感应线圈，导致智能可穿戴设备的空间体积相应增大的问题。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

一种电子设备，包括主控制器、磁感应线圈、开关装置、nfc装置和无线充电装置，其中，

所述主控制器，用于控制所述nfc装置和所述无线充电装置工作，所述主控制器通过所述nfc装置与所述开关装置相连，且所述主控制器通过所述无线充电装置与所述开关装置相连；

所述磁感应线圈，用于与外部的磁场发生装置进行电磁感应以使所述磁感应线圈的电流变化；

所述开关装置，与所述磁感应线圈相连接，用于接收所述主控制器发送的控制信号以控制所述磁感应线圈的输入端在nfc装置和无线充电装置之间切换；

所述nfc装置，用于根据所述磁感应线圈上的电流变化数据控制所述磁感应线圈进行nfc通信；

所述无线充电装置，用于根据所述磁感应线圈上的电流变化数据控制所述磁感应线圈进行无线充电。

可选的，所述nfc装置至少包括nfc控制器和nfc磁感应线圈调整电路，其中，

nfc磁感应线圈调整电路，一端与所述开关装置相连接，另一端与所述nfc控制器相连接，用于将所述磁感应线圈的谐振频率调整为预设的第一谐振频率，其中，所述第一谐振频率为进行nfc通信时所需的谐振频率；

所述nfc控制器，一端与所述主控制器相连接，用于进行nfc通信。

可选的，所述nfc磁感应线圈调整电路至少包括第一电阻、第二电阻、第一电容，其中，

所述第一电阻，一端与所述nfc控制器相连接，另一端分别与所述第一电容和所述开关装置相连接；

所述第二电阻，一端与所述nfc控制器相连接，另一端分别与所述第一电容和所述开关装置相连接；

其中，所述第一电阻、所述第二电阻和所述第一电容，用于确定所述第一谐振频率。

可选的，所述无线充电装置至少包括无线充电电路和无线充电磁感应线圈调整电路，其中，

无线充电磁感应线圈调整电路，一端与所述开关装置相连接，另一端与无线充电电路相连接，用于将所述磁感应线圈的谐振频率调整为预设的第二谐振频率，其中，所述第二谐振频率为进行无线充电时所需的谐振频率；

所述无线充电电路，一端与所述主控制器相连接，另一端与所述无线充电磁感应线圈调整电路相连接，用于进行无线充电。

可选的，所述无线充电电路至少包括充电管理控制器、整流滤波调整电路和可充电电池，其中，

所述充电管理控制器，一端与所述主控制器相连接，另一端分别与可充电电池和整流滤波调整电路相连接，用于实现对所述可充电电池的电量管理，以及实现与所述主控制器的通信；

所述整流滤波调整电路，一端与所述无线充电磁感应线圈调整电路相连接，用于将获得的交流电压转换为指定的直流电压，以及实现在转换过程中所需的滤波稳压功能；

所述充电电池，用于提供电能。

可选的，所述无线充电磁感应线圈调整电路至少包括第三电阻、第四电阻和第二电容，其中，

所述第三电阻，一端与所述无线充电电路相连接，另一端分别与所述第二电容和所述开关装置相连接；

所述第四电阻，一端与所述无线充电电路相连接，另一端分别与所述第二电容和所述开关装置相连接；

其中，所述第三电阻、所述第四电阻和所述第一电容，用于确定所述第一谐振频率。

可选的，所述磁感应线圈用于：

确定所述谐振频率在所述第一谐振频率和所述第二谐振频率之间切换时，所述第二电容的容值为所述第一电容的容值的四倍。

可选的，所述开关装置至少包括第一开关组和第二开关组，其中，

所述第一开关组，一端与所述nfc装置相连接，另一端与所述磁感应线圈相连接，用于在导通时，将所述nfc装置与所述磁感应线圈相连接，以完成nfc通信；

所述第二开关组，一端与所述无线充电装置相连接，另一端与所述磁感应线圈相连接，用于在导通时，将所述无线充电装置与所述磁感应线圈相连接，以完成无线充电。

可选的，所述主控制器还用于：

在所述nfc装置进行nfc通信时，运行nfc协议和nfc应用程序；

在所述无线充电装置进行无线充电时，配置与所述充电管理控制器相关的寄存器。

可选的，所述电子设备还包括：

状态预制电路，与所述主控制器相连接，用于在所述主控制器工作出现异常时，保留所述开关装置中第一开关组和第二开关组的导通或断开状态，以及保留所述主控制器的最后一次控制状态。

一种电子设备的控制方法，包括：

将所述电子设备配置的主控制器依次通过nfc装置、第一开关组与磁感应线圈连接，以及所述主控制器依次通过无线充电装置、第二开关组与所述磁感应线圈连接；

所述主控制器向所述第一开关组、所述第二开关组发送第一控制信号，以使所述第一开关组与所述磁感应线圈的输入端导通，且所述第二开关组与所述磁感应线圈的输入端断开；

所述主控制器向所述第一开关组、所述第二开关组发送第二控制信号，以使所述第一开关组与所述磁感应线圈的输入端断开，且所述第二开关组与所述磁感应线圈的输入端导通；

其中，所述主控制器，用于控制所述nfc装置和所述无线充电装置工作；所述磁感应线圈，用于与外部的磁场发生装置进行电磁感应以使所述磁感应线圈的电流变化；所述nfc装置，用于根据所述磁感应线圈上的电流变化数据控制所述磁感应线圈进行nfc通信；所述无线充电装置，用于根据所述磁感应线圈上的电流变化数据控制所述磁感应线圈进行无线充电。

可选的，还包括：

所述主控制器监测所述nfc装置是否正在通过所述磁感应线圈进行数据传输；

若是，则所述主控制器停止向所述第一开关组、所述第二开关组发送所述第二控制信号。

可选的，还包括：

所述主控制器确定有无线充电发射端接入，且可充电电池的电量低于第一预设阈值时，所述主控制器停止向所述第一开关组、所述第二开关组发送所述第一控制信号。

本发明实施例中，提供的电子设备包括一个磁感应线圈，由主控制器控制开关装置在上述一个磁感应线圈之间切换，通过磁感应线圈与外部的磁场发生装置进行电磁感应以使磁感应线圈的电流变化，根据电流变化数据控制磁感应线圈分别进行nfc通信和无线充电，这样，一个磁感应线圈就能支持nfc通信和无线充电，不仅简化了设计，节省了空间，还降低了制作成本，提高了用户使用的便捷性。

附图说明

图1为本发明实施例中电子设备进行nfc通信时磁感应线圈工作原理图；

图2为本发明实施例中电子设备系统结构示意图；

图3为本发明实施例中电子设备的电子电路框图；

图4为本发明实施例中电子设备的控制方法流程图。

具体实施方式

为了解决现有技术中智能可穿戴设备中，由于近距离无线通信(nearfieldcommunication，nfc)支付功能和无线充电功能均需要配备相应的磁感应线圈，导致智能可穿戴设备的设计体积相应增大的问题，本发明实施例中，提供了一种电子设备，采用主控制器控制磁感应线圈在nfc装置和无线充电装置之间切换，在不增加额外磁感应线圈的情况下，利用磁感应线圈在与nfc装置和无线充电装置相连时不同的电流变化，控制nfc通信和无线充电。

本发明实施例中，参阅图1所示，电子设备在进行nfc通信(如，nfc支付)时，当磁感应线圈(图中nfc终端读卡器)通过变化的电流时，周围(图1中的nfc设备，即，本发明实施例的电子设备)会产生感应磁场，根据法拉第电磁感应定律，感应磁场又能影响磁感应线圈(图1中nfc终端读卡器)上电流的变化，从而传递相应的信息。

本发明实施例中，电子设备在进行无线充电时，由于电子设备的磁感应线圈与无线充电发射端(如，无线充电器)的磁感应线圈处于同一谐振频率，当无线充电发射端的磁感应线圈注入振荡电流后，会因此产生振荡的电磁场，而电子设备的磁感应线圈具有相同的谐振频率，因此，根据磁场共振原理，电子设备的磁感应线圈也产生相应的振荡电流，电子设备可以利用该振荡电流进行无线充电。

下面通过具体实施例对本发明方案进行详细描述，当然，本发明并不限于以下实施例。

参阅图2所示，本发明实施例中，设计了一种电子设备，包括主控制器20、磁感应线圈21、开关装置22、nfc装置23和无线充电装置24，其中，

主控制器20，用于控制nfc装置23和无线充电装置24工作，主控制器20通过nfc装置23与开关装置22相连，且主控制器20通过无线充电装置24与开关装置22相连；

磁感应线圈21，用于与外部的磁场发生装置进行电磁感应以使磁感应线圈21的电流变化；

开关装置22，与磁感应线圈21相连接，用于接收主控制器20发送的控制信号以控制磁感应线圈21的输入端在nfc装置23和无线充电装置24之间切换；

nfc装置23，用于根据磁感应线圈21上的电流变化数据控制磁感应线圈21进行nfc通信；

无线充电装置24，用于根据磁感应线圈21上的电流变化数据控制磁感应线圈21进行无线充电。

在具体实施时，本发明实施例提供的电子设备，通过主控制器20发送控制信号至开关装置22，以控制磁感应线圈21的输入端在nfc装置23和无线充电装置24之间切换，当磁感应线圈21的输入端接入nfc装置23时，该nfc装置23根据磁感应线圈21上的电流变化数据控制磁感应线圈21进行nfc通信，当磁感应线圈21的输入端接入无线充电装置24时，该无线充电装置24根据磁感应线圈21上的电流变化数据控制磁感应线圈21进行无线充电。

具体的，本发明实施例提供的nfc装置23可以有多种具体结构实现其功能，参阅图3所示，nfc装置23至少包括：nfc控制器230和nfc磁感应线圈调整电路231，其中，nfc磁感应线圈调整电路231，一端与开关装置22相连接，另一端与nfc控制器230相连接，用于将磁感应线圈21的谐振频率调整为预设的第一谐振频率，其中，第一谐振频率为进行nfc通信时所需的谐振频率；nfc控制器230，一端与主控制器20相连接，用于进行nfc通信。

进一步地，nfc控制器230负责将接收到的数字信号转换为射频信号，并通过谐振频率为第一谐振频率的磁感应线圈经过电磁感应传递出去，以及将通过磁感应线圈接收到射频信号转换为数字信号，传回主控制器20，以实现nfc通信，完成nfc支付功能等。

具体的，本发明实施例提供的nfc磁感应线圈调整电路231可以有多种具体结构实现其功能，参阅图3所示，nfc磁感应线圈调整电路231至少包括：第一电阻、第二电阻、第一电容，其中，第一电阻，一端与nfc控制器230相连接，另一端分别与第一电容和开关装置22相连接；第二电阻，一端与nfc控制器230相连接，另一端分别与第一电容和开关装置22相连接；其中，第一电阻、第二电阻和第一电容，用于确定第一谐振频率。

具体的，本发明实施例提供的无线充电装置24可以有多种具体结构实现其功能，参阅图3所示，无线充电装置24至少包括无线充电电路240和无线充电磁感应线圈调整电路241，其中，无线充电磁感应线圈调整电路241，一端与开关装置22相连接，另一端与无线充电电路240相连接，用于将磁感应线圈21的谐振频率调整为预设的第二谐振频率，其中，第二谐振频率为进行无线充电时所需的谐振频率；无线充电电路240，一端与主控制器20相连接，另一端与无线充电磁感应线圈调整电路241相连接，用于进行无线充电。

具体的，本发明实施例提供的无线充电电路240可以有多种具体结构实现其功能，参阅图3所示，无线充电电路240至少包括：充电管理控制器、整流滤波调整电路和可充电电池，其中，充电管理控制器，一端与主控制器20相连接，另一端分别与可充电电池和整流滤波调整电路相连接，用于实现对可充电电池的电量管理，以及实现与主控制器20的通信；整流滤波调整电路，一端与无线充电磁感应线圈调整电路241相连接，用于将获得的交流电压转换为指定的直流电压，以及实现在转换过程中所需的滤波稳压功能；充电电池，用于提供电能。

具体的，本发明实施例提供的无线充电磁感应线圈调整电路241可以有多种具体结构实现其功能，参阅图3所示，无线充电磁感应线圈调整电路241至少包括：第三电阻、第四电阻和第二电容，其中，第三电阻，一端与无线充电电路240相连接，另一端分别与第二电容和开关装置22相连接；第四电阻，一端与无线充电电路240相连接，另一端分别与第二电容和开关装置22相连接；其中，第三电阻、第四电阻和第一电容，用于确定第一谐振频率。

具体的，本发明实施例提供的开关装置22可以有多种具体结构实现其功能，参阅图3所示，开关装置22至少包括：第一开关组220和第二开关组221，其中，第一开关组220，一端与nfc装置23相连接，另一端与磁感应线圈21相连接，用于在导通时，将nfc装置23与磁感应线圈21相连接，以完成nfc通信；第二开关组221，一端与无线充电装置24相连接，另一端与磁感应线圈21相连接，用于在导通时，将无线充电装置24与磁感应线圈21相连接，以完成无线充电。

本发明实施例中，主控制器20在控制nfc装置23进行nfc通信时，还需要运行nfc协议和nfc应用程序，以及在控制无线充电装置24进行无线充电时，需要配置与充电管理控制器相关的寄存器。

进一步地，继续参阅图3所示，本发明实施例提供的电子设备还可以包括：状态预制电路25、无线通信电路26和外置充电按钮27，其中，状态预制电路25与主控制器20相连接，用于在主控制器20工作出现异常时，保留开关装置22中第一开关组220和第二开关组221的导通或断开状态，以及保留主控制器20最后一次的控制状态；无线通信电路26，与主控制器20相连接，用于在无线充电时，与无线充电发射端(如，无线充电器)进行通信，将电子设备中的可充电电池的充电信息(如，充电功率、电量、充电速度)告知给无线充电发射端，无线充电发射端获知电子设备的充电信息后进行相应的配置，配置完成后进行无线充电；外置充电按钮27，与主控制器20相连接，可以用于直接通知主控制器20切换开关装置22进行无线充电。

本发明实施例中，基于磁感应原理，磁感应线圈21的谐振频率在第一谐振频率和第二谐振频率之间切换时，所述第二电容的容值为所述第一电容的容值的四倍。

较佳的，本发明实施例中，nfc磁感应线圈调整电路中第一谐振频率f1可以采用如下公式获得：

其中，c1为nfc磁感应线圈调整电路中的第一电容，即为第一谐振频率匹配的电容。

较佳的，本发明实施例中，无线充电磁感应线圈调整电路的第二谐振频率f2，可以采用如下公式获得：

其中，c2为无线充电磁感应线圈调整电路中的第二电容，即为第二谐振频率匹配的电容。

本发明实施例中，第一电阻和第二电阻可以影响nfc磁感应线圈调整电路中q值，第三电阻和第四电阻可以影响无线充电磁感应线圈调整电路中q值，所谓q值，即可以理解为电感参数值，因此，在磁感应线圈电感量固定的前提下，可以通过调整匹配电容可以得到不同的谐振频率。

较佳的，本发明实施例中，电子设备进行无线充电时所需的第二谐振频率优选为6.78mhz，在该频段下，金属的热感应效应很低，安全性较高，电子设备进行nfc通信时所需的第一谐振频率优选为13.56mhz，通过计算，当第一谐振频率为13.56mhz，且第二谐振频率为6.78mhz时，第二电容的容值为第一电容的容值的四倍。

基于上述实施例，电子设备的主控制器依次通过nfc装置、第一开关组与磁感应线圈相连接，以及依次通过无线充电装置、第二开关组与磁感应线圈相连接，通过主控制器向第一开关组、第二开关组发送不同的控制信号，以控制nfc装置和无线充电装置工作。

参阅图4所示，基于上述实施例，一种电子设备的控制方法具体流程如下：

步骤400：主控制器向第一开关组和第二开关组交替性地发送第一控制信号和第二控制信号。

具体的，本发明实施例中，预先设定一个时长，主控制器会以该时长为周期，向第一开关组和第二开关组交替性地发送第一控制信号和第二控制信号，主控制器发送第一控制信号时，是使第一开关组与磁感应线圈的输入端导通，且第二开关组与磁感应线圈的输入端断开，以进行nfc通信，而主控制器发送第二控制信号时，是使第一开关组与磁感应线圈的输入端断开，且第二开关组与磁感应线圈的输入端导通，以进行无线充电。

步骤410：主控制器监测nfc装置是否正在通过磁感应线圈进行数据传输。

具体的，主控制器实时监测nfc装置内是否正在通过磁感应线圈进行数据传输，即，主控制器判断当前是否正在进行nfc通信，如，nfc支付。

步骤420：主控制器停止向第一开关组和第二开关组发送第二控制信号，直至该磁感应线圈内不存在数据传输。

具体的，主控制器在监测nfc装置时，若确定nfc装置正通过磁感应线圈进行数据传输，则主控制器停止向第一开关组和第二开关组发送第二控制信号，即，使第一开关组保持导通状态，第二开关组保持断开状态，直到nfc装置在该磁感应线圈内的数据传输完毕。

步骤430：主控制器探测是否有无线充电发射端接入，若是，则执行步骤440；否则，执行步骤400。

具体的，主控制器可以通过磁感应线圈探测是否有无线充电发射端，如，无线充电器，如果主控制器确认此时由无线充电发射端接入，则执行步骤440，否则，主控制器会继续向第一开关组和第二开关组交替性地发送第一控制信号和第二控制信号，即，执行步骤400。

步骤440：主控制器判断可充电电池的电量是否低于第一预设阈值，若是，则执行步骤450；否则，执行步骤400。

具体的，主控制器通过充电管理控制器(如，电源管理芯片)对电子设备内的可充电电池的电量进行管理，若主控制器确认此时由无线充电发射端接入，且电子设备内的可充电电池的电量低于预设阈值时，执行步骤450，否则，主控制器会继续向第一开关组和第二开关组交替性地发送第一控制信号和第二控制信号，即，执行步骤400。

例如，第一预设阈值可以为可充电电池满负荷电量的10％。

步骤450：主控制器停止向第一开关组和第二开关组发送第一控制信号，直至探测到无线充电发射端移除或可充电电池的电量达到第二预设阈值。

具体的，主控制会停止向第一开关组和第二开关组交替性的发送第一控制信号和第二控制信号，即，停止向第一开关组和第二开关组发送第一控制信号，而是发送第二控制信号，使得第一开关组保持断开状态，第二开关组保持导通状态，以进行无线充电，当主控制器探测到无线充电发射端移除时，或者，通过充电管理控制器上报获知可充电电池的电量已经达到第二预设阈值时，主控制器会继续向第一开关组和第二开关组交替性地发送第一控制信号和第二控制信号。

例如，第二预设阈值可以为可充电电池满负荷电量的90％。

较佳的，本发明实施例中，还可以通过外置充电按钮，当用户得知电子设备的当前电量较低时，可以通过操作外置充电按钮直接触发主控制器停止向第一开关组和第二开关组发送第一控制信号，以直接进行无线充电。

本发明实施例中，提供的电子设备包括一个磁感应线圈，由主控制器控制开关装置在上述一个磁感应线圈之间切换，通过磁感应线圈与外部的磁场发生装置进行电磁感应以使磁感应线圈的电流变化，根据电流变化数据控制磁感应线圈分别进行nfc通信和无线充电，这样，一个磁感应线圈就能支持nfc通信和无线充电，不仅简化了设计，节省了空间，还降低了制作成本，提高了用户使用的便捷性。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。