可组装式无线联网装置及整合功能系统的制作方法

本发明涉及一种装置整合技术，尤其涉及一种可组装式无线联网装置及整合功能系统。

背景技术：

市面上大多数的可携式电子产品通常是一体化的商品设计。为了达到轻薄外观，部分可携式电子产品甚至不具有扩充性，使第三方开发者的创新开发受限。这些电子产品不仅没有额外的加值功能，若未具备高效能硬件规格更可能很快被市场淘汰。

另一方面，市面上已经可见到许多微型装置(例如，各类型检测器、智能开关等)。然而，这些微型装置的硬件规格通常较为简略，更需要通过额外传输线或装载存储卡等方式来取得其数据，对于使用者而言相当不便。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种可组装式无线联网装置及整合功能系统，提供开放式标准规范传输接口以供第三方开发者应用，且让其他装置能通过结合运算来将自身数据发送至网际网络(internet)。

本发明的可组装式无线联网装置，其用以连接功能扩充装置，并包括广域网无线通讯模块、传输接口及计算与控制处理单元。广域网无线通讯模块用以连接至网际网络(internet)。传输接口用以连接功能扩充装置，并符合两种传输接口标准，这两种传输接口标准包括通用串行总线(universalserialbus，usb)标准及通用非同步收发传输器(universalasynchronousreceiver/transmitter，uart)标准。计算与控制处理单元耦接无线通讯模块及传输接口，并用以通过此传输接口通讯，且将自传输接口取得的数据通过广域网无线通讯模块发送至网际网络。

在本发明的一实施例中，上述的传输接口包括符合usb标准的vbus、d+、d-及接地接脚。

在本发明的一实施例中，上述的传输接口包括符合所述uart标准的传送(tx)、接收(rx)及接地接脚。

在本发明的一实施例中，上述的可组装式无线联网装置还包括启动开关。此启动开关耦接计算与控制处理单元，而反应于启动开关受触发，计算与控制处理单元启动广域网无线通讯模块的传输。

本发明的整合功能系统，其包括功能扩充装置及可组装式无线联网装置。功能扩充装置包括第一传输接口，而此第一传输接口符合两种传输接口标准，这两种传输接口标准包括usb标准及uart标准。而可组装式无线联网装置包括广域网无线通讯模块、第二传输接口及计算与控制处理单元。广域网无线通讯模块用以连接至网际网络。第二传输接口用以对接功能扩充装置的第一传输接口，并符合前述两种传输接口标准。计算与控制处理单元耦接广域网无线通讯模块及第二传输接口，并用以通过此第二传输接口与功能扩充装置通讯，且将来自功能扩充装置的数据通过广域网无线通讯模块发送至网际网络。

在本发明的一实施例中，上述的第一、第二传输接口包括符合usb标准的vbus、d+、d-及接地接脚。

在本发明的一实施例中，上述的第一、第二传输接口包括符合uart标准的tx、rx及接地接脚。

在本发明的一实施例中，上述usb标准的接地接脚与所述uart标准的接地接脚共用。

在本发明的一实施例中，上述的可组装式无线联网装置还包括启动开关。此启动开关耦接计算与控制处理单元，而反应于启动开关受触发，计算与控制处理单元启动广域网无线通讯模块的传输。

在本发明的一实施例中，上述的可组装式无线联网装置还包括全球坐标定位模块。此全球坐标定位模块耦接计算与控制处理单元，并用以取得定位信息。而计算与控制处理单元通过广域网无线通讯模块发送所述定位信息。

在本发明的一实施例中，上述的功能扩充装置还包括区域网网络模块。此区域网网络模块耦接第一传输接口，并用以连接区域网络。而可组装式无线联网装置的计算与控制处理单元通过第二传输接口而经第一传输接口接收来自区域网络的数据。

在本发明的一实施例中，上述的功能扩充装置还包括通讯选择开关。此通讯选择开关耦接第一传输接口，并用以致能第一传输接口的通讯。

基于上述，本发明实施例提供开放式的标准传输接口，使第三方开发者可对功能扩充装置开发。将功能扩充装置与可组装式无线联网装置的传输接口对接后，即可使两装置相互通讯，并可将功能扩充装置的数据通过可组装式无线联网装置发送至网际网络。藉此，创造出一种新型态应用，可提升商品组合应用的广度及深度，还通过社群开发资源拓展商品的应用领域并扩张产品生态链的发展。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依据本发明一实施例的整合功能系统的示意图；

图2a是依据本发明一实施例的可组装式无线联网装置的立体图；

图2b是依据本发明一实施例的可组装式无线联网装置的另一视角立体图；

图3a是依据本发明一实施例的功能扩充装置的立体图；

图3b是依据本发明一实施例的功能扩充装置的另一视角立体图；

图4a是依据本发明一实施例的可组装式无线联网装置与功能扩充装置组装后的立体图；

图4b是依据本发明一实施例的可组装式无线联网装置与功能扩充装置组装后的另一视角立体图；

图5是依据本发明一实施例的软件架构图；

图6是依据本发明另一实施例的可组装式无线联网装置的立体图。

附图标号说明：

1、2：整合功能系统

100、300、700：可组装式无线联网装置

110：广域网无线通讯模块

120、220、320、420、720：传输接口

130：计算与控制处理单元

140：启动开关

150：全球坐标定位模块

200、400：功能扩充装置

210：区域网通讯模块

240：通讯选择开关

315：sim卡槽

340：按键开关

360、460：指示灯

440：杠杆开关

510：wwan连结驱动程序

520：硬件输入/输出驱动程序

530：rtos核心

540：连线指令处理程序

610：ble通讯功能

620：输入/输出单元

630:rtos或驱动韧件核心

640：连线单元

uarttx、uartrx、grnd、usbd-、usbd+、vbus、pin1～4：接脚

具体实施方式

图1是依据本发明一实施例的整合功能系统1的示意图。整合功能系统1包括可组装式无线联网装置100及功能扩充装置200。

可组装式无线联网装置100至少包括但不仅限于广域网无线通讯模块110、传输接口120、计算与控制处理单元130、启动开关140、以及全球坐标定位模块150。

广域网无线通讯模块110可以系支援第三代、第四代移动通讯(3g、4g)、全球互通微波存取(worldwideinteroperabilityformicrowaveaccess，wimax)、或窄频物联网(narrowbandinternetofthing，nb-iot)、ltecatm1、长距离(longrange，lora)等低功耗广域网络(lowpowerwideareanetwork，lpwan)或其他类型无线广域网络(wirelesswideareanetwork，wwan)通讯技术的通讯芯片、收发器或电路，并至少具有天线、数字转模拟转换器、模拟转数字转换器、订户身分模块(subscriberidentitymodule，sim)/全球移动通讯系统订户身分模块(umtssim，usim)卡插座电路等电子元件，以连接至网际网络(internet)或其他广域网络。

传输接口120至少具有符合通用串行总线(universalserialbus，usb)标准及通用非同步收发传输器(universalasynchronousreceiver/transmitter，uart)标准两种传输接口标准的芯片或电路(用以传送及接收对应通讯协定的数据)、以及连接埠(设有数个接脚)，其接脚的设置待后续实施例详述。

计算与控制处理单元130耦接广域网无线通讯模块110及传输接口120，计算与控制处理单元130可以是中央处理单元(cpu)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(dsp)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(asic)或其他类似元件或上述元件的组合。在本实施例中，计算与控制处理单元130用以执行可组装式无线联网装置100所有作业。

启动开关140耦接计算与控制处理单元130，且启动开关140可以系杠杆(toggle)开关、按键开关、电容式开关、电阻式开关等类型的开关，并具有对应电路以反应于开关操作而产生对应信号。

全球坐标定位模块150耦接计算与控制处理单元130，且全球坐标定位模块150系支援全球定位系统(globalpositioningsystem，gps)、全球导航卫星系统(glonas)或北斗卫星导航系统等类型的卫星导航系统，全球坐标定位模块150的芯片、处理器或电路可通过其天线接收卫星导航系统所发送的信号(可能经滤波器、模拟-数字转换器等信号处理)，以取得可组装式无线联网装置100的定位信息(例如，经纬度等)。

另一方面，功能扩充装置200至少包括但不仅限于区域网通讯模块210、传输接口220及通讯选择开关240。

区域网通讯模块210可以系支援蓝牙、zigbee、wi-fi或其他类型无线区域网络(wirelesslocalareanetwork，wlan)通讯技术、或z-wave通讯芯片、收发器或电路，并至少具有天线、数字转模拟转换器、模拟转数字转换器等电子元件，以连接至区域网络，并能与具备对应通讯协定的传感器、智能开关、智能家电等装置相互通讯。需说明的是，此区域网络系用以区隔前述广域网无线通讯模块110所存取的广域网络，其名称亦可以是私人网络或是内部网络等网络。

传输接口220耦接区域网通讯模块210，且传输接口220实施方式可参照可组装式无线联网装置100的传输接口120，于此不再赘述。而由于传输接口120、220具有相同或相似的规格，因此当传输接口120、220对接时可使可组装式无线联网装置100及功能扩充装置200相互传送数据，其详细运作待后续实施例说明。

通讯选择开关240耦接传输接口220，且通讯选择开关240的实施方式可参照可组装式无线联网装置100的启动开关140，于此不再赘述。值得注意的是，反应于通讯选择开关240上的开关操作，通讯选择开关240发送禁能(停用)或致能指令至传输接口220，以禁能或致能传输接口220(与传输接口120)的通讯。而当传输接口220的通讯受禁能时，功能扩充装置200仍可独立运作。

需说明的是，前述针对可组装式无线联网装置100及功能扩充装置200的硬件元件说明仅提及必要或重要元件，各装置的其他元件及功能可视应用者的需求而自行新增或调整(例如，增加可充电池、电源管理芯片等)，本发明不加以局限。

为了方便读者更加理解本发明实施例，以下将举一实例详述。图2a及2b是依据本发明一实施例的可组装式无线联网装置300的立体图。请参照图2a及2b，可组装式无线联网装置300至少具有sim卡槽315(内设有sim卡插座电路)、传输接口320、按键开关340及指示灯360，其中sim卡槽315、传输接口320及按键开关340可参照图1中广域网无线通讯模块110、传输接口120及启动开关140的说明，且可组装式无线联网装置300同样具有计算与控制处理单元130及全球坐标定位模块150(图未示)。

值得注意的是，如图2b所示，传输接口320包括电源(pwr)及符合usb、uart标准的接口(interface)，并形成外露在可组装式无线联网装置300本体外壳的六个接脚(junction)。pwr接口包括vbus接脚及接地(grnd)接脚，并用于供电。usb接口包括vbus、d+、d-及grnd接脚，并用于usb通讯。uart接口包括传送(tx)、接收(rx)及grnd接脚，并用于uart通讯。而usb接口的grnd接脚与所述uart接口的grnd接脚共用。

此外，计算与控制处理单元130可控制指示灯360的明暗，以呈现可组装式无线联网装置300的运作情形(例如，通讯启动、信号接收等)。

另一方面，图3a及3b是依据本发明一实施例的功能扩充装置400的立体图。请参照图3a及3b，功能扩充装置400至少具有传输接口420、杠杆开关440及指示灯460，其中传输接口420及杠杆开关440可参照图1中传输接口220及通讯选择开关240的说明，且功能扩充装置400同样具有区域网通讯模块210(图未示)。请同时参照图2b及图3a，传输接口420具有传输接口320相同的接脚，且各相同接脚的位置相对。而指示灯460的明暗系用以呈现功能扩充装置400的运作情形(例如，发送信号、故障等)。

需说明的是，图2b及图3a所示的接脚位置、排列、大小及间隔距离等外观设计仅系用于范例说明，应用发明人可自行调整。此外，两传输接口标准的接地接脚共用可减少接脚数，然于其他实施例中接地接脚可不共用，而形成七个接脚。

当可组装式无线联网装置300与功能扩充装置400分离时，其各自功能将独立运作。举例而言，反应于按键开关340受触发(例如，按压、触碰等操作)，可组装式无线联网装置300的计算与控制处理单元130启动其广域网无线通讯模块110的传输，使其全球坐标定位模块150所取得的定位信息可通过广域网无线通讯模块110发送至网际网络。在一应用情境中，可组装式无线联网装置300更可经由网际网络连线至诸如亚马逊网页服务(amazonwebservice，aws)、google云端iot服务或微软(microsoft)蔚蓝(azure)iot服务等iot云端解决方案的伺服器，让可组装式无线联网装置300所发送的数据可进一步分析处理。另一方面，功能扩充装置400可通过其区域网网络模块210取得来自其他装置(例如，传感器、智能开关或其他iot装置)所提供的信息(例如，传感值、启动状态等)。

请接着参照图4a及图4b，功能扩充装置400系作为可组装式无线联网装置300的底座，而可组装式无线联网装置300与功能扩充装置400经组装后形成整合功能系统2，其中传输接口320与传输接口420中对应接脚一对一连接(即，传输接口320的usbd+接脚连接传输接口420的usbd+接脚，其余依此类推)，使可组装式无线联网装置300与功能扩充装置400能相互通讯。举例而言，功能扩充装置400通过其区域网通讯模块210(例如，低电源蓝牙(bluetoothlowenergy，ble)模块)取得另一ble设备的数据(例如，状态信息、传感数据等)，接着功能扩充装置400经由传输接口420(例如，通过uart接口)将取得的数据传送到传输接面320，而可组装式无线联网装置300的计算与控制处理单元130即可将来自功能扩充装置400的数据通过广域网无线通讯模块110发送至网际网络。也就是说，可组装式无线联网装置300与功能扩充装置400的结合可提供处于区域网的其他iot网络设备存取或桥接网际网络，从而达到异质网络的整合。此外，可组装式无线联网装置300与功能扩充装置400还可通过传输接口310、410中pwr接口而为对方充电(至少一者具有电池或可连接外部电源)。

以软件层面而言，请参照图5所示可组装式无线联网装置300与功能扩充装置400的软件架构图。可组装式无线联网装置300的广域网无线网络模块110运行wwan连结驱动程序510，传输接口320处理硬件输入/输出(io)驱动程序520，且计算与控制处理单元130运行即时作业系统(real-timeoperationsystem，rtos)核心530及连线指令处理程序540；功能扩充装置400的ble模块运行ble通讯功能610，传输接口420处理输入/输出单元620，且功能扩充装置400运行rtos或驱动韧件(firmware)核心630及连线单元640。在结合的运作上，应用程序之间的通讯通过两方的连线指令处理程序540及连线单元640，而uart及usb的通讯则通过两方的硬件输入/输出(io)驱动程序520及输入/输出单元620执行。

基于前述整合功能系统1、2的功能配置，能为业者带来新颖的开发型态：例如，业者提供可组装式无线联网装置100、300的开发模板并公开传输接口120、220、320、420的外观设计及程序源码，让第三方社群开发团体能针对功能扩充装置200、400直接开发，最终形成三类(wwan、wlan、wwan结合wlan(即，异质网络整合))功能型态的商品装置。

此外，基于前述实施例的发明精神，本发明还能加以变化。例如，请参照图6系另一实施例的可组装式无线联网装置700，将图2b及3a中传输接口320、420中uart接口的tx/rx与usbd+/d-信号替换成gpio输入信号(以接脚脚位(pin)1～4表示)，则图5所示的关于处理uart通讯信号的连线指令处理程序540需调整成可处理gpio信号。此外，功能扩充装置400的传输接口420可具备pwr、usb、uart接口中的至少一者即可，但须注意其位置需与传输接口320相对应。

综上所述，本发明实施例分别提供可组装式无线联网装置及功能扩充装置，二者的分离能分别独立运作，而二者的结合能让wlan内通讯的信息发送至网际网络，从而整合异质网络。社群开发团体则能带动应用wlan通讯技术的装置快速拓展应用领域，进而扩张异质网络应用商品生态链的发展。此外，功能扩充装置亦能提供新式应用的扩充能力。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。