一种通信设备的制作方法

本实用新型涉及无线通信技术，尤其涉及一种通信设备。

背景技术：

随着无线通信技术的发展，无线网络的覆盖已经遍布于我们生活的每一个角落，所有需要进行无线通信的设备，都必须使用无线网络。窄带物联网(NB-IoT，Narrow Band Internet of Things)是万物互联网的一个重要分支，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接，是目前物联网技术中广泛应用的一项技术。

无线网络信号的质量，是目前各大运营商日常工作中必须要时刻关注的信息，其稳定性直接影响着无线用户设备及物联网设备的通信质量。随着无线网络的覆盖率提高，依靠人工检测的传统方式已经完全无法满足正常需求。因此，信号检测终端逐渐成为主流趋势。

目前的信号检测终端的控制方式比较丰富，其中有微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)、双MCU架构等控制方式，还有MCU作为主控，传统宏单元复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)做外围接口扩展的架构，以及采用传统宏单元CPLD做主控的控制方式。如此，虽然实现了无线网络信号的检测，但是存在功耗高、硬件可靠性低及商用成本较高的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种通信设备。

本实用新型提供了一种通信设备，包括：

第一类通信模组，用于第一类无线通信；

第二类通信模组，用于第二类无线通信；

用户身份识别(Subscriber Identification Module，SIM)模组，用于提供所述第一类无线通信或所述第二类无线通信的身份识别；

第一处理模组，分别与所述第一类通信模组、所述第二类通信模组及至少一个所述SIM模组连接；其中，所述第一处理模组在符合预设条件时处于第一工作状态，用于在所述第一工作状态下控制所述第一类通信模组检测第一类无线通信状态信息、及控制所述第二类通信模组检测第二类无线状态信息；根据所述第一类无线通信状态信息及所述第二类无线状态信息建立所述第一类通信模组与所述SIM模组的第一数据连接或建立所述第二类通信模组与所述SIM模组的第二数据连接；其中，所述第一处理模组处于第二工作状态时，建立的所述第一数据连接或所述第二数据连接维持导通状态；

所述第一处理模组处于所述第二工作状态的功耗低于处于所述第一工作状态的功耗。

上述方案中，所述通信设备还包括：

计时器，与所述第一处理模组连接，用于对所述第一处理模组处于第二工作状态进行计时，用于若计时器超时向所述第一处理模组发送第一信号，其中，所述第一信号用于所述第一处理模组从所述第二工作状态进入到所述第一工作状态。

上述方案中，所述第一处理模组，还用于在建立所述第一连接或所述第二连接后，从所述第一工作状态进入到所述第二工作状态。

上述方案中，所述通信设备还包括：

电源模组，分别与所述第一类通信模组、所述第二类通信模组、至少一个所述SIM模组建立有供电连接；

受控开关，位于所述供电连接上，用于导通或断开所述电源模组，分别与所述第一类通信模组、所述第二类通信模组的供电连接；

处于所述第一工作状态的所述第一处理模组，还用于向所述受控开关输入控制信号，控制所述受控开关的开关状态；

所述第一处理模组进入到所述第二工作状态后，所述供电连接维持所述第一处理模组处于第一工作状态时的导通或断开状态。

上述方案中，所述SIM模组为多个；

所述第一类通信模组和/或所述第二类通信模组，与不同的所述SIM模组建立数据连接时，接入的网络不同。

上述方案中，多个所述SIM模组的属性参数不同。

上述方案中，所述通信设备还包括：

第二处理模组，与所述第一处理模组连接；

其中，所述第二处理模组处于第一工作状态时，还用于根据建立的第一数据连接，建立所述第一类通信模组与所述第二处理模组的第三数据连接；或者，根据建立的所述第二数据连接，建立所述第二类通信模组与所述第二处理模组的第四数据连接；

所述第二处理模组处于第二工作状态时，所述第三数据连接或所述第四数据连接维持导通状态。

上述方案中，所述第一处理模组的功耗低于所述第二处理模组的功耗；

和/或，

所述第一处理模组的处理速率低于所述第二处理模组的处理速率；

和/或，

所述第一处理模组的工作频率低于所述第二处理模组的工作频率；

和/或，

所述第一处理模组的能力范围小于所述第二处理模组的能力范围。

上述方案中，所述第一处理模组为复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)或现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)；所述第二处理模组为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)或者中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。

上述方案中，所述第一类通信模组为：窄带物联网(Narrow Band Internet of Things，NB-IoT)模组；

所述第二类通信模组为：长期演进(Long Term Evolution，LTE)模组。

本实用新型实施的技术方案中，通过第一处理模组分别与第一类通信模组、第二类通信模组及至少一个SIM模组连接，利用所述第一处理模组对所述第一类通信模组、所述第二类通信模组检测无线通信状态信息的控制，以及建立所述第一类通信模组与所述SIM模组的第一数据连接或建立所述第二类通信模组与所述SIM模组的第二数据连接，实现了通过单个第一处理模组对两个通信模组和多个SIM模组的连接管理，单个SIM模组可以通过处理模组分别与不同通信模组建立数据连接，同一SIM模组可以复用于不同通信模组避免了增加SIM模组，因此实现了器件的减少，器件越少则电路的复杂度和成本越低，同时提高了设备的可靠性。

通过所述第一处理模组在通信设备处于工作状态的期间内，在建立SIM模组与第一类通信模组或第二类通信模组的数据连接之后，就进入低功耗的第二工作状态，而非维持工作在高功耗的第一工作状态，故相对于始终维持在第一工作状态，降低了第一类处理模组所产生的功耗，整体上降低了电子设备的功耗。

附图说明

附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。

图1为本实用新型实施例的一种通信设备的结构组成示意图；

图2为本实用新型又一实施例的一种通信设备的结构组成示意图；

图3为本实用新型一个具体实施例的硬件连接关系示意图；

图4为本实用新型一个具体实施例的电源连接示意图；

图5为本实用新型一个具体实施例的终端功耗管理方法流程示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本实用新型实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本实用新型实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本实用新型实施例。

图1为本实用新型实施例的一种通信设备的结构组成示意图；如图1所示，所述设备包括：第一类通信模组11、第二类通信模组12、SIM模组13和第一处理模组14。

其中，所述第一类通信模组11，用于第一类无线通信。

在一些实施例中，所述第一类通信模组11，可以选用NB-IoT模组，所述第一类无线通信，可以包括：检测预设频段(2G、3G、4G)无线信号，通过无线网络与服务器进行通信。

所述第二类通信模组12，用于第二类无线通信。

在一些实施例中，所述第二类通信模组12，可以选用LTE模组(全网通、多制式模组)，具体地，所述LTE模组，可以在2G、3G、4G频段范围工作。所述第二类无线通信，可以包括：检测全网无线信号，通过无线网络与服务器进行通信。

实际应用中，可以结合实际需要，选择由NB-IoT模组和/或LTE模组进行全网无线信号检测，还可以选择由NB-IoT模组和/或LTE模组通过无线网络与服务器进行通信。这里的区别在于，NB-IoT模组所占用的带宽资源较少，且NB-IoT模组的功耗较低，有利于降低设备功耗。但在某些特殊情况，例如需要快速获取检测信息时，NB-IoT模组具有低速率和传输延迟的技术缺点，则只能优先选择LTE模组通过无线网络与服务器进行通信

所述SIM模组13，用于提供所述第一类无线通信或所述第二类无线通信的身份识别。

在实际应用中，所述SIM模组13可以采用可插拔的SIM卡。其中，SIM卡用于存储无线通信用户身份识别信息，SIM卡可以根据实际需要选择运营商。

所述第一处理模组14，分别与所述第一类通信模组11、所述第二类通信模组12及至少一个所述SIM模组13连接；其中，所述第一处理模组14在符合预设条件时处于第一工作状态，用于在所述第一工作状态下控制所述第一类通信模组11检测第一类无线通信状态信息、所述第二类通信模组12检测第二类无线状态信息；根据所述第一类无线通信状态信息及所述第二类无线状态信息建立所述第一类通信模组11与所述SIM模组13的第一数据连接或建立所述第二类通信模组12与所述SIM模组13的第二数据连接；其中，所述第一处理模组14处于第二工作状态时，建立的所述第一数据连接或所述第二数据连接维持导通状态；所述第一处理模组14处于所述第二工作状态的功耗低于处于所述第一工作状态的功耗。

所述第一处理模组14符合预设条件包括：

SIM模组与第一类通信模组或第二类通信模组之间需要建立数据连接或者重新建立数据连接时，所述第一处理模组14符合预设条件。

在一些实施例中，所述第一处理模组14在符合预设条件时处于第一工作状态包括：

第一处理模组14在无线信号的检测时间点处于所述第一工作状态；

所述第一处理模组14检测到通信设备异常时处于第一工作状态；

所述第一处理模组14接收其他模组(例如，第二处理模组)的指示时处于所述第一工作状态。

例如，第一处理模组14检测到通信设备电量过低，需要维持一段时间的第一工作状态，以上报给第二处理模组，若第二处理模组已经接收到了电量过低的上报之后，且第二处理模组连接了各种数据连接之后，进入到第二工作状态。

以上是第一处理模组在符合预设条件时处于第一工作状态的几种举例，具体不局限于上述任意一种。

所述第一工作状态可以是第一处理模组处于高功耗工作状态。

所述第一处理模组可为CPLD或FPGA等。

所述第一处理模组包括：

处理组件，用于各种计算或信息处理；

与所述处理组件连接的控制电路。

所述第一处理模组处于第一工作状态时，所述处理组件及所述控制电路均处于工作状态，此时，所述处理组件及所述控制电路均会产生功耗。所述第一处理组件处于第二工作状态时，所述第一处理模组的至少部分关闭，关闭的部分不产生功耗，故使得第一处理模组处于第二工作状态时的功耗低于处于第一工作状态的功耗。例如，所述处理组件在第一处理模组处于第二工作状态时，由于不用进行各种逻辑运算来确定选择导通通信模组，故可以关闭，从而降低第一处理模组的功耗。

在一些实施例中，可以采用多个SIM模组13，例如3个或以上，实现移动、联通、电信等多家运营商的无线信号检测需求。

一个实施例中NB-IoT模组、LTE模组及多个SIM模组的接口都连接到第一处理模组，上。通过第一处理模组，的硬件逻辑控制实现NB-IoT模组选通多个SIM模组中的任意一个、LTE模组选通多个SIM模组中的任意一个，并有效避免NB-IoT模组和LTE模组同时选通同一个SIM模组的冲突。

一个实施例中，采用CPLD作为第一处理模组，NB-IoT模组、LTE模组及多个SIM模组的接口都连接到所述CPLD上。通过所述CPLD的硬件逻辑控制实现NB-IoT模组选通多个SIM模组中的任意一个、LTE模组选通多个SIM模组中的任意一个，并有效避免NB-IoT模组和LTE模组同时选通同一个SIM模组的冲突。

图2为本实用新型又一实施例的一种通信设备的结构组成示意图，如图2所示，所述设备包括：第一类通信模组11、第二类通信模组12、SIM模组13和第一处理模组14，第二处理模组15，计时器16。

其中，所述第一类通信模组11，与所述第一处模组连接，用于第一类无线通信。

所述第二类通信模组12，与所述第一处模组连接，用于第二类无线通信。

所述SIM模组13，与所述第一处模组连接，用于提供所述第一类无线通信或所述第二类无线通信的身份识别。

所述计时器16，与所述第一处模组连接，用于对所述第一处理模组处于第二工作状态进行计时，用于在计时器超时时向所述第一处理模组发送第一信号，其中，所述第一信号用于触发所述第一处理模组上电，所述第一处理模组从所述第二工作状态进入到所述第一工作状态。

在一些实施例中，可以选用带有内部振荡器的处理模组(例如，带有内部振荡器的CPLD)，将内部振荡器作为计时器16。内部振荡器在带电状态下可以按照一定的频率产生振荡，通过检测内部振荡器的振荡数量，每振荡预设次数；震荡器可以向第一处理模组内在第二工作状态下处于关闭状态下组件一个触发信号，该触发信号可以唤醒对应的组件，从而使得第一处理模组从第二工作状态切换到第一工作状态。该内部震动器可为CPLD等第一处理模组处于第二工作状态时保持激活的一个组件之一。在本实施例中，利用原本在第一处理模组处于第一工作状态的时钟频率内部震荡器进行计时，相当于复用了内部振荡器作为计时器计时，则不用引入额外的专用计时器用于计时，故通信设备至少减少了一个计时器的使用，简化了通信设备的结构。

所述第一处理模组14，在符合预设条件时处于第一工作状态，用于在所述第一工作状态下控制所述第一类通信模组11检测第一类无线通信状态信息、所述第二类通信模组12检测第二类无线状态信息；根据所述第一类无线通信状态信息及所述第二类无线状态信息建立所述第一类通信模组11与所述SIM模组13的第一数据连接或建立所述第二类通信模组12与所述SIM模组13的第二数据连接；其中，所述第一处理模组14处于第二工作状态时，建立的所述第一数据连接或所述第二数据连接维持导通状态；所述第一处理模组14处于所述第二工作状态的功耗低于处于所述第一工作状态的功耗。

所述第二处理模组15，与所述第一处理模组14连接；所述第二处理模组15处于工作状态时，还用于根据建立的第一数据连接，建立所述第一类通信模组11与所述第二处理模组的第三数据连接；或者，根据建立的所述第二数据连接，建立所述第二类通信模组12与所述第二处理模组的第四数据连接；所述第二处理模组15处于非工作状态时，所述第三数据连接或所述第四数据连接维持导通状态。

可选地，所述第一处理模组14，还用于在建立所述第一连接或所述第二连接后，从所述第一工作状态进入到所述第二工作状态。

所述第一连接或所述第二连接建立后，通信模组可以实现获取用户身份识别信息，从而进行无线通信，不需要所述第一处理模组14的参与，所述第一处理模组14从所述第一工作状态进入所述第二工作状态，能够有效降低设备功耗。

可选地，所述通信设备还包括：

电源模组，分别与所述第一类通信模组11、所述第二类通信模组12、至少一个所述SIM模组13建立有供电连接；

受控开关，位于所述供电连接上，用于导通或断开所述电源模组，分别与所述第一类通信模组、所述第二类通信模组的供电连接；

处于所述第一工作状态的所述第一处理模组14，还用于向所述受控开关输入控制信号，控制所述受控开关的开关状态；

所述第一处理模组14进入到所述第二工作状态后，所述供电连接维持所述第一处理模组14处于第一工作状态时的导通或断开状态。

可选地，所述SIM模组13为多个；

所述第一类通信模组11和/或所述第二类通信模组12，与不同的所述SIM模组13建立数据连接时，接入的网络不同。

可选地，多个所述SIM模组的属性参数不同。

在一些实施例中，可以采用多个SIM模组13，例如3个或以上，实现移动、联通、电信等多家运营商的无线信号检测需求。

通过所述第一处理模组14的控制，可以避免第一类通信模组11和第二类通信模组12同时选中同一个SIM模组13。

可选地，所述第一处理模组14的功耗低于所述第二处理模组15的功耗；和/或，所述第一处理模组14的处理速率低于所述第二处理模组15的处理速率；和/或，所述第一处理模组14的工作频率低于所述第二处理模组15的工作频率；和/或，所述第一处理模组14的能力范围小于所述第二处理模组15的能力范围。

在一些实际应用中，可以选择所述第一处理模组14为CPLD或FPGA；所述第二处理模组15为MCU、DSP或CPU。

一些实施例中，所述第一处理模组14采用CPLD，所述CPLD的功能包括：采用所述CPLD内部振荡器作为计时器16；利用所述CPLD内部非易失闪存存储数据；实现硬件逻辑控制，进行不同模组(例如，SIM模组、不同各类型通信模组及电源)间的接口切换、信号电平转换；利用所述CPLD的自关断、自启动功能以及供电连接上的受控开关进行设备电源的功耗管理。

本实用新型的一个具体实施例，所述通信设备的硬件连接关系如图3所示，包括：CPLD301、MCU302、NB-IoT通信模组303、4G\3G\2G通信模组304、天线305、天线306、三个或多个SIM卡307以及复位按键308。

其中，所述CPLD301，相当于第一处理模组，所述CPLD301的作用包括：采用CPLD301的内部振荡器作为计时器；利用CPLD301内部非易失闪存存储数据；实现硬件逻辑，进行不同模块间的接口切换、信号电平转换；利用CPLD的自关断、自启动功能以及电源通路上的MOS管进行终端电源的功耗管理。

所述MCU302，相当于第二处理模组，实现数据的协议封装与解析，完成终端与平台的数据对接，MCU302的串口及控制引脚都连接到CPLD301上，所述MCU302大部分时间不工作，只在指定时间和异常处理时根据CPLD301的信号上电启动和串口切换。

若所述NB-IoT通信模组303，相当于第一通信模组；则所述4G\3G\2G通信模组304，相当于第二通信模组；所述三个或多个SIM卡307，相当于多个SIM模组。NB-IoT通信模组303、4G\3G\2G通信模组304及三个或多个SIM卡307的接口、串口、上电控制引脚、状态检测引脚等都连接到CPLD301上。由CPLD301的硬件逻辑完成模组的启动、多个SIM卡307的切换以及串口的切换，通过主控的硬件逻辑控制实现NB-IoT通信模组303选通三个或多个SIM卡307中的任意一张，4G\3G\2G通信模组304选通三个或多个SIM卡307中的任意一个，并有效避免两个模组同时选通同一个SMI卡307的冲突；NB-IoT通信模组303的天线接口都直接接到天线305上，4G\3G\2G通信模组304的天线接口都直接接到天线306上。

本实用新型一个具体实施例中，还提供了一种电源管理方法，电源连接方式如图4所示，包括：

电池模块401，采用可充电电池给终端供电。

电源管理模块402，负责为CPLD301、MCU302、NB-IoT通信模组303、4G\3G\2G通信模组304提供合适的工作电平，所述电源管理模块402中分为直流-直流转换器(direct current-direct current，DC-DC)404、低压差线性稳压器(low dropout regulator，LDO)405和LDO406。DC-DC404，将电池模块401输出的电压处理后，给NB-IoT通信模组303和4G\3G\2G通信模组304供电；LDO405将电池模块401输出的电压处理后给CPLD301、MCU302供电，LDO406将电池模块401输出的电压处理后给CPLD301供电，各电源转换器及电源通路的MOS管403使能皆受CPLD301控制。

本实用新型的一个具体实施例中，还提供了一种终端功耗管理方法，流程如图5所示，终端氛围三个工作状态：电量检测状态、全网无线信号检测状态、数据上传状态。

电量检测状态：CPLD周期性启动，检测电池电量并判断是否进入信号检测周期，若电池电压低于预设的电压阈值则进入数据上传状态向服务器发送告警信息；若电池电量不低于预设的电压阈值且未进入信号检测周期则CPLD自关断，等待下一周期的自启动。终端大部分时间都工作于该状态，且该状态下仅CPLD周期性上电工作，可以使终端的续航时间最大化。此处的CPLD自关断至少包括：关段进行逻辑处理的一些处理组件；若需要维持SIM卡和各种通信模组的受控开关(例如，MOS管或三极管)等控制电路维持在工作状态。

全网无线信号检测状态：CPLD判断进入信号检测周期后，依次对4G\3G\2G通信模组、NB-IoT通信模组上电启动，通过对各通信模组SIM卡接口及串口的切换完成全网信号强度的检测，该状态下只通过通信模组获取无线信号强度而不连接服务器，可有效缩短通信模组的上电工作时间，获取的无线信号强度值存储在CPLD的非易失性闪存中无需外接存储电路，并且无需对MCU上电，因此使终端的功耗也处于一个较低的状态。

数据上传状态：该状态下CPLD将唤醒MCU，MCU通过NB-IoT通信模组，将终端数据按服务器协议封装上传或将接收到的服务器指令进行解析，由于采用NB-IoT技术的通信发射功率较低，并且该状态为终端的少数短时间工作状态，因此可以减少对终端的功耗消耗。

上述实施例利用CPLD实现了本地数据的存储及多通信模组和多SIM卡切换的电路，采用了CPLD与MCU的搭配。在该实施例中，协议解析、连接服务器等功能使用频率较低，所以将相应的功能都在MCU上实现。而电量监测与全网信号检测功能需要周期性运行，利用CPLD自关断、自启动及非易失性闪存的数据存储功能，巧妙的将运行频率高的功能从耗电的MCU中转移到CPLD中，降低了终端的功耗；上述实施例实现了终端可接入全部运营商网络的功能，节省了电路面积和成本，减少了分立器件运行的功耗和终端待机的功耗，这对降低整个终端设备的功耗有着显著的作用。能够在很大程度上延长电池的使用寿命。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用于限定本实用新型的保护范围。