一种用于TWS蓝牙耳机的控制系统及控制方法与流程

本发明涉及蓝牙耳机领域，具体涉及一种用于tws蓝牙耳机的控制系统及控制方法。

背景技术：

蓝牙耳机就是将蓝牙技术应用在免持耳机上，让使用者可以免除恼人电线的牵绊，自在地以各种方式轻松通话。自从蓝牙耳机问世以来，一直是行动商务族提升效率的好工具。蓝牙是一种低成本大容量的短距离无线通信规范。

现在市场上最为热门的蓝牙耳机当属tws蓝牙耳机。tws是英文truewirelessstereo的缩写，即真正无线立体声的意思，tws技术同样也是基于蓝牙芯片技术的发展。按其工作原理来说是指手机通过连接主耳机，再由主耳机通过无线方式快速连接副耳机，实现真正的蓝牙左右声道无线分离使用。不连接从音箱时，主音箱回到单声道音质。tws技术运用到了蓝牙耳机领域，因此也催生了一个新的产品-tws蓝牙耳机。

现在市场上tws蓝牙耳机使用时的通用方案是：用一颗简单mcu，通过与充电盒进行通讯，接收特殊指令进行复位，可解决tws蓝牙耳机遇到的复位难题。若要同时具备复位、断充、复充、低功耗模式、离盒开机、2主1从单线通讯等功能，需要增加io口，会增加芯片成本，同时封装变大，增加画板难度。现有tws蓝牙耳机具备复位功能的同时，通常还具备断充、复充、低功耗模式、离盒开机中的一两个功能，但很少有能全面覆盖的产品。

而tws耳机使用仍会遇到诸多技术问题，例如：蓝牙芯片在连接与播放过程中，一定会出现死机、错乱现象，所以要外接复位芯片，在特定条件下对蓝牙芯片进行复位。蓝牙芯片工作功耗相对较大，待机时需要进入低功耗模式，需要增加辅助芯片来控制电池充电和蓝牙芯片开机，并实时监测入盒、出盒、通讯等外围条件变化，以控制耳机相关操作，配合蓝牙芯片做应用。蓝牙耳机如果要低功耗，则需要辅助芯片把蓝牙芯片的电源断开，达到超低功耗，并能在满足条件下接通蓝牙芯片的电源，实现开机。

早期的复位芯片有硬件复位和看门狗复位两种方式，但存在如下问题：硬件复位芯片，复位条件固定，不能灵活应用，会出现不正常复位，导致蓝牙芯片正常工作失败；看门狗复位芯片，需要蓝牙芯片定时喂狗，占用蓝牙芯片资源，如果蓝牙芯片进入ota这种特殊进程，无法及时喂狗，此时复位会引起ota失败。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种用于tws蓝牙耳机的控制系统及控制方法。

为实现该技术目的，本发明的方案是：用于tws蓝牙耳机的控制系统，包括控制芯片、蓝牙芯片、充电盒、电池，以及

蓝牙供电复位电路，其分别与电池、蓝牙芯片电连接，其用于为蓝牙芯片提供电力，并接收控制芯片的信号对蓝牙芯片进行供电、断电、复位操作；

蓝牙开机电路，其分别与蓝牙芯片、控制芯片电连接，其用于接收控制芯片的信号对蓝牙芯片进行开机操作；

电池充电开关电路，其分别与电池、充电盒和控制芯片电连接，其用于接收控制芯片的信号对充电盒；

二主一从单线通讯电路，其分别与电池充电开关电路、蓝牙芯片和控制芯片电连接，控制芯片通过二主一从单线通讯电路获得信息；

其中控制芯片通过io1接口与电池充电开关电路电连接，控制芯片通过io2接口与二主一从单线通讯电路电连接，控制芯片通过io3接口与蓝牙开机电路电连接，控制芯片通过io4接口与蓝牙供电复位电路电连接，蓝牙芯片通过通讯io接口与二主一从单线通讯电路电连接。

作为优选，所述控制芯片为dfn6芯片。

一种控制方法，根据用于tws蓝牙耳机的控制系统，具体控制步骤如下：

s1：耳机入盒充电动作：耳机放入充电盒中，控制芯片的通过io1接口控制电池充电开关电路，给耳机的电池充电，5v供电；

s2：复位蓝牙芯片动作：充电盒关盖后，通过2主1从单线数字通讯电路发送复位指令，控制芯片通过io2接口解析指令，识别正确后，通过io4接口控制蓝牙供电复位电路，执行蓝牙芯片复位操作；

s3：充满自动断电动作：耳机的电池充满后，电池电压超过阈值，蓝牙芯片利用通讯io接口通过二主一从单线通讯电路下发断充指令，控制芯片通过io2接口解析指令，识别正确后，利用io1接口控制电池充电开关电路断开，停止位耳机电池充电。

s4：电池复充动作：当耳机的电池充满断充且长时间闲置，若控制芯片供电检测接口5检测电池的电压达到lvr复位电压时，且检测到充电盒的5v还在，控制芯片就利用io1接口控制电池充电开关电路开启，为电池进行复充操作；

s5：离盒开机动作：耳机拿出充电盒时，控制芯片通过io2接口检测到充电盒的电压消失，控制芯片利用io3接口控制蓝牙开机电路，实现耳机离盒开机操作；

s6：进入超低功耗模式：充电盒利用5v电压通过二主一从单线通讯电路下发进入低功耗模式指令，控制芯片的io2接口解析指令，识别正确后，通过io4接口控制蓝牙供电及复位电路，切断电池给蓝牙芯片的供电，然后待机进入超低功耗模式，达到整机功耗<0.5ua；

s7：退出超低功耗模式：通过开盖关盖动作，充电盒利用电源线通过二主一从单线通讯电路下发复位指令，控制的io2接口解析指令，识别正确后，通过io4接口控制蓝牙供电复位电路，打开电池给蓝牙芯片的供电，退出超低功耗模式，实现上电开机功能；

s8：实时侦测模式：当控制芯片上电时，进入实时侦测模式，工作功耗<1ma，待机功耗<0.5ua。

作为优选，s6中充电盒未给耳机电池供电超过指定时间后，充电盒利用电源线通过二主一从单线通讯电路下发进入超低功耗模式指令。

本发明的有益效果，本申请的二主一从单线通讯电路能实现对充电盒与蓝牙芯片都可以下发数字指令；本申请只需要一个控制芯片，利用4个io接口，可以实现复位、断充、复充、低功耗模式、离盒开机、2主1从单线通讯等功能，及所有实现的逻辑；本申请的控制系统电路设计安全高效，即使控制芯片断电失效，保证蓝牙芯片正常供电开机，电池正常充电，仅失去本控制芯片的功能；故本申请具有功能集成度高，成本低，封装体积小；同时本申请的整个应用逻辑条理清晰，安全可靠，简单实用，不需要调校匹配电路，不依赖平台。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明所述的具体实施例为用于tws蓝牙耳机的控制系统，包括控制芯片、蓝牙芯片、充电盒、电池，以及

蓝牙供电复位电路，其分别与电池、蓝牙芯片电连接，其用于为蓝牙芯片提供电力，并接收控制芯片的信号对蓝牙芯片进行供电、断电、复位操作；

蓝牙开机电路，其分别与蓝牙芯片、控制芯片电连接，其用于接收控制芯片的信号对蓝牙芯片进行开机操作；

电池充电开关电路，其分别与电池、充电盒和控制芯片电连接，其用于接收控制芯片的信号对充电盒；

二主一从单线通讯电路，其分别与电池充电开关电路、蓝牙芯片和控制芯片电连接，控制芯片通过二主一从单线通讯电路获得信息；

其中控制芯片通过io1接口与电池充电开关电路电连接，控制芯片通过io2接口与二主一从单线通讯电路电连接，控制芯片通过io3接口与蓝牙开机电路电连接，控制芯片通过io4接口与蓝牙供电复位电路电连接，蓝牙芯片通过通讯io接口与二主一从单线通讯电路电连接。

所述控制芯片为dfn6芯片。

一种控制方法，根据用于tws蓝牙耳机的控制系统，具体控制步骤如下：

s1：耳机入盒充电动作：耳机放入充电盒中，控制芯片的通过io1接口控制电池充电开关电路，给耳机的电池充电，5v供电；

s2：复位蓝牙芯片动作：充电盒关盖后，通过2主1从单线数字通讯电路发送复位指令，控制芯片通过io2接口解析指令，识别正确后，通过io4接口控制蓝牙供电复位电路，执行蓝牙芯片复位操作；

s3：充满自动断电动作：耳机的电池充满后，电池电压超过阈值，蓝牙芯片利用通讯io接口通过二主一从单线通讯电路下发断充指令，控制芯片通过io2接口解析指令，识别正确后，利用io1接口控制电池充电开关电路断开，停止位耳机电池充电。

s4：电池复充动作：当耳机的电池充满断充且长时间闲置，若控制芯片供电检测接口5检测电池的电压达到lvr复位电压时，且检测到充电盒的电压正常，控制芯片就利用io1接口控制电池充电开关电路开启，为电池进行复充操作；由于耳机一直没有拿出充电盒，耳机电池一直不使用也会有损耗，为防止出现耳机一直未拿出使用，放久了没电而充电盒有电的现象，控制芯片利用lvr技术进行复充动作。

s5：离盒开机动作：耳机拿出充电盒时，控制芯片通过io2接口检测到充电盒的电压消失，控制芯片利用io3接口控制蓝牙开机电路，实现耳机离盒开机操作；

s6：进入低功耗模式(船运模式)：充电盒利用电源线通过二主一从单线通讯电路下发进入低功耗模式指令，控制芯片的io2接口解析指令，识别正确后，通过io4接口控制蓝牙供电及复位电路，切断电池给蓝牙芯片的供电，然后待机进入低功耗模式，达到整机功耗<0.5ua；

s7：退出低功耗模式(船运模式)：通过开盖关盖动作，充电盒利用电源线(vchg)通过二主一从单线通讯电路下发复位指令，控制的io2接口解析指令，识别正确后，通过io4接口控制蓝牙供电复位电路，打开电池给蓝牙芯片的供电，退出低功耗模式，实现上电开机功能；

s8：实时侦测模式：当控制芯片上电时，进入实时侦测模式，工作功耗<1ma，待机功耗<0.5ua；当控制芯片断电时，与控制芯片电连接的io接口仍保持有效状态，蓝牙芯片能通过电池充电开关电路充电，其也能通过蓝牙开机电路开机。

s6中充电盒未给耳机电池供电超过指定时间后，充电盒利用5v电压通过二主一从单线通讯电路下发进入低功耗模式指令。

本申请中即使控制芯片失效，也能保证蓝牙芯片供电开机和电池正常充电，将风险降到最低；即控制芯片断电时，4个io保持有效状态，不影响蓝牙芯片上电开机和给电池充电功能。故本申请的稳定性较高。使用过程中，当耳机放到充电盒时，控制芯片通过io1接口自动开启充电开关电路为耳机内的电池充电(而传统耳机是没有控制电路，直接5v输入，没有缓冲，存在烧机风险)；关盖后，控制芯片通过io2接口收到指令，识别后通过io4接口控制蓝牙供电及复位电路，执行蓝牙芯片复位动作(关盖复位时：清除耳机配对、复位耳机、并查询耳机电量)；当电池充满后，蓝牙芯片利用通讯io接口通过二主一从单线数字通讯电路给控制芯片下发断充指令，控制芯片的io2接口解析指令后，利用io1接口控制电池充电开关电路，断开，停止充电(耳机通过内置adc检测电池电压，超过预设阀值，再续充1分钟，然后下发充满指令)；当取出耳机时，控制芯片检测到充电盒电压小时，通过io3接口控制蓝牙开机电路开启(传统耳机需要蓝牙进行检测，占用蓝牙资源，增加功耗较高)。本申请的上述操作简单智能，能够满足日常使用的需求。

在一些特殊情况下，耳机需要进入超低功状态，避免电池电量用尽而损坏，例如在生产完成后销售出去前这段时间内，耳机需要处于超低功耗的船运模式。长按充电盒上的开关，充电盒利用电源线通过二主一从单线通讯电路下发进入低功耗模式指令，控制芯片的io2接口解析指令，然后通过io4接口控制蓝牙供电及复位电路，切断电池给蓝牙芯片的供电，此时耳机就待机进入低功耗模式，此时充电盒也进入最低功耗。而传统耳机是蓝牙进入低功耗模式，不是直接切断蓝牙供电，待机在6-10ua，无法达到超低功耗1ua以内。适合才长时间的运输存放，由于功耗低，电池损耗极小。而退出超低功耗模式也非常简单，开盖或者关盖即可退出。

本申请的二主一从单线通讯电路能实现对充电盒与蓝牙芯片都可以下发数字指令；本申请只需要一个控制芯片，利用4个io接口，可以实现复位、断充、复充、低功耗模式、离盒开机、2主1从单线通讯等功能，及所有实现的逻辑；本申请的控制系统电路设计安全高效，即使控制芯片断电失效，保证蓝牙芯片正常供电开机，电池正常充电，仅失去本控制芯片的功能；故本申请具有功能集成度高，成本低，封装体积小；同时本申请的整个应用逻辑条理清晰，安全可靠，简单实用，不需要调校匹配电路，不依赖平台。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。