本發(fā)明涉及智能硬件設(shè)備領(lǐng)域，基于usb總線技術(shù)的可擴(kuò)展便攜式智能筆。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)今市場中智能筆功能固定不可靈活變更，無論是結(jié)構(gòu)還是功能，一旦設(shè)計(jì)成型都不可變更。無法滿足不同行業(yè)、不同人群的不同需求。如果要做到不同行業(yè)、不同人群的不同需求，就需要設(shè)計(jì)出各種類型的筆，每種筆設(shè)計(jì)成滿足不同需求的功能。那么如果同一個(gè)需求環(huán)境中存在多種復(fù)雜交叉功能的時(shí)候就需要采用多支筆來解決需求，從而增加成本、增加了使用復(fù)雜度。

而現(xiàn)如今針對這種多變更、多需求的環(huán)境，將功能模塊和筆的主體模塊拆開進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)，并將筆的主體部分設(shè)計(jì)成支持可更換的功能模塊，這樣就能在使用過程中只需隨時(shí)地，方便地更換所需的功能模塊即可。且一支筆支持多個(gè)功能模塊同時(shí)工作，足以在同一時(shí)刻滿足大部分功能需求。這樣用同一支筆，搭配不同的功能模塊部件節(jié)約了成本，降低了使用復(fù)雜度，提高了工作效率，解決了傳統(tǒng)筆固定功能不可變更，功能固定單一的問題。

所謂的智能筆就是采用普通的寫字筆外形，內(nèi)部采用嵌入式系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)成的一種微型電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能筆?，F(xiàn)有的智能筆在一支筆上固定設(shè)計(jì)成型一種或者多種功能，但是這樣一支設(shè)計(jì)成型的筆不能滿足所有的行業(yè)，人群的需求。做不到功能拆解和更換。例如商務(wù)人士不可能用工業(yè)傳感功能的筆，工業(yè)傳感功能的筆不可能被商務(wù)人士辦公用。同一個(gè)人在工作中面對不同的工作環(huán)境時(shí)可能需要不同的功能。顯然同一支筆無法滿足其所有的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明將智能設(shè)備的主體和功能進(jìn)行模塊拆解，設(shè)計(jì)成支持usb插拔和同時(shí)支持多級聯(lián)的方式的模塊。本發(fā)明要實(shí)現(xiàn)上述功能從以下思路出發(fā)，具有如下技術(shù)特征。

基于usb總線技術(shù)的可擴(kuò)展便攜式智能筆，包括具有usb的host功能的第一模塊和第二模塊，其中，第一模塊是主體模塊，提供電源供電和級聯(lián)接口，第二模塊包括由usb-hub芯片擴(kuò)展的兩個(gè)下行接口和一個(gè)上行接口，所述上行接口用來級聯(lián)到第一模塊的usbhost，其一下行接口中一個(gè)接口用來連接第二模塊的功能模塊，所述功能模塊根據(jù)usb協(xié)議與第一模塊的usbhost進(jìn)行通信交換數(shù)據(jù)，另一個(gè)下行接口用來擴(kuò)展出下一級的usb級聯(lián)接口。

進(jìn)一步的，所述第二模塊的另一下行接口級聯(lián)第三模塊，所述第三模塊包括由usb-hub芯片擴(kuò)展的下行接口和上行接口，所述第三模塊的下行接口用于級聯(lián)第四模塊。

所述第一模塊通過host功能級聯(lián)第二模塊、第三模塊、及第四模塊，所述第四模塊的下行接口級聯(lián)若干功能模塊。

進(jìn)一步的，所述第二模塊具備usb的hub和device功能，第二模塊還包括用于實(shí)現(xiàn)usb的device功能的微控制器，所述微控制器通過軟件實(shí)現(xiàn)拓展功能。

所述第一模塊通過usb通信獲取第二功能模塊的數(shù)據(jù)，暫存于第一模塊的mcu模塊ram中，第一模塊上集成的藍(lán)牙模塊將暫存的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到移動(dòng)終端的app端。

所述移動(dòng)終端的app端可以是具有藍(lán)牙裝置的智能手機(jī)或者計(jì)算機(jī)設(shè)備上的app端，獲取第一模塊的mcu模塊ram中暫存的數(shù)據(jù)并顯示。

所述第一模塊的微控制器具有usb的host功能，通過usbhost協(xié)議，與第二模塊進(jìn)行usb協(xié)議通訊獲取第二模塊的功能模塊上的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，所述第一模塊的微控制器具有usb的host功能，通過usbhost協(xié)議，與第三模塊進(jìn)行usb協(xié)議通訊獲取第三模塊的功能模塊上的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，所述第一模塊還包括通過串口rs232擴(kuò)展了的藍(lán)牙模塊，通過rs232串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給藍(lán)牙模塊并轉(zhuǎn)發(fā)到移動(dòng)終端的app端。

進(jìn)一步的，第二模塊的mcu可以外掛連接用于收集數(shù)據(jù)的多個(gè)傳感器。

本發(fā)明的有益效果是：第一模塊可以聯(lián)機(jī)多個(gè)功能性的第二模塊，可以靈活組配更換，支持熱插拔和正反插，降低了更換功能模塊的復(fù)雜度，同時(shí)結(jié)構(gòu)部件小巧，方便攜帶。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種基于usb總線技術(shù)的可擴(kuò)展便攜式智能設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本發(fā)明的具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

如圖1和圖2所示，基于usb總線技術(shù)的可擴(kuò)展便攜式智能設(shè)備，包括具有usb的host功能的第一模塊10、及第二模塊20，其中，第一模塊是主體模塊，第一模塊的電池模塊11提供電源供電，usbhost14提供級聯(lián)接口，第二模塊包括由usb-hub芯片22擴(kuò)展的多個(gè)下行接口24和上行接口21，上行接口21用來級聯(lián)到第一模塊的usbhost14，其一下行接口24中一個(gè)接口用來連接第二模塊的功能模塊25(參見圖2)，所述功能模塊根據(jù)usb協(xié)議與第一模塊的usbhost14進(jìn)行通信交換數(shù)據(jù)，另一個(gè)下行接口24’用來擴(kuò)展出下一級的usb級聯(lián)接口。

進(jìn)一步的，所述第二模塊20的另一下行接口級聯(lián)第三模塊，所述第三模塊包括由usb-hub芯片擴(kuò)展的下行接口和上行接口，所述第三模塊的下行接口用于級聯(lián)第四模塊。

如上，第一模塊通過host功能級聯(lián)第二模塊、第三模塊、及第四模塊，所述第四模塊的下行接口級聯(lián)若干功能模塊。

所述第一模塊通過usb通信獲取第二功能模塊的數(shù)據(jù)，暫存于第一模塊的mcu模塊13的ram中，第一模塊上集成的藍(lán)牙模塊12將暫存的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到移動(dòng)終端30的app端31。移動(dòng)終端的app端31可以是任何帶有藍(lán)牙裝置32的智能手機(jī)或者計(jì)算機(jī)設(shè)備上的app端，獲取第一模塊的mcu模塊ram中暫存的數(shù)據(jù)并通過移動(dòng)終端的顯示裝置33顯示給用戶。

如圖2所示，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，以一種具有可拓展便攜式智能筆為例，智能筆在結(jié)構(gòu)上分為第一模塊10和第二模塊兩20部分，其中第一模塊是設(shè)備的主體部分，提供后續(xù)的第二模塊的電源供電和級聯(lián)接口。在整個(gè)方案系統(tǒng)中，第一模塊具有usb的host功能，并帶有藍(lán)牙傳輸功能。但是沒有具體的實(shí)用場景的功能。第二模塊具備usb的hub和device功能，通過一個(gè)usbhub芯片擴(kuò)展出兩個(gè)下行接口一個(gè)上行接口。上行接口用來級聯(lián)到第一模塊的usbhost。下行接口中一個(gè)接口用來連接第二模塊的本身功能模塊，plus本身的功能實(shí)現(xiàn)其實(shí)在整個(gè)usb系統(tǒng)中是一個(gè)device設(shè)備，根據(jù)usb協(xié)議與第一模塊的host進(jìn)行通信交換數(shù)據(jù)。plus本身采用了一個(gè)微控制器實(shí)現(xiàn)usb的device并通過軟件開發(fā)出具體的功能。另一個(gè)下行接口在結(jié)構(gòu)上用來擴(kuò)展出下一級的usb級聯(lián)接口，這樣就可以再為下一個(gè)第二模塊提供級聯(lián)接口。同理后續(xù)的plus功能模塊也是同樣的原理，從而做到多級級聯(lián)。理論上可以無限級聯(lián)下去，但是受到第一模塊的資源限制，本方案規(guī)定最多6級。

第一模塊負(fù)責(zé)整個(gè)筆的電源供給，同時(shí)將所有的plus功能模塊的數(shù)據(jù)通過usb通信拿到之后暫存于本模塊的mcu模塊ram中，通過第一模塊上集成的藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)與app通訊轉(zhuǎn)發(fā)。這樣實(shí)現(xiàn)最終的數(shù)據(jù)與用戶交互的接口。app端可以使任何帶有藍(lán)牙m(xù)aster功能的智能手機(jī)或者計(jì)算機(jī)設(shè)備，當(dāng)拿到筆的數(shù)據(jù)后進(jìn)行進(jìn)一步的分析和呈現(xiàn)給用戶。

第一模塊的微控制器(mcu)具有usb的host功能(也可以同時(shí)具有藍(lán)牙功能)，通過軟件實(shí)現(xiàn)usbhost協(xié)議棧，然后與后續(xù)的plus進(jìn)行usb協(xié)議通訊拿到plus的功能模塊上的數(shù)據(jù)，之后通過藍(lán)牙功能模塊進(jìn)行傳輸?shù)絘pp。本方案采用的mcu不帶藍(lán)牙功能，所以通過串口rs232擴(kuò)展了一個(gè)藍(lán)牙模塊，只要通過rs232串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊透傳數(shù)據(jù)到app端。app端設(shè)備打開藍(lán)牙后與第一模塊的藍(lán)牙建立連接后即可雙方通訊收發(fā)數(shù)據(jù)。

第二模塊主要實(shí)現(xiàn)了各種場景下的不同功能，所以第二模塊有多種不同功能的型號，但是在外觀和結(jié)構(gòu)上完全一致。其plus內(nèi)部電路設(shè)計(jì)上首先采用一個(gè)usb集線器芯片(hub)連接到第一模塊的usbhost上，hub分出的兩路device接口一路給自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)usb從設(shè)備(device)功能，一路給下一級plus繼續(xù)級聯(lián)。同時(shí)每個(gè)plus都是從usb口上取電，不需要自帶電池。

其他模塊，如第三模塊、第四模塊等，這些模塊的功能多變，所以主要的功能是由其上的mcu實(shí)現(xiàn)，此mcu可以外掛各種傳感器，根據(jù)具體需求實(shí)現(xiàn)各種功能集的需求。當(dāng)其他模塊的功能模塊需要上報(bào)數(shù)據(jù)的時(shí)候，通過usb總線將數(shù)據(jù)發(fā)送到第一模塊的usbhost中即可。

本發(fā)明將筆的主體和功能進(jìn)行模塊拆解，分別設(shè)計(jì)成支持usb插拔和同時(shí)支持多級聯(lián)的方式的模塊。筆的主體部分提供電源和功能模塊的級聯(lián)接口，以及無線傳輸功能。功能模塊被設(shè)計(jì)成多種功能的可插拔并支持級聯(lián)的功能模塊。這樣在同一支筆上可以同時(shí)插上多個(gè)功能模塊，且功能模塊隨時(shí)可以靈活組配更換。可以做到同時(shí)滿足不同行業(yè)，不同場景，不同人員的不同需求。其次由于采用usb接口，此接口支持熱插拔，隨時(shí)可以插入和拔下功能模塊，靈活方便，同時(shí)usb接口被設(shè)計(jì)成typec接口，支持正反插，降低了更換功能模塊的復(fù)雜度，同時(shí)結(jié)構(gòu)部件也能做到非常的小巧。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。