【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于测试测量的人机交互，尤其涉及一种支持多种协议的多功能人机交互模块。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、随着工业生产的发展和设备现代化水平的提高，计算机、电脑等电子产品已经融入到人们的生产生活中，人机交互系统作为连接用户与电子产品之间的桥梁，越来越受到大众广泛的关注。
3、在测试测量领域，人机交互模块作为各种仪器仪表的重要组成部分，同时也是用户与仪器交互的通道。人机交互模块是提高仪器易用性、便捷性的关键功能模块，通过人机交互模块，用户可将操作指令传入测试测量仪器中，并从中获取测试结果等信息。
4、大部分台式仪器和便携式仪器均配备键盘、鼠标、旋轮、led指示灯、扬声器、麦克风等功能用于人机交互。然而，在现有的人机交互模块中存在以下问题：
5、(1)上位机与人机交互模块间只能选择一种接口和一种数据协议进行通信，以实现矩阵键盘扫描、旋转脉冲编码器读取、led灯控制或音频输入输出等功能；即无法通过统一接口实现与上位机的多种通信协议通信。
6、(2)缺少iap(在应用编程)功能和配置功能，无法实现在线升级和镜像备份。
7、(3)音频信号由音频芯片直接输出模拟信号，传输距离过长，导致音频信号噪声过大，严重影响用户使用。
8、综上所述，现有的人机交互模块存在接口不统一、通信协议单一、技术路线繁杂、维护困难和性能较差等问题，同时缺少iap(在应用编程)功能和自定义配置功能，并且音频信号传输
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种支持多种协议的多功能人机交互模块，采用单片机对不同外设接口功能进行集成，由统一接口和多种数据协议与上位机通信，同时提供iap和自定义配置功能，能够实现在线升级和镜像备份，并且可以通过上位机进行自定义配置，提高开发效率，降低维护成本。
2、为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种支持多种协议的多功能人机交互模块，包括通信相连的单片机与上位机；所述单片机与上位机之间采用统一接口和通信数据协议进行通信，实现数据传输；
4、其中，所述iic通信协议为：上位机与单片机连接后，启动iic总线；所述单片机接收所述上位机的读写操作，将键盘的键码、旋转脉冲编码器脉冲值和led控制数据发送给上位机，实现键值读取、旋转脉冲编码器计数值读取和led控制。
5、进一步的，所述通信数据协议包括usb、iic和蓝牙三种通信协议。
6、进一步的，所述usb通信协议实现流程具体为：所述单片机通过usb接口与上位机进行连接后，上位机对usb设备进行枚举，并发送各种描述符来获取单片机请求，包括设备描述符、配置描述符、接口描述符和端点描述符，当单片机收到上位机请求后，依次将各种描述符反馈给上位机。
7、进一步的，所述蓝牙通信协议实现方式具体为：外扩一个蓝牙芯片cc2541，通过字符或字符串收发实现上位机与蓝牙芯片cc2541之间的数据传输，来实现键值读取、旋转脉冲编码器计数值读取和led控制；
8、同时使用蓝牙音频芯片bt401，通过协议栈将音频数据从蓝牙设备传输到bt401芯片，并输出到麦克风或扬声器上，以实现音频的输入输出。
9、进一步的，所述单片机集成矩阵键盘扫描、旋转脉冲编码器读取、led灯控制、音频输入输出、自定义配置、iap和通信功能。
10、进一步的，所述单片机通过gpio接口进行矩阵键盘扫描和led灯控制，通过adc/dac转换接口实现音频的输入输出，通过外部中断接口进行旋转脉冲编码器读取。
11、进一步的，所述iap功能实现流程具体包括：当单片机上电后，首先执行iap程序区，检查升级更新标志位和升级完成标志位，来判断iap程序是否需要升级更新。
12、进一步的，若不升级更新，根据usb、iic、蓝牙模式的管脚状态跳转到对应的用户程序存储区，执行用户程序，同时通过usb、iic、蓝牙接口来接收程序升级更新指令，当接受到升级更新指令后，将升级更新标志位置为有效状态，单片机进行复位，等待升级更新。
13、进一步的，若升级更新，iap程序在升级更新前先将升级完成标志位置为无效状态，进行iap程序的升级更新，升级更新完成后将升级完成标志位置为有效状态，然后单片机复位，并跳转到升级后的用户程序存储区，执行用户程序。
14、进一步的，当升级过程由于异常情况而中断，由于未完成升级，升级完成标志位依然为无效状态，iap读取该标志位后，跳转至对应的备份固件区，等待下一次升级过程。
15、本专利技术的有益效果是：
16、本专利技术通过单片机将矩阵键盘扫描、旋转脉冲编码器读取、led灯控制、音频输入输出、自定义配置、iap(在应用编程)和通信功能高度集成，功能集成由统一接口和数据协议与上位机进行通信；其中通过gpio接口进行矩阵键盘扫描和led灯控制，通过adc/dac转换接口实现音频的输入输出，通过外部中断接口进行旋转脉冲编码器读取；单片机与上位机的数据协议有usb、iic、蓝牙三种可选，以实现单片机与上位机之间的数据通信，可以提高模块适配性，并且能够兼容多种仪器平台，从而能够满足各种测量仪器的人机交互需求；
17、本专利技术增加iap功能，通过iap功能实现硬件在线升级与镜像备份功能，硬件升级过程具有备份及保护功能，能够防止升级失败导致的硬件损坏；
18、本专利技术增加自定义配置功能，用户可通过上位机工具实现usb配置信息、蓝牙配置信息、按键键值自定义配置，能够提高开发效率，降低维护成本；
19、本专利技术在采用usb通信协议时，单片机与上位机之间通过usb音频数据流实现音频输入输出功能；当采用蓝牙通信协议时，在核心板上增加音频芯片bt401，通过adc/dac接口对音频的输入、输出进行控制，在一定程度上缩短了音频传输距离，提高了音质，降低了噪声，极大程度提升了用户的使用体验。
20、本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，包括通信相连的单片机与上位机；所述单片机与上位机之间采用统一接口和通信数据协议进行通信，实现数据传输；
2.如权利要求1所述的一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，所述通信数据协议包括USB、IIC和蓝牙三种通信协议。
3.如权利要求2所述的一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，所述USB通信协议实现流程具体为：所述单片机通过USB接口与上位机进行连接后，上位机对USB设备进行枚举，并发送各种描述符来获取单片机请求，包括设备描述符、配置描述符、接口描述符和端点描述符，当单片机收到上位机请求后，依次将各种描述符反馈给上位机。
4.如权利要求2所述的一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，所述蓝牙通信协议实现方式具体为：外扩一个蓝牙芯片CC2541，通过字符或字符串收发实现上位机与蓝牙芯片CC2541之间的数据传输，来实现键值读取、旋转脉冲编码器计数值读取和LED控制；
5.如权利要求1所述的一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，所述单片
6.如权利要求5所述的一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，所述单片机通过GPIO接口进行矩阵键盘扫描和LED灯控制，通过ADC/DAC转换接口实现音频的输入输出，通过外部中断接口进行旋转脉冲编码器读取。
7.如权利要求5所述的一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，所述IAP功能实现流程具体包括：当单片机上电后，首先执行IAP程序区，检查升级更新标志位和升级完成标志位，来判断IAP程序是否需要升级更新。
8.如权利要求7所述的一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，若不升级更新，根据USB、IIC、蓝牙模式的管脚状态跳转到对应的用户程序存储区，执行用户程序，同时通过USB、IIC、蓝牙接口来接收程序升级更新指令，当接受到升级更新指令后，将升级更新标志位置为有效状态，单片机进行复位，等待升级更新。
9.如权利要求7所述的一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，若升级更新，IAP程序在升级更新前先将升级完成标志位置为无效状态，进行IAP程序的升级更新，升级更新完成后将升级完成标志位置为有效状态，然后单片机复位，并跳转到升级后的用户程序存储区，执行用户程序。
10.如权利要求1所述的一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，当升级过程由于异常情况而中断，由于未完成升级，升级完成标志位依然为无效状态，IAP读取该标志位后，跳转至对应的备份固件区，等待下一次升级过程。
...【技术特征摘要】
1.一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，包括通信相连的单片机与上位机；所述单片机与上位机之间采用统一接口和通信数据协议进行通信，实现数据传输；
2.如权利要求1所述的一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，所述通信数据协议包括usb、iic和蓝牙三种通信协议。
3.如权利要求2所述的一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，所述usb通信协议实现流程具体为：所述单片机通过usb接口与上位机进行连接后，上位机对usb设备进行枚举，并发送各种描述符来获取单片机请求，包括设备描述符、配置描述符、接口描述符和端点描述符，当单片机收到上位机请求后，依次将各种描述符反馈给上位机。
4.如权利要求2所述的一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，所述蓝牙通信协议实现方式具体为：外扩一个蓝牙芯片cc2541，通过字符或字符串收发实现上位机与蓝牙芯片cc2541之间的数据传输，来实现键值读取、旋转脉冲编码器计数值读取和led控制；
5.如权利要求1所述的一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，所述单片机集成矩阵键盘扫描、旋转脉冲编码器读取、led灯控制、音频输入输出、自定义配置、iap和通信功能。
6.如权利要求5所述的一种支持多种协议的多功能人机交互模块，其特征在于，所述单片机通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：田圣君，宋志强，张宗庆，董海鑫，蒲九岭，
申请(专利权)人：中电科思仪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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