近场通信和无线功率
相关申请的交叉引用
本公开要求于2019年5月17日提交的美国临时申请序列号 62/849,803的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明的实施例涉及无线功率传输，具体涉及无线功率传输中的近场通信。
背景技术
移动设备(例如，智能电话、平板计算机、可穿戴式设备和其他设备)越来越多地使用无线功率充电系统。一般而言，无线功率传送涉及驱动发射线圈的发射器以及具有接近发射线圈放置的接收器线圈的接收器。接收器线圈接收由发射线圈生成的无线功率，并且使用该接收的功率来驱动负载，例如，向电池充电器提供功率。
当前存在多个用于无线功率传送的不同标准。无线电源传输的更常见标准包括无线功率(A4WP)标准联盟和无线功率联盟标准(Qi 标准)。在无线功率联盟(Qi)规范下，谐振感应耦合系统用于以接收器线圈电路的谐振频率为单个设备充电。在Qi标准中，接收设备线圈紧密接近发射线圈放置，而在A4WP标准中，接收设备线圈放置在发射线圈附近(可能与属于其他充电设备的其他接收线圈一起)。
通常，无线功率系统包括发射器线圈，其被驱动以产生时变磁场；以及接收器线圈，其可以是诸如蜂窝电话、PDA、计算机或其他设备之类的设备的一部分，该接收器线圈相对于发射器线圈定位以接收在时变磁场中发射的功率。
无线功率系统还可以包括无线功率系统的无线功率发射器和无线功率接收器之间的数据通信。数据通信可以使用发射器线圈和接收器数据来交换数据，或者可以使用其他系统。
因此，需要开发包括更好的数据通信的更好的无线功率系统。
发明内容
公开了一种无线功率系统，其允许通过近场通信(NFC)将数据读取和写入无线功率发射器的无线功率传输系统中。一种与无线功率发射器中的功率传输系统和耦合到与无线功率发射器进行通信的无线功率接收器的图形用户接口交换数据的方法，包括：通过无线功率接收器和无线功率发射器之间的近场通信(NFC)链路与功率传输系统通信数据分组；在功率传输系统中接收数据分组；以及执行数据分组中的由报头命令代码定义的任务。
下文参照以下附图对这些和其他实施例进行讨论。
附图说明
图1A、图1B和图1C图示了根据一些实施例的具有NFC通信的无线功率系统。
图2A更详细地图示了如图1A、图1B和图1C所示的无线功率发射器的一些实施例。
图2B更详细地图示了如图1A和图1C所示的无线功率接收器的一些实施例。
图3图示了根据一些实施例的无线功率系统300。
图4A至图4C图示了例如图2A、图2B和图3所示的无线功率系统中的通信协议的某些方面。
图5A至图5E更进一步地图示了在一些情况下通信的各个方面。
图6图示了根据一些实施例的活动/不活动NFC链路。
图7图示了根据一些实施例的用于NSC与功率发射器系统或功率接收器系统之间的通信的缓冲器。
图8A图示了PTx命令通知状态。
图8B图示了PRx命令通知状态。
图9A至图9C图示了用于如图1C、图2A和图2B所示的GUI 和PTx系统之间传输数据和命令的分组。
图9D图示了回读序列。
下文对这些图进行进一步讨论。
具体实施方式
在以下描述中，对描述本发明的一些实施例的具体细节进行阐述。然而，对于本领域的技术人员而言，显而易见的是，在没有这些具体细节中的一些或所有具体细节的情况下，可以实施一些实施例。本文中所公开的具体实施例意在说明而非限制。本领域的技术人员可以实现尽管本文中没有具体描述但是在本公开的范围和精神内的其他元件。
该描述说明了各个发明方面，并且实施例不应当被认为具有限制性，即，权利要求限定了受保护的发明。在不脱离本说明书和权利要求书的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。在一些示例中，尚未详细示出或描述众所周知的结构和技术，以免模糊本发明。
图1A和图1B图示了使用NFC通信的无线功率系统。图1A图示了其中功率发射器(PTx)102与功率接收器(PRx)120通信的系统100。图1B图示了其中PTx 102与NFC卡132通信的系统130。
如图1A和图1B所示，PTx 102包括功率发射器驱动器108和近场通信(NFC)模块104。功率发射器(PTx)驱动器108和NFC模块104耦合到线圈110。线圈110包括无线功率传送线圈和NFC线圈。在一些实施例中，无线功率传送线圈和NFC线圈可以分开，而在其他实施例中，可以使用组合线圈。如此，线圈110可以是线圈的任何配置，其允许无线功率的传输并且还允许NFC通信。
进一步地，如图1A和图1B所示，PTx 102还包括处理器106，其与PTx驱动器108耦合。在图1A中被标记为PTx SW的处理器106 控制PTx驱动器108。在一些实施例中，处理器106和PTx驱动器 108可以形成在单个集成电路(IC)，PTx系统116上。处理器108 可以包括足够的处理和存储器以执行存储在存储器中的编程。尽管许多其他无线功率传输IC还可用于该目的，但是根据一些实施例的PTx 芯片116的示例可以是IDT 9242无线功率传输芯片。
在一些实施例中，PTx驱动器108向晶体管桥提供栅极信号，以驱动线圈110中的无线功率线圈。晶体管桥可以在集成电路的外部。更进一步地，PTx 102可以通过电池或通过与其他电源(例如，标准 AC电源)耦合而被供电。
根据本发明的实施例，PTX 102还包括NFC模块104。NFC模块 104耦合到线圈110以提供近场通信。NFC模块104本身可以形成在集成电路上。NFC模块104还可以包括处理器以及用于保存要由NFC 模块104的处理器执行的指令的存储器。如此，根据本发明的实施例的PTx 102使用NFC技术与NFC模块104进行通信并且根据PTx驱动器108和处理器106传送无线功率。NFC模块104被示为与处理器 106通信。
如上文所讨论的，PTx 102包括线圈110、NFC模块104、PTX 108 和PTx芯片116的处理器106、以及其他部件(诸如驱动线圈110的晶体管桥的晶体管)。可以在单个印刷电路板(PCB)上配置这些部件。进一步地，PTx 102可以安装到诸如充电站之类的固定平台中，或者可以并入诸如膝上型计算机、智能手机、平板计算机或其他用户设备之类的移动单元中。
图1A图示了与无线功率接收器PRx 120通信并且向无线功率接收器PRx 120传送功率的PTx 102。如图1A所示，系统100包括与 PRx 120通信的PTx 102。PRx 120包括线圈122，该线圈122包括无线功率接收线圈以及NFC线圈。如上文关于线圈110所讨论的，线圈122可以是线圈的任何配置，其允许接收无线功率以及使用NFC 配置进行通信。
PRx 120包括NFC模块124，其耦合到线圈122；以及PRx驱动器128，其耦合到线圈128。处理器126控制PRx 128以控制PRx 128。处理器126可以包括微处理器以及保存在微处理器上执行的指令的存储器。在一些实施例中，处理器126和PRx 128可以形成在单个IC、PRx芯片134上。例如，尽管其他接收器芯片还可用于该目的，但是处理器126和PRx 128可以是IDT 9238接收器芯片。在一些实施例中，NFC模块124、线圈122、PRx驱动器128和处理器126可以形成在PCB上。进一步地，PRx驱动器128可以耦合到也安装在PCB 上的整流器的晶体管。因此，处理器126与NFC模块124通信，并且还可以与例如平板计算机或智能电话中的其他部件通信。
因此，如上文所讨论的，发射器线圈110和接收器线圈122还包括近场线圈(NFC)，其耦合到NFC模块。PTx 102包括功率发射器芯片，该功率发射器芯片包括PTx驱动器108和处理器106，该功率发射器芯片驱动线圈112以发射无线功率。PTx 102通过无线功率发射器的NFC模块104和PRx 120的NFC模块124与PRx 120通信。 PRx 120可以包括接收器系统处理器126(被标记为PRx SW)，该接收器系统处理器126可以耦合到GUI、电话、或包括PRx 120的设备内的其他控制设备。同样，PRx 102可以包括系统控制器或处理器108 (PTx SW)，该系统控制器或处理器108(PTx SW)耦合以控制PTx 驱动器108。在图1A中，无线功率传输112说明了在PTx 102和PRx 120之间传送无线功率。
图1A进一步图示了PRx SW 126可以通过NFC调制124和104 以及包含在线圈122和110中的NFC线圈与PTx SW 106通信，其被描绘为NFC通信114。通信数据可以包括功率控制数据、无线功率联盟(WPC)系统信息、身份验证数据、或其他数据。因此，一些实施例可以通过NFC通信在PTx 102和PRx 120之间提供数据通信。
图1B图示了当NFC卡132接近PTx 102的线圈110而非PRx 120 放置时，无线功率发射器的反应。在这种情况下，无线功率发射器的 NFC模块104可以检测到NFC卡132靠近WPC线圈110并且向PTx 102的PTx SW处理器106发送通知。在这种情况下，当检测到NFC 卡132时，PTx处理器106停止功率传送112，并且直至移除NFC卡 132才会再次开始无线功率传送112。在一些实施例中，NFC模块104 可以通过I2C接口向PTx处理器106传达数据。
图1C图示了上述系统100。如上文所说明的，PTx 102通过NFC 链路114与PRx 120通信。进一步地，PRx 120可以耦合到其他处理器，其包括图形用户接口(GUI)130。GUI 130可以是任何用户接口，包括键盘、显示屏、触摸屏、以及其他显示和用户输入设备。PRx 120还可以与用户设备的其他部件(诸如智能电话、膝上型计算机、平板计算机等)通信，GUI130是该用户设备的一部分。本发明的实施例允许使用GUI 130与PTx 102通信。尽管本发明的实施例可以支持许多命令，但是一些共同命令可以包括复制(Copy)命令、修改(Modify)命令、保存(Save)命令和回读(ReadBack)命令，其允许GUI 130 通过NFC链路114直接与PRx系统116交换数据。
图2A更详细地图示了如图1A至图1C所示的PTx 102的一些实施例。如所图示的，PTx 102包括如上文所讨论的PTX/NFC线圈110，其耦合到由PTx SW处理器106控制的PTx驱动器108以及NFC模块104。如上文所讨论的，PTx驱动器108和PTx SW处理器106可以形成在单个IC上，或者可以是单独部件，但是一起形成PTx系统 116。
PTx系统116的PTx驱动器108通过晶体管桥212耦合，该晶体管桥在Ptx 108的控制下向线圈110提供电流。如进一步所图示的，处理器106包括控制器202。控制器202可以是任何处理器，其包括微型计算机、微控制器、可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路 (ASIC)、数字信号处理器(DSP)、或能够执行本公开中所描述的功能的任何其他设备。控制器202耦合到存储器模块204，其可以包括用于存储数据和指令的易失性和非易失性存储器206。进一步地，存储器模块204包括寄存器208，其可以与存储器206的存储器分开或者可以与存储器206分开。
进一步地，控制器202可以耦合到带内通信214。带内通信214 可以通过无线功率信号112发送和接收数据。带内通信214可以例如通过调制发射的无线功率信号112的频率分量来发送数据，并且通过监测发射的无线功率信号112的幅度来接收数据。发射的无线功率信号112的幅度可以由接收器120调制，例如，通过调制耦合到无线电功率信号的负载。
附加地，控制器202可以耦合到数据总线，例如，I2C接口210。还可以使用其他数据传输系统，但是出于本公开中的示例目的，公开了I2C协议。附加地，处理器106可以与用户接口230接口。用户接口230可以包括其他处理器和用户接口，或者可以包括耦合到例如允许用户与系统116耦合的平板计算机或膝上型计算机的接口。
如图2A进一步所示，NFC模块104包括NFC软控制器(NSC) 232，其包括控制器218和存储器模块224。如所图示的，控制器218 耦合到I2C接口220。因此，NFC模块104可以通过I2C接口220和 I2C接口210与系统116通信数据。控制器218可以是任何处理器，包括微型计算机、微控制器、可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、或能够执行本公开中所描述的功能的任何其他设备。控制器218耦合到存储器模块224，其可以包括用于存储数据和指令的易失性和非易失性存储器226。进一步地，存储器模块224包括寄存器228，其可以与存储器226的存储器分开或者可以与存储器226分开。进一步地，微控制器218可以通过NFC 驱动器216耦合到NFC线圈驱动器226，该NFC线圈驱动器226耦合到PTx/NFC线圈110以发送和接收数据。如图2A进一步所示， NFC模块104还可以耦合到用户接口230。
图2B更详细地图示了如图1A和图1C所示的PRx 120的一些实施例。如所图示的，PRx 120包括如上文所讨论的PRx/NFC线圈122，其耦合到由PRx SW处理器126控制的PRx驱动器128以及NFC模块124。如上文所讨论的，PRx驱动器128和PRx SW处理器126可以形成在单个IC上，或者可以是单独的部件，但是一起形成PRx系统134。
PRx系统126的PRx驱动器128通过整流桥242耦合，该整流器 242在PRx 128的控制下从PRx/NFC线圈112接收无线功率信号112。进一步地，如所图示的，处理器126包括控制器242。控制器242可以是任何处理器，其包括微型计算机、微控制器、可编程门阵列 (FPGA)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、或能够执行本公开中所描述的功能的任何其他设备。控制器242耦合到存储器模块244，其可以包括用于存储数据和指令的易失性和非易失性存储器246。进一步地，存储器模块244包括寄存器248，其可以与存储器246的存储器分开或者可以与存储器246分开。
进一步地，控制器242可以耦合到带内通信254。带内通信254 可以通过无线功率信号112发送和接收数据。带内通信254可以例如通过调制无线功率信号112上的负载来发送数据，该无线功率信号在 PTx 102处提供幅度调制；并且通过监测发射的无线功率信号112的频率调制来接收数据。
附加地，控制器242可以耦合到数据总线，例如，I2C接口250。还可以使用其他数据传输系统，但是出于本公开中的示例目的，公开了I2C协议。附加地，系统134可以与用户接口270接口。用户接口 270可以包括其他处理器以及作为例如智能电话、膝上型计算机、平板计算机或其他用户设备的一部分的GUI。
进一步地，如图2B所图示的，NFC模块124包括NFC软控制器 272，该NFC软控制器272包括控制器258和存储器模块264。控制器258耦合到I2C接口260。因此，NFC模块124可以通过I2C接口 260和I2C接口250与系统134通信数据。控制器258可以是任何处理器，其包括微型计算机、微控制器、可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、或能够执行本公开中所描述的功能的任何其他设备。控制器258耦合到存储器模块264，其可以包括用于存储数据和指令的易失性和非易失性存储器266。进一步地，存储器模块264包括寄存器268，其可以与存储器266的存储器分开或者可以与存储器266分开。进一步地，微控制器258可以通过NFC驱动器256耦合到NFC线圈驱动器266，该NFC线圈驱动器266耦合到PRx/NFC线圈120以发送和接收数据。如图2B进一步所示，NFC模块124还可以耦合到用户接口230。
如上文所讨论的，处理器106可以通过PTx 102上的内部I2C通信从NFC模块104接收通信。如上文所讨论的，PTx系统116可以用作从设备。然后，在图2A中，NFC模块104用作主设备。然而，在一些情况下，ISC接口220和ISC接口210之间可能存在中间I2C 处理器，在这种情况下，NFC模块104和PTx系统116都可以用作从设备。
可能存在几个可用的I2C接口消息处理资源。如上文所讨论的， PTx系统116的处理器106可以仅支持I2C从模式。在图2A所示的配置中，NRC模块104可以用作主设备，或者可能存在用作主设备的另一I2C设备。如果存在另一设备，则系统116和NRC模块104都在数据传输中用作从设备。
在任一情况下，I2C分组都可以遵循具有7位设备地址和16位存储器地址的EEPROM格式。出于以下讨论的目的，对图2A的配置进行了讨论。本领域技术人员应当认识到，除了NRC模块104之外，另一设备还可以用作主设备。在图2A所示的配置中，存储器模块204 (从设备)中的两个缓冲器用于发送/接收消息。这些缓冲器的大小可以例如每个为128字节。可以使用其他缓冲器大小。可以使用I2C接口220和I2C接口210在主设备(例如，NFC模块104)和PTx系统 116(用作从设备)之间传达固定消息大小或可变消息大小。寄存器 208中的控制寄存器也可以被采用，并且可能包含消息类型信息、握手信息、中断、以及中断清除信息。I2C接口210中可能存在可用的中断线(IRQ)，以向主设备发信号通知消息可用。这可能是开漏寄存器。可能还存在一个中断线IRQ，以向从设备发信号通知一个消息已经被写入并且准备被读取。这也可以是开漏寄存器。
在主设备和从设备之间还使用I2C接口消息处理协议。在主从传送情况下，I2C协议包括以下步骤。主设备(NRC模块104)将消息写入PTx系统116的存储器模块204中的接收缓冲器，并且在寄存器 208的控制寄存器中设置一个位，以指示该消息待处理。在一些情况下，主设备(NRC模块104)拉低中断线IRQ以发信号通知已经更改了控制寄存器。主设备(NRC模块104)轮询控制寄存器，以检查消息是否已处理。同时，从设备(PTx系统116)检测到新消息待处理，并且读取该消息。从设备(PTx系统116)清除寄存器208中的控制寄存器。在清除控制寄存器之后，主设备(NRC模块104)在轮询时读取ZERO，其是消息已处理的指示。如果IRQ被使用，则主设备(NRC 模块104)释放中断线(IRQ)。尽管这些步骤中的一些步骤是可选的，但是该协议概述了通过I2C接口210和220将消息从NFC模块 104传送到PTx系统116。
从从设备(PTx系统116)到主设备(NFC模块104)的I2C接口消息处理协议包括以下步骤。从设备(PTx系统116)将消息写入存储器206中的发送缓冲器。然后，从设备(PTx系统116)可选地将帮助信息写入控制寄存器。从设备(PTx系统116)然后拉下中断信号线IRQ。主设备(NRC模块104)在中断信号IRQ为LOW时检测其断言。然后，主设备(NRC模块104)读取发送缓冲器，并且可选地读取控制寄存器。然后，主设备(NRC模块104)设置控制寄存器以清除断言的中断IRQ。从设备(PTx系统116)检测对控制寄存器的改变，释放中断信号线，并且清除控制寄存器。主设备(NRC 模块104)感测中断线变为HIGH(和/或清除控制寄存器)，其是过程结束的指示。
图2图示了系统300的另一示例，该系统300包括与无线功率接收器120的PRx系统134和NFC模块124通信的无线功率系统102 的PTx系统116和NFC模块104。具体地，图3图示了NFC 104的 NSC 232和NFC模块3 124的NSC 272。如图3所示，PTx 102和PRx 120被配置为用于测试如下所述的实施例。
如图3所示，计算机304插入在NSC 132与PTx系统116之间。计算机304可以是任何计算机、平板计算机、或可以监测和记录NSC 232与PTx 116之间的交互的其他设备。计算机304可以例如通过通用串行总线(USB)连接与NSC 232接口。计算机304还可以与USB 到I2C转换器306对接。转换器306例如可以是在USB连接和I2C 连接之间对接的未来技术设备国际(FTDI)芯片。如图3所示，转换器306的I2C连接耦合到PTx系统116的I2C接口210。
此外，如图3所示，计算机308插入在NSC 272和PRx 134之间。计算机308可以是任何计算机、平板计算机、或可以监测和记录NSC 232与PTx 116之间的交互的其他设备。如所图示的，计算机308可以通过USB连接与NSC 272耦合。计算机308通过转换器312使用 USB连接耦合到PRx 134。如上文所讨论的，转换器312是USB到 I2C转换器，并且耦合到PRx系统134的I2C接口250。计算机310 可以通过USB到I2C转换器314耦合到PRx系统134。在测试中，计算机310提供用户设备的功能，其中提供了根据一些实施例的PRx 设备。
如在图3所示的系统300中所监测的，图4A至图4C和图5A至图5E中图示了PTx 102和PRx 120之间的数据流和通信的各个方面。图4A图示了PTx 102和PRx 120之间的默认通信400。为了简单起见，下文分别对PTx 102和PRx 120的操作进行了描述。此外，应当记住，如上文所讨论的，PTx系统116和PRx系统134发布命令，并且接收指示是否已经接受了该命令的状态代码。NSC 232和NSC 272 向PTx系统116和PRx系统134发布状态通知，如下文进一步所描述的。进一步地，所图示的数据流沿页面向下以垂直方式呈现定时。
如图4A所示，PTx 102在步骤402中开始，其中PTx 102在起动时启用PTx 102的NSC232。当在在步骤402中启用时，NSC 232开始外卡检测(FCD)。在步骤404中，PTx系统116检测PRx 120的存在，开始功率传送406，并且通过与通信410中的PRx120进行的带内通信接收PRx 410的标识。下文使用图2A所示的通信模块214 对带内通信进行了描述。
在步骤414中，PTx系统116向NSC 232发送在步骤404中接收的PRx ID以激活PRx120中的PRx NSC 272。在步骤416中，测试 NSC 232和NSC 272之间的链路以确定它是否良好。在步骤420中， NSC 232向PRx 120提供数据发送命令422，以通过NFC_数据_发送 _命令向PRx 120的NSC 272传送数据。附加地，在步骤430中，NSC 232可以通过来自PRx120的相似的NFC_数据_发送_命令在数据通信 428中从PRx 120接收数据。在数据传送操作期间，可以停用FCD。在步骤434中，PTx系统116可以指令NSC 232停用在PTx系统116 中执行的NFC链路过程，返回到步骤414。如果链路已经被激活并且 PTx 102没有什么要发送，则情况可能仍然如此：PRx 120想要发送数据。由于NFC链路的半双工特点，所以PTX 102的NSC 232向PRx120上的NSC 272授予发送许可，例如，通过首先发送令牌。
如图4A所示，PRx 120与PTx 102一起操作。在PRx 120的步骤 408中，PRx 120接收无线功率406，并且通过通信410中的带内通信提供PRx ID。如上文所讨论的，PRx系统134提供具有带内通信254 的带内通信，如图2B所示。在步骤412中，PRx 120使用在通信410 中发射的PRx ID来激活NSC 272。在步骤418中，PRx 120等待活动链路。在PRx可以发送数据之前，必须在步骤418中确定活动链路。随着在步骤424中从通信422接收NFC_数据_发送_命令，数据交换被触发。此外，在步骤424中，对来自PTx 102的数据进行检查和验证，并且接收到NFC_数据_被接收_NTF。在步骤426中，数据也可以在通信428中通过NFC_数据_发送_命令而被发送到PTx 102。然后，PRx 120移动到步骤436，其中通信已经完成，并且响应于在PRx102的步骤434中发起的停用，提供了NFC_链路_丢失_NTF。
如果PRx 120上的功率丢失，则NSC 272移动到NFC_关闭状态。 PRX-NSC 272借助于通过PRx 134接收I2C接口上的NAK来检测功率损耗。一旦PRX 134上的功率损耗已经被检测到，处于状态NFC_ 关闭的PRX-NSC 272就会开始误差-恢复过程。误差-恢复过程可以执行PRx 134的I2C-读取操作，直到在I2C地址上接收到有效ACK为止。在第一ACK已经被读取之后，PRX-NSC 272等待设置时间，以给予PRX 134足够时间来适当初始化其存储器。之后，PRX-NSC 272 轮询来自PRX 134的下一命令，该下一命令为NFC_启用_命令或 NFC_禁用_命令。
图4B图示了具有意外链路丢失的通信协议。如图4B所示，通信协议如图4A中所述，直到PTx 102的步骤420为止。在步骤420之后，存在超时，导致PTx 102在步骤440中确定链路丢失并且NFC_ 链路_丢失_NTF信号从NFC 232发送到PTx系统116。附加地，在 PRx 120中，NSC 272还在步骤442中确定链路丢失，并且向PRx系统134发送信号NFC_链路_丢失_NTF。在对PTx 102进行操作的步骤444中，可以进行重复尝试以恢复NSC 232和NSC 272之间的链路。如果该链路恢复，则NSC 232可以在步骤446中发送NFC_链路 _活动_NTF。同样，PRX120在步骤448中也确定活动链路，并且在 NSC 272和PRX系统134之间传达NFC_链路_活动_NTF信号。此时， PTx 102可以继续进行到步骤434以停用该链路并且返回到步骤414，如图4A所示。
图4C图示了当NFC卡被检测到时的通信协议。如图4C所示，在激活链路的步骤414之后，检测到NFC卡。在步骤452中，PTx 系统116停止所有功率传送。在步骤454中，PTx 102停用链路。在步骤456中，PRx 120指示丢失的链路。应当指出，在该阶段处，NSC 232仍然活动，并且NFC卡检测也活动(在一些情况下，可以在步骤 402之后检测到该卡)。在步骤458中，检测到该卡已经被移除。在步骤460中，PTx系统禁用NSC 232。在步骤460之后，PTx 102可以再次返回到步骤402以启用NSC 232并且重新开始。
图4A至图4C图示了PTx 102和PRx 120之间的通信，包括NSC 232和PTx系统116之间的一些通信以及NSC 272和PTx 134之间的通信。图5A至图5E更进一步地图示了NSC 232和PTx系统116之间的通信以及在某些条件下NSC 272与PRx 134系统之间的通信。如上文所讨论的，PTx 102和PRx 120之间的通信通过NSC 232与NSC 272之间的NFC链路完成。NSC232与PTx系统116之间的通信通过I2C通信链路来完成。NSC 272与PRx 134之间的通信也通过I2C通信链路完成。这些链路在上文的图1A至图1C、图2A和图2B以及图3中进行了说明和讨论。
图5A图示了用于成功PTx数据传送的通信协议400。在步骤502 中，NSC 232执行外卡检测检查。在步骤420中，PTx 116系统向NSC 232提供NFC_数据_发送_命令。如所指示的，NSC 232然后在NFC 通信504中发送数据。NSC 272在NFC通信504中接收数据并且在通信506中向PRx系统134传输通过I2C链路接收的数据。PRx 134 执行步骤424，并且提供NFC_数据_被接收_NTF命令以在通信508 中提供返回响应。然后，在通信510中向NSC 232传输数据。在由 PTx系统116执行的步骤512中，生成ACK信号，其指示成功数据传送。在步骤514中，NSC232再次执行外卡检测检查。
图5B图示了当存在PTx数据传送误差时的通信协议。图5B具体图示了NSC 272与PRx 134之间的丢失的连接。如图5B所示，在步骤420中，PTx 116向NSC 232提供NFC_数据_发送_命令。再者， NSC 232在通信516中经由NFC链路114向NSC 272发送数据。然而，如所图示的，NSC 272和PRx系统134之间的连接丢失。因此，提供了超时通信518。这导致步骤520，其中PTx系统116接收NAK 信号，并且进行到步骤440以提供NFC_链路_丢失_NTF。
图5C图示了PTx数据传送协议400中用于卡检测的通信协议。如图5C所示，PTx 116向NSC 232提供NFC_数据_发送_命令。然而，在这种情况下，卡检测FCD 502检测到存在NFC卡。因此，在步骤 522处，数据不会被发送，并且NAK由PTx 116接收。然后，PTx 系统116提供NFC_卡_检测到_NTF信号。
图5D图示了用于成功PRx数据传送的通信协议。如图5D所示，在步骤426中，PRx134提供NFC_数据_发送_命令。然后，NSC 272 从NSC 232请求令牌，并且在通信544中接收该令牌。该令牌授予 NSC 272向NSC 232发送数据的许可。然后，在步骤546中，NSC 272 传输数据。在步骤430中，PTx系统116接收信号NFC_数据_接收到_NTF。如果成功，则在步骤548中，PRx 134接收ACK信号。在一些实施例中，不会执行取回令牌，并且NSC 272可以在没有接收到令牌的情况下发送数据。
图5E图示了当PRx 120正在尝试发送数据时具有卡检测误差的 PRx数据传送。在这种情况下，在步骤426中，PRx系统134发布 NFC_数据_发送_命令。然而，在步骤502中，NSC232已经检测到无源标签。如此，在步骤450中，PTx 116已经接收到如上文所讨论的NFC_卡_检测到_NTF。因此，NSC 272没有接收到如图5D中所讨论的令牌，并且NSC 272超时并且在步骤550处提供NAK。因此，在步骤436中，PRx 134包括NFC_链路_丢失_NTF。
图6图示了通信协议中的NFC链路激活流程。如所图示的，提供NFC_激活_链路作为高信号。依据激活是否成功提供ACK/NAK信号。同样，NFC_停用_LINK信号由从高到低的过渡指示。同样，依据激活是否成功提供ACK/NAK信号。
如上文所讨论的，通过读取和写入缓冲器来交换NSC 232与PTx 系统116之间以及NSC 272与PRx系统134之间的命令和通知。为此，PTx系统116和PRx系统134分别在PTx系统116的存储器模块 204和PRx系统134的存储器模块244中提供两个缓冲器。这些缓冲器每个可以例如为132字节，并且包括一个传输字节，一个接收字节。
图7图示了如上所述的发射缓冲器702和接收缓冲器704。存储器模块204和存储器模块244中的每个存储器模块包括发射缓冲器 702和接收缓冲器704。如图7所示，缓冲器702包括报头、长度指示符和可选有效载荷。同样，缓冲器704包括报头字节、长度和可选有效载荷。缓冲器702和704中的每个缓冲器可以是132个字节，尽管可以使用更大的缓冲器大小。
例如，当PTx系统116想要发布命令时，它将所有数据写入到存储器204的CMD/DATA缓冲器702。字节[0]是报头字节，并且标识要执行的命令。在将数据写入到命令/数据缓冲器702中之后，在接口 210中断言IRQ线。在检测到IRQ线上的IRQ信号时，NSC 232从存储器204读取命令/数据缓冲器702并且执行所请求的动作。为了确认(ACK)命令，NSC 232将0x00写入命令/数据缓冲器702的“报头字节”或将另一状态代码(如下文所讨论的)写入到命令/数据缓冲器 702的报头中。为了避免竞争条件，仅当报头为0x00或为下文所讨论的状态代码中说明的状态代码中的一个状态代码时，才允许PTx系统 116写入字节[0]。从NSC 232到PTx系统116的数据和报告传送沿相对方向使用机构进行操作：NSC 232将数据写入存储器模块204中的DATA/NTF缓冲器704，其中状态代码中的一个状态代码如下文关于状态代码所描述的。如上所述，以与NSC 232和PTx 116之间的通信相同的方式执行NSC 272和PRx 134之间的通信。
在一些实施例中，存在可以执行的几个规则和预期行为。在每个情况下，命令都会使用状态代码来回答。例如，在供应诸如链路_丢失之类的误差条件之前，先前命令使用NAK状态代码来回答。进一步地，在已经使用ACK或NAK状态代码回复了NFC_停用_链路命令之后，通信缓冲器702和704被复位。
PTx系统116和PRx系统134中的每个系统都执行以下关于通信处理的序列：(1)等待命令/数据缓冲器702的报头字节(BUFFER (0))等于如下所述的状态代码；(2)从BUFFER(1)开始向命令/数据缓冲器702提供有效载荷和长度；(3)将OpCode写入报头 (缓冲器(0))；以及(4)返回到(1)。在一些实施例中，在步骤(3)之后断言IRQ线，以指示命令正在等待。
NRC 232和NRC 272中的每个执行以下关于通信处理的序列： (1)等待缓冲器702中的有效OpCode/Header；(2)处理命令；(3) 依据处理后的命令的结果，将状态代码写入到缓冲器702的报头字节中；以及(4)返回步骤(1)。同样，如上文所讨论的，可以通过将状态代码、长度和有效载荷写入缓冲器704来传送数据。同样，在一些实施例中，可以发布IRQ以指示命令在缓冲器702中准备好或者数据在缓冲器704中可用。
图8A图示了示例PTx 102命令和通知状态图800。图8A还指示在PTx 116和NSC 134之间发布的命令以及从NSC 134向PTx系统 116报告的状态。如图8A所示，状态图800包括三个状态：NFC_关闭状态802、NFC_启用状态804和NFC_链路_活动状态806。如所图示的，当命令NFC_禁用_命令被发布时，PTx系统116从任何状态进入NFC关闭状态802。通过NFC_启用_命令，从NFC_关闭状态802 进入NFC_启用状态804，或者通过NFC_停用_链路_命令，从NFC_链路_活动状态806进入NFC_启用状态804。在NFC_启用状态804 中，NSC 134可以响应于卡的标识而报告NFC_卡_检测到_NTF或 NFC_卡_被移除_NTF。
如所图示的，通过来自PTx系统116的NFC_激活_链路_命令，从NFC_启用状态804进入NFC_链路_活动状态806。如上文所讨论的，通过NFC_停用_链路_命令，可以退出NFC_链路_活动状态806，其中进入NFC_启用状态。NFC_数据_发送_命令在NFC_链路_活动状态806中可用，其中状态图800保持处于NFC_链路_活动状态806。在NFC_链路_活动状态806中，NSC134可以提供以下状态报告： NFC_卡_被移除_NTF、NFC_链路_活动_NTF、NFC_链路_丢失_NTF、以及NFC_数据_被接收_NTF。
图8B图示了对PRx 120进行操作的示例PRx状态命令和通知状态图810。如图8B所示，状态图810包括两个状态：NFC_关闭状态 812和NFC_启用状态814。在起动时进入NFC_关闭状态812，并且其中NFC_禁用_命令由PRx系统134提供。可以从NFC_关闭状态 812或NFC_启用状态814发布这样的命令。通过来自PRx系统134 的NFC_启用_命令，进入NFC_启用状态814。PRx系统134可以从 NFC_启用状态814发布NFC_数据_发送_命令。NSC 272可以提供NFC_链路_活动_NTF、NFC_链路_丢失_NTF、或NFC_数据_被接收 _NTF报告。
以下描述命令可以在如图8A和图8B所示的状态图800和810 中实现。命令中的每个命令在图8A和图8B中进行了图示并且在图 4A至图4C以及图5A至图5E中进行了讨论。下文所提供的示例命令结构仅是示例性的，而不旨在进行限制。可以实现其他操作代码或数据有效载荷值和结构。
NFC_启用_命令
NFC_启用_命令可以由PTx系统116或PRx系统124发布，然而，命令的形式在每种情况下都不同。在PTx 802中，该命令可以在PTx 系统116中以状态802发布以进入NFC_启用状态804，并且因为已经完成了NFC系统124的启用，所以还可以以状态804和806中的任一状态发布。对NFC_启用_命令的响应是下文所指示的状态信号中的一个状态信号(例如，ACK或NAK)。在PTx系统116中，存储器204的命令/数据缓冲器702可以具有以下形式：
由PRx系统124发布的NFC_启用_命令包括更多数据，其包括通过带内通信或使用NFC通信传输到PTx 102的PRx ID。该命令激活NSC 272中的NFC服务(配置NFC设备，开始卡仿真)。该命令从状态NFC_关闭状态812接受(即，状态响应为ACK)。因为已经在该状态下执行了NFC的启用，所以该命令还从NFC_启用状态814 接受。在PRx系统134中，存储器244的命令/数据缓冲器702可以具有以下形式：
NFC_禁用_命令
NFC_禁用_命令可以由PTx系统116或PRx系统134发布，并且分别禁用PTx 102和PRx 120中的NFC。如图8A所示，可以由NFC_ 禁用_命令从任何状态由PTx 116发布，并且导致进入NFC_关闭状态 802。如图8B所示，NFC_禁用_命令可以从任何状态发布，并且导致进入NFC_关闭状态812。因为已经执行了禁用NFC，所以在图800 的NFC_关闭状态802或图810的状态812中接受了该命令(即，响应ACK)。PTx系统116或PRx系统134的命令/数据缓冲器702可以具有以下形式：
NFC_激活_链路_命令
NFC_激活_链路_命令由PTx系统116发布，并且开始建立到对等设备(例如，具有给定PRX_ID号的PRx 120)的NFC链路。在图 8A中所示的NFC_启用状态804中发布命令，以将状态图800过渡为 NFC_链路_活动状态806。如果到对等设备的连接丢失，则生成NFC_ 链路_丢失通知。在这种状态下，NFC设备将尝试重新建立链路(该过程可以通过发送NFC_停用_链路_命令来停止)。由于已经进行了链路的激活，所以在状态NFC_链路_激活中接受了该命令(即，响应 ACK)。在下文的状态表中提供了响应。该命令可以在进入PTx系统 116的功率传送阶段时发布。PTx 116的命令/数据缓冲器702可以具有以下形式：
NFC_停用_链路_命令
NFC_停用_链路_命令可以由PTx系统116发布，以停止与建立了到其的NFC链路的对等设备的通信。在NFC_链路_活动状态806 中发出命令，以将状态图800过渡到NFC_启用状态804。由于在那些状态上进行了链路的停用，所以还可以在NFC_关闭状态802和 NFC_启用中接受了该命令(即，响应ACK)。命令之后，继续FCD。该命令可以在PTx系统116的功率传送阶段退出时发布。PTx 116的命令/数据缓冲器702可以具有以下形式：
NFC_数据_发送_命令
NFC_数据_发送_命令初始化数据的传输，并且可以在处于NFC_ 链路_活动状态806时由PTx系统116发布，而当处于NFC_启用状态804时，可以由PRx系统134发布。响应由下文的状态代码(ACK 或NAK)给出。PTx系统116或PRx系统134的命令/数据缓冲器702 可以具有以下形式：
如上文所讨论的，每当PTx系统116或PRx系统134发布命令时， PTx 102的对应NSC232或PTx 120的NSC 272都会将状态代码写入到对应命令/数据缓冲器702的报头4中。这些状态代码指示是否发生误差或者对应NSC 232或NSC 272是否接受了该命令。通过以下方式给出状态代码：
状态代码是与可能发布的命令的操作码不同的值，因此很容易与那些操作码区分开。这样，PTx系统116和PRx系统134可以确定是否已经接收到命令以及该命令是否已经被接受。
如上文所进一步讨论的，NSC 232和NSC 272可以发布状态通知。这些状态通知通过写入NTF/数据缓冲器704而被发布。NSC 232写入到PTx系统116中的存储器204的NTF/数据缓冲器704中。NSC 272 写入到PRx系统134的存储器244的NTF/数据缓冲器704中。下文对图8A的状态图800和图8B的状态图810所示的状态通知进行了讨论。
NFC_链路_活动_NTF
NFC_链路_活动_NTF通知可以从NSC 134向PTx系统116发布，或从NSC 272向PRx系统134发布。当已经找到了具有给定PRX_ID 的对等设备时，发生通知。PTx系统116或PRx系统134的NTF/数据缓冲器704可以具有以下形式：
NFC_链路_丢失_NTF
当不能再建立到具有给定PRX_ID的对等设备的现有链路时，可以由NSC 232向PTx系统116或从NSC 272向PRx系统134发布NFC_链路_丢失_NTF通知。PTx系统116或PRx系统134的NTF/ 数据缓冲器704可以具有以下形式：
NFC_卡_检测到_NTF
当在NFC字段中检测到卡132(不是移动接收器120)时，从 NSC 232向PTx系统116发布NFC_卡_检测到_NTF通知。PTx系统116的NTF/数据缓冲器704可以具有以下形式：
NFC_卡_被移除_NTF
当从NFC字段移除先前检测到的卡132(不是移动接收器120) 时，从NFC 232向PTx系统116发布NFC_卡_被移除_NTF通知。PTx 系统116的NTF/数据缓冲器704可以具有以下形式：
NFC_数据_被接收_NTF
当经由NFC链路从PRX 120或PTX 102接收到数据时，由NSC 232向PTx系统116或由NSC 272向PRx系统134发布NFC_数据_ 被接收_NTF通知。PTx系统116或PRx系统134的NTF/数据缓冲器 704可以具有以下形式：
NFC_启动_NTF
当正在(重新)启动NFC软件时，由NSC 232向PTx系统116 或由NSC 272向PRx系统134发布NFC_启动_NTF通知。PTx 116 或PRx 134进入NFC_关闭状态802或NFC_关闭状态812并且发送 NFC_启用_命令。PTx系统116或PRx系统134的NTF/数据缓冲器 704可以具有以下形式：
设备地址可以指派给PTx系统116和PRx系统134中的每个系统。例如，PTx系统116可以具有设备地址0x61，而PRx系统134 可以具有设备地址0x3B。然而，可以使用任何设备地址集合。
鉴于以上讨论，图1C中图示了无线功率系统100中PTx 102和 PRx 120之间的NFC通信的特定实现方式。如上文所讨论的，PTx 102 通过NFC链路114与PRx 120通信。进一步地，PRx 120与用户接口 GUI 130通信。如上文所讨论的，PRx 120和GUI 130可以形成诸如智能手机、平板计算机或个人计算机之类的移动设备。
本发明的实施例允许在GUI 130和PTx 102之间，特别是在GUI 130和PTx 102的PTx系统116之间的连接。可以实现任何数目的命令，例如，可以执行复制命令、修改命令、保存命令和回读命令。例如，复制命令和修改命令可以将多达124字节的数据从GUI 130发送到PTx 102。根据本发明的实施例，PTx 102将数据自动发送回到GUI 130。复制命令和修改命令之间的差异处于修改模式下，PTx 102在将数据发送回之前，反转数据字节中的位(例如，BIT5)。
保存命令可以在大小相当的数据块(例如，最大1kB)上工作。 GUI 130可以发送数据块(每个数据块最多124个字节)，并且PTx 102 将这些块以指定偏移保存在其缓冲器中。回读命令请求PTX将其缓冲器中的数据发送回到GUI 130。在这种情况下，如果请求的大小大于124个字节，则PTx 102必须对数据进行分区(每个最多发送124 个字节的块)。
如上文所讨论的，在功率传送阶段期间，默认情况下激活NFC 链路，即，没有提供PRX-PTX握手来决定是否激活该链路。LDO ON 事件发生后，PRX激活链路。这可以确保在发布第一命令之前，NFC 电路已通电。在进入功率传送阶段之后，PTX会在一定延迟
如上文所讨论的，在例如通过I2C接口在与GUI 130耦合的PRx 系统134与具有I2C数据总线的NSC 272之间传输数据。该命令在 NFC_数据_发送_命令中被编码为数据。然后，数据通过NFC链路发送到PTx 102的NSC 232，并且使用NFC_数据_被接收_NTF通知被发送到PTx 116。同样，通过将数据包括在PTx系统116与NSC 232 之间的NFC_数据_发送_命令中、通过NFC链路114传输数据，并且使用NFC_数据_被接收_NTF通知在NSC 272与PRx系统134之间传输数据，将数据从PTx系统116传输到GUI 130。下文对NFC链路进行进一步的讨论。
在GUI 130和PRx系统116之间传达的数据在整个通信路径中以三种格式打包。在GUI 130和PRx系统116之间传递的数据独立于硬件(HW)接口。数据分组包括报头和可用数据。报头包含有关如何使用数据的控制信息。报头类型及其与每种演示模式的关联性如下所述。分组的总大小(报头+用户数据)可以例如由信道限制为128个字节，这允许在132字节缓冲器702和704内进行打包，如上文结合图7所讨论的。
图9A图示了镜像操作模式900。在该模式下，PRx系统116发送回其接收的数据，而没有任何改变。接收数据与发送回该数据之间的延迟最小。数据大小不包括报头，所以数据分组本身为128个字节。如图9A所示，数据分组902说明了在GUI 130和PTx系统116之间传输的数据，而数据分组904图示了从PTx系统116和GUI 130镜像回来的相同数据。用于该传输的报头代码可以例如是0x01，而数据有效负载大小最大为124个字节。
图9B图示了修改操作模式910。在该修改模式下，PTx系统116 通过在将数据发送回到GUI 130之前反转有效载荷数据的BIT5来修改数据。延迟最小。如图9B所示，修改操作模式910说明了如上文所讨论的从GUI 130被传输到PTx系统116的分组912。分组914被从PTx系统116传输到GUI 130，并且除了反转一个位(例如，位5) 之外，与分组912相同。该传输的报头代码可以例如是0x02，而数据有效载荷大小最多为124个字节。
图9A所示的镜像操作模式900和图9B所示的修改操作模式910 对测试无线功率系统100以确保正确传送数据有帮助。图3中所示的测试系统300可以用于测试主机计算机310(GUI 130)和PTx系统 116之间通信的每个方面。
图9C图示了保存数据操作模式920。在该保存数据模式920中， GUI 130向PTx系统116中的缓冲器920发送大数据块，例如，高达 1kB数据。例如，缓冲器920被包括在PTx系统116的存储器204中。 GUI 130对数据进行分区以适合通信分组的大小限制。分区大小不固定。开始偏移也不固定。可以发送重叠数据。如图9C所示，分组910 包括报头代码0x03以及LB偏移和HB偏移，其中有效载荷中的数据要被写入到缓冲器920中。如果数据分组910将接收的偏移设置为 ZERO，则可以清除缓冲器920，然后写入具有指定大小的接收的数据。可以将大小为ZERO和偏移为ZERO的命令仅用于清除缓冲器 920。在一些实施例中，PTx系统116可以验证接收的数据没有溢出缓冲器920的缓冲器大小，如果是，则忽略该数据。
图9D图示了回读序列930。如所图示的，GUI 130向分组932发送命令以从缓冲器920请求回读数据。如所图示的，报头命令代码为 0x04，并且指定了偏移和长度。PTx系统116使用交替DATA0和 DATA1报头(报头命令代码0x05和0x06)回复一系列分组。每个数据分组在发送下一数据分组之前都会得到确认。分组的数目取决于所请求的数据长度。在操作中，一旦接收到对先前分组的接收的确认， PTx系统116就生成序列中的下一分组。没有关于第一数据分组和最后一个数据分组的特殊信息。由GUI 130决定何时完全接收所请求的数据。
如图9D所示，当回复回读命令时，PTx系统116生成两种类型的分组：具有报头0x05的DATA0分组934和具有报头0x06的DATA1 分组938。除了报头之外，两个DATA类型的分组在格式上与图9C 所示的分组910相同。分组序列始终以DATA0数据分组923开始，然后是DATA1分组938。该序列可以根据传输所有请求的数据的需要重复多次。在发送下一分组之前，对数据分组923或938进行确认。如果未接收到ACK，则PRx系统116可以实现超时(例如，
提供以上实施方式以说明本发明的特定实施例，而不旨在进行限制。在本发明范围内可以做出多种变化和修改。在所附权利要求中对本发明进行了阐述。
