CN101408869B - 音频系统以及用于音频系统的usb/uart公共通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种音频系统以及用于音频系统的USB/UART公共通信系统。该音频系统在音频设备和外部设备的介质之间设置信号线路径，并根据用户对音频设备的操作将数字音频文件从外部设备上载到音频设备。此外，该通信系统通过公共地使用单个USB连接器来选择性地使用USB和UART通信，并通过单根电缆来连接外部设备的连接器和音频/USB/UART公共连接器，以通过公共音频信号线选择性地输出音频/USB信号或音频/UART信号。因此，该音频系统可连接各种外部设备，而不需要对具有USB连接器的音频设备进行外部修改或在其中另外安装专用接口。此外，该USB/UART公共通信系统可公共地使用该USB连接器，而不需考虑USB和UART连接信号，并且可通过音频设备中的单根电缆选择性地输出音频/USB或音频/UART信号。

Description

音频系统以及用于音频系统的USB/UART公共通信系统

本申请是原案申请号为200710002357.3的发明专利申请(申请日：2007年1月5日，发明名称：音频系统以及用于音频系统的USB/UART公共通信系统)的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种音频系统，在该音频系统中，利用通用串行总线(USB)或扩展连接器通过音频设备和外部设备的介质来设置信号线，根据用户的操作上载存储在该外部设备中的数字音频文件，并通过该音频设备输出声音。

此外，本发明涉及一种USB/UART公共通信系统，其中采用单个USB连接器自动检测USB和UART连接信号，而且可利用检测到的USB和UART连接信号选择性地使用USB和UART通信作为公共信号线。

而且，本发明涉及一种USB/UART公共通信系统，其中，外部设备的连接器以及音频/USB/UART公共连接器通过单根电缆连接，并通过公共音频信号线选择性地输出音频/USB或音频/UART信号。

背景技术

随着各种媒体播放器的普及，消费者越来越想要通过汽车音响设备或家庭音响设备的扬声器系统来收听存储在媒体播放器中的歌曲。为此，在传统的媒体播放器上添加了FM发送功能，从而通过特定的FM频率发送媒体播放器播放的歌曲。而且，音频设备通过以FM接收模式调谐的频率来输出音频信号。

此外，传统音频设备中的Aux线单独地延伸并连接到媒体播放器的耳机插孔。这样，随着数字媒体技术的普及，消费者越来越想要通过汽车音响设备或家庭音响设备的扬声器系统来直接播放存储在USB存储器中的数字内容。

为此，存在本申请人在2002年4月4日提交(韩国专利申请No.2003-21307)并在2003年10月15日授权(韩国专利注册号403，376)的题为“A MEDIAL PROCES SING DEVICE USING AN EXTERNALSORTAGE DEVICE”专利申请。根据该专利，一种音频设备包括直接读取并播放存储在USB存储器中的内容的USB主机接口。

利用上述数字媒体技术的媒体存储器或媒体播放器包括利用标准USB的MP3播放器或USB闪盘(UFD)的产品系列，以及利用通用异步接收器/发送器(UART)和IEEE 1394作为接口的Apple i-POD产品系列。

在图1示出的Apple i-POD中，MP3播放器10包括32引脚连接器11以及IEEE 1394连接器12。该IEEE 1394连接器12连接到Apple PC上，并用于下载MP3文件。MP3播放器10连接到遥控器上并用于以UART通信方案控制该设备并显示歌曲信息。

此外，如图2所示，MP3播放器10的32引脚连接器11连接到另外安装在汽车音响20内的32引脚连接器21。汽车音响20以UART通信方案接收歌曲信息，并向MP3播放器10提供设备控制信息。这样，提供了一种使用32引脚连接器的汽车音响组件。这种汽车音响被称为“iPOD-ready”，并通过Aux线单独连接模拟音频。

近年来，倾向于将USB连接器安装在汽车音响中。因此，为了实现iPOD-ready或UART通信，汽车音响必须包括扩展连接器和USB连接器两者，从而导致空间效率低和设计问题。

因为仅可以通过专用接口来连接Apple i-POD，而且利用UART通信的播放器具有彼此不同的扩展连接器和USB连接器，所以如果不另外设置汽车音响的接口，则在利用传统方案的方面存在限制。尽管消费者购买了大量的Apple i-POD或UART通信产品，但利用率不高。

而且，USB、UART和AUDIO连接器单独设置在现有的汽车音响或家庭音响系统中。因此，在使用USB和AUDIO连接器时，必须单独使用USB电缆以及AUDIO电缆。此外，在使用UART和AUDIO连接器时，必须单独使用UART电缆和AUDIO电缆。

发明内容

本发明的目的在于提供一种音频系统，该音频系统可以提供外部设备和音频设备之间的接口，而不限制外部设备的通信或接口的任何连接模块规范，并且可以根据用户对音频设备的操作来上载存储在外部设备中的数字音频文件，从而从音频设备输出声音。

本发明的另一目的在于提供一种USB/UART公共通信系统，该USB/UART公共通信系统可以提供至外部设备的接口，而不限制外部设备的通信或接口的任何连接模块规范。

本发明的另一目的在于提供一种USB/UART公共通信系统，该USB/UART公共通信系统通过单个USB连接器来检测来自外部设备的USB和UART连接信号，并切换成将检测到的连接信号连接到USB或UART数据信号线，从而选择性地使得能够进行USB和UART通信。

本发明的另一目的在于提供一种USB/UART公共通信系统，该USB/UART公共通信系统可以利用连接到外部设备的连接器的单个音频/USB/UART公共连接器通过公共音频信号线选择性地输出音频/USB或音频/UART信号。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具有外部设备的音频系统，该音频系统包括：适配器，该适配器在一个端子处具有外部设备连接器，并在另一端子处具有USB连接器，从而在它们之间提供信号连接，所述外部设备连接器被设置用于连接到外部设备；以及音频设备，该音频设备包括：USB连接器，其用于提供到直接连接到其上的外部设备或通过所述适配器连接的外部设备的接口；多路复用器，其用于根据选择控制信号选择USB信号线和串行信号线中的一个作为对于所述USB连接器的信号路径；USB控制器，其在USB信号线的路径设置期间通过USB通信连接到所述外部设备，并对从所述外部设备接收到的数字音频文件进行解码，从而输出声音；串行控制器，其在串行信号线的路径设置期间通过所述适配器连接到所述外部设备，并通过串行通信接收歌曲信息，从而根据用户的操作向所述外部设备提供设备控制信号；以及音频控制器，其用于在所述外部设备通过所述USB连接器连接时根据设备识别信息向所述多路复用器提供所述选择控制信号，其中，所述音频控制器在所述外部设备为USB设备时，通过所述USB控制器提供来自所述外部设备的数字音频文件，并且在所述外部设备不是USB设备时，通过所述串行控制器从所述外部设备接收歌曲信息并向所述外部设备提供设备控制信号，从而根据所述设备控制信号驱动所述外部设备。

为了实现上述目的，根据本发明的音频系统的音频控制器在所述外部设备连接到所述USB连接器时，进行USB通信或串行通信，并通过确定所述外部设备是否为USB设备来设置信号路径。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具有外部设备的音频系统，该音频系统包括：适配器，该适配器在一个端子处具有外部设备连接器，并在另一端子处具有USB连接器，从而在它们之间提供信号连接，所述外部设备连接器被设置用于连接到外部设备；以及音频设备，该音频设备包括：USB连接器，其用于提供到直接连接到其上的外部设备或通过所述适配器连接的外部设备的接口；USB控制器，其在USB连接器和USB信号线的路径设置期间通过USB通信连接到所述外部设备，并对从所述外部设备接收到的数字音频文件进行解码，从而输出声音；串行控制器，其在所述USB连接器和串行信号线的路径设置期间通过所述适配器连接到所述外部设备，并通过串行通信接收歌曲信息，从而根据用户的操作向所述外部设备提供设备控制信号；以及音频控制器，其用于在所述外部设备通过所述USB连接器连接时，根据USB或串行通信结果，基于所述设备的识别信息来设置USB或串行信号线的路径，其中，所述音频控制器在所述外部设备为USB设备时，通过所述USB控制器提供来自所述外部设备的数字音频文件，并且在所述外部设备不是USB设备时，通过所述串行控制器从所述外部设备接收歌曲信息并向所述外部设备提供设备控制信号，从而根据所述设备控制信号来驱动所述外部设备。

为了实现上述目的，在根据本发明的音频系统中进行的串行通信为通用异步接收器/发送器(UART)。

为了实现上述目的，根据本发明的音频系统的适配器通过扩展外部连接器和所述USB连接器的信号线连接来发送和接收到所述USB连接器的UART信号，从而在具有扩展连接器的外部设备和具有所述USB连接器的音频系统之间提供信号连接。

为了实现上述目的，本发明提供了一种USB/UART公共通信系统，该USB/UART公共通信系统包括：连接器，其用于提供至外部设备的接口，该连接器具有信号线(D+_RXD，D-_TXD)；模拟开关，其用于根据所述选择控制信号针对所述连接器的所述信号线(D+_RXD，D-_TXD)选择UART数据信号线(UART_TXD，UART_RXD)和USB数据信号线(USB_HD+，USB_HD-)中的一个；以及系统控制器，其用于将所述UART数据信号线设置成GPIO端口，读取所述UART数据信号线的信号电平，并根据读取结果检测所述连接器连接到UART或还是连接到USB，其中，在检测到所述UART连接信号时，所述系统控制器将所述UART数据信号线设置为UART端口，根据所述选择控制信号连接所述UART数据信号线和所述连接器信号线，执行UART通信；而在检测到所述USB连接信号时，所述系统控制器通过所述模拟开关连接所述USB数据信号线和所述连接器信号线，然后进行USB通信。

为了实现上述目的，根据本发明的USB/UART公共通信系统在所述D-_TXD信号线为HIGH而且所述D+_RXD信号线为LOW时确定所述UART连接到所述连接器。

为了实现上述目的，本发明提供一种USB/UART公共通信系统，该USB/UART公共通信系统包括：连接器，其用于提供至外部设备的接口，该连接器具有连接到信号线数据(D+，D-)的第一信号线端口(GPIO_TXD，GPIO_USB_HD+)和第二信号线端口(GPIO_RXD，GPIO_USB_HD-)；以及系统控制器，其用于将所述第一和第二信号线端口设置为GPIO端口，读取所述UART数据信号线的信号电平，并根据读取结果检测所述连接器连接到所述UART或还是连接到所述USB，其中，在检测到所述UART连接信号时，所述系统控制器将所述UART信号线端口(GPIO_TXD，GPIO_RXD)设置为UART端口并进行UART通信；而且在检测到所述USB连接信号时，所述系统控制器将所述USB信号线端口(GPIO_USB_HD+，GPIO_USB_HD-)设置为USB端口，然后执行USB通信。

为了实现上述目的，根据本发明的USB/UART公共通信系统在所述第二信号线端口(GPIO_RXD)为HIGH而且所述第一信号线端口(GPIO_TXD)为LOW时确定所述UART连接到所述连接器。

为了实现上述目的，根据本发明的USB/UART公共通信系统在所述第一信号线端口(GPIO_TXD)为HIGH而且所述第二信号线端口(GPIO_RXD)为LOW时确定所述USB连接到所述连接器。

为了实现上述目的，本发明提供了一种USB/UART公共通信系统，该USB/UART公共通信系统包括：连接器，其用于提供至外部设备的接口，该连接器具有信号线(D+_RXD，D-_TXD)；模拟开关，其用于根据选择控制信号针对所述连接器信号线(D+_RXD，D-_TXD)选择GPIO检测信号线(GPIO_A，GPIO_B)、UART数据信号线(UART_TXD，UART_RXD)和USB数据信号线(USB_HD+，USB_HD-)中的一个；以及系统控制器，其用于读取所述连接器信号线的信号电平，并用于根据读取结果检测所述连接器连接到所述UART或还是连接到所述USB，其中，当检测到所述UART连接信号时，所述系统控制器根据所述选择控制信号连接所述UART数据信号线和所述连接器信号线，然后进行UART通信；而且在检测到所述USB连接信号时，所述系统控制器通过所述模拟开关连接所述USB数据信号线和所述连接器信号线，然后进行USB通信。

为了实现上述目的，根据本发明的USB/UART公共通信系统在所述GPIO检测信号数据线(GPIO_B)为HIGH而且所述GPIO检测信号线(GPIO_A)为LOW时确定所述UART连接到所述连接器。

为了实现上述目的，根据本发明的USB/UART公共通信系统在所述GPIO检测信号线(GPIO_A)为HIGH而且所述GPIO检测信号线(GPIO_B)为LOW时确定所述USB连接到所述连接器。

为了实现上述目的，本发明提供了一种USB/UART公共通信系统，该USB/UART公共通信系统包括：外部设备连接器，该外部设备连接器连接到外部设备，以提供音频接口；连接器主体，其用于公共地连接音频信号和USB/UART信号；通信电缆，其用于在所述外部设备连接器和所述连接器主体之间连接所述音频信号和所述USB/UART信号；以及音频设备，其连接到所述连接器主体，以选择性地接收音频/USB或音频/UART信号。

为了实现上述目的，根据本发明的USB/UART公共通信系统的连接器主体包括音频插孔以及单个USB/UART连接器，而且所述音频设备包括与所述音频插孔相对应的音频插孔连接器，以及与所述USB/UART连接器相对应的USB/UART连接器。

为了实现上述目的，本发明提供了一种USB/UART公共通信系统，该USB/UART公共通信系统包括：外部设备连接器，该外部设备连接器连接到外部设备，以提供音频接口；连接器主体，其用于公共地连接音频信号和USB/UART信号，所述连接器主体具有音频插孔以及单个USB/UART连接器；以及通信电缆，其用于在所述外部设备连接器和所述连接器主体之间连接所述音频信号和所述USB/UART信号。

附图说明

本总体发明概念的这些和/或其它方面以及目的将从以下结合附图对实施例的描述中变得明显和更加容易理解，在附图中：

图1为表示传统MP3播放器和遥控器之间的连接的框图；

图2为表示传统MP3播放器和汽车音响之间的连接的框图；

图3为表示在根据本发明实施例的音频系统中的利用标准USB的外部设备的连接的框图；

图4为表示在根据本发明实施例的音频系统中的利用串行通信的外部设备的连接的框图；

图5为表示在根据本发明实施例的音频系统中的适配器和音频设备之间的连接的框图；

图6为表示在根据本发明另一实施例的音频系统中的适配器和音频设备之间的连接的框图；

图7为根据本发明实施例的音频系统的框图；

图8为根据本发明实施例的USB/UART公共通信系统的框图；

图9为图8的USB/UART公共通信系统的电路图；

图10为表示根据本发明实施例的USB/UART公共通信系统的操作的流程图；

图11为根据本发明实施例的公共地利用USB/UART/GPIO功能的通信系统的电路图；

图12为表示根据本发明实施例的公共地利用USB/UART/GPIO功能的通信系统的操作的流程图；

图13为根据本发明实施例的单独利用USB/UART/GPIO功能的通信系统的电路图；

图14为表示根据本发明实施例的单独利用USB/UART/GPIO功能的通信系统的操作的流程图；

图15为根据本发明实施例的USB/UART公共通信系统的框图；以及

图16为表示根据本发明实施例的USB/UART公共通信系统的操作的流程图。

具体实施方式

现在将详细说明本总体发明概念的实施例，附图中示出了其示例，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同的元件。以下对实施例进行描述，以通过参照附图来说明本总体发明概念。

以下将参照图3至图7详细描述根据本发明实施例的音频系统。

图3为表示在根据本发明实施例的音频系统中的利用标准USB的外部设备的连接的框图，图4为表示在根据本发明实施例的音频系统中的利用串行通信的外部设备之间的连接的框图，而图5为表示在根据本发明实施例的音频系统中的适配器和音频设备之间的连接的框图。

如图3至图5所示，包含有外部设备100的音频系统包括适配器200和音频设备300。

外部设备100提供用于音频设备300的接口，并且包括连接到适配器200或音频设备300的外部设备连接模块101。外部设备100存储各种数字媒体信息，或者播放所存储的数字媒体信息。

参照图3，外部设备100可以是使用标准USB作为外部设备连接模块101的USB闪盘(UFD)或MP3播放器。

参照图4，外部设备100包括扩展连接器。该外部设备100可以是利用32引脚连接器作为外部设备连接模块101的基于UART通信的MP3播放器。这种MP3播放器的代表性示例为Apple i-POD。

适配器200在一个端部包括扩展外部连接器210，并且在另一端部包括USB连接器202。扩展外部连接器210被连接成与外部设备100的外部设备连接模块101相对应。适配器200提供外部设备100和音频设备300之间的信号连接。

参照图5，适配器200利用扩展外部连接器210和USB连接器202之间的信号线，经由USB连接器202发送/接收UART信号。因此，适配器200提供了具有32引脚连接器的外部设备100和具有USB连接器301的音频设备300之间的信号连接。

尽管作为设置在适配器200的一个端部处的外部连接器210的示例描述了32引脚扩展连接器，但本发明不限于此。应该理解，可以对该扩展连接器进行修改，并该扩展连接器可以被连接成与设置在外部设备100中的外部连接模块101内的扩展连接器的引脚的数量相对应。

参照图5，音频设备300包括单个USB连接器301、多路复用器302、音频控制器303、USB控制器304以及串行控制器305。音频设备300包括主机播放器功能以及控制Apple i-POD MP3播放器的功能。

USB连接器301提供至直接连接到其上的外部设备100或通过适配器200连接的外部设备100的接口。多路复用器302根据音频控制器303提供的选择控制信号选择USB信号线或串行信号线作为相对于USB连接器301的信号路径。

如图3所示，在利用标准USB作为接口的UFD100直接连接到音频设备300上时，从连接到汽车音响的UFD100的内部存储空间上载数字音频文件(数据)，音频设备300随后对所上载的数字音频文件进行解码，以通过扬声器系统输出音频声音。

为此，音频设备300具有USB主机功能。音频设备300通过USB接口访问UFD100的闪存，并读取相应的数据。

图4为表示在根据本发明实施例的音频系统中的利用串行通信的外部设备的连接的框图。具体地说，Apple i-POD产品系列的MP3播放器通过32引脚扩展连接器连接，并在串行通信期间向UART发送歌曲信息/从UART接收设备控制信号。

在外部设备100通过USB连接器301连接时，音频控制器303根据设备识别信息向多路复用器302提供选择控制信号。在外部设备100为USB设备时，音频控制器303执行控制，以通过USB控制器304从外部设备100提供数字音频文件。在外部设备100不是USB设备时，音频控制器303进行控制，以通过串行控制器305从外部设备100接收歌曲信息，并且向外部设备100提供根据用户操作的设备控制信号，以根据设备控制信号来驱动外部设备100。

此外，在外部设备100通过USB连接器301连接时，音频控制器303执行USB通信或串行通信。音频控制器303确定外部设备100是否为USB设备，并产生至多路复用器302的选择控制信号。尽管优选的是，串行通信为UART，但本发明不限于串行通信，而是可通过多种方式对本发明进行修改。

图6为表示在根据本发明另一实施例的音频系统中的适配器和音频设备之间的连接的框图。图6的音频系统与图5的音频系统的不同之处在于不包括多路复用器302，除此之外与5的音频系统相同。因此，为了简明而省略了不必要的描述。

参照图6，在外部设备100通过USB连接器301连接时，音频控制器303进行通信，以向USB控制器304或串行控制器305提供选择信号。然后，根据通信的接口，音频控制器303根据外部设备100的识别信息来设置USB或串行信号线的路径。

选择信号是独占地驱动的。通过USB控制器304和串行控制器305中的一个来进行通信，而且根据通信的结果设置信号线的路径。

在利用选择信号进行通信的结果为USB时，在USB连接器301和USB控制器304之间设置USB信号线的路径。在通信的结果不为USB时，在USB连接器301和串行控制器305之间设置串行信号线的路径。

在设置USB信号线的路径时，通过USB通信将USB控制器304连接到外部设备100，从外部设备100接收数字音频文件，并对所接收的数字音频文件进行解码以输出声音。

在设置串行信号线的路径时，通过适配器200将串行控制器305连接到外部设备100，通过串行通信从外部设备100接收歌曲信息，并根据用户的操作向外部设备100提供设备控制信号。

图7为根据本发明实施例的音频系统的框图。将参照图7来描述连接到音频系统的外部设备100是USB设备的情况以及外部设备100不是USB设备的情况。

在外部设备100连接到USB连接器301时，音频控制器303执行USB或串行通信，并确定外部设备100是否为USB设备。然后，音频控制器303产生至多路复用器302的对应选择控制信号。

多路复用器302根据接收到的选择控制信号选择USB信号线和串行信号线中的一个线作为针对USB连接器301的信号路径。在多路复用器302选择USB信号线作为信号路径时，将USB连接器301连接到USB控制器304。在多路复用器302选择串行信号线作为信号路径时，将USB连接器301连接到串行控制器305。

也可以通过图6的音频控制器303来设置信号线路径。因为其不同之处仅在于设置信号线路径的方法，将省略其操作的详细说明。

当外部设备100是USB设备时，音频控制器303进行控制，以通过USB控制器304来提供存储在外部设备100中的数字音频文件。

在音频控制器303的控制下提供给USB控制器304的数字音频文件被存储在存储器306中，并根据基于用户操作的设备控制信号被载入到该设备中。然后，通过解码器307对数字音频文件进行解码，并通过模拟输出单元308和扬声器309输出为音频声音。

当外部设备100不是USB设备时，音频控制器303通过串行控制器305从外部设备100接收歌曲信息，并通过串行信号线将基于用户操作的设备控制信号提供给外部设备100。

响应于设备控制信号来驱动外部设备100，并对所选择的音频文件进行解码以输出对应的声音。通过图6所示的Aux线将所输出的声音提供给模拟输出单元308，然后通过扬声器309输出音频声音。

如上所述，本发明的音频系统可以利用汽车音响的USB连接器301，与外部设备100的通信或接口模块规范无关地来设置特定信号线的路径。该音频系统将通过信号线的路径设置而产生的设备控制信号提供给外部设备100，并从外部设备100接收数字音频文件。然后，该音频系统对数字音频文件进行解码，以通过汽车音响的扬声器来输出音频声音。

下面将参照图8至14详细描述根据本发明实施例的USB/UART公共通信系统。

图8是根据本发明实施例的USB/UART公共通信系统的框图，图9是图8的USB/UART公共通信系统的电路图。

在描述本发明的USB/UART公共通信系统的结构和操作之前，首先说明UART和USB的概念。广泛用于数据传输的通信端口的类型包括UART和USB。

UART是一种异步串行通信处理器，其存在于所有计算机中，用来管理串行端口。另外，所有内部调制解调器都包括其UART。这种UART提供到计算机的RS-232C接口，以使其可以与调制解调器或其他串行设备进行通信，或者可以向/从调制解调器或其他串行设备发送/接收数据。

USB是一种连接外围设备的接口规范，是由包括IBM在内的7家公司共同提出的。USB旨在提供一种将外围设备连接到个人计算机的公共接口。在将外围设备连接至个人计算机时，USB可以在不需要单独设置软件或硬件的情况下连接这些外围设备。因此，可以显著地减少端口的数量。此外，USB易于安装，并且可以减小便携式计算机的尺寸。

参照图8和9，在USB/UART公共通信系统中，USB连接器信号线D+_RXD和USB连接器信号线D-_TXD连接在USB连接器1100的一个端口与模拟开关1200的一个端口之间。USB连接器信号线D+_RXD与UART发送信号(TXD)端口或USB主机数据(D+)信号(HD+)端口相连。USB连接器信号线D-_TXD与UART接收信号(RXD)端口或USB主机数据(D-)信号(HD-)端口相连。

模拟开关1200的另一个端口与UART发送信号(TXD)端口、UART接收信号(RXD)端口、HD+端口、HD-端口以及开关选择器SW_SEL相连。

尽管图8中未示出，但是提供给模拟开关1200的信号线UART_TXD、UART_RXD、USB_HD+、USB_HD-、SW_SEL、SW1、SW2和SW3可以从该系统的控制器提供或者提供给该系统的控制器。

参照图9，电容C1的一个端子与模拟开关1200的第10引脚和电源VDD相连，而另一个端子与地电压相连。电容C1减少了波动(ripple)和噪声，从而提供了稳定的恒定电压。

USB连接器1100提供了到直接连接的外部设备或通过适配器连接的外部设备的接口。另外，USB连接器1100可以是标准USB连接器或者是单独设计的连接器。

模拟开关1200根据开关选择器SW_SEL的选择控制信号来选择UART连接器信号线和USB连接器信号线之一作为路径。

在开关选择器SW_SEL的路径设置条件中，当默认USB连接器信号线D-_TXD为HIGH(3.3V)而USB连接器信号线D+_RXD为LOW(0

V)时，即在初始状态时，选择性地设置UART数据线的路径。当USB连接器信号线D-_TXD端口为LOW(0V)而USB连接器信号线D+_RXD端口为HIGH(3.3V)时，选择性地设置USB数据线的路径。通过这种方式执行USB或UART通信。

图10是表示根据本发明实施例的USB/UART公共通信系统的操作的流程图。

参照图10，将与模拟开关1200相连的开关选择器SW_SEL设置为初始状态，即，默认的LOW(0V)状态(S110)。

在开关选择器SW_SEL的默认状态下，使UART发送信号(TXD)端口和USB连接器信号线的D+_RXD端口彼此相连，并且使UART接收信号(RXD)端口和USB连接器信号线的D-_TXD彼此相连(S120)。

将UART发送信号(TXD)端口和UART接收信号(RXD)端口设置为输入端口(INPUT)状态，作为GPIO端口功能(S130)。

将USB主机数据(D+)信号的HD+端口和USB主机数据(D-)信号的HD-端口设置为USB端口状态(S140)。

在此状态下，来自外部设备的UART发送信号的TXD端口(GPIOPORT)信号以及UART接收信号的RXD端口(GPIO PORT)信号被读入到USB连接器1100中。将这些值与LOW(0V)状态或HIGH(3.3V)状态进行比较，确定是否存在UART连接信号(S150)。

当USB连接器1100中存在来自外部设备的UART连接信号时，通过GPIO功能将TXD端口和RXD端口改变为UART端口状态(S160)。因此，可以提供UART通信(S170)。

当不存在来自外部设备的UART连接信号时，读取UART发送信号的TXD端口(GPIO PORT)信号和UART接收信号的RXD端口(GPIOPORT)信号。然后，将这些值与HIGH(3.3V)状态或LOW(0V)状态进行比较，确定是否存在USB连接信号(S180)。

当在USB连接器1100中存在来自外部设备的USB连接信号时，将模拟开关1200的开关选择器SW_SEL设置为HIGH(3.3V)状态。

此时，作为USB主机数据(D+)信号的HD+端口与USB连接器信号线的D+_RXD端口相连，而作为USB主机数据(D-)信号的HD-端口与USB连接器信号线的D-_TXD端口相连(S190)。通过这种方式，可以提供USB通信(S1200)。

当来自外部设备的信号不是USB连接信号时，确定为外部设备中不存在USB或UART连接信号。

如上所述，当USB连接器信号线的D+_RXD为HIGH(3.3V)并且USB连接器信号线的D-_TXD为LOW(0V)时，确定为存在来自外部设备的USB连接信号(插入了USB的状态)。当USB连接器信号线的D-_TXD为HIGH(3.3V)而USB连接器信号线的D+_RXD为LOW(0V)时，确定为存在来自外部设备的UART连接信号(插入了UART的状态)。

因此，来自外部设备的UART或USB连接信号的检测条件(连接有下拉电阻的状态)满足下表1的值。

表1

 

	D-_TXD或UART_RXD	D+_RXD或UART_TXD
			无	LOW(0V)	LOW(0V)
UART连接	HIGH(3.3V)	LOW(0V)
			USB连接	LOW(0V)	HIGH(3.3V)

另外，外部UART设备与该USB/UART公共通信系统相连，将上拉电阻插入到UART_TXD和UART_RXD(UART设备的两个信号)中。在这种情况下，可以改变UART连接条件。

此时，尽管实现了UART连接，但是USB连接器信号线的D-_TXD可以为HIGH(3.3V)并且USB连接器信号线的D+_RXD可以为HIGH(3.3V)。因此，可以根据D-_TXD状态对UART连接的检测条件进行修改，而与D+_RXD状态(LOW或HIGH)无关。

另外，尽管以上对公共地使用GPIO端口和UART端口并且使用模拟开关1200的微控制器单元(MCU)进行了说明，但是本发明也适用于公共地使用GPIO端口和UART端口并且不使用模拟开关1200的MCU。此外，本发明可应用于不公共地使用GPIO端口和UART端口的情况，即，UART端口被用作MCU的专用端口的情况。

图11是根据本发明实施例的公共地使用USB/UART/GPIO功能的通信系统的电路图，示出了没有使用模拟开关的情况。图12是表示根据本发明实施例的公共地使用USB/UART/GPIO功能的通信系统的操作的流程图。

参照图11，GPIO_TXD端口与连接至下拉电阻的GPIO_USB_HD+端口相连，GPIO_RXD端口与连接至下拉电阻的GPIO_USB_HD-端口相连。GPIO_USB_HD+端口和GPIO_USB_HD-端口连接至USB连接器1100的一端。此时，GPIO端口执行通用输入/输出端口功能。

在这种电路结构中，当系统控制器选择UART端口和GPIO端口之一以及选择USB端口和GPIO端口之一时，不需要使用模拟开关。

也就是说，在初始状态下，外部设备的UART发送信号(TXD)端口的信号为HIGH(3.3V)并且USB设备数据(D+)的信号线为HIGH(3.3V)。

因此，可以利用TXD端口和HD+端口(即，USB主机数据(D+))的电平来容易地选择USB或UART。

更具体地说，参照图12，将GPIO_TXD端口和GPIO_RXD端口设定为GPIO输入端口，而将GPIO_USB_HD+端口和GPIO_USB_HD-端口设定为GPIO输入端口(S210)。

读取GPIO_TXD(GPIO PORT)端口和GPIO_RXD(GPIO PORT)端口的信号电平(S220)。

当GPIO_RXD端口为LOW(0V)并且GPIO_TXD端口为LOW(0V)时，确定为不存在来自外部设备的USB或UART连接信号。当GPIO_RXD端口为HIGH(3.3V)时，确定为从外部设备连接了UART信号(S230)。当GPIO_TXD端口为HIGH(3.3V)时，确定为从外部设备连接了USB信号(S260)。

当来自外部设备的UART信号与USB连接器1100相连时，确定GPIO_RXD端口的状态和GPIO_TXD端口的状态。当GPIO_RXD端口的状态和GPIO_TXD端口的状态分别为HIGH(3.3V)和LOW(0V)时，将它们的功能从GPIO功能设定为UART端口状态(S240)。因此，使得能够进行UART通信(S250)。

当来自外部设备的USB信号与USB连接器1100相连时，确定GPIO_RXD端口的状态和GPIO_TXD端口的状态。当GPIO_RXD端口的状态和GPIO_TXD的状态分别为LOW(0V)和HIGH(3.3V)时，将它们的功能从GPIO功能设定为USB端口状态(S270)。因此，使得能够进行USB通信(S280)。

图13是根据本发明实施例的单独使用USB/UART/GPIO功能的通信系统的电路图，图14是表示根据本发明实施例的单独使用USB/UART/GPIO功能的通信系统的操作的流程图。

参照图13，USB连接器信号线D+_RXD和USB连接器信号线D-_TXD连接在USB连接器1100和模拟开关1300之间。USB连接器信号线D+_RXD连接至GPIO_A端口和UART发送信号(TXD)端口或USB主机数据(D+)信号(HD+)端口。USB连接器信号线D-_TXD连接至GPIO_B端口和UART接收信号(RXD)端口或USB主机数据(D-)信号(HD-)端口。

GPIO_A端口、GPIO_B端口、UART发送信号的TXD端口、UART接收信号的RXD端口、USB主机数据(D+)信号的HD+端口、USB主机数据(D-)的HD-端口、开关选择器的SW1、SW2和SW3与模拟开关1200相连。

在这种电路结构中，模拟开关1200用于控制UART端口、USB端口和GPIO端口。

在初始状态下，外部设备的UART发送信号(TXD)端口为HIGH(3.3V)而USB设备数据(D+)信号线的信号线为HIGH(3.3V)。

因此，可以利用GPIO_A和GPIO_B端口的信号电平来选择性地提供USB或UART通信。

更具体地说，参照图14，将连接至模拟开关1200的开关选择器SW1、SW2和SW3设定为初始状态，即，默认的LOW状态(0V)(S310)。

通过将开关选择器SW1设定为HIGH(3.3V)，将GPIO_A端口连接至USB连接器信号线D+_RXD，并将GPIO_B端口连接至USB连接器信号线D-_TXD(S320)。

此时，读取GPIO_A端口和GPIO_B端口的信号电平(S330)。当GPIO_A端口为LOW(0V)且GPIO_B端口为LOW(0V)时，确定为不存在来自外部设备的USB或UART连接信号。当GPIO_B端口为HIGH(3.3V)而GPIO_A端口为LOW(0V)时，确定为从外部设备连接了UART信号(S340)。当GPIO_A端口为HIGH(3.3V)而GPIO_B端口为LOW(0V)时，确定为从外部设备连接了USB信号(S370)。

当来自外部设备的UART信号连接至USB连接器1100时，读取GPIO_A端口和GPIO_B端口的状态。当GPIO_A端口和GPIO_B端口的状态分别为LOW(0V)和HIGH(3.3V)时，将模拟开关1200的开关选择器SW1设定为LOW(0V)而将开关选择器SW2设定为HIGH(3.3V)，以使UART_TXD端口和UART_RXD端口分别与D+_RXD端口和D-_TXD端口相连(S350)。因此启动了UART通信。

当来自外部设备的USB信号与USB连接器1100相连时，将1.5K上拉电阻连接至HD+端口(其为USB主机数据(D+)端口)。因此，当GPIO_A端口和GPIO_B端口的状态分别为HIGH(3.3V)和LOW(0V)时，将模拟开关1200的开关选择器SW1、SW2和SW3分别设定为LOW(0V)、LOW(0V)和HIGH(3.3V)，从而将USB_HD+端口、USB_HD-端口连接至D+_RXD端口和D-_TXD端口(S380)。因此，使得能够进行USB通信(S390)。

下面将参照图15和16详细说明根据本发明的USB/UART公共通信系统。

图15是根据本发明实施例的USB/UART公共通信系统的框图。下面将参照图9来说明该USB/UART公共通信系统的电路结构。

参照图15，外部设备2100的连接器2110与连接器主体2300通过通信电缆2200相连。连接器主体2300包括音频插孔2310和USB/UART连接器2330。

音频插孔2310与音频设备2400的音频插孔连接器2410相连，而USB/UART连接器2330与音频设备2400的USB/UART连接器2430相连。模拟音频电路2420与音频插孔连接器2410相连，而模拟开关2440与USB/UART连接器2430相连。

USB连接器信号线D+_RXD和USB连接器信号线D-_TXD连接在USB/UART连接器2430和模拟开关2440之间。USB连接器信号线D+_RXD与UART发送信号(TXD)端口或HD+端口(其为USB主机数据(D+)端口)相连。USB连接器信号线D-_TXD与UART接收信号(RXD)端口或HD-端口(其为USB主机数据(D-)端口)相连。

UART发送信号(TXD)端口、UART接收信号(RXD)端口、HD+端口、HD-端口、开关选择器SW_SEL与模拟开关2440相连。

尽管在图15中未示出，但是提供给模拟开关2440的信号线UART_TXD、UART_RXD、USB_HD+、USB_HD-和SW_SEL可以从该系统的控制器提供或者提供给该系统的控制器。

参照图9，电容C1的一个端子与模拟开关2440的第10引脚和电源VDD相连，而另一个端子与地电压相连。电容C1减少了波动和噪声，从而提供了稳定的恒定电压。

外部设备的连接器2100提供了到直接连接的外部设备或通过适配器连接的外部设备的接口。外部设备的连接器2100可以是标准USB连接器或者是单独设计的连接器。

通信电缆2200被设置为单根线，并且可以使用任何通信电缆。

连接器主体2300包括用于接收音频的L和R信号的音频插孔2310以及可以提供USB/UART公共通信连接的单个USB/UART连接器2330。

音频设备2400表示应用于汽车音响系统或家庭音响系统以输出音频/USB或音频/UART信号的音频设备。

模拟音频电路2420表示其中内置有用于实现模拟音频的各种芯片的电路板。

模拟开关2440根据开关选择器SW_SEL的选择控制信号，将UART连接器信号线和USB连接器信号线之一设定为信号路径。

在开关选择器SW_SEL的路径设置条件中，当默认USB连接器信号线D-_TXD为HIGH(3.3V)而USB连接器信号线的D+_RXD端口为LOW(0V)时，即，在初始状态时，选择性地设置UART数据线的路径。当USB连接器信号线D-_TXD为LOW(0V)而USB连接器信号线的D+_RXD端口为HIGH(3.3V)时，选择性地设置USB数据线的路径。这样，可以接收或发送USB或UART公共音频信号。

在传统的汽车音响或家庭音响系统中，USB连接器、UART连接器和音频连接器是单独设置的。因此，在使用USB连接器和音频连接器的情况下，必须单独使用USB电缆和音频电缆。在使用UART连接器和音频连接器的情况下，必须单独使用UART电缆和音频电缆。然而，根据本发明，通过经由外部设备2100的连接器2110和连接器主体3200之间的单个通信电缆2200的连接来使用单个音频/USB/UART公共连接器，可以通过公共音频信号线在音频设备2400中输出音频/USB或音频/UART信号。

图16是表示根据本发明实施例的USB/UART公共通信系统的操作的流程图。

将与音频设备2400的模拟开关2440相连的开关选择器SW_SEL设置为初始状态，即，默认的LOW(0V)状态(S410)。

在开关选择器SW_SEL的默认状态下，使UART发送信号(TXD)端口和USB连接器信号线D+_RXD彼此相连，并且使UART接收信号(RXD)端口和USB连接器信号线D-_RXD彼此相连(S420)。

读取GPIO_A端口和GPIO_B端口的信号电平(S430)。当GPIO_A端口为LOW(0V)且GPIO_B端口为LOW(0V)时，确定为不存在来自外部设备的USB和UART连接信号。

当GPIO_B端口为HIGH(3.3V)而GPIO_A端口为LOW(0V)时，确定为从外部设备连接了UART信号(S440)。当GPIO_A端口为HIGH(3.3V)而GPIO_B端口为LOW(0V)时，确定为从外部设备连接了USB信号(S460)。

当UART连接信号通过外部设备的连接器2110连接至USB/UART连接器2330时，在通过单根电缆2200连接的音频/USB/UART公共连接器2310、2410、2330和2430中将UART发送信号(TXD)端口和UART接收信号(RXD)端口从GIPO功能改变为UART端口状态。因此，可以在音频设备2400中发送或接收音频/UART信号。

当连接至USB/UART连接器2330的信号不是来自外部设备的连接器2110的UART连接信号时，在通过单根电缆2200连接的音频/USB/UART公共连接器2310、2410、2330和2430中读取UART发送信号(TXD)端口(GPIO PORT)的信号和UART接收信号(RXD)端口(GPIO PORT)的信号。然后，通过将这些值与HIGH(3.3V)状态和LOW(0V)状态进行比较来确定是否存在USB连接信号(S470)。

当USB/UART连接器2330中存在来自外部设备的连接器2110的USB连接信号时，将模拟开关2440的开关选择器SW_SEL设定为HIGH(3.3V)状态。

此时，将USB_HD+端口(其为USB主机数据(D+)端口)与USB连接器信号线D+_RXD相连，并将USB_HD-端口(其为USB主机数据(D-)端口)与USB连接器信号线D-_TXD相连(S470)。因此，可以在音频设备2400中发送/接收音频/USB信号(S480)。

当USB/UART连接器2330中不存在来自外部设备的连接器2110的USB连接信号时，确定为不存在USB和UART连接信号。

尽管以上对公共地使用GPIO端口和UART端口并且使用模拟开关的微控制器单元(MCU)进行了说明，但是本发明也适用于公共地使用GPIO端口和UART端口并且不使用模拟开关1200的MCU。此外，本发明可应用于不公共地使用GPIO端口和UART端口的情况，即，UART端口被用作MCU的专用端口的情况。

本发明的音频系统根据连接至USB连接器的外部设备的特定通信来设定信号线的路径。然后，根据用户对该音频设备的操作来上载存储在外部设备中的数字音频文件，从而可以从音频设备输出声音。

另外，该音频系统利用USB通信的USB连接器或者串行通信的扩展连接器提供到外部设备的接口。因此，无需外部修改或安装专用接口就可以使用外部设备。

此外，该USB/UART公共通信系统通过单个USB连接器自动检测USB连接信号和UART连接信号，并将该USB连接器用作公共数据信号线。因此，用户可以公共地使用USB连接器，而与USB和UART连接信号无关。

另外，该USB/UART公共通信系统可以通过使用经由单根电缆连接的外部设备的连接器以及单个音频/USB/UART公共连接器，通过公共音频信号线选择性地检测音频/USB或音频/UART信号。因此，音频设备可以通过单根电缆选择性地输出音频/USB或音频/UART信号。

尽管示出并说明了本总体发明概念的多个实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本总体发明概念的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变，本总体发明概念的范围在所附权利要求书及其等同物中进行了限定。

Claims (9)

1.一种USB/UART公共通信系统，该USB/UART公共通信系统包括：

连接器，用于提供至外部设备的接口，该连接器具有信号线D+_RXD信号线和D-_TXD信号线；

模拟开关，用于根据选择控制信号，针对所述D+_RXD信号线和D-_TXD信号线选择UART数据信号线(UART_TXD，UART_RXD)和USB数据信号线(USB_HD+，USB_HD-)中的一个；以及

系统控制器，用于将所述UART数据信号线设置为GPIO端口，读取所述UART数据信号线的信号电平，并且根据读取结果来检测所述连接器被连接到UART还是USB，

其中，当检测到UART连接信号时，所述系统控制器根据所述选择控制信号将所述UART数据信号线设置为UART端口，将所述UART数据信号线与所述连接器信号线相连，并执行UART通信；并且在检测到USB连接信号时，所述系统控制器通过模拟开关连接所述USB数据信号线和所述连接器信号线，并随后进行USB通信。

2.根据权利要求1所述的USB/UART公共通信系统，

其中，当所述D+_RXD信号线为HIGH并且所述D-_TXD信号线为LOW时，确定为USB被连接到所述连接器。

3.根据权利要求1或2所述的USB/UART公共通信系统，

其中，当所述D-_TXD信号线为HIGH并且所述D+_RXD信号线为LOW时，确定为UART被连接到所述连接器。

4.一种USB/UART公共通信系统，该USB/UART公共通信系统包括：

连接器，用于提供至外部设备的接口，该连接器具有连接到信号线数据(D+，D-)的第一信号线端口(GPIO_TXD，GPIO_USB_HD+)和第二信号线端口(GPIO_RXD，GPIO_USB_HD-)；以及

系统控制器，用于将所述第一和第二信号线端口设置为GPIO端口，读取UART数据信号线的信号电平，并且根据读取结果来检测所述连接器被连接到UART还是USB，

其中，当检测到UART连接信号时，所述系统控制器将UART信号线端口(GPIO_TXD，GPIO_RXD)设置为UART端口，并进行UART通信；并且在检测到USB连接信号时，所述系统控制器将USB信号线端口(GPIO_USB_HD+，GPIO_USB_HD-)设置为USB端口，并随后进行USB通信。

5.根据权利要求4所述的USB/UART公共通信系统，

其中，当所述第二信号线端口(GPIO_RXD)为HIGH并且所述第一信号线端口(GPIO_TXD)为LOW时，确定为UART被连接到所述连接器。

6.根据权利要求4或5所述的USB/UART公共通信系统，

其中，当所述第一信号线端口(GPIO_TXD)为HIGH并且所述第二信号线端口(GPIO_RXD)为LOW时，确定为USB被连接到所述连接器。

7.一种USB/UART公共通信系统，该USB/UART公共通信系统包括：

连接器，用于提供至外部设备的接口，该连接器具有信号线(D+_RXD，D-_TXD)；

模拟开关，用于根据选择控制信号，针对所述连接器信号线(D+_RXD，D-_TXD)选择GPIO检测信号线GPIO_A和GPIO检测信号线GPIO_B、UART数据信号线(UART_TXD，UART_RXD)和USB数据信号线(USB_HD+，USB_HD-)中的一个；以及

系统控制器，用于读取连接器信号线的信号电平，并且根据读取结果来检测所述连接器被连接到UART还是USB，

其中，当检测到UART连接信号时，所述系统控制器根据所述选择控制信号连接所述UART数据信号线和所述连接器信号线，并随后执行UART通信；并且在检测到USB连接信号时，所述系统控制器通过所述模拟开关连接所述USB数据信号线和所述连接器信号线，并随后进行USB通信。

8.根据权利要求7所述的USB/UART公共通信系统，

其中，当所述GPIO检测信号线GPIO_B为HIGH并且所述GPIO检测信号线GPIO_A为LOW时，确定为UART被连接到所述连接器。

9.根据权利要求7或8所述的USB/UART公共通信系统，

其中，当所述GPIO检测信号线GPIO_A为HIGH并且所述GPIO检测信号线GPIO_B为LOW时，确定为USB被连接到所述连接器。

Images