CN102035924A - 用于移动电话的四段式同轴耳机接口检测电路及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于移动电话的四段式同轴耳机接口检测电路及检测方法，硬件检测电路包括低通滤波器和基带内的模数转换器。有线耳机的MIC信号通过所述低通滤波器调理后经基带的模数转换器转换为数字信号，然后经所述分析判断处理，使得移动电话可通过有线耳机上的接听(或挂断)按键来接通或挂断被叫来电。本发明可解决移动电话在通话过程中插入或拔出有线耳机导致通话终止的问题，并使移动电话能够使用通用的三段式同轴有线音乐耳机。

Description

用于移动电话的四段式同轴耳机接口检测电路及检测方法

技术领域

 本发明涉及耳机的检测方法，特别是使用有线同轴耳机MIC进行语音通话的检测方法。

背景技术

早期移动电话（如手机）主要功能是语音通话，其有线耳机接口通常是移动电话设备制造商自己定义，故不同厂商的移动电话的有线耳机接口互不兼容，移动电话也只能使用其原配有线耳机，给用户带来很大的不便。同时，随着移动电话的发展，其功能不仅仅是语音通话，还有越来越多的附加功能，如高保真的音乐回放。

鉴于市场上传统的高保真的音乐有线耳机均采用3.5mm的三段式同轴耳机接口，如图1所示，越来越多的移动电话设备供应商采用与3.5mm三段式同轴耳机（简称三段式耳机）接口兼容的3.5mm四段式同轴耳机（简称四段式耳机）接口，如图1中（a）部分所示。四段式耳机接接口与三段式耳机接口的区别是在三段式耳机的第3段分为2段，分别为第3段和第4段；第3段通常定义为耳机MIC输出端，用于支持耳机语音通话；第4段通常定义为接地端GND（在有些地区，该两段的定义互换），如图1中（b）部分所示。移动电话使用3.5mm四段式耳机接口，一方面可以兼容三段式耳机，获得高保真的音乐效果；另一方面也使得不同规格的设备可以使用通用的耳机。

四段式耳机与三段式耳机不同的是：四段式耳机上还有一个按键（下文称之为耳机按键），用于接通或挂断通话。该按钮开关通常与耳机MIC并联，如图2所示。

目前主流的移动电话方案中对耳机按键的检查方法是基带处理器通过模数转换器（ADC）测量耳机MIC信号上的电压值来实现。当测量到的电压值低于指定阈值则判断为耳机按键按下，从而执行指定的功能（接通或挂断来电，如果是通话过程中则结束通话）。

上述处理方式存在一些问题。其一，耳机的插入或拔出是逐段插入或拔出的过程，该过程中同轴耳机连接器的各段会依次与同轴耳机连接器座上面的金属弹簧接触，导致复杂的、随机的信号抖动。这个抖动与插入、拔出耳机时的机械抖动一起，会造成基带软件对耳机按键的误检测。当移动电话已经处于通话状态时插入或拔出耳机，这个误检测会导致移动电话通话终止，严重影响用户体验。

其二，在插入过程中，如果耳机插入不到位（没有完全插入，但基带软件已经检测到耳机插入）而停止在某个位置，此时移动电话的耳机MIC信号与耳机连接器的第2段接触，可能导致耳机MIC上的电压很低，同样导致正处通话状态的移动电话终止通话。

其三，如果在通话过程中插入三段式耳机，则移动电话的耳机MIC信号直接与地参考GND网络连接在一起，使得耳机MIC信号一直处于零电位，也会造成移动电话通话终止。

最后，缺少三段式耳机与四段式耳机的检测机制。当用户正使用三段式耳机听音乐时，如果有来电将会导致来电自动接通，并通话接通后又会立刻自动挂断。这是由于使用三段式耳机时移动电话的耳机MIC信号与GND连接在一起，基带软件检测到耳机按键一直处于按下状态，给用户带来不便。

发明内容

本发明解决的技术问题：解决移动电话中使用四段式耳机可能导致的上述问题，包括通话过程中插入或拔出耳机导致通话终止问题，插入不到位导致通话终止的问题，以及四段式耳机与三段式耳机的兼容使用的问题。

本发明的技术解决方案为：

一种用于移动电话的四段式同轴耳机接口检测电路，其特征在于该检测电路包括有低通滤波器和模数转换器，耳机接口依次连接低通滤波器（LPF）和基带（BB）内部的模数转换器（ADC），有线耳机的MIC输出信号先经过低通滤波器LPF，然后经过模数转换器（ADC）输入到基带（BB）内处理，转换为数字信号。

所述的低通滤波器包括但不限适用RC一级或多级低通滤波器、LC一级或多级低通滤波器、有源低通滤波器等。

所述低通滤波器适用一级RC低通滤波器，由R1和C1组成。R1的取值需要足够大(通常应大于15000欧姆)，以隔离ADC检测电路对耳机MIC信号的影响。

低通滤波器的3db带宽通常设置为5~15HZ，以有效进行硬件去抖动。

一种用于移动电话的四段式同轴耳机接口检测方法，该方法包括如下步骤：

1）首先检测到耳机插入的中断，然后开启MIC端的ADC监测，同时对ADC采集的数据进行防抖处理（使用加权平均算法过滤采集的数据）；

2）根据三段式耳机&四段式耳机检测机制对ADC采集的数据进行实时的分析，判定是三段式耳机还是四段式耳机。

上述的步骤2）中，具体分析及判定流程为：

A、将采集的数据与系统设定的阀值进行对比，如果采集的数据在监测的过程中一直保持在系统设定的阈值（阀值通常是根据测量电压和耳机MIC最小阻抗计算得到）以下，此时耳机可能为三段式耳机，或者用户误操作式四段式耳机处于半插入的状态，此时，统一将其识别成三段式耳机。 

B、四段式耳机完全插入后，MIC端ADC监测到的电压值应该是一直处于稳定的状态，但是该电压值的大小会根据不同规格耳机MIC阻抗的大小变化。为了适应不同耳机MIC的阻抗，将第一次采集的数据作为基准值，并持续跟踪采集的所有数据，同时将数据与基准值对比，以确认MIC端电压是否稳定收敛，如果波动过大，则会将最新一次的采集值更新为基准值；如果确认MIC端电压在一定的时间中保持稳定，将其识别为四段式同轴耳机；而如果MIC端电压长时间处于波动很大的状态下，则将其识别为三段式耳机。

在三段式耳机模式下，通话过程中将不会开启MIC挂断键的检测，避免系统自动挂机。

在四段式耳机模式下，进入通话过程后，同步将终端上的MIC音频通道切换到耳机的MIC上，并开启MIC按键的检测机制。此时会不间断的监测MIC端ADC值，只有当ADC连续两次低于阈值才能确认MIC按键被按下，这样可以有效的过滤掉四段式耳机在拔出过程中MIC端信号抖动造成误挂机的问题。

本发明采用硬件和软件相结合的方式进行插入或拔出过程中的抖动处理；采用电压自适应跟踪算法来解决不同品牌耳机内MIC阻抗差异的影响；增加四段式耳机与三段式耳机的检测机制，识别插入的耳机是四段式耳机还是三段式耳机，从而解决两者之间的兼容性问题。

附图说明

附图1为现有技术三段式和四段式同轴耳机接口示意图。

附图2为现有技术四段式同轴耳机内部电路原理示意图。

附图3为本发明所实施的硬件示意图。

附图4为本发明耳机插入检测功能总体流程图。

附图5为本发明耳机拔出检测功能总体流程图。

附图6为本发明三段式耳机&四段式耳机检测机制流程图。

具体实施方式

本发明具体实施包括硬件和软件两部分，硬件原理示意图如附图3所示。硬件结构很简单，包括低通滤波器和基带内部的模数转换器，耳机MIC信号经过低通滤波器LPF调理后送入到基带BB内部的模数转换器ADC，转换为数字信号。

其中，低通滤波器LPF包括但不限适用RC一级或多级低通滤波器、LC一级或多级低通滤波器、有源低通滤波器等；本发明适用一级RC低通滤波器，由R1和C1组成。R1的取值需要足够大，以隔离ADC检测电路对耳机MIC信号的影响；低通滤波器LPF的3db带宽通常设置为5~15HZ，以有效进行硬件去抖动。

结合附图4对本发明的耳机检测机制进行进一步详细描述。

一、在耳机插入的过程中，首先检测到耳机插入的中断，然后开启MIC端的ADC监测，同时对ADC采集的数据进行防抖处理。

防抖处理，即对所采集的数据使用加权平均算法过滤。

二、根据本发明所设计的三段式耳机&四段式耳机检测机制在插入过程中一直对ADC采集的数据进行实时的分析，具体流程可参见附图6。

1、如果采集的数据在监测的过程中一直保持在系统设定的阈值以下，即插入过程中ADC检测值低于阀值（阀值是根据测量电压和耳机MIC最小阻抗计算得到），此时耳机可能为三段式耳机，或者用户误操作，四段耳机处于半插入的状态，此时，统一将其识别成三段式无MIC耳机。 

2、对于四段式耳机，正常的四段式耳机完全插入后，MIC端ADC监测到的电压值应该是一直处于稳定的状态，该电压值的大小会根据不同品牌或规格的耳机MIC阻抗大小变化。为了适应不同耳机MIC的阻抗，系统会将第一次采集的数据作为基准值，并以此基准值为判定基准与采集的数据进行对比，持续跟踪采集的所有数据，将采集的数据与基准值对比，以确认MIC端电压是否稳定收敛，如果波动过大，则将基准值更新，采用最新一次的采集值更新为基准值。

如果确认MIC端电压在一定的时间中保持稳定，系统会将其识别为四段式同轴耳机；而如果MIC端电压长时间处于波动很大的状态下，系统则会将其识别为三段式耳机。

三、在三段式耳机模式下，通话过程中将不会开启MIC挂断键的检测，避免系统自动挂机。

在四段式耳机模式下，进入通话过程后，系统会同步将终端上的MIC音频通道切换到耳机的MIC上，并开启MIC按键的检测机制。此时不间断的监测MIC端ADC值，如图5所示，只有当ADC连续两次低于阈值才能确认MIC按键被按下，这样可以有效的过滤掉四段式耳机在拔出过程中MIC端信号抖动造成误挂机的问题。

本发明还具有成本低、对有线耳机中MIC的阻抗依赖程度低、性能可靠稳定等特点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于移动电话的四段式同轴耳机接口检测电路，其特征在于该检测电路包括有低通滤波器和模数转换器，所述耳机依次连接低通滤波器和基带内部的模数转换器，耳机的MIC输出信号先经过低通滤波器，然后经过模数转换器输入到基带内处理，转换为数字信号。

2.根据权利要求1用于移动电话的四段式同轴耳机接口检测电路，其特征在于所述的低通滤波器为RC一级或多级低通滤波器、LC一级或多级低通滤波器、有源低通滤波器的任意一种。

3.根据权利要求1用于移动电话的四段式同轴耳机接口检测电路，其特征在于所述的低通滤波器为一级RC低通滤波器，由R1和C1组成，且R1的取值大于15000欧姆。

4.根据权利要求1用于移动电话的四段式同轴耳机接口检测电路，其特征在于所述低通滤波器的3db带宽通常设置为5~15HZ。

5.一种用于移动电话的四段式同轴耳机接口检测方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1）首先检测到耳机插入的中断，然后开启MIC端的ADC监测，同时对ADC采集的数据进行防抖处理；

2）根据三段式耳机&四段式耳机检测机制对ADC采集的数据进行实时的分析，判定是三段式耳机还是四段式耳机。

6.根据权利要求5所述的用于移动电话的四段式同轴耳机接口检测方法，其特征在于所述步骤2）中，将采集的数据与系统设定的阀值进行对比，如果采集的数据在监测的过程中一直保持在系统设定的阈值以下，统一将其识别成三段式耳机。

7.根据权利要求5所述的用于移动电话的四段式同轴耳机接口检测方法，其特征在于所述步骤2）中，将第一次采集的数据作为基准值，并持续跟踪采集的所有数据，同时将采集的数据与基准值对比；如果采集的数据波动过大，则会将最新一次的采集值更新为基准值；如果确认MIC端电压在一定的时间中保持稳定，将其识别为四段式同轴耳机；而如果MIC端电压长时间处于波动很大的状态下，则将其识别为三段式耳机。

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