CN102082846B - 多外设共用接口的终端设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多外设共用接口的终端设备，该终端设备包括MICRO-USB接口、串口连接电路和耳机连接电路。其中，串口连接电路的发送信号线与耳机连接电路的右声道信号线连接复用在MICRO-USB接口的D-信号线上，且发送信号线与D-信号线之间设有第一保护电阻、右声道信号线通过第一上拉电阻上拉至第一电源端；串口连接电路的接收信号线与耳机连接电路的左声道信号线连接复用在MICRO-USB接口的D+信号线上，且接收信号线与D+信号线之间设有第二保护电阻、左声道信号线通过第二上拉电阻上拉至第二电源端。本发明通过将终端设备上的串口连接电路与耳机连接电路共用于MICRO-USB接口，为终端设备节省了宝贵的空间，方便设计出更小型的终端设备。
Description
【技术领域】
本发明涉及终端设备，特别涉及一种多外设共用接口的终端设备。
【背景技术】
随着物质生活水平的不断提高，手机终端技术的不断发展，CPU速度的不断提高，手机上的应用越来越多，功能越来越复杂，为了支持这些应用手机上外设的接口也越来越多。例如，手机需要耳机接口、USB数据传输接口、充电接口、手机软件下载更新接口等外设接口。然而，手机的体积却越来越小，越来越薄，使手机外设接口的设计限制越来越多，手机接口的集成化和小型化势在必行。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种多外设共用接口的终端设备，其可使接口集成化，从而实现终端设备的小型化。
本发明提供一种多外设共用接口的终端设备，该终端设备包括MICRO-USB接口、串口连接电路和耳机连接电路。MICRO-USB接口包括D-信号线、D+信号线以及ID信号线，ID信号线与麦克信号线相连接；串口连接电路包括发送信号线和接收信号线；耳机连接电路包括右声道信号线和左声道信号线。其中，发送信号线与右声道信号线连接复用在D-信号线上，且发送信号线与D-信号线之间串联有第一保护电阻、右声道信号线通过第一上拉电阻上拉至第一电源端；接收信号线与左声道信号线连接复用在D+信号线上，且接收信号线与D+信号线之间串联有第二保护电阻、左声道信号线通过第二上拉电阻上拉至第二电源端；第一上拉电阻和第二上拉电阻的电阻阻值均为100K欧。
其中，D-信号线与右声道信号线之间串联有第一耦合电阻与第一耦合电容，D+信号线与左声道信号线之间串联有第二耦合电阻与第二耦合电容。
其中，终端设备还包括主控芯片，主控芯片通过第三保护电阻与右声道信号线相连接，并通过外部中断端口检测所述右声道信号线电位的方式来控制MICRO-USB接口进行耳机模式或串口下载更新模式。
其中，第一电源端和第二电源端的电压均为2.8V。
其中，终端设备为手机。
本发明还提供另一种多外设共用接口的终端设备，该终端设备包括耳机接口、串口连接电路和耳机连接电路。耳机接口包括第一信号线、第二信号线以及与麦克信号线相连接的第三信号线；串口连接电路包括发送信号线和接收信号线；耳机连接电路，包括右声道信号线和左声道信号线。其中，发送信号线与右声道信号线连接复用在第一信号线上，右声道信号线与第一信号线之间串联有第一耦合电阻和第一耦合电容，发送信号线与第一信号线之间串联有第一电阻、右声道信号线通过第一上拉电阻上拉至第一电源端；接收信号线与左声道信号线连接复用在第二信号线上，左声道信号线与第二信号线之间串联有第二耦合电阻和第二耦合电容，接收信号线与第二信号线之间串联有第二电阻、左声道信号线通过第二上拉电阻上拉至第二电源端。
其中，终端设备还包括主控芯片，主控芯片通过第三保护电阻与右声道信号线相连接，并通过外部中断端口检测所述右声道信号线电位的方式来控制耳机接口进行耳机模式或串口下载更新模式。
如上所述，本发明将串口下载线与耳机共用一个接口；将USB、耳机和充电器通过二选一模拟开关复用在一个MICRO-USB接口上，即：多个外设共用终端设备上的一个接口，由此将终端设备上的接口集成化，为终端设备节省了宝贵的空间，方便设计出更小型的终端设备。
【附图说明】
图1为本发明的一种多外设共用接口的终端设备的第一种实施方式的电路原理图；
图2为本发明的一种多外设共用接口的终端设备的第二种实施方式的电路原理图；
图3为本发明的一种多外设共用接口的终端设备的第三种实施方式的电路原理图；
图4为本发明的一种多外设共用接口的终端设备的第一种实施方式关机状态下工作流程图；
图5为本发明的一种多外设共用接口的终端设备的第一种实施方式开机状态下工作流程图；
图6为本发明的一种多外设共用接口的终端设备的第二种实施方式关机状态下工作流程图；
图7为本发明的一种多外设共用接口的终端设备的第二种实施方式开机状态下工作流程图；
图8为本发明的一种多外设共用接口的终端设备的第三种实施方式关机状态下工作流程图；
图9本发明的一种多外设共用接口的终端设备的第三种实施方式开机状态下工作流程图。
【具体实施方式】
本发明为了解决多外设接口集成化问题，提出了多种具体的解决方案，下面以手机为例，结合附图和具体的实施例对本发明进行详细说明。
图1为本发明的一种多外设共用接口的终端设备的第一种实施方式的电路原理图。
如图1所示，以3.5mm的标准耳机接口为例，耳机接口10的信号线①为接地端。
串口信号线的发送信号线31与耳机的右声道信号线21连接复用于耳机接口10的信号线②。并且，串口信号线的发送信号线31与耳机接口10的信号线②之间串联有电阻R12。在耳机的右声道信号线21上有上拉电阻R11（R11的阻值例如可以为100K欧姆），将耳机的右声道信号线21电位上拉至VDD，VDD的取值例如为2.8V。为保护耳机还在耳机接口10的信号线②与耳机的右声道信号线21之间增加耦合电阻R13与耦合电容C11。并且，手机主控芯片MCU（图未示）通过外部中断端口40检测耳机的右声道信号线21电位来进行控制是进行耳机模式还是串口下载更新模式，且为保护主控芯片MCU可在主控芯片MCU与耳机右声道信号线21之间增加一个保护电阻R17。
串口信号线的接收信号线30与耳机的左声道信号线20连接复用于耳机接口10的信号接线③。串口信号线的接收信号线30与耳机接口10的信号接线③之间串联有电阻R15。耳机的左声道信号线20上分别加了一个上拉电阻R16（R16阻值例如可以为100K欧姆），将耳机左声道信号线20电位上拉至VDD，例如，VDD为2.8V。为保护耳机还在耳机接口10的信号接线③与耳机的左声道信号线20之间增加耦合电阻R14与耦合电容C12。
上拉电阻R11，R16保证了开机时基带芯片的串口信号线的接收信号线30和串口信号线的发送信号线31的电平稳定避免耳机收听到刺耳的杂音。
耳机接口10的信号线④与麦克信号线50连接。
如上所述，本实施例提出一种将手机上的串口下载线和耳机共用耳机接口的方法，串口的收发信号线分别与耳机的右声道和左声道连接复用在耳机接口上，为手机节省了宝贵的空间，方便设计出更小型的手持终端。
下面详述本实施例的控制过程：
手机开机后程序默认状态为UART串口下载模式，手机端主控芯片会等待来自UART串口的命令，如果在一定时间内没有收到来自外部的命令，即进入开机流程，所以电路设计上保证了耳机接口能使UART信号直接导通。并由于手机等终端设备存在开机与关机两种状态，下面从两种状态中分别描述在实现接口复用后的控制过程。
因在关机状态下手机无法识别耳机，也没有意义，所以不进行关机状态下耳机功能描述。
参见图4，关机状态下实现串口下载功能的控制过程为：
步骤101：手机主控芯片MCU判断是否在预定时间内是否接收通过串口下载线传输过来的下载命令；若是则转步骤102，若否则转步骤103；
步骤102：收到下载命令，手机进入下载模式；
步骤103：若在预定时间内未收到下载命令手机进入正常开机模式，手机进入完整的手机程序，手机正常开机。
开机状态下实现串口下载功能或耳机功能，如图5所示：
步骤201：手机主控芯片MCU判断是否产生中断信号(Externalinterrupt to MCU)，也就是说通过中断信号检测是否有耳机插入。若是则进入步骤202，若是则进入步骤202，若否则进入步骤203；
这里的中断信号指的是：在没有插入耳机的情况下，R11、R16（R11、R16阻值例如可以为100K欧姆），将耳机信号线电位上拉至2.8V。由于耳机喇叭阻抗一般为32欧姆，插入耳机时，从高电平跳变到低电平，就会产生中断信号。
步骤202：判断出有耳机插入，进入耳机模式；
步骤203：进一步判断是否有串口下载线插入，若有则进入软件下载或更新模式。
以上所述的手机上的串口下载线和耳机共用耳机接口的控制方法并不限于以上过程，只要在所述串口下载线和耳机共用耳机接口的硬件环境下能够实现串口下载和耳机功能既可。
图2为本发明的一种多外设共用接口的终端设备的另一种实施方式的电路原理图。请参见图2：MICRO-USB接口11的信号线①为电源，其与电源信号VCHG连接；MICRO-USB接口11的信号线②为D-信号线，串口信号线的发送信号线31与耳机的右声道信号线21直接连接复用在MICRO-USB接口11的信号线②上。MICRO-USB接口11的信号线②与串口信号线的发送信号线31之间串联有电阻R22。在与耳机的右声道信号线21上有上拉电阻R21（R21阻值例如可以为100K欧姆），将耳机信号线的电位上拉至VDD，例如VDD为2.8V。为保护MICRO-USB接口11，还在MICRO-USB接口11的信号线②处增加有耦合电阻R23与耦合电容C21；并且手机主控芯片MCU（图未示）通过外部中断端口40检测耳机的右声道信号线21电位来进行控制是进行耳机模式还是串口下载更新模式,为保护MCU可在MCU与耳机右声道信号线21之间增加一个保护电阻R27。
MICRO-USB接口11的信号线③为D+信号线，串口信号线的接收信号线30与耳机的左声道信号线20直接连接复用在MICRO-USB接口11的信号线③上。MICRO-USB接口11的信号线③与串口信号线的接收信号线30之间串联有电阻R25。在与耳机的左声道信号线20上有上拉电阻R26（R26阻值例如可以为100K欧姆），将耳机信号线电位上拉至VDD，例如，VDD为2.8V。为保护耳机还在MICRO-USB接口11的信号接线③与耳机的左声道信号线20之间设置耦合电阻R24与耦合电容C22。
MICRO-USB接口11的信号线④ID与麦克信号线50连接。
MICRO-USB接口11的信号线⑤接地。
上拉电阻R21，R26保证了开机时基带芯片的串口信号线的接收信号线30和串口信号线的发送信号线31的电平稳定避免耳机收听到刺耳的杂音。
本实施例提出一种将串口下载线和耳机共用MICROUSB接口的方法，串口的收发信号线和分别与耳机的右声道和左声道直接连接复用在MICROUSB接口上，为手机节省了宝贵的空间，方便设计出更小型的手持终端,此方法尤其适合没有USB功能的超低端手机。
下面介绍实施例2的详细控制过程：
手机开机后程序默认状态为UART串口下载模式，手机端主控芯片会等待来自UART串口的命令，如果在一定时间内没有收到来自外部的命令，即进入开机流程，所以电路设计上保证了耳机接口能使UART串口信号直接导通。由于手机等终端设备存在开机与关机两种状态，下面从两种状态中分别描述在实现接口复用后的控制过程。
因在关机状态下手机无法识别耳机，也没有意义，所以不进行关机状态下耳机功能进行描述。
关机状态下实现串口下载功能，参见图6：
步骤301：手机主控芯片MCU判断是否在预定时间内是否接收通过串口下载线传输过来的下载命令；若是则转步骤302，若否则转步骤303；
步骤302：收到下载命令，手机进入下载模式；
步骤303：若在预定时间内未收到下载命令手机进入正常开机模式，如果手机内已有完整的手机程序，手机正常开机。
开机状态下实现串口下载功能或耳机功能，参见图7：
步骤401：手机主控芯片MCU判断是否产生中断信号External interrupt toMCU，也就是说通过中断信号检测是否有耳机插入。若是则进入步骤402，若是则进入步骤402，若否则进入步骤403；
这里的中断信号指的是：在电路中，耳机的左右声道信号线上分别加了一颗上拉电阻R21、R22，将耳机信号线电位上拉至2.8V，保持耳机信号线在高电平。由于耳机喇叭阻抗一般为32欧姆，插入耳机时，从高电平跳变到低电平，就会产生中断信号。
步骤402：判断出有耳机插入，进入耳机模式；
步骤403：进一步判断是否有串口下载线插入，若有则进入软件下载或更新模式。
以上手机上的串口下载线和耳机共用MICRO-USB接口的控制方法并不限于以上过程，只要在所述串口下载线和耳机共用MICRO-USB接口的硬件环境下能够实现串口下载和耳机功能既可。
实施例二相比图1所示的实施例而言多了一种充电功能，在开关机状态时都可以插入充电器进行充电，但是不具备真正的USB功能。
在串口下载线和耳机共用MICRO-USB接口基础下，当手机开关机时，都可以插入充电器进行手机充电。
图3为本发明的一种多外设共用接口的终端设备的又一种实施方式的电路原理图。具体实现方式参见图3，并详述如下：
MICRO-USB接口12的信号线①为电源端口信号线，其与电源（VCHG_BUS）信号连接；MICRO-USB接口12的信号线②为D-端口信号线，其通过二选一模拟开关70与USB数据线D-连接线60连接。MICRO-USB接口12的信号线③为D+端口信号线，其通过二选一模拟开关71与USB数据线D+连接线61连接；并通过模拟开关71与耳机右声道21连接；MICRO-USB接口12的信号线④为ID端口信号线，其分别与耳机左声道20、主控芯片MCU中断信号线80及上拉电阻R31(阻值例如可以为50K欧姆)连接，为了保护主控芯片MCU中断信号线80可以在主控芯片MCU与MICRO-USB接口12的信号线④之间串联保护电阻R32（阻值例如可以为1.5K欧姆）；MICRO-USB接口12的信号线⑤为接地端。
如上所述，本实施例提出将USB，耳机和充电器三种附件接口通过两个二选一模拟开关及辅助电路复用在一个5脚的MICRO-USB接口上，用一个尺寸很小的MICRO-USB接口实现了三种复杂的功能，为手机节省了宝贵的空间，方便设计出更小型的手持终端。
下面详细介绍本实施例的详细控制过程：为了实现USB，耳机和充电器三种附件接口复用在一个5脚的MICRO-USB接口上，本发明采用了两个二选一模拟开关为了USB设备插入时手机能够顺利的进行USB设备识别，需将二选一模拟开关的复位默认状态设置为低电平，二选一模拟开关也默认选择为“A1连接C”。
其中二选一模拟开关的真值表如下表所示：
| SEL值 | 功能 |
| 0 | A1连接C |
| 1 | A2连接C |
因在关机状态下手机无法识别耳机，也没有意义，所以不进行关机状态下耳机功能描述。
请配合参阅图8所示，关机状态下实现USB数据传输功能的方法如下：
步骤501：判断是USB数据线还是充电器插入；若是USB数据线插入则进入步骤502，若是充电器插入则进入步骤503；
当USB数据线插入时，USB数据线会通过BCHG_BUS信号输出5V高电平，产生硬件中断；当充电器插入时，充电器会通过VCHG_BUS信号输出5V高电平，产生硬件中断；
步骤502：USB数据线插入产生硬件中断后设置SEL为低电平，那么模拟开关处于“A1连接到C”的USB通道模式，USB数据线与MICRO-USB连接器连通，中断产生后，手机进行USB设备识别状态，正确识别USB设备并配置到正确状态后，手机可以进入数据传输模式和充电模式。
步骤503：充电器插入产生硬件中断后设置SEL为低电平，那么模拟开关处于“A1连接到C”的USB通道模式，充电器与MICRO-USB连接器连通，中断产生后，手机进行USB设备识别状态，当发现USB数据线状态不对，不能识别为USB时，手机判断充电器插入。
参见图9，开机状态下实现USB数据传输、充电或耳机功能的步骤如下：
步骤601：判断是USB数据线、耳机还是充电器插入；若是USB数据线插入则进入步骤602，若是充电器插入则进入步骤603；若是耳机插入则进入步骤604；
步骤602：USB数据线插入产生硬件中断后设置SEL为低电平，那么模拟开关处于“A1连接C”的USB通道模式，USB数据线与MICRO-USB连接器连通，中断产生后，手机进行USB设备识别状态，正确识别USB设备并配置到正确状态后，手机可以USB充电模式和数据传输模式。
步骤603：充电器插入产生硬件中断后设置SEL为低电平，那么模拟开关处于“A1连接C”的USB通道模式，充电器与MICRO-USB连接器连通，中断产生后，手机进行USB设备识别状态，当发现USB数据线状态不对，不能识别为USB时，手机判断充电器插入；
步骤604：耳机插入后，手机基带芯片通过中断信号EINT检测到耳机插入，识别出耳机，配置SEL为高电平切换模拟开关的通道进入耳机模式。
以上手机上的USB，耳机和充电器三种附件接口复用在一个5脚的MICRO-USB接口上的控制方法并不限于以上过程，只要在所述USB，耳机和充电器共用MICRO-USB接口的硬件环境下能够实现USB，耳机和充电器功能既可。
以上三个实施例都是以手机为例进行说明，但并不局限于手机，本发明可以应用于各种多外设接口的终端设备中。
在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。
Claims (7)
1.一种多外设共用接口的终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：
MICRO-USB接口，包括D-信号线、D+信号线以及ID信号线，所述ID信号线与麦克信号线相连接；
串口连接电路，包括发送信号线和接收信号线；
耳机连接电路，包括右声道信号线和左声道信号线；
其中，所述发送信号线与所述右声道信号线连接复用在所述D-信号线上，且所述发送信号线与所述D-信号线之间串联有第一保护电阻、所述右声道信号线通过第一上拉电阻上拉至第一电源端；所述接收信号线与所述左声道信号线连接复用在所述D+信号线上，且所述接收信号线与所述D+信号线之间串联有第二保护电阻、所述左声道信号线通过第二上拉电阻上拉至第二电源端，所述第一上拉电阻和所述第二上拉电阻的电阻阻值均为100K欧。
2.根据权利要求1所述的多外设共用接口的终端设备，其特征在于，所述D-信号线与所述右声道信号线之间串联有第一耦合电阻与第一耦合电容，所述D+信号线与所述左声道信号线之间串联有第二耦合电阻与第二耦合电容。
3.根据权利要求2所述的多外设共用接口的终端设备，其特征在于，所述终端设备还包括主控芯片，所述主控芯片通过第三保护电阻与所述右声道信号线相连接，并通过外部中断端口检测所述右声道信号线电位的方式来控制所述MICRO-USB接口进行耳机模式或串口下载更新模式。
4.根据权利要求3所述的多外设共用接口的终端设备，其特征在于，所述第一电源端和所述第二电源端的电压均为2.8V。
5.根据权利要求1所述的多外设共用接口的终端设备，其特征在于，所述终端设备为手机。
6.一种多外设共用接口的终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：
耳机接口，包括第一信号线、第二信号线以及与麦克信号线相连接的第三信号线；
串口连接电路，包括发送信号线和接收信号线；
耳机连接电路，包括右声道信号线和左声道信号线；
其中，所述发送信号线与所述右声道信号线连接复用在所述第一信号线上，所述右声道信号线与所述第一信号线之间串联有第一耦合电阻和第一耦合电容，所述发送信号线与所述第一信号线之间串联有第一电阻、所述右声道信号线通过第一上拉电阻上拉至第一电源端；所述接收信号线与所述左声道信号线连接复用在所述第二信号线上，所述左声道信号线与所述第二信号线之间串联有第二耦合电阻和第二耦合电容，所述接收信号线与所述第二信号线之间串联有第二电阻、所述左声道信号线通过第二上拉电阻上拉至第二电源端。
7.根据权利要求6所述的多外设共用接口的终端设备，其特征在于，所述终端设备还包括主控芯片，所述主控芯片通过第三保护电阻与所述右声道信号线相连接，并通过外部中断端口检测所述右声道信号线电位的方式来控制所述耳机接口进行耳机模式或串口下载更新模式。
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