CN104063348A - 实现兼容usb通讯与音频通讯的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过USB物理接口实现兼容USB通讯与音频通讯的装置及方法，涉及移动金融支付终端领域。该装置包括处理器、音频信号处理电路、物理通道切换电路和USB插座；USB插座设置有USB接口和音频接口；物理通道切换电路包括双通道的模拟开关芯片和控制电路；模拟开关芯片包括开关控制器、第一开关和第二开关；第一开关包括第一常开触点和第一常闭触点，第二开关包括第二常开触点和第二常闭触点；开关控制器与控制电路相连，第一常开触点、第二常开触点均与USB通信模块相连，第一常闭触点、第二常闭触点均与音频通信模块相连。本发明的适用范围比较广泛，不仅体积较小，使用成本较低，而且能够提供一致的用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及移动金融支付终端领域，具体涉及一种通过USB物理接口实现兼容USB通讯与音频通讯的装置及方法。
背景技术
用户通过智能卡(IC卡)进行网上银行业务或者智能卡电子现金业务时，智能卡终端能够为用户提供比较安全的加密通信管道；随着时代的进步，新一代金融智能卡已经广泛应用于社会之中。
现有的智能卡终端建立数据通讯的物理连接通道采用的接口一般为USB(Universal Serial Bus通用串行总线)接口和/或3.5mm的音频接口。
智能卡终端通过USB接口与PC(Personal Computer个人计算机)连接，智能卡终端通过USB接口与PC连接后，枚举成标准的CCID(Integrated Circuit(s)Cards Interface Device智能卡接口设备)，以便于PC端建立连接。CCID标准为PC与智能卡终端的连接建立统一的标准，能够实现不同厂家终端设备的兼容。
智能卡终端通过3.5mm的音频接口与智能手机或平板连接，能够使得与金融支付相关的外接设备越来越丰富，不仅继承了移动智能设备便携和即时可用的优点，而且显著的扩展了外接设备的使用场景；智能卡终端只需通过音频接口结合运行于智能设备上的应用程序实现数据传输，即可依靠智能设备的移动数据服务与网银服务器建立连接。
但是，采用USB接口和/或3.5mm的音频接口的智能卡终端使用时，存在以下缺陷：
(1)对于单一采用USB接口的智能卡终端而言，虽然USB接口以其通用性受到广泛的支持，但是采用USB接口的智能卡终端需要依靠PC与网银服务器建立连接(即通过硬件连接)，其使用环境受到一定的限制，适用范围比较单一。
(2)对于单一采用3.5mm的音频接口的智能卡终端而言，因为音频接口会受到音频采样率和硬件特性的限制，所以音频接口的数据通讯速率较低。因此，采用3.5mm的音频接口的智能卡终端仅能适用于数据量较小、并且对速率要求较低的环境；与此同时，单一采用3.5mm的音频接口的智能卡终端无法与PC连接，进而缩短了智能卡终端的使用时间，难以满足用户的需求。
(3)对于同时采用USB接口和3.5mm的音频接口的智能卡终端而言，USB接口和3.5mm的音频接口增加了智能卡终端的体积和制造成本。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种通过USB物理接口实现兼容USB通讯与音频通讯的装置及方法，本发明的适用范围比较广泛，不仅体积较小，使用成本较低，而且准确性较高，比较可靠，能够提供一致的用户体验。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种通过USB物理接口实现兼容USB通讯与音频通讯的装置，包括智能卡终端，所述智能卡终端包括处理器、音频信号处理电路、物理通道切换电路和USB插座；所述处理器和音频信号处理电路相连，处理器和音频信号处理电路均通过物理通道切换电路与USB插座相连，USB插座设置有用于连接USB连接线的USB接口、用于连接音频连接线的音频接口；
所述处理器包括USB通信模块，音频信号处理电路包括音频通信模块；物理通道切换电路包括双通道的模拟开关芯片和用于信号检测和通道切换的控制电路；模拟开关芯片包括开关控制器、第一开关和第二开关；第一开关包括第一常开触点、第一常闭触点和第一公共端，第二开关包括第二常开触点、第二常闭触点和第二公共端；
所述开关控制器与控制电路相连，所述第一常开触点、第二常开触点均与USB通信模块相连，所述第一常闭触点、第二常闭触点均与音频通信模块相连；
所述USB插座包括电源引脚VCC、负电压数据引脚D-、正电压数据引脚D+、空闲引脚ID和接地引脚GND；电源引脚VCC与5V电压的电源相连，负电压数据引脚D-与第一公共端相连，正电压数据引脚D+与第二公共端相连，接地引脚GND接地；
所述实现兼容USB通讯与音频通讯的装置进行通讯时，确定通讯对象，若通讯对象为个人计算机PC，则将USB插座通过USB连接线与PC连接；若通讯对象为移动智能设备，则将USB插座通过音频连接线与移动智能设备连接；
上电启动智能卡终端，初始化处理器和音频信号处理电路；物理通道切换电路的控制电路输出USB检测信号Detect的信号电平至模拟开关芯片；模拟开关芯片判断Detect的信号电平是否为高电平：
若Detect的信号电平为高电平，模拟开关芯片的开关控制器将第一开关切换至第一常开触点，USB插座的负电压数据引脚D-与处理器的USB通信模块连接；开关控制器将第二开关切换至第二常开触点，USB插座的正电压数据引脚D+与USB通信模块连接；USB通信模块对USB枚举完成后，处理器按智能卡接口设备CCID标准格式响应PC的命令；
若Detect的信号电平不为高电平，开关控制器将第一开关切换至第一常闭触点，USB插座的负电压数据引脚D-与音频信号处理电路的音频通信模块连接；开关控制器将第二开关切换至第二常闭触点，USB插座的正电压数据引脚D+与音频通信模块连接；USB插座的空闲引脚ID向音频通信模块发送音频左声道信号后，音频信号处理电路响应移动智能设备的命令。
在上述技术方案的基础上，所述USB插座采用USB2.0标准的Micro USB插座。
在上述技术方案的基础上，所述智能卡终端还包括音频连接线，所述音频连接线采用定制连接线，其一端为3.5mm音频插头，另一端为标准的Micro USB插头；所述音频连接线通过Micro USB插头与USB插座的音频接口连接。
在上述技术方案的基础上，所述智能卡终端还包括USB连接线，所述USB连接线与USB插座的USB接口连接。
一种基于上述装置的实现兼容USB通讯与音频通讯的方法，包括以下步骤：
A、确定通讯对象，若通讯对象为个人计算机PC，则将USB插座通过USB连接线与PC连接；若通讯对象为移动智能设备，则将USB插座通过音频连接线与移动智能设备连接；
B、上电启动智能卡终端，初始化处理器和音频信号处理电路；物理通道切换电路的控制电路输出USB检测信号Detect的信号电平至模拟开关芯片；模拟开关芯片判断Detect的信号电平是否为高电平，若是，转到步骤C；否则转到步骤D；
C、模拟开关芯片的开关控制器将第一开关切换至第一常开触点，USB插座的负电压数据引脚D-与处理器的USB通信模块连接；开关控制器将第二开关切换至第二常开触点，USB插座的正电压数据引脚D+与USB通信模块连接；USB通信模块对USB枚举完成后，处理器按智能卡接口设备CCID标准格式响应PC的命令；
D、开关控制器将第一开关切换至第一常闭触点，USB插座的负电压数据引脚D-与音频信号处理电路的音频通信模块连接；开关控制器将第二开关切换至第二常闭触点，USB插座的正电压数据引脚D+与音频通信模块连接；USB插座的空闲引脚ID向音频通信模块发送音频左声道信号后，音频信号处理电路响应移动智能设备的命令。
在上述技术方案的基础上，所述移动智能设备为智能手机或者平板电脑。
在上述技术方案的基础上，步骤C中所述处理器按CCID标准格式响应PC的命令包括以下步骤：处理器控制USB通信模块发送USB_D-信号(USB负压信号)至USB插座的负电压数据引脚D-，处理器控制USB通信模块发送USB_D+(USB正压信号)至USB插座的正电压数据引脚D+。
在上述技术方案的基础上，步骤D中所述音频信号处理电路响应移动智能设备的命令包括以下步骤：音频信号处理电路控制音频通信模块发送音频麦克风信号至USB插座的负电压数据引脚D-，音频通信模块发送音频接地信号至USB插座的正电压数据引脚D+。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的处理器包括USB通信模块，音频信号处理电路包括音频通信模块，USB插座能够同时连接USB连接线和音频连接线，物理通道切换电路包括双通道模拟开关芯片和用于信号检测和通道切换的控制电路。USB通信模块能够支持USB接口的通讯设备，音频信号处理模块能够支持音频接口的通讯设备；通道模拟开关芯片能够确定当前使用的通讯设备、并根据通讯设备的接口类型选择信号传输对象。因此，本发明能够通过单一的USB插座接入支持USB接口或音频接口的通讯设备，进而实现兼容支持USB接口或音频接口的通讯设备的通讯，不仅适用范围比较广泛，而且体积较小，使用成本较低，能够提供一致的用户体验。
(2)本发明能够通过物理通道切换电路自动设别、并切换USB或音频的通讯方式，其准确性较高，比较可靠。
附图说明
图1为本发明实施例中实现兼容USB通讯与音频通讯的装置的结构框图；
图2为本发明实施例中物理通道切换电路与USB插座配合的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例中的通过USB物理接口实现兼容USB通讯与音频通讯的装置，包括智能卡终端，智能卡终端包括处理器、音频信号处理电路、物理通道切换电路和USB插座。处理器和音频信号处理电路相连，处理器和音频信号处理电路均通过物理通道切换电路与USB插座相连。USB插座设置有用于连接USB连接线的USB接口、用于连接音频连接线的音频接口，USB插座能够通过USB接口与USB连接线连接，能够通过音频接口与音频连接线连接。
参见图2所示，处理器包括USB通信模块，音频信号处理电路包括音频通信模块；物理通道切换电路包括双通道的模拟开关芯片和用于信号检测和通道切换的控制电路。模拟开关芯片包括开关控制器、第一开关和第二开关；第一开关包括第一常开触点、第一常闭触点和第一公共端，第二开关包括第二常开触点、第二常闭触点和第二公共端。
开关控制器与控制电路相连，第一常开触点、第二常开触点均与USB通信模块相连，第一常闭触点、第二常闭触点均与音频通信模块相连。
USB插座包括电源引脚VCC、负电压数据引脚D-、正电压数据引脚D+、空闲引脚ID和接地引脚GND。电源引脚VCC与5V电压的电源相连，负电压数据引脚D-与第一公共端相连，正电压数据引脚D+与第二公共端相连，接地引脚GND接地。
本发明实施例中的USB插座采用Micro USB插座(采用USB2.0标准的便携的USB插座)；音频连接线采用定制连接线，其一端为3.5mm音频插头，另一端为标准的Micro USB插头。
本发明实施例中用于上述装置的通过USB物理接口实现兼容USB通讯与音频通讯的方法，包括以下步骤：
S1：确定通讯对象，参见图1所示，若通讯对象为PC，则将USB插座通过USB连接线与PC连接；若通讯对象为移动智能设备(例如智能手机或者平板电脑)，则将USB插座通过音频连接线与移动智能设备连接。
S2：上电启动智能卡终端，初始化处理器和音频信号处理电路。
S3：物理通道切换电路的控制电路输出Detect(USB检测信号)的信号电平至模拟开关芯片。模拟开关芯片判断Detect的信号电平是否为高电平，若是，确定当前的通讯对象为PC，转到步骤S4；否则确定当前的通讯对象为移动智能设备，转到步骤S5。
由于USB连接线连接PC时，USB插座的电源引脚VCC会产生5V的电压，进而使得Detect的信号电平为高电平，因此若Detect的信号电平为高电平，则能够确定当前连接通讯对象的连接线为USB连接线。
S4：模拟开关芯片的开关控制器将第一开关切换至第一常开触点，USB插座的负电压数据引脚D-与处理器的USB通信模块连接；开关控制器将第二开关切换至第二常开触点，USB插座的正电压数据引脚D+与USB通信模块连接。USB通信模块对USB枚举完成后，处理器按CCID标准格式响应PC的命令。处理器响应PC的命令时，控制USB通信模块发送USB_D-信号(USB负压信号)至USB插座的负电压数据引脚D-，处理器控制USB通信模块发送USB_D+(USB正压信号)至USB插座的正电压数据引脚D+。
S5：开关控制器将第一开关切换至第一常闭触点，USB插座的负电压数据引脚D-与音频信号处理电路的音频通信模块连接；开关控制器将第二开关切换至第二常闭触点，USB插座的正电压数据引脚D+与音频通信模块连接。USB插座的空闲引脚ID向音频通信模块发送音频左声道(Audio_LEFT)信号后，音频信号处理电路响应移动智能设备的命令。音频信号处理电路响应移动智能设备的命令时，控制音频通信模块发送音频麦克风信号(Audio_MIC)至USB插座的负电压数据引脚D-，音频通信模块发送音频接地信号(Audio_GND)至USB插座的正电压数据引脚D+。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种通过USB物理接口实现兼容USB通讯与音频通讯的装置，包括智能卡终端，其特征在于：所述智能卡终端包括处理器、音频信号处理电路、物理通道切换电路和USB插座；所述处理器和音频信号处理电路相连，处理器和音频信号处理电路均通过物理通道切换电路与USB插座相连，USB插座设置有用于连接USB连接线的USB接口、用于连接音频连接线的音频接口；
所述处理器包括USB通信模块，音频信号处理电路包括音频通信模块；物理通道切换电路包括双通道的模拟开关芯片和用于信号检测和通道切换的控制电路；模拟开关芯片包括开关控制器、第一开关和第二开关；第一开关包括第一常开触点、第一常闭触点和第一公共端，第二开关包括第二常开触点、第二常闭触点和第二公共端；
所述开关控制器与控制电路相连，所述第一常开触点、第二常开触点均与USB通信模块相连，所述第一常闭触点、第二常闭触点均与音频通信模块相连；
所述USB插座包括电源引脚VCC、负电压数据引脚D-、正电压数据引脚D+、空闲引脚ID和接地引脚GND；电源引脚VCC与5V电压的电源相连，负电压数据引脚D-与第一公共端相连，正电压数据引脚D+与第二公共端相连，接地引脚GND接地；
所述实现兼容USB通讯与音频通讯的装置进行通讯时，确定通讯对象，若通讯对象为个人计算机PC，将USB插座通过USB连接线与PC连接；若通讯对象为移动智能设备，将USB插座通过音频连接线与移动智能设备连接；
上电启动智能卡终端，初始化处理器和音频信号处理电路；物理通道切换电路的控制电路输出USB检测信号Detect的信号电平至模拟开关芯片；模拟开关芯片判断Detect的信号电平是否为高电平：
若Detect的信号电平为高电平，模拟开关芯片的开关控制器将第一开关切换至第一常开触点，USB插座的负电压数据引脚D-与处理器的USB通信模块连接；开关控制器将第二开关切换至第二常开触点，USB插座的正电压数据引脚D+与USB通信模块连接；USB通信模块对USB枚举完成后，处理器按智能卡接口设备CCID标准格式响应PC的命令；
若Detect的信号电平不为高电平，开关控制器将第一开关切换至第一常闭触点，USB插座的负电压数据引脚D-与音频信号处理电路的音频通信模块连接；开关控制器将第二开关切换至第二常闭触点，USB插座的正电压数据引脚D+与音频通信模块连接；USB插座的空闲引脚ID向音频通信模块发送音频左声道信号后，音频信号处理电路响应移动智能设备的命令。
2.如权利要求1所述的实现兼容USB通讯与音频通讯的装置，其特征在于：所述USB插座采用USB2.0标准的Micro USB插座。
3.如权利要求2所述的实现兼容USB通讯与音频通讯的装置，其特征在于：所述智能卡终端还包括音频连接线，所述音频连接线采用定制连接线，其一端为3.5mm音频插头，另一端为标准的MicroUSB插头；所述音频连接线通过Micro USB插头与USB插座的音频接口连接。
4.如权利要求1至3任一项所述的实现兼容USB通讯与音频通讯的装置，其特征在于：所述智能卡终端还包括USB连接线，所述USB连接线与USB插座的USB接口连接。
5.一种基于权利要求1至4任一项所述装置的实现兼容USB通讯与音频通讯的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、确定通讯对象，若通讯对象为个人计算机PC，将USB插座通过USB连接线与PC连接；若通讯对象为移动智能设备，将USB插座通过音频连接线与移动智能设备连接；
B、上电启动智能卡终端，初始化处理器和音频信号处理电路；物理通道切换电路的控制电路输出USB检测信号Detect的信号电平至模拟开关芯片；模拟开关芯片判断Detect的信号电平是否为高电平，若是，转到步骤C；否则转到步骤D；
C、模拟开关芯片的开关控制器将第一开关切换至第一常开触点，USB插座的负电压数据引脚D-与处理器的USB通信模块连接；开关控制器将第二开关切换至第二常开触点，USB插座的正电压数据引脚D+与USB通信模块连接；USB通信模块对USB枚举完成后，处理器按智能卡接口设备CCID标准格式响应PC的命令；
D、开关控制器将第一开关切换至第一常闭触点，USB插座的负电压数据引脚D-与音频信号处理电路的音频通信模块连接；开关控制器将第二开关切换至第二常闭触点，USB插座的正电压数据引脚D+与音频通信模块连接；USB插座的空闲引脚ID向音频通信模块发送音频左声道信号后，音频信号处理电路响应移动智能设备的命令。
6.如权利要求5所述的实现兼容USB通讯与音频通讯的方法，其特征在于：所述移动智能设备为智能手机或者平板电脑。
7.如权利要求5或6所述的实现兼容USB通讯与音频通讯的方法，其特征在于：步骤C中所述处理器按CCID标准格式响应PC的命令包括以下步骤：处理器控制USB通信模块发送USB_D-信号(USB负压信号)至USB插座的负电压数据引脚D-，处理器控制USB通信模块发送USB_D+(USB正压信号)至USB插座的正电压数据引脚D+。
8.如权利要求5或6所述的实现兼容USB通讯与音频通讯的方法，其特征在于：步骤D中所述音频信号处理电路响应移动智能设备的命令包括以下步骤：音频信号处理电路控制音频通信模块发送音频麦克风信号至USB插座的负电压数据引脚D-，音频通信模块发送音频接地信号至USB插座的正电压数据引脚D+。
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