CN105049584A - 使用音频端口进行附件管理和数据通信 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于经由音频端口进行附件管理以及便携式电子装置与附件之间的数据通信的方法。所述方法包含以包括MIC数据模式和功率模式的不同通信模式来使用所述附件的麦克风线路。在所述MIC数据模式中，只要所述附件需要与主电子装置进行通信，则所述MIC线路断开与麦克风负载的连接，以在高于预定阈值的电压下进行操作。在所述MIC功率模式中，所述MIC线路与所述麦克风负载连接，用于进行所述麦克风的正常操作。

Description

使用音频端口进行附件管理和数据通信
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年5月14日提交的美国临时专利申请No.61/953454的优先权的权益，通过引用将该美国临时专利申请的全部内容并入本文中。
技术领域
本发明总体上涉及经由电子装置上的音频端口进行附件管理和数据通信。
背景技术
音频插座已经普遍用于诸如计算机、膝上型电脑、媒体播放器、智能电话等的各种电子装置中，以与具有音频插头的音频附件通信。最常用的插塞具有2.5mm、3.5mm或6.35mm(1/4英寸)构造，其具有用于单声道、立体声或立体声加麦克风兼容的2个、3个或4个导体。可以将立体声3.5mm插头用于线路输入/输出、耳机输出、扬声器输出、麦克风输入等。在较早的电子装置中常用三导体连接器，而在包括大部分智能电话的现代电子装置中则常用4导体3.5mm连接器。
2导体插头被称为TS连接器，其具有尖和套，用于单声道音频通信。3导体插头被称为TRS连接器，其具有尖、环和套，用于立体声音频通信。4导体插头通常被称为TRRS连接器，其具有尖、两个环和套，用于立体声加麦克风线路通信。在某些情况下，期望使用TRRS插头将附加音频麦克风信号传送到蜂窝电话。
已经努力探索了使用音频插头连接的其它可能的应用。鉴于具有不同特性和优选设定的音频附件的多样性，期望经由音频端口提供改进的附件管理和数据通信，以支持电子装置与附件之间的交互。
发明内容
本发明涉及附件管理和数据通信，并且更具体地涉及用于经由音频端口进行附件管理和便携式电子装置与附件之间的数据通信的系统和方法。
方法包含以包括MIC数据模式和功率模式的不同通信模式使用附件的麦克风线路。在MIC数据模式中，只要附件需要与主电子装置通信，则MIC线路与麦克风负载断开连接，以在高于预定阈值的电压下进行操作。在MIC功率模式中，MIC线路与麦克风负载连接，用于麦克风的正常操作。
在某些实施例中，在检测到插头插入之后通信开始。最初检查附件的ID和音频插头构造。音频插头构造检查验证音频插头的类型(TS、TRS或TRRS插头)。对于TS或TRS插头而言，切断MIC线路的电源。对于没有附件ID的传统TRRS插头而言，利用偏置电压为MIC线路供电。对于具有附件ID的TRRS插头而言，通过利用预定参考电压检查MIC线路浮动电压来检测MIC线路通信。MIC线路上的通信可以是单线(1-wire)通信，用于为附件供电，并且允许同时进行通信和认证。在一些其它实施例中，利用MIC线路进行通信的方法将数据线路叠加在功率线路之上。
附图说明
将参考在附图中示出的本发明的示例性实施例。这些附图旨在进行说明而不是要进行限制。尽管在这些实施例的背景下总体上对本发明进行了描述，但是这样做并不是要将本发明的范围限制于所描绘和描述的实施例的特定特征。
图1是根据本发明的实施例的在系统中电子装置经由音频插头而与附件进行通信的示意图。
图2是根据本发明的各种实施例的附件的示例性附件方框图。
图3是根据本发明的各种实施例的电子装置与附件进行通信的示例性方框图。
图4是根据本发明的各种实施例的流程图。
图5是根据本发明的各种实施例的系统状态图。
图6是根据本发明的各种实施例的在附件处于MIC模式时的方框图。
图7是根据本发明的各种实施例的在附件处于附件模式时的方框图。
图8是根据本发明的各种实施例的系统操作区示图。
本领域技术人员将认识到，可以根据说明书来实践本发明的各种实施方式和实施例。所有这些实施方式和实施例旨在被包括在本发明的范围内。
具体实施方式
在下述说明中，出于解释的目的，阐述了具体细节，以提供对本发明的理解。然而，可以在没有这些细节中的一些或全部的情况下实践本发明。可以将下文描述的本发明的实施例并入到许多不同电部件、电路、装置和系统中。方框图中所示的结构和装置是本发明的示例性实施例的说明，而不是要用作使本发明的宽泛教导难以理解的托辞。附图内的部件之间的连接并不是要被限制于直接连接。相反，可以通过中间部件对部件之间的连接进行修改、重新格式化或者另外进行改变。
在说明书提及“一个实施例”或“实施例”时，其旨在表示结合所论述的实施例描述的特定特征、结构、特性或功能被包括在本发明的至少一个所考虑的实施例中。因此，在说明书中各处出现的术语“在一个实施例中”并不构成对本发明的单个实施例的多次引用。
本发明的各种实施例用于在包含一个或多个集成电路(IC)的系统中经由音频端口进行附件管理和数据通信。IC可以是存储器、微控制器、微处理器、安全认证器、或者传输和/或接收系统内的信息的系统内的任何其它装置。这些系统以及其中的IC可以集成在单个部件上，或者可以包含分立的部件。此外，本发明的实施例适用于一组多样的技术和方法。
图1示出了根据本发明的各种实施例的系统100的示意图。系统100包括与附件300通信的电子装置200。两个装置之间的通信发生在附件300上的音频插头310和电子装置200的音频插座210上。
电子装置200可以是计算机装置、膝上型电脑、诸如MP3播放器之类的便携式媒体播放器、蜂窝电话等。附件300可以是诸如麦克风、头戴耳机、扬声器、音频放大器的音频附件，或者可以是具有用于语音和数据通信的音频插头的电子附件。在实施例中，附件300具有立体声或单声道耳机以及用于向电子装置200进行音频输入的麦克风。
音频插头310可以具有2.5mm、3.5mm或6.35mm(1/4英寸)构造，其具有用于单声道、立体声或立体声加麦克风兼容的2个、3个或4个导体(TS、TRS、TRRS)。音频插座210可以或可以不具有与音频插头310匹配的构造。例如，音频插座是TRRS插座，而音频插头是TRS插头。
在一个实施例中，电子装置200具有音频插座210、I2C接口220、微处理器230、存储器240和电源250。微处理器230被配置为操作连接到I2C接口220、存储器240和电源250。I2C接口220是用于将外围音频插座210附接到微处理器230的内置集成电路。存储器240被配置为存储非易失性计算机可读逻辑或代码，该逻辑或代码用于在被微处理器230执行时实施所期望的功能。
在一个实施例中，附件300具有音频插头310以及单声道或立体声耳机340。在另一个实施例中，附件300还具有被操作连接到音频插头310的麦克风350。在另一个实施例中，附件300还具有附件控制IC320和安全认证器330。
图2示出了根据本发明的各种实施例的附件的示例性附件方框图。附件300具有TRRS音频插头310、立体声耳机340、麦克风350、附件控制IC320和安全认证器330。音频插头310包括被配置为连接到立体声耳机340的立体声音频导体311和312、接地导体313和MIC导体(又被称为MIC线路)314。附件控制IC320被配置为操作连接到MIC导体314、麦克风350和安全认证器330。在另一个实施例中，附件300具有诸如附件电池之类的其自己的电源，以向安全认证器330供电。附件控制IC320包括MIC开关328、单线控制模块322和I/O接口324。I/O接口324被配置为经由单线控制模块322连接到MIC导体314，并且连接到附件300的至少一个外部I/O端口326。
图4示出了根据本发明的各种实施例的流程图。在步骤410中，在检测到插头插入之后通信开始。然后微处理器230通过音频插座210和I2C接口220被操作连接到MIC线路314，并且因此能够跟踪MIC线路电压。在步骤420中，微处理器230被配置为接通高阻抗源(通过施加偏置MIC线路电压)，并且在步骤430中，微处理器230被配置为将MIC线路电压与预定参考电压(VRef)进行比较。如果MIC线路电压不高于参考电压，则附件通信在步骤440中进入MIC操作。如果MIC线路电压高于参考电压，则附件通信在步骤450中进入附件检测模式。在一个实施例中，将参考电压设定为特定电压电平值。在另一个实施例中，将参考电压设定为基于I2C通信PIO电平的极低压降(VLDO)调节器输出的94％。
图5示出了根据本发明的各种实施例的系统状态图。只要电子装置200检测到任何类型的音频插头插入，电子附件通信就从休眠状态510进入JIG检测状态520。一旦通过了JIG检测，电子附件通信就进入附件检查模式430，其中，电子装置200的微处理器230被配置为接通MIC线路偏置电压并跟踪MIC线路电压。微处理器230将MIC线路与预定参考电压进行比较。根据比较结果和其它标准，电子附件通信进入MIC模式460(与传统MIC模式、MIC操作模式或MIC功率模式446相同)或者进入附件模式470(与MIC数据模式444相同)。
在步骤440中的MIC操作期间，微处理器350不断地监测MIC线路电压，并且在步骤442中将MIC线路电压与预定参考电压(VRef)进行比较(图4和图6中所示)。如果满足第一预定条件，则附件通信在步骤444中进入MIC数据模式。如果满足第二预定条件，则附件通信在步骤446中进入MIC功率模式。如果满足第二预定条件，附件300可以从MIC数据模式转换到MIC功率模式。替代地，如果满足第一预定条件，附件300也可以从MIC功率模式转换到MIC数据模式。在一个实施例中，第一预定条件指的是MIC线路电压高于参考电压，并且第一预定条件的持续时间比MIC线路电压保持高于参考电压的第一预定时间段长。在另一个实施例中，第二预定条件指的是MIC线路电压低于参考电压，并且第二预定条件的持续时间比MIC线路电压保持低于参考电压的第二预定时间段长。
图8示出了根据本发明的各种实施例的系统操作区示图。如果MIC线路电压高于参考电压，则激活附件检测模式。在该模式中，时钟跟踪MIC线路电压保持高于参考电压的第一时间段。如果第一时间段大于第一预定时间段(tCOM_DEB)，则附件通信进入可以在音频插头两端传输数据的MIC通信模式。在某些实施例中，在MIC通信模式(又被称为MIC数据模式)下，使MIC开关328停止工作(即，断开MIC导体314与麦克风350之间的连接)，并且激活单线控制322，以通过I/O接口324将MIC连接器操作连接到外部I/O端口326。本领域技术人员将认识到，可以在所描述的架构内实现各种实施方式，所有这些实施方式都落在本发明的范围内。例如，可以将I/O端口326用于各种外部控制或通信功能，例如耳机音量调高/调低、媒体文件前进/后退等。
如果MIC线路电压下降到参考电压以下，则激活时钟来跟踪第二实际时间段。在第二实际时间段大于第二预定时间段(tPWR_DEB)时，附件通信进入MIC操作模式(又被称为MIC功率模式)，其中，操作麦克风350来收集音频信号并且将所收集的音频信号传送到电子装置200。在某些实施例中，MIC操作模式激活MIC开关328，并且将MIC导体314连接到麦克风350。单线控制322处于睡眠状态，以通过I/O接口324操作断开MIC连接器与外部I/O端口326的连接。
附件300可以将MIC线路设定为高阻抗，其指示MIC线路准备好用于MIC通信模式，或者可以对MIC线路进行加载，以指示其准备好退出通信。电子装置200可以针对每个操作模式利用适当的阻抗(通过设定期望的偏置MIC线路电压)来控制MIC供应，并且在满足进入或离开MIC通信模式的预定MIC线路条件的情况下开始或结束MIC通信模式。
本领域技术人员将认识到，上述单线通信模式只是一个通信示例。在另一个实施例中，可以采用在可听频率以上操作的调制AC来使数据线路叠加在功率线路之上，用于MIC线路数据通信。在另一个实施例中，附件控制IC320被配置为使MIC开关断开与来自麦克风350的MIC信号的连接，以使MIC数据通信可以使用任何频率信号，甚至是可听频率中的信号。
图7示出了根据本发明的另一个实施例的在附件处于附件模式时的方框图。首先利用附件内的安全认证器330的操作和/或电子装置200内的认证协议260对附件300进行认证检查。如果没有通过认证检查，则附件将进入休眠模式而不与电子装置进行任何进一步的通信。如果通过了认证检查，则附件300将得到另一个附件类型检查。根据基于排放功率电平(drainagepowerlevel)的附件类型检查，附件300可以作为使用L/R音频线路(立体声音频导体311和312)的高功率附件而以高功率附件L_R数据模式进行操作，或者可以作为使用MIC线路的低功率附件而以低功率附件MIC数据模式进行操作。替代地，附件300可以以MIC模式进行操作。在MIC模式下，如前述描述中所述，附件还可以根据MIC线路电压与参考电压之间的比较来以MIC数据模式或MIC功率模式进行操作。
已经出于清晰和理解的目的描述了本发明的前述说明。其并不是要将本发明限制于所公开的确切形式。在本申请的范围和等同物内，各种修改都是可能的。

Claims (20)

1.一种用于经由电子装置上的音频插座来进行附件管理和数据通信的方法，所述方法包括：
对来自附件的音频插头向所述电子装置的所述音频插座中的插入进行检测，所述音频插头包括MIC线路；
跟踪MIC线路电压；
将所述MIC线路电压与预定的参考电压进行比较，以确定操作模式；
如果所述MIC线路电压低于所述参考电压，则所述附件与所述电子装置之间的通信为音频通信；
如果所述MIC线路电压高于所述参考电压，则所述附件与所述电子装置之间的通信为数据通信。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：在检测到插入的所述音频插头之后接通耦合到所述MIC线路的高阻抗源。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
如果所述MIC线路电压高于所述预定的参考电压，则时钟被激活并且跟踪第一时间段，在所述第一时间段期间，所述MIC线路电压保持高于所述参考电压；并且
如果所述MIC线路电压低于所述预定的参考电压，则时钟被激活并且跟踪第二时间段，在所述第二时间段期间，所述MIC线路电压保持低于所述参考电压。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，如果所述第一时间段大于第一预定时间段，则所述附件以MIC数据模式进行通信，在所述MIC数据模式期间，能够在所述音频插头两端传输数据。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，如果所述第二时间段大于第二预定时间段，则所述附件以MIC功率模式进行通信，其中，操作所述附件内的麦克风来收集音频信号并且将所述音频信号传送到所述电子装置。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述MIC数据模式中，操作所述附件内的MIC开关，以将所述附件内的麦克风与所述电子装置断开连接。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述MIC数据模式中，操作所述附件内的单线控制，以将所述附件内的I/O接口耦合到所述电子装置，其中，将所述I/O接口连接到至少一个I/O端口，用于进行通信。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述MIC功率模式中，操作所述附件内的所述MIC开关，以将所述附件内的麦克风连接到所述电子装置。
9.一种用于与附件进行通信的电子装置，所述装置包括：
微处理器；
音频插座，其具有被操作耦合到所述微处理器的MIC线路连接器；
存储器，其被配置为存储非易失性计算机可读逻辑指令，所述指令能够由所述微处理器执行并且使所述微处理器执行以下功能：
对来自附件的音频插头向所述电子装置的所述音频插座中的插入进行检测，其中，所述音频插头至少包括MIC线路；
跟踪MIC线路电压；
将所述MIC线路电压与预定的参考电压进行比较，以使得：
如果所述MIC线路电压低于所述参考电压，则所述附件与所述电子装置之间的通信为音频通信；
如果所述MIC线路电压高于所述参考电压，则所述附件与所述电子装置之间的通信为数据通信。
10.根据权利要求9所述的电子装置，其中，在检测到所述音频插头插入之后，所述微处理器接通耦合到所述MIC线路的高阻抗源。
11.根据权利要求9所述的电子装置，其中，如果所述MIC线路电压高于所述预定的参考电压，则时钟被激活并且跟踪第一时间段，在所述第一时间段期间，所述MIC线路电压保持高于所述参考电压；其中，如果所述MIC线路电压低于所述预定的参考电压，则时钟被激活并且跟踪第二时间段，在所述第二时间段期间，所述MIC线路电压保持低于所述参考电压。
12.根据权利要求11所述的电子装置，其中，如果所述第一时间段大于第一预定时间段，则所述附件以MIC数据模式进行通信，在所述MIC数据模式期间，能够在所述音频插头两端传输数据。
13.根据权利要求11所述的电子装置，其中，如果所述第二时间段大于第二预定时间段，则所述附件以MIC功率模式进行通信，其中，操作所述附件内的麦克风来收集音频信号并且将所述音频信号传送到所述电子装置。
14.根据权利要求12所述的电子装置，其中，在所述MIC数据模式中，操作所述附件内的MIC开关，以将所述附件内的麦克风与所述电子装置断开连接。
15.根据权利要求12所述的电子装置，其中，在所述MIC数据模式中，将所述附件内的单线控制耦合在所述附件内的I/O接口与所述电子装置之间，其中，所述I/O接口连接到至少一个I/O端口，用于进行通信。
16.根据权利要求13所述的电子装置，其中，在所述MIC功率模式中，操作所述附件内的MIC开关，以将所述附件内的麦克风连接到所述电子装置。
17.一种用于与电子装置进行通信的附件，所述附件包括：
以能够移除的方式连接到电子装置的音频插座的MIC线路；
与至少一个I/O端口连接的I/O接口；以及
耦合在所述MIC线路与所述I/O接口之间的单线控制；
其中，在所述MIC线路连接到所述电子装置的所述音频插座之后，如果所述MIC线路具有高于预定的参考电压的电压，并且MIC线路电压保持高于所述参考电压的第一时间段大于第一预定时间段，则所述附件以MIC数据模式与所述电子装置进行通信；
其中，在所述MIC数据模式中，激活所述单线控制，以将所述I/O接口操作连接到所述电子装置，用于进行数据通信。
18.根据权利要求17所述的附件，还包括麦克风和MIC开关，以使得：
如果所述MIC线路具有低于所述预定的参考电压的电压，并且所述MIC线路电压保持低于所述参考电压的第二时间段大于第二预定时间段，则所述附件以MIC功率模式与所述电子装置进行通信；并且
其中，在所述MIC功率模式中，闭合所述MIC开关，以将所述麦克风连接到所述MIC线路，用于音频信号的收集以及向所述电子装置的传送。
19.根据权利要求17所述的附件，其中，在所述MIC功率模式中，所述单线控制处于睡眠状态，以操作断开所述I/O接口与所述MIC线路的连接，在所述MIC数据模式中，打开所述MIC开关，以断开所述麦克风与所述MIC线路的连接。
20.根据权利要求17所述的附件，还包括安全认证器，其在所述MIC线路与所述电子装置的所述音频插座连接之后进行认证检查，如果未通过所述认证检查，则所述附件进入休眠模式，而不与所述电子装置进行任何进一步的通信。
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