CN105491468A - 控制板模块化的耳麦及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制板模块化的耳麦及其控制方法，耳麦包括耳麦控制原板、一个或多个功能附板，功能附板通过标准接口与耳麦控制原板相连接；所述耳麦控制原板包括线控器、单线多线转换器、电源提取及管理模块、麦克风、麦克风线、地线、左耳塞线、右耳塞线，它们分别连接至麦克风线，左耳塞线和地线连接至左耳塞，所述右耳塞线和地线连接至右耳塞，麦克风线、地线、左耳塞线、右耳塞线均连接至电子设备的音频插头；电源提取及管理模块与左耳塞线连接；单线多线转换器连接有SPI/I2C总线接口，电源提取及管理模块连接有工作电源线VDD接口和VBAT充电接口，左耳塞线连接有左耳塞线接口。本发明将耳麦控制板模块化，平台化，极大地增加了耳麦功能的扩展性。

Description

控制板模块化的耳麦及其控制方法

技术领域

本发明涉及耳麦技术领域，具体为一种带有可扩展的耳麦原板，以实现原始的耳麦功能，以及带有一个或多个功能附板，以实现各种附加功能的控制板模块化的耳麦及其控制方法。

背景技术

耳麦，或带麦克风的耳机，在现代电子系统中，尤其是便携电子设备如手机，平板电脑等等中，是不可少的外围音频设备。耳麦给我们生活带来了极大的方便和用处，使用起来简洁时尚。现有的耳麦上的控制板的有三个按键，形式简单，使用功能简单，当人们需要多种多样的不同功能的电子设备时，需要携带所需的多种电子设备，携带不便，需要很多空间存储，并且各个电子设备的连接线容易缠绕，使用起来非常不便。现有的耳麦不能满足人们对多功能化电子设备的需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述缺陷，提供一种耳麦控制板模块化，平台化，耳麦的功能的扩展性强，同时保持了原来耳麦的简单时尚的形式，能够极大地满足用户的需求，绿色环保的控制板模块化的耳麦及其控制方法。

为实现上述目的，本发明设计的控制板模块化的耳麦，包括耳麦控制原板、一个或多个功能附板，所述功能附板通过标准接口与所述耳麦控制原板相连接；所述耳麦控制原板包括线控器、单线多线转换器、电源提取及管理模块、麦克风、麦克风线、地线、左耳塞线、右耳塞线；所述线控器上设置有接听键、音量增加键和音量减小键，所述线控器、单线多线转换器、电源提取及管理模块和麦克风分别连接至麦克风线，所述左耳塞线和地线连接至左耳塞，所述右耳塞线和地线连接至右耳塞，所述麦克风线、地线、左耳塞线、右耳塞线均连接至电子设备的音频插头；所述电源提取及管理模块与所述左耳塞线连接；所述单线多线转换器连接有SPI/I2C总线接口，所述电源提取及管理模块连接有工作电源线VDD接口和VBAT充电接口，所述左耳塞线连接有左耳塞线接口，所述麦克风线连接有麦克风线接口，所述地线连接有地线接口，所述SPI/I2C总线接口、工作电源线VDD接口、VBAT充电接口、麦克风线接口和地线接口组成标准接口。

在上述技术方案中，所述功能附板的两侧分别设置有标准接口和引脚线，所述标准接口与引脚线相连通。

在上述技术方案中，所述功能附板为蓝牙耳机，所述蓝牙耳机上的引脚线分别与所述SPI/I2C总线接口、工作电源线VDD接口、VBAT充电接口、左耳塞线、麦克风线接口和地线接口连接。

在上述技术方案中，所述功能附板为传感器，所述传感器的引脚线分别与所述SPI/I2C总线接口、工作电压线VDD接口和地线接口连接。

在上述技术方案中，所述传感器为湿度传感器、压力传感器、加速度传感器、角速度传感器、磁力传感器。

上述控制板模块化耳麦的控制方法为：

耳麦的音频插头插入主电子设备主机的音频插孔，主电子设备（14）探测到耳麦插入后，启动驱动程序，执行以下步骤：

1）、主电子设备主机以小于50Ω的低阻方式驱动麦克风线至高电平，给耳麦充电；

2）、主电子设备主机以2.2kΩ的高阻方式驱动麦克风线至高电平，给耳麦充电；

3）、耳麦的线控器和单线多线转换器启动；

4）、主电子设备主机在麦克风线上以单线协议与耳麦的线控器和单线多线转换器握手后，建立双向单线通讯；

5）、主电子设备主机询问读取线控器ID，并通过单线多线转换器以I2C/SPI协议询问读取耳麦的各个功能模块ID，主电子设备主机完成耳麦识别，耳麦进入休眠状态；

6）、主电子设备主机来电话时，用户按下键C，线控器通过单线协议通知主电子设备主机接通电话，实现通话功能；

7）、用户按下需要组合的按键，通知主电子设备主机启动相应的应用APP；

8）、主电子设备主机启动应用APP时，主电子设备主机与耳麦通讯后，耳麦启动相应功能模块实现数据交换，或者主机主动启动应用APP实现数据交换。

在上述技术方案的步骤1）和2）中，所述主电子设备主机以低阻和高阻驱动交替的方式驱动麦克风线至高电平。

在上述技术方案的步骤8）中，所述耳麦上的各个功能模块之间以I2C/SPI协议相互交换数据。

本发明设计的控制板模块化的耳麦，包括耳麦控制原板和附加的功能附板，既可实现原始的耳麦功能，包括接听电子设备的声音信号，控制接听的音量大小等功能，又可实现各种附加功能。

耳麦控制原板的一端连接的四线：左耳塞线HPL、右耳塞线HPR地线GND和耳麦控制线MIC接至音频插头，另一端两线：左耳塞线HPL和地线GND接至左耳塞，同时音频插头连接的两线右耳塞线HPR和地线GND接至右耳塞。耳麦原板与功能附板至少与三根音频线，HPL，MIC，GND连接。在耳麦控制原板上，有麦克风和传统的线控器，用于接听通话和调节音量等，耳麦控制原板上设置的单线多线转换器，用于将耳麦控制线MIC上的单线协议，比如1-WIRE协议，转换成多线协议，比如I2C/SPI协议，电源提取及管理模块，用于提取耳麦控制线MIC线和左耳塞线上的能量和信息，比如AC/DC模块来提取线上的交流信号所产生的能量并进行处理后，产生电源信号VDD，甚至是电池充电信号即VBAT充电接口给功能附板上的电池充电。

功能附板与耳麦控制原板之间通过具有“热拔功能”的可拆卸式插拔接口连接，过插孔和插线的匹配实现电学连接，功能附板任意拔出，不影响耳机的其它功能。

通过SPI/I2C总线、工作电源线VDD、充电接口VBAT、左耳塞线HPL，麦克风线MIC和地线GND组成的接口相连接，从而实现耳麦控制原板给功能附板的供电（工作电源线VDD接口、VBAT充电接口提供）、通讯（SPI/I2C总线接口提供）、音频信息(左耳塞线HPL、耳麦控制线MIC)的交换功能。由于功能附板与耳麦控制原板之间的连接通过标准接口相连接，多个功能附板可以叠加相连，实现更多扩展功能。

本发明是将耳麦控制板模块化，平台化，极大地增加了耳麦功能的扩展性，同时保持了现有耳麦的简单时尚等形式，由于模块可以灵活增减，极大地满足了用户的需求，而且节省了材料，绿色环保。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的功能附板（2）为蓝牙耳机（22）的实施例中蓝牙耳机（22）及其两侧的接口示意图；

图3是本发明的功能附板（2）为传感器的实施例中传感器及其两侧的接口示意图；

图中：1-耳麦控制原板；2-功能附板；3-标准接口；4-线控器（接听键BTｃ；音量增加键BT＋；音量减小键ＢＴ－）；5-单线多线转换器；6-电源提取及管理模块；7-麦克风；8-麦克风线；9-地线；10-左耳塞线；11-右耳塞线；12-右耳塞；13-右耳塞；14-电子设备；15-音频插头；16-SPI/I2C总线接口；17-工作电源线VDD接口；18-VBAT充电接口；19-麦克风线接口；20-地线接口；21-引脚线；22-蓝牙耳机；23-传感器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图1所示的控制板模块化的耳麦，包括耳麦控制原板1、一个或多个功能附板2，功能附板2通过标准接口3与耳麦控制原板1相连接；耳麦控制原板1包括线控器4、单线多线转换器5、电源提取及管理模块6、麦克风7、麦克风线8、地线9、左耳塞线10、右耳塞线11；线控器4上设置有接听键BTｃ、音量增加键BT＋和音量减小键ＢＴ－，线控器4、单线多线转换器5、电源提取及管理模块6和麦克风7分别连接至麦克风线8，左耳塞线10和地线9连接至左耳塞12，右耳塞线11和地线9连接至右耳塞13，麦克风线8、地线9、左耳塞线10、右耳塞线11均连接至电子设备14的音频插头15；电源提取及管理模块6与左耳塞线10连接；单线多线转换器5连接有SPI/I2C总线接口16，电源提取及管理模块6连接有工作电源线VDD接口17和VBAT充电接口18，左耳塞线10连接有左耳塞线接口18，麦克风线8连接有麦克风线接口19，地线9连接有地线接口20，SPI/I2C总线接口16、工作电源线VDD接口17、VBAT充电接口18、麦克风线接口19和地线接口20组成标准接口3。

功能附板2的两侧分别设置有标准接口3和引脚线21，标准接口3与引脚线21相连通，功能附板2设置有多个，可以通过标准接口3互相连接。

功能附板2为蓝牙耳机22，蓝牙耳机22上的引脚线21分别与SPI/I2C总线16、VDD工作电源线17、VBAT充电接口18、左耳塞线10、麦克风线19和地线20连接，或者，功能附板2为传感器23，传感器23的引脚线21分别与SPI/I2C总线接口16、工作电压线VDD接口17和地线接口20连接。传感器23为湿度传感器、压力传感器、加速度传感器、角速度传感器、磁力传感器或陀螺仪。

图２为功能附板2的典型电路实现，比如功能附板2为蓝牙耳机22模块，此模块与传统的蓝牙耳机的区别是，它没有耳塞和麦克风，通过连接左耳塞线10、麦克风线接口19，连接至有线耳机上的左耳塞及耳麦原板上的麦克风，实现完整的蓝牙耳机功能。

蓝牙耳机22通过SPI/I2C总线接口16与外界通讯，实现配对；工作电源线VDD接口17、VBAT充电接口18用于给蓝牙耳机22的电池充电，HPL左耳塞线10接蓝牙耳机模块的耳塞驱动功放输出电路，MIC麦克风线接口19接其麦克风的输入，这样即组成为一个完整的蓝牙耳机。

控制板模块化耳麦的控制方法，耳麦的音频插头15插入主电子设备14主机的音频插孔，主电子设备14探测到耳麦插入后，启动驱动程序，执行以下步骤：

1）、主电子设备14主机以小于50Ω的低阻方式驱动麦克风线8至高电平，给耳麦充电；

2）、主电子设备14主机以2.2kΩ的高阻方式驱动麦克风线8至高电平，给耳麦充电；所述主电子设备14主机以低阻和高阻驱动交替的方式驱动麦克风线8至高电平；

3）、耳麦的线控器4和单线多线转换器5启动；

4）、主电子设备14主机在麦克风线8上以单线协议与耳麦的线控器4和单线多线转换器5握手后，建立双向单线通讯；

5）、主电子设备14主机询问读取线控器4ID，并通过单线多线转换器5以I2C/SPI协议询问读取耳麦的各个功能模块ID，主电子设备14主机完成耳麦识别，耳麦进入休眠状态；

6）、主电子设备14主机来电话时，用户按下键C，线控器4通过单线协议通知主电子设备14主机接通电话，实现通话功能；

7）、用户按下需要组合的按键，通知主电子设备14主机启动相应的应用APP；

8）、主电子设备14主机启动应用APP时，主电子设备14主机与耳麦通讯后，耳麦启动相应功能模块实现数据交换，或者主机主动启动应用APP实现数据交换，所述耳麦上的各个功能模块之间以I2C/SPI协议相互交换数据。

在步骤1）和2）中，所述主电子设备14主机以低阻和高阻驱动交替的方式驱动麦克风线8至高电平。

在步骤8）中，所述耳麦上的各个功能模块之间以I2C/SPI协议相互交换数据。

本发明扩展为多功能的应用实例：

1、使用耳麦控制原板1，作为线耳麦的功能：音频插头15插入主电子设备14，电子设备14主机探测音频插头15插入，并启动控制板模块化的耳麦上的电源提取及管理模块6和单线多线转换器5，实现供电和通讯的功能，耳麦以传统方式工作，来电话时，按下线控器4的接听键BTｃ接听来电，按BT＋和ＢＴ－键调节耳塞音量，也可以通过耳塞听音乐。未有来电时，电子设备14主机可启动供电程序，给功能附板2上的电池充电。

2、功能附板2为蓝牙耳机：音频插头15未插入，电子设备14主机启动加载高电平在MIC麦克风线8上，通过电源提取及管理模块6给功能附板2上的电池充电（VBAT）或供电（VDD），耳麦控制原板1上的单线多线转换器5启动，与电子设备14主机通过MIC麦克风线8上实现双向通讯，在进一步与蓝牙耳机功能附板通过SPI/I2C总线接口16与外界通讯，实现配对。

蓝牙耳机的使用：在有线耳机模式处于通话状态时，音频插头15可以拔出电子设备14主机，蓝牙耳机探测MIC麦克风线8上的电压状态后，自动开启蓝牙耳机，实现蓝牙耳机与电子设备14主机之间的不间断通话，此为热拔功能。蓝牙耳机也可以设置为手动启动模式，即通过设置快速三次点按线控器4的接听键BTｃ，单线多线转换器5通知蓝牙启动。

3、还可以增加功能附板2，比如带传感器的附板，在耳麦控制原板1为其提供电源VDD时，传感器将数据通过SPI/I2C总线接口16传至蓝牙无线方式传出，或者通过单线多线转换器5将数据以有线方式传至主机电子设备14主机。

功能附板2两侧的VBAT充电接口18、左耳塞线HPL10和MIC麦克风线8相互连通，用于实现将扩展的各个功能附板2之间连接起来，更多组合可以实现各种应用。

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)

1.一种控制板模块化的耳麦，其特征在于：包括耳麦控制原板（1）、一个或多个功能附板（2），所述功能附板（2）通过标准接口（3）与所述耳麦控制原板（1）相连接；

所述耳麦控制原板（1）包括线控器（4）、单线多线转换器（5）、电源提取及管理模块（6）、麦克风（7）、麦克风线（8）、地线（9）、左耳塞线（10）、右耳塞线（11）；

所述线控器（4）上设置有接听键（BTｃ）、音量增加键（BT＋）和音量减小键（ＢＴ－），所述线控器（4）、单线多线转换器（5）、电源提取及管理模块（6）和麦克风（7）分别连接至麦克风线（8），所述左耳塞线（10）和地线（9）连接至左耳塞（12），所述右耳塞线（11）和地线（9）连接至右耳塞（13），所述麦克风线（8）、地线（9）、左耳塞线（10）、右耳塞线（11）均连接至音频插头（15）；所述电源提取及管理模块（6）与所述左耳塞线（10）连接；

所述单线多线转换器（5）连接有SPI/I2C总线接口（16），所述电源提取及管理模块（6）连接有工作电源线VDD接口（17）和VBAT充电接口（18），所述左耳塞线（10）连接有左耳塞线接口（18），所述麦克风线（8）连接有麦克风线接口（19），所述地线（9）连接有地线接口（20），所述SPI/I2C总线接口（16）、工作电源线VDD接口（17）、VBAT充电接口（18）、麦克风线接口（19）和地线接口（20）组成标准接口（3）。

2.根据权利要求1所述的控制板模块化的耳麦，其特征在于：所述功能附板（2）的两侧分别设置有标准接口（3）和引脚线（21），所述标准接口（3）与引脚线（21）相连通。

3.根据权利要求2所述的控制板模块化的耳麦，其特征在于：所述功能附板（2）为蓝牙耳机（22），所述蓝牙耳机（22）上的引脚线（21）分别与所述SPI/I2C总线接口（16）、工作电源线VDD接口（17）、VBAT充电接口（18）、左耳塞线（10）、麦克风线接口（19）和地线接口（20）连接。

4.根据权利要求2或3所述的控制板模块化的耳麦，其特征在于：所述功能附板（2）为传感器（23），所述传感器（23）的引脚线（21）分别与所述SPI/I2C总线接口（16）、工作电源线VDD接口（17）和地线接口（20）连接。

5.根据权利要求4所述的控制板模块化的耳麦，其特征在于：所述传感器（23）为湿度传感器、压力传感器、加速度传感器、角速度传感器、磁力传感器或陀螺仪。

6.一种权利要求1所述控制板模块化耳麦的控制方法，其特征在于：

耳麦的音频插头（15）插入主电子设备（14）主机的音频插孔，主电子设备（14）探测到耳麦插入后，启动驱动程序，执行以下步骤：

1）、主电子设备（14）主机以小于50Ω的低阻方式驱动麦克风线（8）至高电平，给耳麦充电；

2）、主电子设备（14）主机以2.2kΩ的高阻方式驱动麦克风线（8）至高电平，给耳麦充电；

3）、耳麦的线控器（4）和单线多线转换器（5）启动；

4）、主电子设备（14）主机在麦克风线（8）上以单线协议与耳麦的线控器（4）和单线多线转换器（5）握手后，建立双向单线通讯；

5）、主电子设备（14）主机询问读取线控器（4）ID，并通过单线多线转换器（5）以I2C/SPI协议询问读取耳麦的各个功能模块ID，主电子设备（14）主机完成耳麦识别，耳麦进入休眠状态；

6）、主电子设备（14）主机来电话时，用户按下键C，线控器（4）通过单线协议通知主电子设备（14）主机接通电话，实现通话功能；

7）、用户按下需要组合的按键，通知主电子设备（14）主机启动相应的应用APP；

8）、主电子设备（14）主机启动应用APP时，主电子设备（14）主机与耳麦通讯后，耳麦启动相应功能模块实现数据交换，或者主机主动启动应用APP实现数据交换。

7.根据权利要求6所述控制板模块化耳麦的控制方法，其特征在于：在步骤1）和2）中，所述主电子设备（14）主机以低阻和高阻驱动交替的方式驱动麦克风线（8）至高电平。

8.根据权利要求6所述控制板模块化耳麦的控制方法，其特征在于：在步骤8）中，所述耳麦上的各个功能模块之间以I2C/SPI协议相互交换数据。