CN108076416B - 一种USBTypeC耳机的控制方法、装置和终端 - Google Patents

一种USBTypeC耳机的控制方法、装置和终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种USB Type C耳机的控制方法，包括：当利用所述USB Type C耳机进行通话时，通过现场可编程门阵列FPGA模块对USB数据和脉冲编码调制PCM数据进行转换后，进行语音通话；当利用所述USB Type C耳机进行音乐播放和/或录音时，通过所述FPGA模块对音频数据和USB数据进行转换，进行音乐播放和/或录音；其中，设置在终端上的所述FPGA模块独立于终端的应用处理器AP之外。本发明还公开了一种USB Type C耳机的控制装置及终端。本发明利用独立于终端AP的超低功耗的FPGA模块实现音频数据格式的转换，可以实现减小功耗和延时的目的；并且通过FPGA模块切换播放音乐、录音和通话的通道，无需使用切换通道的模拟开关，减小了听音乐时接听电话的切换延时，优化了用户体验。

Description

一种USBTypeC耳机的控制方法、装置和终端
技术领域
本发明涉及音频设备技术领域，特别是涉及一种USB Type C耳机的控制方法、装置和终端。
背景技术
随着智能终端行业的发展，USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)Type C接口应运而生。USB Type C接口具有支持正反插、传输速度快(最大数据传输速度能达到20Gbit/秒)、支持快速充电等优势。
目前，USB Type C耳机在市场上并不多见，而与其对应的手机侧的实现方案也各不相同。一种手机侧内部实现方案是：通过手机内部处理器中USB Driver(通用串行总线驱动器)来处理音频数据格式的转换，如图1所示，手机通话时的收发数据和播放音乐时的音频数据，都需要通过手机应用处理器AP(Application Processors)内部的USB Driver来路由。在接收手机通话下行语音数据时，USB Driver会接收由Modem(调制解调器)到ADSP(Audio Digital Signal Processing，音频数字信号处理器)输出的PCM数据，将其转换成USB数据，最后通过Type C接口输出。在发送手机通话上行语音数据时，USB Driver会转换USB数据为PCM数据给ADSP。在手机播放音乐时，USB Driver会接收AP内部音频数据，将其转换成USB数据，最后通过Type C接口输出不过，采用上述利用USB Driver来转换数据的方式实现通话，会造成原本通话过程中可以休眠的手机内部处理器AP被唤醒，这不仅增加了手机功耗，同时也大大增加了通话延时，最终导致通话延时达不到入网测试标准。
图2示出另外一种数模混合的Type C耳机对应的手机侧内部方案。该方案在耳机侧有两个通路连接到耳机喇叭，一路是模拟音频信号直接输出到喇叭(模拟通路)，另外一路采用了USB转I2S音频数据芯片和DAC(Digital to Analog Converter，数字模拟转换器)芯片的方案将模拟音频信号输出到喇叭(数字通路)，最终是哪路音频信号进入耳机喇叭，在前端由开关选择。在手机侧，如果手机用来播放音乐，那图2中的开关会选择连通数字通路，如果手机是用来通话，那图2中开关会选择连通模拟通路，这种方案能解决通话延时达不到测试标准的问题。
不过，采用上述数模混合的方案，当用户用Type C耳机来听音乐时，手机正好有电话接入，语音数据就需要从数字通道转换到模拟通道，这个通道切换的过程会导致很大的延时，造成用户体验差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种USB Type C耳机的控制方法、装置和终端，用以解决现有技术中利用USB Type C耳机进行通话功耗和延时大的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种USB Type C耳机的控制方法，包括：
当利用所述USB Type C耳机进行通话时，通过现场可编程门阵列FPGA模块对USB数据和脉冲编码调制PCM数据进行转换后，进行语音通话；
当利用所述USB Type C耳机进行音乐播放和/或录音时，通过所述FPGA模块对音频数据和USB数据进行转换，进行音乐播放和/或录音；
其中，设置在终端上的所述FPGA模块独立于终端的应用处理器AP之外。
进一步，当利用所述USB Type C耳机进行音乐播放和/或录音时，通过所述FPGA模块对音频数据和USB数据进行转换之前，还包括：
当所述AP处于工作状态时，通过所述AP中的USB驱动器对音频数据和USB数据进行转换，判断所述AP中的USB驱动器的性能参数和/或功耗参数是否满足预设的参数要求，如果是，则进行音乐播放和/或录音；如果否，则切换为通过所述FPGA模块对音频数据和USB数据进行转换，进行音乐播放和/或录音。
进一步，利用所述USB Type C耳机进行通话时，将耳机侧的语音信息传输给对端包括：
接收所述耳机通过USB Type C接口传输给终端的USB数据，其中，所述USB数据由所述耳机通过其麦克风采集语音信息，并将所述语音信息转换成USB数据；
所述终端接收USB数据后，通过所述FPGA模块将所述USB数据转换为PCM数据；
所述终端通过射频天线将所述PCM数据发射出去，传输给对端。
进一步，所述终端通过射频天线将PCM数据发射出去的过程，包括：
终端上的音频数字信号处理器ADSP对所述PCM数据进行语音处理，并将处理后的PCM数据发送给终端上的调制解调器；
所述调制解调器对接收到的PCM数据进行调制得到语音信号，并将所述语音信号通过射频天线发射出去。
进一步，利用所述USB Type C耳机进行通话时，终端向耳机发送信息包括：
所述终端接收PCM数据；
所述终端通过所述FPGA模块将所述PCM数据转换为USB数据；
所述终端通过USB Type C接口将所述USB数据传输到耳机，由所述耳机播放所述USB数据。
进一步，所述终端接收PCM数据的过程，包括：
所述终端通过其射频天线接收调制的语音信号，并通过其调制解调器对所述语音信号进行解调，生成PCM数据；
所述终端上的ADSP对所述PCM数据进行语音处理，并将处理后的PCM数据发送给所述FPGA模块。
进一步，所述终端通过所述FPGA模块切换与所述USB Type C耳机在播放音乐、录音或通话的数据连接通道。
再一方面，本发明还提供一种USB Type C耳机的控制装置，包括FPGA模块，所述FPGA模块独立于终端的应用处理器，用于在所述终端与USB Type C耳机进行声音数据传输时，进行USB数据的转换，以及所述终端与所述USB Type C耳机在播放音乐、录音或通话的数据连接通道。
进一步，所述控制装置还包括：
调制解调器，用于对PCM数据进行调制和解调；
音频数字信号处理器ADSP，分别与所述调制解调器和FPGA模块连接，用于对PCM数据进行语音处理；
USB Type C接口，与所述FPGA模块连接，用于终端与USB Type C耳机之间的USB数据的传输。
进一步，所述控制装置还包括USB驱动器，所述USB驱动器集成在终端的应用处理器中，用于在终端的应用处理器处于工作状态时，对音频数据和USB数据进行转换。
再一方面，本发明还提供一种终端，所述终端利用上述的USB Type C耳机的控制装置进行数据转换，实现通过USB Type C耳机播放音乐、录音或通话。
本发明有益效果如下：
本发明利用独立于终端AP的超低功耗的FPGA模块进行音频数据格式的转换，可以避免在通话时唤醒整个AP启动USB Driver进行音频数据格式的转换，从而实现减小功耗和延时的目的；并且通过FPGA模块切换播放音乐、录音和通话的通道，无需使用切换通道的模拟开关，减小了听音乐时接听电话的切换延时，优化了用户体验。
附图说明
图1是现有技术的一种利用USB Type C耳机通过USB Driver转换数据格式的通话装置的结构图；
图2是现有技术的一种利用Type C耳机进行通话的装置的结构图；
图3是本发明实施例在上行通话时的一种USB Type C耳机的控制方法的流程图；
图4是本发明实施例在下行通话时的一种USB Type C耳机的控制方法的流程图；
图5是本发明实施例的一种USB Type C耳机的控制装置的结构图；
图6是本发明实施例的一种通过FPGA模块转换数据的通话系统的结构图。
具体实施方式
为了解决现有技术中利用USB Type C耳机进行通话功耗和延时大的问题，本发明提供了一种USB Type C耳机的控制方法、装置和终端，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例1
本发明实施例的一种USB Type C耳机的控制方法，在终端与USB Type C耳机进行声音数据传输时，通过FPGA模块进行音频数据格式的转换；FPGA模块独立于终端AP。根据实际应用，USB Type C耳机需要应用到三种场景：播放音乐、录音和通话。本实施例中，可以通过FPGA模块切换播放音乐、录音和通话的通道，这样可以节省切换通话和播放音乐、录音通道时所用的开关，节省器件的同时还可以避免开关的性能影响音质，优化用户体验。在通话过程中，通过FPGA模块对PCM(Pulse-code modulation，脉冲编码调制)数据和USB数据进行转换。而在播放音乐和/或录音时，由于对传输延时的要求不高，而且终端AP本身也处于工作状态，因此可以通过集成在终端AP中的USB Driver对音频数据和USB数据进行转换。但是，当USB Driver性能和功耗都不能满足设计要求时，可以通过FPGA模块对音频数据和USB数据进行转换，这样有利于实时提高数据的质量，提升播放音乐的各项指标。
实施例2
终端以手机为例，一种通过FPGA模块转换数据的通话系统的结构如图6所示。采用图6所示的系统时，本发明实施例在上行通话时的一种USB Type C耳机的控制方法如图3所示，首先耳机通过MIC(麦克风)采集语音信息，并将语音信息转换成USB数据；然后耳机通过USB Type C接口将USB数据传输到终端。终端接收到USB数据后，通过FPGA模块将USB数据转换为PCM数据；最后终端通过射频天线将PCM数据发射出去。参照图3，本实施例包括以下步骤：
步骤s301，耳机通过MIC采集语音信息。
步骤s302，将语音信息进行模数转换，生成I2S数据信号。本实施例中，由ADC(Analog-to-Digital Converter，模拟-数字转换器)芯片进行模数转换成I2S数据信号。需要说明的是，某些型号的USB Type C耳机的USB Controller内部集成ADC的功能，由MIC采集语音信号后直接输入USB Controller，不再需要ADC芯片；此外，也有集成了ADC芯片的MIC，在此处也不需要再加ADC芯片。
步骤s303，通过USB Controller(USB控制器)接收I2S数据信号，并将I2S数据信号转换成USB数据。本实施例中，耳机侧USB Controller接收语音I2S数据信号，并转换成USB数据，通过图6中DP和DN来传输给手机侧DP和DN。
步骤s304，耳机通过USB Type C接口将USB数据传输到终端。
步骤s305，终端接收USB数据，并通过FPGA模块将USB数据转换为PCM数据。本实施例中，手机侧接收USB语音数据信号，并由FPGA模块通过硬解码和编码的形式实现USB到PCM数据的转换。需要说明的是：当USB Type C耳机处于播放和录音场景中时，FPGA模块使USBType C插座的DP和DN信号只和手机AP中USB Driver接通，当USB Type C耳机处于语音通话场景中时，FPGA模块使USB Type C插座的DP和DN信号只和FPGA模块数据转换接口接通。
步骤s306，ADSP对PCM数据进行语音处理，并将处理后的PCM数据发送给Modem(调制解调器)。本实施例中，手机侧ADSP接收到FPGA的PCM数据，并实现语音处理，比如回声消除和降噪处理，输出PCM码流数据给Modem。
步骤s307，Modem对接收到的PCM数据进行调制，并将调制好的语音信号通过射频天线发射出去。本实施例中，手机侧Modem接收来自ADSP的PCM语音数据，通过调制解调等处理，将调制好的信号通过射频天线发射出去，由此完成上行语音信号的传输。
实施例3
终端以手机为例，本发明实施例在下行通话时的一种USB Type C耳机的控制方法如图4所示，首先终端接收PCM数据；然后所述终端通过FPGA模块将所述PCM数据转换为USB数据，并通过USB Type C接口将所述USB数据传输到耳机；最后所述耳机播放所述USB数据。参照图4，本实施例包括以下步骤：
步骤s401，终端通过射频天线接收调制的语音信号，并通过Modem对语音信号进行解调，生成PCM数据。本实施例中，生成的PCM数据给ADSP。
步骤s402，ADSP对PCM数据进行语音处理，并将处理后的PCM数据发送给FPGA模块。本实施例中，ADSP接收到Modem的PCM数据后，进行回声处理和降噪等语音处理，输出PCM数据给FPGA模块。
步骤s403，终端通过FPGA模块将PCM数据转换为USB数据。本实施例中，FPGA模块接收到PCM数据后，进行数据格式转换，将PCM数据转换成USB数据，并传输给USB Type C接口，本实施例中为USB Type C耳机插座。
步骤s404，终端通过USB Type C接口将USB数据传输到耳机。
步骤s405，耳机接收USB数据，并通过USB控制器将USB数据转换为I2S数据信号。
步骤s406，将I2S数据信号进行数模转换，生成语音信息。
步骤s407，耳机通过喇叭播放语音信息，由此完成语音通话下行传输。
实施例4
本发明实施例的一种USB Type C耳机的控制装置如图5所示，包括Modem、ADSP、FPGA模块、USB Type C接口和USB Driver，其中USB Driver集成在手机AP中，Modem与ADSP连接，FPGA模块分别与ADSP、USB Type C接口和USB Driver连接。
Modem用于对PCM数据进行调制和解调；ADSP用于对PCM数据进行语音处理；FPGA模块独立于终端的应用处理器，用于在终端与USB Type C耳机进行声音数据传输时，进行USB数据的转换和切换播放音乐、录音和通话的通道；USB Type C接口用于终端与USB Type C耳机之间的USB数据的传输；USB Driver用于对音频数据和USB数据进行转换。
其中，上述的AP、ADSP、Modem和USB Driver都集成于手机平台芯片中，只是ADSP属于音频子系统，modem属于调制解调模块，相对AP和USB Driver来说，是相对独立的模块。上述超低功耗FPGA芯片和USB Type C接口属于独立器件。
本实施例中，在上行通话时，FPGA模块会断开USB Driver和USB Type C接口的连接，使上行USB语音数据通过USB Type C接口进入FPGA模块，并把上行USB语音数据转换Slimbus/I2S数据，输出到ADSP中进行回声处理或消噪处理，再经过Modem调制信号，将语音信息发送出去。由于下行和上行通话场景数据流通道一样，此处不再赘述。
以使用USB Type C耳机的手机为例，本实施例的一种通过FPGA模块转换数据的通话系统的结构如图6所示。其中，在USB Type C耳机侧，需要手机侧提供VBUS(5V)电源，经过DCDC(直流-直流转换器)或LDO(Low Dropout regulator，低压差线性稳压器)芯片进行电源转换，提供USB Controller和其他芯片的电能。而如果需要手机提供VBUS电源，通过TypeC协议，则需要在USB Type C插头处的CC1管脚接5.1k电阻到地。
本发明利用独立于终端AP的超低功耗的FPGA模块进行音频数据格式的转换，可以避免在通话时唤醒整个AP启动USB Driver，来进行音频数据格式的转换，从而实现减小功耗和延时的目的；并且通过FPGA模块切换播放音乐、录音和通话的通道，无需使用切换通道的模拟开关，减小了听音乐时接听电话的切换延时，优化了用户体验。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种USB Type C耳机的控制方法，其特征在于，包括：
当利用所述USB Type C耳机进行通话时，通过现场可编程门阵列FPGA模块对USB数据和脉冲编码调制PCM数据进行转换后，进行语音通话；
当应用处理器AP处于工作状态时，通过所述AP中的USB驱动器对音频数据和USB数据进行转换，判断所述AP中的USB驱动器的性能参数和/或功耗参数是否满足预设的参数要求，如果是，则进行音乐播放和/或录音；如果否，则切换为通过所述FPGA模块对音频数据和USB数据进行转换，进行音乐播放和/或录音；
其中，设置在终端上的所述FPGA模块独立于终端的应用处理器AP之外。
2.如权利要求1所述的USB Type C耳机的控制方法，其特征在于，利用所述USB Type C耳机进行通话时，将耳机侧的语音信息传输给对端包括：
接收所述耳机通过USB Type C接口传输给终端的USB数据，其中，所述USB数据由所述耳机通过其麦克风采集语音信息，并将所述语音信息转换成USB数据；
所述终端接收USB数据后，通过所述FPGA模块将所述USB数据转换为PCM数据；
所述终端通过射频天线将所述PCM数据发射出去，传输给对端。
3.如权利要求2所述的USB Type C耳机的控制方法，其特征在于，所述终端通过射频天线将PCM数据发射出去的过程，包括：
终端上的音频数字信号处理器ADSP对所述PCM数据进行语音处理，并将处理后的PCM数据发送给终端上的调制解调器；
所述调制解调器对接收到的PCM数据进行调制得到语音信号，并将所述语音信号通过射频天线发射出去。
4.如权利要求1所述的USB Type C耳机的控制方法，其特征在于，利用所述USB Type C耳机进行通话时，终端向耳机发送信息包括：
所述终端接收PCM数据；
所述终端通过所述FPGA模块将所述PCM数据转换为USB数据；
所述终端通过USB Type C接口将所述USB数据传输到耳机，由所述耳机播放所述USB数据。
5.如权利要求4所述的USB Type C耳机的控制方法，其特征在于，所述终端接收PCM数据的过程，包括：
所述终端通过其射频天线接收调制的语音信号，并通过其调制解调器对所述语音信号进行解调，生成PCM数据；
所述终端上的ADSP对所述PCM数据进行语音处理，并将处理后的PCM数据发送给所述FPGA模块。
6.如权利要求1至5任一项所述的USB Type C耳机的控制方法，其特征在于，所述终端通过所述FPGA模块切换与所述USB Type C耳机在播放音乐、录音或通话的数据连接通道。
7.一种USB Type C耳机的控制装置，其特征在于，包括FPGA模块，所述FPGA模块独立于终端的应用处理器，用于在所述终端与USB Type C耳机进行声音数据传输时，进行USB数据的转换，以及所述终端与所述USB Type C耳机在播放音乐、录音或通话的数据连接通道，以实现如权利要求1～6任一项所述的USB Type C耳机的控制方法。
8.如权利要求7所述的USB Type C耳机的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：
调制解调器，用于对PCM数据进行调制和解调；
音频数字信号处理器ADSP，分别与所述调制解调器和FPGA模块连接，用于对PCM数据进行语音处理；
USB Type C接口，与所述FPGA模块连接，用于终端与USB Type C耳机之间的USB数据的传输。
9.如权利要求7所述的USB Type C耳机的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括USB驱动器，所述USB驱动器集成在终端的应用处理器中，用于在终端的应用处理器处于工作状态时，对音频数据和USB数据进行转换。
10.一种终端，其特征在于，所述终端利用权利要求7～9任一项所述的USB Type C耳机的控制装置进行数据转换，实现通过USB Type C耳机播放音乐、录音或通话。
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