CN112820303B - 音频接口认证设备 - Google Patents
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Abstract
提供一种音频接口认证设备，由音频接口1、检测模块6、电源模块12、主控芯片7、隔直电路10组成。音频接口1与移动终端的音频接口对应，至少包括以下四个引脚：MIC11、GND12、L13、R14，引脚MIC11、GND12分别与检测模块6的第1输入端61、第2输入端62连接。检测模块6的MIC输出端64输出移动终端发送的MIC信号。主控芯片7包括以下模块，电源管理模块71、音频唤醒模块72、备电域模块73、比较器模块74、PWM模块75、应用模块76、主电域模块77、时钟模块78。检测模块6输出的电压在0.5V以下时主控芯片7处于超低功耗的休眠状态，备电域模块73对音频唤醒模块72。音频唤醒模块72检测到大于0.5V的MIC信号时，触发主电域模块77对整个主控芯片供电。
Description
技术领域
本发明涉及音频接口认证设备，尤其涉及音频接口认证设备的电源管理。
背景技术
作为音频认证设备，音频盾广泛应用于手机、平板电脑等移动终端支付过程中的数据加解密和身份认证。与USB接口不同，由于音频接口不提供电源，音频盾利用内置电池提供电源，电源的寿命直接影响到音频盾的更换周期。音频盾未插入手机等移动终端时处于待机状态。
当音频盾插入例如手机端的音频接口时，受手机音频接口中MIC引脚输出的模拟电平信号控制，音频盾中的开关电路开启key的电源，音频盾通过左右声道接口与手机等交互信息。现有技术中音频盾的开关电路通常由模拟开关电路构成，这种方式存在以下问题。
1)音频盾处于关机模式时，模拟开关电路中的开关元件(二极管)等产生较大漏电流(通常>3uA)，导致内置电池电能较早耗尽，缩短了音频盾的生命周期。
2)模拟开关电路中的开关元件(二极管)的压降，会导致对手机MIC引脚的输出压值要求较高，音频盾与手机等终端之间的兼容性变差，为兼容各种手机对二极管等元件的选型、不同批次之间参数的一致性要求较高，导致生产成本上升。
本发明的目的在于提高音频接口认证设备与手机等终端的兼容性，降低关机模式下的功耗。
发明内容
本发明的第一技术方案为音频接口认证设备，其特征在于，包括音频接口(1)、检测模块(6)、电源模块(12)、主控芯片(7)、隔直电路(10)，
音频接口(1)与移动终端的音频接口对应，至少包括以下四个引脚：MIC端(11)、GND端(12)、L端(13)、R端(14)，所述引脚MIC端(11)、GND端(12)分别通过通路(2、3)与检测模块(6)的第1输入端(61)、第2输入端(62)连接，
所述检测模块(6)基于引脚MIC11、GND12输入的信号，将移动终端发送的MIC信号统一调整至MIC输出端(64)，
所述检测模块(6)的GND端(63)、VCC端分别与电源(12)的V-端、V+端连接，
主控芯片(7)的引脚包括VCC端(71a)、GND端(71b)、MIC/G端(72a)、GND/M端(72b)、PWM端(75a)、RCV端(74a)，VCC端(71a)、GND端(71b)分别与电源(12)的V-端、V+端连接，
MIC/G端(72a)与检测模块(6)的GND端(63)连接，GND/M端(72b)与检测模块(6)的MIC端(64)连接，PWM端(75a)通过隔直电路(10)与MIC端(64)连接，RCV端(74a)与L端(13)、R端(14)连接，
所述主控芯片(7)包括以下模块，电源管理模块(71)、音频唤醒模块(72)、备电域模块(73)、比较器模块(74)、PWM模块(75)、应用模块(76)、主电域模块(77)、时钟模块(78)，所述主电域模块(77)对整个主控芯片(7)供电，备电域模块(73)在主控芯片(7)处于关机状态下，维持主控芯片(7)能够被唤醒和时钟模块(78)的用电，电源管理模块(71)管理所述主电域模块(77)和备电域模块(73)的切换，在PD模式下，仅有备电域模块(73)供电，主控芯片(7)处于超低功耗待机状态，音频唤醒模块(72)监控GND/M端(72b)、MIC/G端(72a)的信号输入，触发电源管理模块(71)启动主电域模块77供电，比较器模块(74)对RCV端(74a)输入的模拟信号进行周期检测，应用模块(76)中的应用程序通过周期分析实现对信号的解析。
第二技术方案基于第一技术方案，所述隔直电路(10)由电容器构成。
第三技术方案对于第一或二的技术方案，省略检测模块(6)，所述音频接口的引脚MIC端(11)、GND端(12)直接和主控芯片的MIC/G端(72a)、GND/M端(72b)连接。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：
图1为音频盾整体结构的说明图；
图2为主控芯片的内部结构图。
具体实施方式
本发明提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。
以下以音频盾为例对音频接口认证设备进行说明。
图1为音频盾整体结构的说明图。如图1所示：
音频盾由以下部分组成：音频接口1、检测模块6、电源模块12、主控芯片7、隔直电路10。本实施方式中电源模块12采用3.7V锂电池。
音频接口1为标准3.5mm音频接口，四个引脚分别为MIC端11、GND端12、L端(左声道)13、R端(右声道)14，引脚的排列顺序按照标准规格设置，即按MIC端11、GND端12、L端13、R端14顺序排列，最外端为R端14。
引脚MIC端11、GND端12分别通过通路2、3与检测模块6的第1输入端(IN1)61、第2输入端(IN2)62连接。检测模块6用于检测手机(唤醒源)的MIC引脚的位置，手机的MIC引脚与音频接口1的排列一致时，接通第1输入端(IN1)61和MIC输出端64、接通第2输入端(IN2)62和GND端63。手机的MIC引脚与音频接口1的排列相反(反接)时，检测模块6接通第1输入端(IN1)61和GND端63，接通第2输入端(IN2)62和MIC输出端64。即，检测模块6的作用在于检测MIC信号的输入端口，无论手机的MIC引脚是正接还是反接，最终都能统一的从MIC输出端64输出。
检测模块6的GND端63、VCC端分别与电源12的V-(负极)端、V+(正极)端连接。检测模块6的供电不受主控芯片7的控制。
主控芯片7的引脚有VCC端71a、GND端71b、MIC/G端72a、GND/M端72b、PWM端75a、RCV端74a。引脚VCC端71a、GND端71b分别与电源12的V-(负极)端、V+(正极)端连接。MIC/G端72a与检测模块6的GND端63连接，GND/M端72b与检测模块6的MIC端64连接。PWM端75a通过隔直电路10与MIC端64连接。RCV端74a与L端13、R端14连接。在本实施方式中隔直电路10为电容器。
图2是主控芯片的模块说明图。
主控芯片7主要有以下模块组成：电源管理模块71、音频唤醒模块72、备电域模块73、比较器模块74、PWM模块75、应用模块76、主电域模块77、时钟模块78。
主电域模块77对整个主控芯片7供电，主控芯片7处于关机状态时仅由备电域模块73供电，维持主控芯片7的最低功能，即，音频唤醒模块72和时钟模块78等工作。电源管理模块71管理主电域模块77和备电域模块73的切换。即，电源管理模块71包含主电域管理模块PMU和备电域管理模块RETPMU，主电域管理模块PMU关闭主电域模块73时，备电域管理模块RETPMU启动备电域模块73。
在PD模式下，仅有备电域模块73供电，主控芯片7处于超低功耗待机状态。此时音频唤醒模块72监控GND/M72b、MIC/G72a的信号输入，触发电源管理模块71，恢复主电域模块77对主控芯片7的供电。
比较器模块74对RCV端74a输入的模拟信号进行周期检测。应用模块76中的应用程序通过周期分析实现对信号的解析。
以下对音频盾的使用进行说明。
音频接口1没有插入手机端的音频接口时，音频盾处于关机状态，此时主控芯片7处于PD模式，主控芯片7内部的电源管理模块71关闭主电域模块77，启动备电域模块73，主控芯片7处于超低功耗待机状态。在PD模式下，音频唤醒模块72监控GND/M端72b、MIC/G端72a的信号输入。即，从手机拔出音频盾时，电源管理模块71中的主电域管理模块PMU判断无音频唤醒源或其它(USB/电源按键)唤醒源，关闭主电域模块77，控制主控芯片7从正常工作模式进入备电域供电状态，此时主控芯片7的功耗极低，例如1μA以下的功耗。
音频盾的音频接口1插入手机端的音频接口时，手机端的MIC和GND引脚输出1.5V以上的唤醒信号(主控芯片的唤醒电压通常设置在500mv)，该唤醒信号经过音频盾内部电路输入至主控芯片7的GND/M端72b和MIC/G端72a，由主控芯片7中的音频唤醒模块72唤醒主控芯片7，主控芯片7中的主电域管理模块PMU启动主电域模块77供电，主控芯片7进入正常工作。
在主控芯片7被唤醒后，PWM模块75进行初始化，并输出固定频率F1的方波信号作为载波，通过隔值电路10，MIC通路，通知手机端音频盾7已插入。
手机端发送应用指令，调制为由频率F1、频率F2和频率F3组成的正弦波信号，该正弦波信号由手机的左右声道通路输出，经过音频盾的内部电路输入至主控芯片的RCV端，通过内部模拟比较器等实现对其周期的检测，从而实现信号0、1、载波的解析。
音频盾端解析信号转换为指令，进行相关应用、算法等的处理，将待响应的指令，通过PWM调制为由周期t1、周期t2和周期t3组成的方波信号，通过隔值电路10，MIC通路，反馈给手机，手机解析信号后转换为响应数据进行后续处理。
手机端下发的左右声道信号中，频率F1对应载波、频率F2对应比特位数据0、频率F3对应比特位数据1。
PWM信号中周期t1对应载波、周期t 2对应比特位数据0、周期t 3对应比特位数据1。
以上主要对音频盾的唤醒进行了说明。唤醒后的音频盾的工作与现有技术相同，在此不再赘述。
以上通过音频盾对本发明的音频接口认证设备的唤醒进行了说明。由于不使用一般常用的外部电源控制电路，而直接使用集成于芯片内部的备电源控制电路，当MIC输入信号小于500mV时，不唤醒主控芯片使得主控芯片进入备电域控制部分，以1uA以下的超低功耗模式进行工作。
当MIC输入信号大于500mV时，唤醒主控芯片进入正常工作模式，由程序执行判断后续工作。
变形例
以上实施方式中通过设置检测模块6，检测MIC信号的实际输入端口，无论手机的MIC引脚是正接还是反接，最终都能统一的从MIC输出端64输出。变形例中省略检测模块6，引脚MIC端11、GND12端直接和主控芯片的MIC/G端72a、GND/M端72b连接。
本发明由于直接利用主控芯片中原有的音频唤醒模块，通过备电域模块供电，与外设模拟开关电路的结构相比，一方面将休眠时主控芯片的电能消耗降低至主控芯片维持其基本功能的低功耗状态，另一方面不会因元器件压降特性的不一致影响与手机的兼容性，降低了对手机兼用性要求，提升了音频电源控制通用性和开发便携性。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。
Claims (2)
1.音频接口认证设备，其特征在于，包括音频接口(1)、检测模块(6)、电源模块、主控芯片(7)、隔直电路(10)，
音频接口(1)与移动终端的音频接口对应，至少包括以下四个引脚：MIC端(11)、GND端(12)、L端(13)、R端(14)，所述引脚MIC端(11)、GND端(12)分别通过通路(2、3)与检测模块(6)的第1输入端(61)、第2输入端(62)连接，
所述检测模块(6)基于引脚MIC端(11)、GND端(12)输入的信号，将移动终端发送的MIC信号统一调整至MIC输出端(64)，
所述检测模块(6)的GND端(63)、VCC端分别与电源模块的V-端、V+端连接，
主控芯片(7)的引脚包括VCC端(71a)、GND端(71b)、MIC/G端(72a)、GND/M端(72b)、PWM端(75a)、RCV端(74a)，VCC端(71a)、GND端(71b)分别与电源模块的V-端、V+端连接，
MIC/G端(72a)与检测模块(6)的GND端(63)连接，GND/M端(72b)与检测模块(6)的MIC输出端(64)连接，PWM端(75a)通过隔直电路(10)与MIC输出端(64)连接，RCV端(74a)与L端(13)、R端(14)连接，
所述主控芯片(7)包括以下模块，电源管理模块(71)、音频唤醒模块(72)、备电域模块(73)、比较器模块(74)、PWM模块(75)、应用模块(76)、主电域模块(77)、时钟模块(78)，
所述主电域模块(77)对整个主控芯片(7)供电，备电域模块(73)在主控芯片(7)处于关机状态下，维持主控芯片(7)能够被唤醒和时钟模块(78)的用电，电源管理模块(71)管理所述主电域模块(77)和备电域模块(73)的切换，在PD模式下，仅有备电域模块(73)供电，主控芯片(7)处于超低功耗待机状态，音频唤醒模块(72)监控GND/M端(72b)、MIC/G端(72a)的信号输入，触发电源管理模块(71)启动主电域模块77供电，比较器模块(74)对RCV端(74a)输入的模拟信号进行周期检测，应用模块(76)中的应用程序通过周期分析实现对信号的解析，所述隔直电路(10)由电容器构成。
2.根据权利要求1所述的音频接口认证设备，其特征在于，省略检测模块(6)，所述音频接口的引脚MIC端(11)、GND端(12)直接和主控芯片的MIC/G端(72a)、GND/M端(72b)连接。
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