CN210986071U

CN210986071U - 数字信号接口电路、芯片与电子设备

Info

Publication number: CN210986071U
Application number: CN202020346166.XU
Authority: CN
Inventors: 黄雷
Original assignee: Shanghai Yaohuo Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Yaohuo Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2020-07-10
Anticipated expiration: 2030-03-18

Abstract

本实用新型提供了一种数字信号接口电路、芯片与电子设备，包括控制模块与至少一个功能管脚，其特征在于，还包括切换模块，所述至少一个功能管脚还包括时钟管脚；所述切换模块连接于所述至少一个功能管脚中的复用功能管脚与所述控制模块之间，以切换所述复用功能管脚与所述控制模块之间的信号传输通路，其中，不同的信号传输通路对应于所述复用功能管脚所复用的不同功能；所述切换模块直接或间接连接所述时钟管脚，以利用所述时钟管脚的信号作为所述切换模块切换信号传输通路的依据。

Description

数字信号接口电路、芯片与电子设备

技术领域

本实用新型涉及信号处理领域，尤其涉及一种数字信号接口电路、芯片与电子设备。

背景技术

对于电子设备来说，其容置芯片的空间可能较为有限，尤其是真无线蓝牙耳机(TWS)、智能穿戴设备(例如智能手表/智能手环)，物联网小设备等尺寸较小的电子设备中，因其内部容置芯片的空间有限，配置于其中的芯片的尺寸也需尽可能的小。

然而，在芯片中，管脚间距需大于最小间距，例如，WLP(Wafer Level Package)的管脚间距通常最小也得大于或等于0.35mm的最小间距，现有相关技术中，由于不同管脚用于实现不同的功能，随着功能的增加，管脚数量也会随之增加，进而，会增加芯片的面积，可见，管脚数量已成为了制约芯片面积的关键因素。

实用新型内容

本实用新型提供一种数字信号接口电路、芯片与电子设备，以解决管脚数量制约芯片面积的问题。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种数字信号接口电路，包括控制模块与至少一个功能管脚，还包括切换模块，所述至少一个功能管脚还包括时钟管脚；

所述切换模块连接于所述至少一个功能管脚中的复用功能管脚与所述控制模块之间，以切换所述复用功能管脚与所述控制模块之间的信号传输通路，其中，不同的信号传输通路对应于所述复用功能管脚所复用的不同功能；

所述切换模块直接或间接连接所述时钟管脚，以利用所述时钟管脚的信号作为所述切换模块切换信号传输通路的依据。

可选的，所述的数字信号接口电路，还包括：检测模块，所述至少一个功能管脚还包括时钟管脚；

所述检测模块连接所述时钟管脚，以检测所述时钟管脚的信号，得到检测结果；

所述检测模块还连接所述切换模块，以将所述检测结果反馈至所述切换模块，作为所述切换模块切换信号传输通路的依据。

可选的，所述检测模块包括比较器；

所述比较器的一个输入端连接所述时钟管脚，以获取所述时钟管脚的信号，所述比较器的另一个输入端用于接入预设的参考电压，所述比较器的输出端连接所述切换模块。

可选的，所述检测模块还连接所述控制模块，以将所述检测结果反馈至所述控制模块。

可选的，所述复用功能管脚包括中断管脚和/或输入输出管脚。

可选的，所述中断管脚对应的信号传输通路包括：

用于输出中断信号的信号传输通路；

用于接收使能信号与禁能信号的信号传输通路。

可选的，所述输入输出管脚对应的信号传输通路包括：

用于输入与输出数据的信号传输通路；

用于输入过压保护电压点信息的信号传输通路。

可选的，所述切换模块具体用于：

在所述时钟管脚的信号保持低电平，且保持低电平的时长超出预设的时间阈值时，切换所述复用功能管脚与所述控制模块之间的信号传输通路为第一信号传输通路；

在所述时钟管脚的信号未处于低电平，或所述时钟管脚的信号保持低电平的时长未超出所述时间阈值时，切换所述复用功能管脚与所述控制模块之间的信号传输通路为第二信号传输通路。

可选的，所述切换模块分别连接所述控制模块的第一连接端与第二连接端；

所述第一信号传输通路指所述控制模块的第一连接端与所述复用功能管脚被直接或间接接通时的传输通路，所述第二信号传输通路指所述控制模块的第二连接端与所述复用功能管脚被直接或间接接通时的传输通路。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种芯片，包括第一方面及其可选方案涉及的数字信号接口电路。

根据本实用新型的第三方面，提供了一种电子设备，包括第一方面及其可选方案涉及的数字信号接口电路。

本实用新型提供的数字信号接口电路、芯片与电子设备中，通过在功能管脚与复用控制模块之间设置切换模块，可利用切换模块实现不同传输通路的切换，由于单个功能管脚相对于控制模块可实现不同的传输通路，其可便于满足不同功能的传输需求，进而为管脚的复用提供硬件基础，其中，在实现管脚复用的情况下，可在不改变功能数量的情况下，有效降低管脚的数量，起到减小尺寸面积，降低芯片成本的积极效果。本实用新型为该些技术效果的实现提供了硬件基础。

同时，由于切换模块直接或间接连接时钟管脚，其可使得传输通路的切换能够直接或间接以时钟管脚的信号为依据的，其可便于使得切换能够匹配于芯片的实际工作情况。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例中数字信号接口电路的构造示意图一；

图2是本实用新型一实施例中数字信号接口电路的构造示意图二；

图3是本实用新型一实施例中数字信号接口电路的构造示意图三；

图4是本实用新型一实施例中数字信号接口电路的构造示意图四；

图5是本实用新型一实施例中数字信号接口电路的构造示意图五；

图6是本实用新型一实施例中应用数字信号接口电路的一种处理过程的流程示意图。

附图标记说明：

1-控制模块；

2-切换模块；

21-切换开关单元；

22-计时单元；

3-复用功能管脚；

31-中断管脚；

32-输入输出管脚；

4-检测模块；

5-时钟管脚；

6-芯片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本实用新型一实施例中数字信号接口电路的构造示意图一。

请参考图1，数字信号接口电路，包括控制模块1与至少一个功能管脚。

其中的控制模块1，可理解为是能够在信号处理中进行逻辑控制的任意电路模块。

一种举例中，控制模块1中可配置有IIC的相关处理逻辑，控制模块1可以与各管脚连接。一种举例中，控制模块1可以被表征为Control Logic and IIC，即控制逻辑及IIC。其中的IIC，也可表述为I²C或I²C，具体为：Inter-Integrated Circuit，其可理解为一种国际通用的集成电路总线。后文所涉及的中断管脚(即INTB脚)、输入输出管脚(即SDA脚)与时钟管脚(即SCL脚)均可视作IIC的一部分。

其他举例中，除了IIC，也可用于其他带时钟管脚的数字接口来做功能复用，如I2S和SPI接口等，对应的，控制模块1中可配置有I2S或SPI的相关处理逻辑。

其中的功能管脚，是能够针对于控制模块实现信号的输入和/或输出的管脚，同时，通过信号的输入和/或输出，可触发芯片中控制模块和/或芯片中其他部分实现预设功能，或者配合芯片中控制模块和/或芯片中其他部分实现预设功能。不论此处的功能是现有相关技术中的常规功能，还是本实施例的基础上为其进一步配置的功能，均不脱离本实施例的描述。

在功能管脚中，需实现复用的管脚可描述为复用功能管脚，同时，任意功能管脚均可作为复用功能管脚而复用不止一种功能。

本实施例中，数字信号接口电路，还包括：切换模块2，所述至少一个功能管脚包括复用功能管脚3。

所述切换模块2连接于所述复用功能管脚3与所述控制模块1之间，以切换所述复用功能管脚3与所述控制模块1之间的信号传输通路，其中，不同的信号传输通路对应于所述复用功能管脚3所复用的不同功能。

其中的复用功能管脚3，可理解为应用于实现至少两种功能的功能管脚，也可理解为是能够相对于控制模块形成至少两种不同信号传输通路的功能管脚

其中的切换模块2，可理解为能够实现通路切换的任意电路构造，其可以可以形成逻辑控制电路来实现，进而，在一种举例中，切换模块2可被表征为Logic and SwitchingCircuits(即逻辑及切换控制电路)，同时，切换模块2可以仅基于硬件的电路构造来实现，也可结合硬件和软件来实现，不论何种方式，只要能够实现切换，就不脱离本实施例的描述。

可见，以上方案中，通过在功能管脚与控制模块之间设置切换模块，可利用切换模块实现不同传输通路的切换，由于单个功能管脚相对于控制模块可实现不同的传输通路，其可便于满足不同功能的传输需求，进而为管脚的复用提供硬件基础，其中，在实现管脚复用的情况下，可在不改变功能数量的情况下，有效降低管脚的数量，起到减小尺寸面积，降低芯片成本的积极效果。本实施例为该些技术效果的实现提供了硬件基础。

所述切换模块2直接或间接连接所述时钟管脚5，以利用所述时钟管脚5的时钟管脚的信号作为所述切换模块切换信号传输通路的依据。

在以时钟管脚的状态为依据实施切换时，可以直接将该时钟管脚连接至切换模块，例如，切换模块2可直接根据时钟管脚5的信号实施切换，切换模块2也可以利用其他电路检测该时钟管脚的信号，进而以检测结果为依据实施切换。

图2是本实用新型一实施例中数字信号接口电路的构造示意图二。

请参考图2，若需利用其他电路检测时钟管脚的信号，则：

数字信号接口电路还包括检测模块4。

所述检测模块4连接所述时钟管脚5，以检测所述时钟管脚5的信号，得到检测结果；其中的检测结果可例如通过电平信号来表征。

所述检测模块4还连接所述切换模块2，以将所述检测结果反馈至所述切换模块，作为所述切换模块切换信号传输通路的依据。

图3是本实用新型一实施例中数字信号接口电路的构造示意图三。

请参考图3，所述检测模块4包括比较器Comp；

所述比较器Comp的一个输入端(例如同相端)连接所述时钟管脚，以获取所述时钟管脚的信号，所述比较器Comp的另一个输入端(例如反相端)用于接入预设的参考电压Vref，所述比较器的输出端连接所述切换模块2。

同时，所述检测模块4还可连接所述控制模块1，以将所述检测结果反馈至所述控制模块1，进而，控制模块1可获悉当前复用功能管脚所应用的功能(即获悉所切换的信号传输通路)，据此可控制信号的输入、输出，实现相应的功能，以图3所示的INTB脚作为复用功能管脚为例，控制模块1可获悉当前INTB脚是用于输出中断信号的还是用于接收使能信号与禁能信号的，从而可确定当前可实现的功能为输出中断的功能还是使能/禁能芯片的功能。

图3所示电路构造中，比较器的正向端输入时钟管脚的信号，反相端输入参考电压，在其他方案中，也可将参考电压输入于正向端，时钟管脚的信号输入至反相端。比较器Comp输出端的输出信号可被表征为Comp_Out信号。其中的参考电压可例如是0.5V。

图3所示的电路构造中，INTB脚用于作为复用功能管脚，SDA脚未用于作为复用功能管脚，在其他方案中，SDA脚也可用于作为复用功能管脚。

一种举例中，所述中断管脚对应的信号传输通路包括：

用于输出中断信号的信号传输通路；对应的，其可应用于实现输出中断的功能；

用于接收使能信号与禁能信号的信号传输通路；对应的，其可应用于实现

其中的中断信号可例如图3所示的Interrupt信号，其中的使能信号可如图3所示的Enable信号，与之相对的，禁能信号可被表征为Disable信号。

另一种举例中，述输入输出管脚对应的信号传输通路包括：

用于输入与输出数据的信号传输通路；对应的，其可应用于实现数据输入与输出的功能；

用于输入过压保护电压点信息的信号传输通路；对应的，其可应用于过压保护电压点外部配置的功能。

在使用时钟管脚的信号为依据的方案中，正常IIC功能使用时，图4所示的SCL脚的电平要么在闲时被上拉电阻拉到高电平，要么在数据通信时保持时钟信号，则此时SCL脚的电平没法长时间保持低电平，故而，其中一种实施方式中，所述切换模块2具体用于：

在所述时钟管脚的信号保持低电平，且保持低电平的时长超出预设的时间阈值时，切换所述复用功能管脚3(例如图3所示的INTB脚)与所述控制模块1之间的信号传输通路为第一信号传输通路(例如输出Interrupt信号的信号传输通路)；

在所述时钟管脚的信号未处于低电平，或所述时钟管脚的信号保持低电平的时长未超出所述时间阈值时，切换所述复用功能管脚3(例如图3所示的INTB脚)与所述控制模块1之间的信号传输通路为第二信号传输通路(例如接收Enable信号或Disable信号的信号传输通路)。

其中，当时钟管脚的信号处于低电平时，检测模块4可能被配置为输出低电平，也不排除其输出高电平的方案，同样的，当时钟管脚的信号处于高电平时，检测模块4可能被配置为输出高电平，也不排除其输出低电平的方案。

进一步的，所述切换模块分别连接所述控制模块的第一连接端与第二连接端，

进一步的，在采用图3所示的比较器Comp的情况下，则：

假定SCL脚接比较器Comp的同相端，比较器Comp的反相端接参考电压Vref，那么，切换模块2可检测到Comp_out信号，当SCL脚保持持续低电平超过时间阈值Ts(该时间阈值Ts可以取例如150us)，比较器Comp的输出信号在该段时间内也可保持低电平，此时，INTB脚可用于接收Enable信号与Disable信号，此时控制模块与INTB脚可被切换成能够实现Enable/Disable芯片的功能。

其他举例中，也可将INTB脚对应的切换成其他输入输出功能，进而形成输入和/或输出相应信号的信号传输通路。同理,通过判断SCL脚的电平变化，也可以复用SDA管脚做其他功能使用(例如前文所涉及的芯片过压保护电压点的外部配置)等等，因其作用原理相似，此处不再赘述。

此外，在图3所示实施方式中，控制模块1还连接电源管脚，即图3所示的VIN脚，芯片可被配置为控制模块1通过VIN脚接收外部的输入时被唤醒，进一步的，芯片可被配置为在已经进入睡眠模式下依旧可被唤醒，即：可以用外部输入电源管脚VIN来唤醒已经被系统设置进入睡眠模式的接口芯片(此时本实施例所涉及的芯片为接口芯片)。

图4是本实用新型一实施例中数字信号接口电路的构造示意图三。

请参考图4，为了实现以上基于时间阈值的切换控制，切换模块22可以包括切换开关单元22与计时单元21；

计时单元21在检测模块4输出目标电平(例如低电平或高电平)时开始计时，当计时到达时间阈值时，将输出至切换开关单元的信号自第一信号切换为第二信号；从而使其自第二信号传输通路切换为第一信号传输通路；

计时单元21在检测模块4输出非目标电平(例如高电平或低电平)时，或者计时未到达时间阈值时，控制输出至切换开关单元的信号保持处于第一信号，从而使其接通第二信号传输通路；

其中的计时单元21可以采用任意可实现计时功能的器件或电路。

一种举例中，切换开关单元22可例如包括具有三个连接点的切换开关，两个连接点可连接控制模块2的第一连接端与第二连接端，另一连接点连接功能管脚，切换开关可响应于计时单元21的第一信号或第二信号，控制相应的连接点之间互相连接，从而接通所需的信号传输通路，实现前文所涉及的信号传输通路的切换。

另一种举例中，切换开关单元22可例如包括两个开关器件，一个开关器件连接于第一连接端与复用功能管脚之间，另一个开关器件连接于第二连接端与复用功能管脚之间，计时单元21的输出端可连接至一个开关器件，再经反相器连接另一个开关器件，从而实现前文所涉及的信号传输通路的切换。

图5是本实用新型一实施例中数字信号接口电路的构造示意图五。

图1至图4主要示意了复用功能管脚3为一个的情形，例如该功能管脚可以为中断管脚31(即INTB脚)，也可以为输入输出管脚32(即SDA脚)。请参考图5，复用功能管脚3也可以如图3所示是两个，还可以是两个以上，其均能够以检测模块4的检测结果为依据进行切换。例如，功能管脚可以包括中断管脚31与输入输出管脚32，中断管脚31可连接一个切换模块，输入输出管脚32可连接另一个切换模块2。

本实施例还提供了一种芯片6，包括以上可选方案涉及的数字信号接口电路。

本实施例还提供了一种电子设备，包括以上可选方案涉及的数字信号接口电路。

其中的电子设备可例如无线蓝牙耳机(TWS)，智能穿戴设备(例如穿戴手表/手环)，物联网小设备等尺寸较小的设备，也可例如手机、平板电脑、计算机、智能家电等等尺寸未必很小的设备。

以下将结合图6与图3对本实施例所涉及的数字信号接口电路的一种具体应用进行说明：

其可以是真无线蓝牙耳机产品的应用，此类蓝牙耳机内部空间特别小，希望用到的所有芯片都能尽量小，这就希望管脚尽量能够复用，而且此类蓝牙耳机往往只有两个对外管脚(VIN和GND)跟外部(如充电盒)相连来实现被充电，通信，外部唤醒，外部复位等功能。

芯片上电复位(即图中所示的Poweron Reset)时，其中的上电复位可如图6所示芯片内部的睡眠设置为Sleep Bit＝0(缺省状态)，即：定义为芯片不会进入非常低功耗的睡眠模式，然后判断SCL脚的电平状态，如果SCL脚保持低电平超过时间阈值Ts，则INTB脚所用于实现的功能从中断功能切换到使能/禁能芯片的功能，如果此时INTB脚的信号为1(或者0)，则继续禁能芯片，如果INTB脚的信号0(或者1)，则使能芯片，并且内部重写Sleep Bit＝0，然后芯片进入常用逻辑操作(此时没有IIC功能)，之后跳转到上电复位之后的开始位置继续执行。之前如果判断SCL脚为逻辑高或短时逻辑低，则继续判断Sleep Bit是否为0，如果为0进入常用逻辑操作，之后跳转到图6中上电复位之后的开始位置继续执行，如果SleepBit＝1，则芯片进入超低功耗的睡眠模式，此时如果图3中所示的VIN大于UVLO(欠压锁定电压)或某个规定的逻辑电压(如2.5V)，并且超过时间阈值Ti(如1ms)，则VIN脚可以唤醒芯片并把Sleep Bit置为0，接着进入常用逻辑操作，之后跳转到图6中上电复位之后的开始位置继续执行，如果VIN不满足前述条件,则直接跳转到图6中上电复位之后的开始位置继续执行。总之,通过上述流程，既可以用IIC设置Sleep Bit＝1使芯片进入甚至不支持IIC的超低功耗的睡眠模式，然后又能够被设备如蓝牙耳机内部的主控制芯片通过分别独立控制SCL脚和INTB脚的电平来唤醒，也可以在芯片睡眠模式下被唯一对外的VIN脚(另一脚为地即GND)来唤醒。

在以上处理过程中，在IIC把芯片设置成IIC不再工作的睡眠状态时，复用的SCL和/或INTB脚可以被分别独立控制将芯片唤醒，外部输入脚VIN也可以把芯片唤醒。这样某些接口型芯片在被其所在系统禁能后还可以被外部唤醒并实现必要的通信操作。

可见，在以上应用场景中，芯片既可以通过IIC通信设置将芯片配置进入极低功耗的睡眠模式，又可以独立分别控制SCL电平和INTB电平来唤醒已经进入睡眠的芯片。同时，还用外部输入电源脚VIN来唤醒已经被系统设置进入睡眠模式的接口芯片(即本实施例芯片为接口芯片)。

综上，本实施例提供的数字信号接口电路、芯片与电子设备中，通过在功能管脚与复用控制模块之间设置切换模块，可利用切换模块实现不同传输通路的切换，由于单个功能管脚相对于控制模块可实现不同的传输通路，其可便于满足不同功能的传输需求，进而为管脚的复用提供硬件基础，其中，在实现管脚复用的情况下，可在不改变功能数量的情况下，有效降低管脚的数量，起到减小尺寸面积，降低芯片成本的积极效果。本实施例为该些技术效果的实现提供了硬件基础。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种数字信号接口电路，包括控制模块与至少一个功能管脚，其特征在于，还包括切换模块，所述至少一个功能管脚还包括时钟管脚；

2.根据权利要求1所述的数字信号接口电路，其特征在于，还包括：检测模块；

3.根据权利要求2所述的数字信号接口电路，其特征在于，所述检测模块包括比较器；

所述比较器的一个输入端连接所述时钟管脚，以获取所述时钟管脚的信号，所述比较器的另一个输入端用于接入预设的参考电压，所述比较器的输出端连接所述切换模块；

所述检测模块还连接所述控制模块，以将所述检测结果反馈至所述控制模块。

4.根据权利要求1至3任一项所述的数字信号接口电路，其特征在于，所述复用功能管脚包括中断管脚和/或输入输出管脚。

5.根据权利要求4所述的数字信号接口电路，其特征在于，所述中断管脚对应的信号传输通路包括：

用于输出中断信号的信号传输通路；

用于接收使能信号与禁能信号的信号传输通路。

6.根据权利要求4所述的数字信号接口电路，其特征在于，所述输入输出管脚对应的信号传输通路包括：

用于输入与输出数据的信号传输通路；

用于输入过压保护电压点信息的信号传输通路。

7.根据权利要求1至3任一项所述的数字信号接口电路，其特征在于，所述切换模块具体用于：

8.根据权利要求7所述的数字信号接口电路，其特征在于，所述切换模块分别连接所述控制模块的第一连接端与第二连接端；

9.一种芯片，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的数字信号接口电路。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的数字信号接口电路。