CN2750584Y - 一种实现耳机、串口、充电功能三合一的手机接口 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及手机接口，特别是一种能实现耳机、串口、充电功能三合一的手机接口。它包括串口模块、耳机模块、充电模块和四孔插座的接口，其中，串口模块、耳机模块、充电模块分别连接至接口模块，在串口模块、耳机模块与接口之间设置有由通道选择控制模块连接控制的通道模块。藉由上述结构主要解决现有三合一接口需要用软件来切换串口和耳机且无法同时使用的技术问题，操作方便、实时性好。

Description

一种实现耳机、串口、充电功能三合一的手机接口
技术领域：
本实用新型涉及手机接口，特别是一种能实现耳机、串口、充电功能三合一的手机接口。
背景技术：
串口、耳机是手机中常用的配置，而充电功能更是必不可少的。绝大多数的手机厂家对此的策略是一个萝卜一个坑，让串口、耳机、充电器分别独立对应手机上设置的接口，独立工作。市场上也有这样的接口，将与串口、耳机、充电器对应的接口统一成一个接口，但是这个接口做的很大，给接口的管脚功能也分的很细，使该接口的结构很复杂，也增加了很多部件。从用户层面上讲，这些做法使手机的接口看上去很复杂，往往使用户拿着接口线不知往哪个接口插。从设计层面上讲，由于接口部件的增多，产生以下三个缺点：
1、众多的接口部件占用了宝贵的印刷电路板(PCB)空间，不利于产品小型化；
2、接口的增多，势必增加机壳的复杂度，增加制造成本；
3、接口部分都是以金属材料为引脚，不利于静电放电(ESD)保护。
为了解决以上问题，设计者一般都希望把其中的几个功能用一个体积较小的接口来实现。目前在手机中通常使用的接口是四孔的接口插座(AUDIO_JACK)。市场上已经有用这种接口实现三者接口复用的手机。
原理框图如图1所示。具体做法是将接口A的1脚作为地线，2脚为充电器D的正极，3脚是耳机C的麦克风和串口B的Rx(串口的接收信号线)复用，4脚是耳机C的听筒和串口B的Tx(串口的发射信号线)复用，所以1、2完成充电器功能，1、3、4既是耳机又是串口。这种做法的难点是如何区分耳机和串口，并正确发挥它们的作用，且不会造成相互影响。
很遗憾，这种简单相连的复用，需要用软件来指定才能完成功能的区分(其实是用户在手机软件上选择)。为了避免串口信号与耳机的相互干扰的问题，采用的方法：平时干脆关闭串口，只保证耳机工作。需要用串口时，需要用户从手机的菜单中开启串口功能。如果是手机调试状态，则直接开启串口。
这样的做法至少存在如下四个问题：
软件代码复杂，可靠性低。通过设置开机模式的方式，使得软件要根据不同的开机方式，设置不同的环境参数。使得软件庞杂，可靠性降低。
实时性低。由于通过中断、查询等方式确定到底使用何种功能，这使得软件要判断多种可能性。而且当串口工作时，它的脉冲串会不停地造成耳机中断，这对实时操作系统不利。
操作烦琐，不利于用户使用。在用户使用串口功能前，必须手动开启串口功能，这对相当一部分用户来说，存在操作难度。
不能同时使用通话和串口的功能，这是这种复用方式固有的、且无法解决的问题。这是因为串口上的Rx信号会在接口的3脚产生低电平，这个电平与耳机的HOOKKEY按键(接挂机按键)产生的效果一样，所以会使系统误认为HOOKKEY按下。所以当来电话时，电话会自动接通，但又马上挂机，当拨电话时，也是同样的情况。所以一般的做法是，在使用通话功能时，强行停止串口功能。这个问题是现有技术无法克服的。
实用新型内容：
本实用新型的目的是提供一种能实现耳机、串口、充电功能三合一的手机接口，解决现有三合一接口需要用软件来切换串口和耳机且无法同时使用的技术问题，操作方便、实时性好。
为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：
一种实现耳机、串口、充电功能三合一的手机接口，包括串口模块、耳机模块、充电模块和四孔插座的接口，其中，串口模块、耳机模块、充电模块分别连接至接口模块，其特征在于：在串口模块、耳机模块与接口之间设置有由通道选择控制模块连接控制的通道模块。
三极管Q1及电阻R1，R2，电容C6组成通道选择控制模块；模拟开关U1作为通道模块。
利用三极管Q1对接口模块取样后输出电平的不同来控制模拟开关U1的通道模块。
该模拟开关U1可以采用双路单刀双掷双向模拟开关，为信号的传输提供不同的路径。
本实用新型能实现耳机、串口和充电器三者功能的自动识别，并且使四孔插座处于相应的功能接口状态。整个过程除了需要在串口的中断服务程序中屏蔽耳机中断外，其余都不用软件的干预，就能自动实现三者的在同一接口中的和平共处。具有的优点是：
1、不需要设置不同的开机模式。硬件保证了串口和耳机互不影响。
2、实时性好。不需要用软件来识别所插接口的类型，接口功能的转换由硬件实现，比用软件切换的方式快，且可靠。
3、不需用户干预。插三个不同的设备可以分别产生对应的中断。
附图说明：
图1是现有耳机、串口、充电功能三合一的手机接口的结构示意图。
图2是本实用新型耳机、串口、充电功能三合一的手机接口的结构示意图。
图3是本实用新型一较佳实施例的电路图。
具体实施方式：
针对现有技术的不足，本实用新型根据串口线、耳机线和充电器线的不同电气结构，设计了一种可以从硬件上解决复用问题的接口，用简单的四孔的接口实现三者的复用。为了方便描述，下表(表1)给出了一种的四孔插头接口功能定义，并由此定义，给出了相应的框图，及其实现实例。
                                  表1、4孔插头接口定义
  1   2   3   4   R12
  耳机线   GND(接地)   NC(Not Connected，断开)   MIC(麦克风)   Speaker(喇叭)   开路
  串口线   GND   GND   Rx   Tx   短路
  充电器   GND   DC+(电源正极)   NC   NC   近似开路
*表中R12表示插头1pin和2pin之间的电阻值。
从上表中可以看出，在手机主板对应的插座部分用PIN脚1和2可以单独组成充电器功能；而耳机和串口必须共用PIN脚1、3和4。为防止耳机和串口之间的相互干扰，本实用新型通过一个通道模块作开关切换，使串口和耳机可以单独使用输入输出线，避免相互干扰，然后再使用一个控制通道选择的模块，来控制通道模块切换到相应的通道。
图2就是本实用新型的结构示意图。如图所示：它包括串口模块20、耳机模块30、充电模块40和四孔插座的接口10，其中，串口模块20、耳机模块30、充电模块40分别连接至接口模块10。在串口模块20、耳机模块30与接口10之间设置有由通道选择控制模块60连接控制的通道模块50。
下面给出一个较佳实施例来具体说明本实用新型的实现方法，请同时参阅图3。
本实用新型使用由三极管Q1及电阻R1，R2，电容C6组成通道选择控制模块50；用一个双路单刀双掷双向模拟开关U1(在本实施例中使用飞兆半导体公司的FSA2257)来做通道模块60，为信号的传输提供不同的路径。利用三极管Q1对接口模块10取样后输出电平的不同来控制模拟开关U1的通道模块60。
需要说明的一点是：本实施例中，当接口空置时，耳机中断信号(EARJACK_DET)利用耳机模块内部上拉电阻维持高电平。如果不能通过这种方式维持高电平，则可以利用3脚与5脚，4脚与6脚能分开的接口插座，在6脚上上拉一个电阻来实现。
整个工作流程介绍如下：
一、当接口插座空置时
三极管Q1截至，模拟开关U1的控制端为低，通路打在耳机通道上。EARJACK_DET被上拉，保持高电平。
二、当接口插座插耳机时
因为耳机的2脚为开路，所以Q1依然截至，模拟开关依然打在耳机通道。由于插耳机后，接口插座的4脚与1脚之间为耳机的SPEAKER，耳机SPEAKER的典型阻值为32ohm，这个电阻与中断口的几十Kohm的上拉电阻分压，使接口插座的4脚拉低，产生耳机中断。
三、当接口插座插串口时
因为串口线的2脚为地，2脚电位拉低，使Q1的导通，输出高电平，从而使模拟开关打到串口通路。当串口工作时，此时4脚上不断产生的脉冲串，并不会使EARJACK_DET变低，所以不会造成耳机中断。如果需要的话，还可以在此引入串口中断。
四、当接口插座插充电器时
此时2脚的电平很高，为了防止三极管被意外击穿，所以加上了一个二极管D1。由于充电器插头其它管脚都是开路，所以整个电路仍维持空置时的状态。同时，充电管理芯片能检测到2脚的充电电平，正确执行充电程序。
需要指出的是，我们用来作判断的信号量可以取自接口插座的其它管脚。在本实施例中，使用的通道选择控制模块和通道模块的电路都是一般的应用方式，在实际使用中，可以选择其它的电路形式来满足我们的具体要求。
综上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本实用新型的技术范畴。

Claims (4)

1、一种实现耳机、串口、充电功能三合一的手机接口，包括串口模块、耳机模块、充电模块和四孔插座的接口，其中，串口模块、耳机模块、充电模块分别连接至接口模块，其特征在于：在串口模块、耳机模块与接口之间设置有由通道选择控制模块连接控制的通道模块。
2、根据权利要求1所述的实现耳机、串口、充电功能三合一的手机接口，其特征在于：三极管Q1及电阻R1，R2，电容C6组成通道选择控制模块；模拟开关U1作为通道模块。
3、根据权利要求2所述的实现耳机、串口、充电功能三合一的手机接口，其特征在于：该通道模块是利用三极管Q1对接口模块取样后输出电平的不同来控制模拟开关U1的通道模块。
4、根据权利要求2或3所述的实现耳机、串口、充电功能三合一的手机接口，其特征在于：该模拟开关U1是采用为信号的传输提供不同的路径的双路单刀双掷双向模拟开关。
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