根据USB规范通信的装置和方法与计算机可读存储介质与流程

本发明涉及一种根据usb规范通信的装置和方法与计算机可读存储介质。

背景技术：

通用串行总线(usb)规范规定了在usb主机与一个或多个usb设备之间传送数字信号的标准化方式。通常，个人计算机具有经由usb集线器连接到一个或多个usb设备的usb主机(usbhost)。每个usb设备连接到一个usb主机。usb是广泛采用的标准，几乎所有类型的消费者电子产品具有一个usb端口。

usb设备在物理连接至usb主机时在usb主机上进行注册(枚举)，并且应以特定类，例如作为音频类产品进行注册。音频类产品包括例如用于电话的耳机(headset)、扬声器和麦克风。

在通用计算机上，软件程序被配置为与连接的usb设备以编程方式进行接口连接。一个usb设备可服务几个软件程序，例如软件电话(用作电话的软件程序)和音乐播放器或者两个不同的软件电话。但是，在这种情况下，给予并保持一个这样的软件程序的优先级以便它具有使用特定usb设备的优先级通常会失败。一个原因可能是尽管一个软件程序正在使用usb设备，但另一个软件程序可能会干扰该usb设备。用户可能偏爱使用一个usb设备(例如耳机)用于几个软件程序，但是可能会发现非常令人不安的是，经由一个软件电话正在进行的呼叫被经由另一个软件电话的另一个呼叫所扰乱，另一呼叫忽视了一个呼叫正在进行中。

相关现有技术

us8,363,844(在表面上转让给plantronics公司)描述了用于耦接到基于处理器的主机的usb控制的音频设备的上下文音频切换。单个物理usb连接将基于处理器的主机(诸如pc)与usb设备(诸如“软件狗”)连接，然后，在该物理usb连接上建立从在基于处理器的主机上运行的各个音频应用(诸如所谓的软件电话和音乐播放器)到usb设备处的各个usb音频端点的多个虚拟连接。在usb设备处，监听两个或更多个这样的usb音频端点以确定音频信号存在，并且然后响应于在两个或更多个usb音频端点处确定音频信号存在来确定例如来自软件电话的(一个)优先级音频信号。以这种方式，优先级音频信号耦接到音频转换器(连接到usb设备或与usb设备集成)。

然而，已经发现，上述上下文音频切换(contextualaudioswitching)不能与至少一些主要软件应用兼容，这可能因为这些软件应用不允许被分配给由另一软件应用使用的usb设备上的端点。

技术实现要素：

提供了一种根据通用串行总线usb规范进行通信的装置，包括：

-第一usb设备，用于经由第一usb设备端口可操作地连接到第一usb主机；其中，所述第一usb设备具有带有第一音频端子的第一音频功能单元；

-音频接口级，被配置为与音频组件接口连接；

-第二usb设备，用于经由第二usb设备端口可操作地连接到第二usb主机；其中，所述第二usb设备具有带有第二音频端子的第二音频功能单元；以及

-音频控制器，配置有：在第一音频端子和音频接口级之间传递音频信号的第一通道以及在第二音频端子和音频接口级之间传递音频信号的第二通道；

其中，音频控制器在相对第二通道上的音频信号而赋予第一通道上的音频信号优先级时，在第一通道和第二通道之间自动切换。

因此，在共享一个音频组件时并且在对各个软件程序中的一个赋予访问该音频组件的优先级时，在诸如个人计算机的一个硬件装置或者分立硬件装置上运行的其中的一个要求优先访问音频组件的各个软件程序，能够可操作地连接到各个usb设备。

可以是诸如有线或无线耳机的耳机的音频组件，耦接到音频接口单元。每个硬件装置配置有usb主机，其根据通用串行总线usb规范来枚举(enumerates)usb设备。音频组件可以是音频转换器，诸如麦克风或扬声器。音频接口级用于经由有线或无线连接与音频组件接口连接。

各软件程序可包括例如电话程序(有时表示为软件电话)和音乐播放器。可赋予电话程序访问音频组件的优先级，使得电话呼叫可优先于听音乐，反之亦然。

在各个软件程序运行在诸如个人计算机的一个通用硬件装置的情况下，其多个usb主机端口(通过相应的电缆)连接到外围设备的相应的多个usb设备端口。相应的多个usb设备端口包括被赋予优先级的第一usb设备端口和第二usb设备端口。要求优先访问音频组件的软件程序被配置为选择与第一usb设备端口相关联的usb设备——从而选择被赋予优先访问的软件程序。

在各个软件程序在诸如个人计算机和桌式电话的多个单独的硬件装置上运行的情况下，其各自的usb主机端口(通过相应的电缆)连接到外围设备的相应的多个usb设备端口。以这种方式，外围设备连接到多个单独的硬件主机。

第一路由和第二路由可经由直接存储器访问(dma)方法建立。第一音频功能单元和第二音频功能单元可以以脉冲编码调制(pcm)格式输出诸如数字音频信号的音频信号。

第一usb设备和第二usb设备可在集成电路封装(芯片)中的一个或两个相应的硅裸片上实施。在一些方面，音频控制器以一个或两个usb设备的音频功能体现。在一些方面，音频控制器被实现为与第一usb设备和第二usb设备分离的硅裸片上的数字信号处理器。

在一些实施例中，音频控制器响应于分别缓冲到和/或来自第一usb设备或第二usb设备的音频信号的各个缓冲器处存在音频信号，相对于第二通道上的音频信号赋予第一通道上的音频信号优先级。

因此，提供音频信号存在的检测点。音频信号的存在可由监测缓冲器的过程产生的中断信号来指示。

在一些方面，音频控制器包括第一音频缓冲器和第二音频缓冲器，分别缓冲进入和/或离开第一通道和第二通道的音频信号。缓冲器可以数字信号处理器或usb设备的音频功能实现。

在一些实施例中，第一usb设备和第二usb设备包括各自的音频信号缓冲器，并且音频接口级或音频控制器包括用于缓冲经由音频接口级接收的信号的至少一个音频信号缓冲器；其中，监测缓冲器以检测音频信号的存在。

因此，提供第一通道和第二通道两端的检测点。在第一通道上存在的信号不仅当它们从第一usb主机到达时，而且当它们从诸如耳机的音频组件到达时，可被赋予优先级。

通常，音频信号缓冲器可以是单向环缓冲器。音频信号缓冲器可被配置为实现为两个单向环缓冲器的双向缓冲器。

在一些实施例中，经由第一检测器检测缓冲器处的音频信号的存在，所述第一检测器在音频缓冲器开始接收音频信号的时刻或缓冲器的填充水平超过预定阈值的时刻引发中断。

在一些方面，在检测到音频信号的存在的时刻引发中断。这可以从其中缓冲器为空的缓冲器的状态进行。因此，第一检测器可检测优先的第一通道上的音频信号，并且导致无条件地切换到第一通道，尽管检测到第二通道上正在进行的音频信号流(ongoingaudiosignaltraffic)。

在一些方面，监测缓冲器以至少在音频缓冲器即将满运行或至少在缓冲器的填充水平超过预定阈值的时刻，发起第一中断。阈值可被设置为例如填充水平的75％或90％，使得在从缓冲器开始移除音频信号之前，仍然有一些空间用于在有限的时间段内接收音频信号。

在一些实施例中，经由第二检测器检测音频缓冲器处存在音频信号，所述第二检测器检测穿过音频缓冲器的音频信号流。

第二检测器可检测第一通道上的音频信号流，并用于防止从第一通道移开，即保持该优先级被锁定到第一通道。因此，来自第二通道上的第一检测器的表示音频信号存在的信号以来自第一通道上的第二检测器的不表示音频信号的存在的信号为条件。音频控制器可实现第一和/或第二检测器。

在一些实施例中，在第一检测器在第一通道上引起中断的情况下，音频控制器从第二通道转移到第一通道，并且在第一检测器在第二通道引起中断的情况下，从第一通道转移到第二通道，但是在第二检测器检测到在第一通道上穿过音频缓冲器的音频信号流的情况下，放弃从第一通道转移到第二通道。

在一些实施例中，该装置包括：第三usb设备，用于经由第三usb设备端口可操作地连接到第三usb主机；其中，所述第三usb设备具有带有第三音频端子的第三音频功能单元；其中，所述音频控制器额外地配置有第三通道，在所述第三音频端子和所述音频接口单元之间传递音频信号；并且其中，音频控制器在相对于第二通道赋予第一通道优先级并且相对于第三通道赋予第二通道优先级时，选择第一通道、第二通道和第三通道中的一个。因此，优先化物理usb设备端口的阵列可设置在可对应连接的设备上，从而直观地选择所需的优先级阵列。

在一些实施例中，该装置包括：电话接口单元，与人机接口协议相关联并配置有第四音频端子；其中，该音频控制器另额外地配置有第四通道，在第四音频端子和音频接口单元之间传递音频信号；并且其中，所述音频控制器经由用户接口被配置为赋予第四音频通道在第一音频通道、第二音频通道和第三音频通道(如果可用)中的一个或多个之上或之下的优先级排列。

因此，可在可连接的装置上提供优先级连接的阵列(包括usb和非usb端口)以选择所需的优先级阵列，其中，usb和非usb设备可彼此被优先级化。因此，例如蓝牙耳机或蓝牙手机或dect耳机或dect手机等可包括在优先级阵列中。

在一些实施例中，音频接口级包括第一音频接口单元和第二音频接口单元，每个单元被配置为与音频转换器接口连接；其中，音频控制器被配置为传递到/来自第一音频接口单元和第二音频接口单元中的一个或两个的音频信号。

因此，可同时连接不同的优选音频组件，或者可提供一系列不同接口，以便匹配用户可能优选的特定音频组件的接口。此外，可同时连接不同的优选音频组件，并且音频控制器被配置为根据存在的音频信号的类型传递到/来自第一音频接口单元和第二音频接口单元中的一个或两个的音频信号。例如，来自音乐播放器的音频信号可耦接到连接到扩音器的第一音频接口单元，而来自电话的音频信号可耦接到连接到耳机的第二音频接口单元。

在一些方面，音频控制器经由用户接口被配置为传递到/来自第一音频接口单元和第二音频接口单元中的一个或两个的音频信号。用户接口(用户界面)可显示在诸如个人计算机的usb主机或者装置本身上。

第一音频接口单元和第二音频接口单元可从根据以下中的一个或多个操作的一组接口中选择：dect无线电接口、蓝牙无线电接口、spdif、toslink或模拟音频格式。

在一些实施例中，第二音频接口单元是用于音频类子客户端的usb主机。该装置可用作一个或多个设备的主机，例如，限于音频类中的服务设备。

在一些实施例中，该装置包括第一和第二标签，被布置和设计为对赋予第一usb设备端口和第二usb设备端口的一个相对另一个的优先级的视觉引导。这样的标签极大地帮助用户定位要从给定主机连接usb电缆所在的端口，以获得该主机所需的优先级。作为实例，标签可包括指示为“1”、“2”和“3”或“a”、“b”、“c”的标签。

在一些实施例中，所述装置是用于与耳机进行无线通信的基站。

在一些实施例中，该装置包括以下中的一个或多个：耳机用的坞，声发生器、电光标志(electricallightsign)、用于与耳机进行无线通信的无线通信单元、用于传送电力以对耳机中的电池充电的充电器，以及用于经由所述装置控制呼叫的用户接口单元，装置被配置为耳机的基站。

在一些方面，坞被配置为容纳耳机的麦克风吊架的垂直槽；在其他方面，坞包括用于在耳机头带处承载耳机的突起；在其他方面，坞包括支架，在该支架中，例如在其一个或多个耳垫或耳罩处支撑的耳机可以直立位置站立。在一些方面，坞配置有电气端子，用于与放置(停驻)在基座中时的耳机建立电接触。

有时称为振铃器的声音发生器可包括扩音器，当来电呼叫到达时，电激活的“蜂鸣器”或“钟”或者其他类型的声音发生器可被激活。可替代地或附加地，当来电呼叫到达或正在进行时，激活电光标志(electricallightsign)。

在一些方面，无线通信单元根据dect标准或蓝牙(r)标准或其他协议操作，诸如用于短距离无线通信的wi-fi协议。在dect术语中，被配置为基站的装置可以被表示为“固定部”。在蓝牙术语中，被配置为基站的设备可被表示为“音频集线器”或“音频网关”。

在一些方面，用于传送电力以对耳机中的电池充电的充电器经由建立基站和耳机之间的电连接的电端子或者经由基站和耳机之间的感应充电路径来向耳机提供电力。

在一些方面，用于经由该装置控制呼叫的用户接口单元包括按钮和/或触摸敏感区域，例如，它们位于显示屏幕上，以使用户能够执行以下操作中的一个或多个：应答来电、静音、终止呼叫和调整音量。控制呼叫的其他方式可由用户接口来支持以及在本领域中是已知的。

还提供了一种在耳机用的基站处用于根据通用串行总线usb规范进行通信的方法，包括：

-在由基站包括的第一usb设备处，经由第一usb设备端口可操作地连接到第一usb主机；其中，所述第一usb设备具有带有第一音频端子的第一音频功能单元；

-在由基站包括的第二usb设备处，经由第二usb设备端口可操作地连接到第二usb主机；其中，所述第二usb设备具有带有第二音频端子的第二音频功能单元；

-经由由基站包括的音频接口级，与音频组件接口连接；

-在音频控制器处，建立在第一音频端子和音频接口级之间传递音频信号的第一通道以及在第二音频端子和音频接口级之间传递音频信号的第二通道；以及

-在音频控制器处，在相对第二通道上的音频信号赋予第一通道上的音频信号优先级时，在第一通道和第二通道之间自动切换。

该方法可由集成在基站中并且加载有执行该方法的程序的处理器执行。该程序将与本领域已知的硬件组件进行交互，例如，用于usb标准的物理部件或经由有线或无线连接与音频组件接口连接的物理部件。

还提供了一种计算机可读计算机程序产品或计算机可读存储介质，配置有指令，当计算机执行指令时使计算机执行以上所述的方法。

此处和下文中，术语“控制器”、“处理器”、“装置”、“设备”和“单元”旨在包括适合于执行本文所描述的功能的任何电路和/或设备。具体而言，上述术语包括通用或专有可编程微处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、可编程逻辑阵列(pla)、现场可编程门阵列(fpga)、专用电子电路等或其组合。

附图说明

以下参照附图进行更详细的说明，其中：

图1示出了现有技术的具有传统usb主机和传统usb设备的usb主机装置；

图2示出了具有集成的音频控制器和集成的多个usb音频设备的与外围多个usb主机和外围多个音频单元连接的装置的第一框图；

图3示出了具有集成的音频控制器和集成的多个usb音频设备的装置的一部分的第二框图；以及

图4示出了音频控制器的框图。

具体实施方式

图1示出了具有传统usb主机和传统usb设备的usb主机设备。这样的系统是传统的usb系统。

可以是通用计算机或者支持usb的桌式电话或其他类型的电子设备的usb主机装置101包括用作usb主机的硬件和软件。usb主机装置101经由usb电缆109在相应usb端口(未示出)处与usb设备102互连。usb设备102可被配置为音频类设备，并且可包括端口110，用于提供物理音频信号的输入和/或输出。usb设备102可例如包括诸如麦克风和扩音器(未示出)的电声转换器。在一些实施例中，usb设备102是用于耳机的基站(basestation)或支持usb的耳机。

usb主机包括usb主机控制器105、usb系统软件104和客户端软件103。usb设备102包括与usb主机匹配的结构，并且包括usb总线接口106、usb逻辑设备107和音频功能108。描述usb系统的此方式也用在www.usb.org可获得的usb规范中。

通常，应该注意的是，usb是分层系统，其中usb主机位于分层系统的顶部，并控制usb系统内的通信，并负责配置系统内的usb设备。usb设备具有一些定义的功能，例如音频功能108，并且经由usb系统与在计算机101上运行的并使用该设备上的功能的一些客户端软件进行通信。此外，usb设备可被配置有多种功能，并且有时被称为复合设备。由于usb设备经由相应的物理usb端口附接到usb系统，usb规范允许usb集线器(usbhub)将usb端口扩展到多个usb端口，从而通过更多设备扩展分层系统，其中usb主机保持为系统的单一usb主机。usb集线器主要用于将数据从上游端口中继到多个下游端口，反之亦然。附接到usb集线器的每个设备单独配置并进行对usb主机的寻址。

图2示出了具有集成的音频控制器和集成的多个usb音频设备的与外围多个usb主机和外围多个音频单元连接的装置的第一框图。

因此，装置201包括具有各自的usb设备端口212；213和214的多个usb音频设备204；205和206。usb设备端口212；213和214经由usb电缆连接到桌式电话218、计算机219和另一装置220，它们都包括各自的usb主机。

为了向用户给出将usb电缆连接到usb设备端口212；213和214的明确指导，在usb端口的附近设有标明“#1”、“#2”、“#3”的标签，以表示哪个usb设备端口(以及因此哪个usb主机)被赋予哪种优先级。“#1”可表示最高优先级。

各个usb音频设备204；205和206提供端点和/或音频功能端子，在该端点和/或音频功能端子上，诸如脉冲编码格式(pcm)的音频信号的音频信号从所谓的usb管道提供或提供给所谓的usb管道(参见usb规范)。端点和/或音频功能端子提供到音频控制器202的接口，其中音频信号在诸如脉冲编码调制(pcm)域的音频信号域中被处理。

音频控制器202包括优先级开关221，优先级开关221耦接到端点和/或音频功能端子以与usb设备204；205和206接口连接并且耦接到接口单元208和209配置的音频接口级320，以与诸如耳机216和扩音器217的各个音频组件接口连接。音频接口级320还可包括为支持usb的音频设备，诸如耳机、扩音器或麦克风(例如会议麦克风)提供usb端口的usb主机207，和包括模拟接口210，其提供用于传送模拟音频信号的端子215。

装置201还可包括无线电单元203，例如蓝牙兼容或dect兼容的无线电单元，用于与兼容设备217(例如智能手机)进行通信。无线电单元203还耦接到优先级开关221。优先级开关221被配置为例如经由直接存储器访问法来切换音频信号，该音频信号可以是脉冲编码调制信号。

结合图4更详细地描述优先级开关的操作，结合图3更详细地描述耦接到音频控制器的usb设备的结构。

图3示出了具有集成的音频控制器和集成的多个usb音频设备的装置的一部分的第二框图。在该框图中，所述装置由附图标记300标示，音频控制器被标示为316，音频接口级被标示为320。音频控制器316耦接到具有第一usb设备端口305的第一usb设备301和具有第二usb设备端口310的第二usb设备306。音频控制器316还耦接到音频接口级320。

如结合传统的usb设备所提到的，第一usb设备301包括usb总线接口304、usb逻辑设备303和音频功能302。类似地，第二usb设备306包括usb总线接口309、usb逻辑设备308和音频功能307。

第一usb设备301和第二usb设备306经由各自的音频功能端子317和318耦接到音频控制器316。在音频控制器316实施为单独的半导体裸片(semiconductordie)，例如实施为单独的芯片(chip)的情况下，这些音频功能端子可提供到音频控制器316的接口。因此，例如，第一usb设备可实施为第一半导体裸片，第二usb设备可与第一半导体裸片集成或被实施为第二半导体裸片，并且音频控制器实施为第三半导体裸片。音频信号然后可作为脉冲编码调制(pcm)信号在半导体裸片之间传送，例如，作为符合i2s规范的信号。

在一些实施例中，音频控制器316体现在多个usb设备的音频功能中的一个或多个音频功能的音频功能中，并由此托管(hosted，驻留)于一个或多个相应的半导体上。

音频控制器316还耦接到音频接口级320，音频接口级320包括第一无线电单元321、第二无线电单元322、usb主机设备311和模拟接口323形式的音频接口单元，它们具有模数变换器、数模变换器和放大器中的一个或多个。音频接口单元经由各自的音频端子324、325、326和319耦接到音频控制器316。音频信号然后可作为脉冲编码调制(pcm)信号，例如作为符合i2s规范的信号在音频接口单元与音频控制器之间传送。usb主机设备311包括usb子主机控制器314、usb子系统驱动器313和usb子客户端驱动器312，用于经由usb端口315与外部usb设备进行通信。

音频控制器316配置有第一通道327，在第一usb设备的音频端子317与音频接口级320的接口单元(在这种情况下为无线电单元322)之间传递音频信号。音频控制器316还配置有第二通道328，在第二usb设备的音频端子318与音频接口级320的接口单元(在这种情况下为无线电单元322)之间传递音频信号。音频控制器316相对第二通道上的音频信号赋予第一通道上的信号优先级时，在第一通道327和第二通道328之间自动切换。通道例如经由直接存储器访问方法实现。因此，通道可以以软件建立，并且可被设立成在时间上在不同的非交叠的时间段上传递音频数据。

通常，usb逻辑设备和usb主机经由端点传送数据。端点在管道的各个端部终止所谓的管道。定义了各种类型的端点，其中的端点在一些实施例中包括被标注“in”和/或“out”和/或缩写为“ctrl”的“控制”和/或缩写为“int”的“中断”类型的端点。标注为“in”和“out”的端点被配置为分别输入和输出要通过usb管道传输的数据。在本实施例中，音频数据可以以脉冲编码调制pcm格式传送。端点“控制”和“中断”尤其分别用于在配置过程期间传送配置值和用于中断usb主机以获取较新的数据，例如以读取在经由用户接口(未示出)进行人机交互期间改变的状态值。

图4示出了音频控制器的框图。音频控制器在这里由附图标记401标注，并且优先级开关被实现为耦接到可选的第二开关403的第一开关402。

音频控制器401经由输入音频端子“it”和输出音频端子“ot”与第一usb设备411连接(interface，接口或界面连接)，经由类似的输入音频端子“it”和输出音频端子“ot”与第二usb设备412连接并经由类似的端子“it”和“ot”与第三usb设备416连接。

音频控制器401还经由标注为“it”和“ot”的各个音频端子与音频接口单元413、414和415连接。

实现为耦接到可选的第二开关403的第一开关402的优先级开关建立通道，该通道用于以单向或双向方式将音频信号从一个usb设备传送到一个或多个音频接口单元413、414和415，和/或从一个或多个音频接口单元413、414和415传送到一个usb设备。

第一开关402经由音频信号缓冲器404、405和406耦接到usb设备。为了完整起见，应当注意，缓冲器与输入端子“it”相结合地示出，但音频信号缓冲器也可与输出端子“ot”相结合地提供，以便在两个方向上提供具有缓冲器的双向性。

由此可知，缓冲器404，405和406具有三个输出；第一输出由实心箭头表示并且表示缓冲音频信号；第二输出由开尾式箭头表示并表示在音频缓冲器开始接收音频信号的时刻或缓冲器的填充水平超过预定阈值的时刻引发中断的第一检测器；以及第三输出，也由开尾式箭头指示，表示检测穿过音频缓冲器的音频信号流(audiosignaltraffic)(进行中的音频信号通信)的第二检测器。据此音频控制器和优先级开关具有足够的输入，用于控制哪个端子应该给予优先级。

应当注意，音频接口单元413，414和415可具有缓冲器，该缓冲器具有提供与音频输入端子“it”相关的类似信息的输出。为了简单起见，关于音频接口单元413，414和415，仅示出一个音频信号缓冲器417。

第一开关402包括第一单向开关408和第二单向开关409，以建立由开关控制器407控制的双向开关。开关控制器407响应于由来自usb设备和/或音频接口单元的第一检测器和第二检测器提供的信号来控制双向开关，以以下实现优先级方案：相对于来自第二usb设备412的音频信号对自来自第一usb设备411的音频信号赋予优先级，并且相对于来自第三usb设备416的音频信号对来自第二usb设备412的音频信号赋予优先级。

第一开关402可选地经由第二开关403耦接到一个或多个音频接口单元。第二开关可根据经由用户接口给出的一个或多个预定义设置和哪种类型的音频信号将要或者正在通过音频控制器传送的判定来选择一个或多个音频接口单元。例如，可将音频信号确定为与呼叫(电话呼叫)或其他类型的音频(例如，音乐)相关。因此，当音频信号与呼叫相关时，可选择耦接到耳机的音频接口单元，并且当音频信号与呼叫无关时，选择耦接到扩音器的音频接口单元。还可与音频单元进行并行通信。如本领域已知的，像这样的偏好可经由用户接口(用户界面)来给出。