音频接口麦克极和地极的控制方法、模块及电路与流程

本发明涉及电子领域，尤其涉及音频接口麦克极和地极的控制方法、模块及电路。

背景技术：

通过音频设备(如移动终端)的音频接口在音频设备与外部设备之间传输数据将成为移动互联时代一大技术趋势。外部设备与音频设备的机械连接结构通常包括插头和与插头配套的插座，插座设于音频设备上，插头设于外部设备，或位于音频设备与外部设备之间的中间结构上，如转接头。

如图1所示，插头通常包括4个环段，分别为尖端、中环1、中环2和末端，插座设有4个触点和1个插座换套，触点1对应插头的尖端，触点2对应插头的中环1，触点3对应插头的中环2，触点4对应插头的末端，触点5为插座换套，当换套为到点材料时，接信号回路，可以参照国家行业标准YD-T 1885-2009移动通信手持机有线耳机接口技术要求和测试方法。

对于不同的音频设备，通常其音频接口内麦克(MIC)极和地(GND)极的位置不统一，如三星手机和苹果手机，两者的音频接口内的MIC极和GND极的位置是相反的，当同一插头插入这两种手机的音频接口后，插头的中环2和末端对接到的电信号是不固定，其对应关系如表1所示。

表1

基于音频接口的数据通信过程中，只有将音频设备的GND极与外部设备的地电位对接，才能统一参考地电位，信号解析才能正常进行，同时，也只有将音频设备的MIC极与外部设备的音频输出端对接，外部设备才能获得发送通道。因此，有必要对音频接口的MIC极和GND极进行识别。

技术实现要素：

本发明提供一种音频接口MIC极和GND极的控制方法、模块及电路，解决现有技术中音频设备的MIC极和GND极的识别问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:

一种音频接口麦克极和地极的控制方法，包括：获取音频设备开启录音通道后，其音频接口内一对音频输入极中各极的电信号；根据所述一对音频输入极中各极的电信号识别麦克极和地极。

在本发明一实施例中，获取所述一对音频输入极中各极的电信号的方法为：获取所述一对音频输入极中各极相对于外部设备地电位的电压相对值。

在本发明一实施例中，根据所述一对音频输入极中各极的电信号识别麦克极和地极的方法为：检测所述一对音频输入极中各极的电压相对值的正负特性，根据检测结果识别所述麦克极和所述地极。

在本发明一实施例中，根据所述一对音频输入极中各极的电信号识别麦克极和地极的方法为：将所述一对音频输入极中各极的电压相对值分别与所述地电位进行比较，根据各自的比较结果分别得到一数字电平信号；根据得到的两数字电平信号识别所述麦克极和所述地极。

在本发明一实施例中，当电压相对值大于所述地电位时，得到电平1，当电压相对值小于所述地电位时，得到电平0，将电平1所对应的所述一对音频输入极中一极识别为所述麦克极，将电平0所对应的所述一对音频输入极中一极识别为所述地极。

在本发明一实施例中，当电压相对值大于所述地电位时，得到电平0，当电压相对值小于所述地电位时，得到电平1，将电平0所对应的所述一对音频输入极中一极识别为所述麦克极，将电平1所对应的所述一对音频输入极中一极识别为所述地极。

在本发明一实施例中，识别出麦克极和地极之后，还包括将外部设备的音频信号输出端与所述麦克极对接，将外部设备地电位与所述地极对接。

一种音频接口麦克极和地极的控制模块，包括：获取模块，用于获取音频设备开启录音通道后，其音频接口内一对音频输入极中各极的电信号；识别模块，用于根据所述一对音频输入极中各极的电信号识别麦克极和地极。

在本发明一实施例中，所述获取模块为电压域转换模块，用于获取所述一对音频输入极中各极相对于外部设备地电位的电压相对值。

在本发明一实施例中，所述识别模块包括第一识别子模块，用于检测所述一对音频输入极中各极的电压相对值的正负特性，根据检测结果识别所述麦克极和所述地极。

在本发明一实施例中，所述识别模块包括：第二识别子模块，用于将所述一对音频输入极中各极的电压相对值分别与所述地电位进行比较，根据各自的比较结果分别输出一数字电平信号；逻辑判断模块，用于根据所述第二识别子模块输出的两数字电平信号识别所述麦克极和所述地极。

在本发明一实施例中，当电压相对值大于所述地电位时，所述第二识别子模块输出电平1，当电压相对值小于所述地电位时，所述第二识别子模块输出电平0；所述逻辑判断模块在所述第二识别子模块输出一电平1和一电平0时，将电平1所对应的所述一对音频输入极中一极识别为所述麦克极，将电平0所对应的所述一对音频输入极中一极识别为所述地极。

在本发明一实施例中，当电压相对值大于所述地电位时，所述第二识别子模块输出电平0，当电压相对值小于所述地电位时，所述第二识别子模块输出电平1；所述逻辑判断模块在所述第二识别子模块输出一电平1和一电平0时，将电平0所对应的所述一对音频输入极中一极识别为所述麦克极，将电平1所对应的所述一对音频输入极中一极识别为所述地极。

在本发明一实施例中，所述音频接口麦克极和地极的控制模块还包括端口切换模块，用于所述识别模块识别出麦克极和地极之后，将外部设备的音频信号输出端与所述麦克极对接，将外部设备地电位与所述地极对接。

一种音频接口麦克极和地极的控制电路，包括：电压域转换单元，在音频接口内一对音频输入极之间串接第一分压单元和第二分压单元，所述第一分压单元和所述第二分压单元的中间节点接入外部设备地电位，在音频设备开启录音通道后，所述电压域转换单元输出所述一对音频输入极中各极相对于所述地电位的电压相对值；第一比较器，一输入端接入所述电压域转换单元输出的其中一电压相对值，另一输入端接入所述地电位，根据比较结果输出一数字电平信号；第二比较器，一输入端接入所述电压域转换单元输出的另一电压相对值，另一输入端接入所述地电位，根据比较结果输出另一数字电平信号；逻辑判断单元，用于根据所述第一比较器和第二比较器输出的数字电平信号识别所述音频接口的麦克极和地极。

在本发明一实施例中，所述第一分压单元和所述第二分压单元为电阻，或者所述第一分压单元和所述第二分压单元为电容，或者所述第一分压单元和所述第二分压单元为MOS管。

在本发明一实施例中，所述音频接口麦克极和地极的控制电路还包括端口切换开关，根据逻辑判断单元输出的识别结果，将外部设备的音频信号输出端与所述麦克极对接，将所述地电位与所述地极对接。

本发明借助音频设备在开启录音通道后，其音频接口内一对音频输入极中各极的电信号，实现了对音频设备的MIC极和GND极的自动识别。进一步，在识别出音频设备的MIC极和GND极之后，还自动将基于音频接口与音频设备进行数据交互的外部设备的音频信号输出端与识别出的MIC极对接，将外部设备的地电位与识别出的GND极对接，对于MIC极和GND极位置不固定的音频设备，实现了端口的自动切换，为基于音频接口的数据通信提供了前提条件。本发明提供的音频接口MIC极和GND极的控制模块及电路通用于各类音频设备与外部设备的数据传输。

附图说明

图1为现有的插头与插座机械连接结构的示意图；

图2为本发明一实施例提供的音频接口麦克极和地极的控制模块的示意图；

图3为本发明另一实施例提供的音频接口麦克极和地极的控制模块的示意图；

图4为本发明另一实施例提供的音频接口麦克极和地极的控制模块的示意图；

图5为本发明另一实施例提供的音频接口麦克极和地极的控制模块的示意图；

图6为图5所示音频接口麦克极和地极的控制模块的控制方法的流程图；

图7为本发明一实施例提供的音频接口麦克极和地极的控制电路的示意图；

图8a为本发明一实施例提供的音频接口麦克极和地极的控制电路中电压域转换单元的示意图；

图8b为本发明一实施例提供的音频接口麦克极和地极的控制电路中电压域转换单元的示意图；

图8c为本发明一实施例提供的音频接口麦克极和地极的控制电路中电压域转换单元的示意图；

图8d为本发明一实施例提供的音频接口麦克极和地极的控制电路中电压域转换单元的示意图。

具体实施方式

本发明的音频接口麦克极和地极的控制模块、控制电路可以内置于利用音频接口与音频设备进行数据交互的外部设备内，也可以设置在音频设备与外部设备之间的中间结构上。若内置于外部设备内，或设置在该中间结构上，可以通过外接插头的相应环段接入音频设备的一对音频输入极，再根据该一对音频输入极的电信号在外部设备或该中间结构上进行识别操作。本发明的主要构思是，其一，借助音频设备在开启录音通道后，其音频接口内一对音频输入极(MIC极和GND极)中各极的电信号，实现对音频设备的MIC极和GND极的识别；其二，在识别出音频设备的MIC极和GND极之后，将基于音频接口与音频设备进行数据交互的外部设备的音频信号输出端与识别出的MIC极对接，将外部设备地电位与识别出的GND极对接，对于MIC极和GND极位置不固定的音频设备，实现了端口的自动切换，为基于音频接口的数据通信提供了前提条件。

如图2所示，为本发明一实施例提供的音频接口麦克极和地极的控制模块(以下简称控制模块)。该控制模块包括获取模块121和识别模块122，获取模块121用于获取音频设备开启录音通道后，其音频接口内一对音频输入极中各极的电信号，该电信号包括但不局限于电流、电压信号。识别模块122用于根据获取模块121获取到的两极的电信号识别MIC极和GND极。

如图3所示，为本发明另一实施例提供的音频接口麦克极和地极的控制模块。该实施例中，控制模块包括电压域转换模块141和第一识别子模块142。其中，电压域转换模块141借助现有的音频设备开启录音通道后，给MIC极提供一直流偏置，使得MIC极具有高于GND极的电压这一前提条件，通过分压单元在音频设备的音频接口内的一对音频输入极之间建立电流或电压通道，将外部设备地电位接入该通道的节点中，正常情况下，外部设备地电位为0，那么MIC极相对于该地电位的电压相对值一定为正值，GND极相对于该地电位的电压相对值一定为负值，因此，电压域转换模块141输出的是一个正的电压相对值和一个负的电压相对值。第一识别子模块142通过检测电压相对值的正负特性识别出MIC极和GND极，正的一极为MIC极，负的一极为GND极。

如图4所示，为本发明另一实施例提供的音频接口麦克极和地极的控制模块。该实施例不同于图3所示实施例的地方在于，采用第二识别子模块151和逻辑判断模块152替代图3所示实施例的第一识别子模块142。电压域转换模块141依然借助现有的音频设备开启录音通道后，给MIC极提供一直流偏置，使得MIC极具有高于GND极的电压这一前提条件，通过分压单元在音频设备的音频接口内一对音频输入极之间建立电流或电压通道，将外部设备的地电位接入该通道的节点中，获取该一对音频输入极中各极相对于该地电位的电压相对值。第二识别子模块151包括两比较模块，第一比较模块151a和第二比较模块151b,第一比较模块151a用于将电压域转换模块141输出的一电压相对值与该地电位进行比较，根据比较结果输出一数字电平信号；第二比较模块151b用于将电压域转换模块141输出的另一电压相对值与该地电位进行比较，根据比较结果输出另一数字电平信号。逻辑判断模块152用于根据第一比较模块151a和第二比较模块151b输出的数字电平信号识别MIC极和GND极。假设第一比较模块151a和第二比较模块151b的比较规则是，当电压相对值大于地电位时，输出电平1，当电压相对值小于地电位时，输出电平0，那么当第一比较模块151a和第二比较模块151b输出的均是电平0时，表明音频设备还未开启录音通道或者外接插头还未插入到音频接口中，当任意一个输出的是电平1时，表明音频设备已开启录音通道，逻辑判断模块152将电平1所对应的一极识别为MIC极，将电平0所对应的一极识别为GND极。相反，若第一比较模块151a和第二比较模块151b的比较规则是，当电压相对值大于地电位时，输出电平0，当电压相对值小于地电位时，输出电平1，那么当第一比较模块151a和第二比较模块151b输出的均是电平1时，表明音频设备还未开启录音通道或者外接插头还未插入到音频接口中，当任意一个输出的是电平0时，表明音频设备已开启录音通道，逻辑判断模块152将电平0所对应的一极识别为MIC极，将电平1所对应的一极识别为GND极。

在识别出麦克极和地极之后，还可以进一步进行端口切换，如图5所示，为本发明另一实施例提供的音频接口麦克极和地极的控制模块。该实施例不同于图4所示实施例的地方在于，该控制模块还包括端口切换模块163，逻辑判断模块152识别出MIC极和GND极之后，将识别结果发送至端口切换模块163，端口切换模块163自动将外部设备的音频信号输出端与逻辑判断模块152识别出的MIC极对接，将外部设备的地电位与逻辑判断模块152识别出的GND极对接，需要说明的是，由于不同音频设备中音频接口内声道极(包括左/右/MOMO声道)的位置通常是固定的，因此，外部设备的音频信号输入端与音频接口声道极的对接可以按照现有技术中的常规方式完成。

如图6所示，为图5所示音频接口麦克极和地极的控制模块的控制方法，包括以下流程：

S701、电压域转换模块141通过分压单元在音频设备的音频接口内一对音频输入极之间建立电流或电压通道，输出该一对音频输入极中各极相对于该地电位的电压相对值，将其中一电压相对值输送至第一比较模块151a，另一电压相对值输送至第二比较模块151b。

S702、第一比较模块151a、第二比较模块151b分别将接收的电压相对值与该外部设备的地电位比较，根据比较结果分别输出一数字电平信号至逻辑判断模块152。

S703、逻辑判断模块152根据第一比较模块151a和第二比较模块151b输出的数字电平信号识别MIC极和GND极，将识别结果发送至端口切换模块163。

S704、端口切换模块163自动将外部设备的音频信号输出端与逻辑判断模块152是识别出的MIC极对接，将外部设备的地电位与逻辑判断模块152是识别出的GND极对接。

本发明还提供音频接口麦克极和地极的控制电路，包括电压域转换单元，在音频接口内一对音频输入极之间串接第一分压单元和第二分压单元，第一分压单元和第二分压单元的中间节点接入外部设备的地电位，借助现有的音频设备开启录音通道后，给MIC极提供一直流偏置，使得MIC极具有高于GND极的电压这一前提条件，在音频接口内一对音频输入极之间建立电流或电压通道，并输出该一对音频输入极中各极相对于外部设备地电位的电压相对值；第一比较器，一输入端接入电压域转换单元输出的其中一电压相对值，另一输入端接入外部设备的地电位，根据比较结果输出一数字电平信号；第二比较器，一输入端接入电压域转换单元输出的另一电压相对值，另一输入端接入外部设备的地电位，根据比较结果输出另一数字电平信号；逻辑判断单元，用于根据第一比较器和第二比较器输出的数字电平信号识别音频接口的麦克极和地极。

如图7所示，为本发明一实施例提供的音频接口麦克极和地极的控制电路，该控制电路通过外接插头的相应环段(A段和B段)接入音频设备的一对音频输入极中各极的电信号，再对接入的电信号进行电压域转换、识别操作，假设外部设备的地电位用AFG表示，外部设备的音频信号输出端用AFM表示，该控制电路包括电压域转换单元191、第一比较器192、第二比较器193、逻辑判断单元194和端口切换开关195。

电压域转换单元191采用电阻分压的形式在音频接口内一对音频输入极之间建立电流通道，如图8a所示结构，在音频接口内一对音频输入极(对应于插头的A段和B段)之间串接第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2的中间节点接入外部设备的地电位AFG。由于现有音频设备开启录音通道后，给MIC极提供一直流偏置，使得MIC极具有高于GND极的电压，那么在该电流通道上，电流从MIC极流向GND极。假设MIC极与GND极的电压差为△V，R1＝R2，AFG＝0。则电压域转换单元191输出的相对于地电位AFG的两电压相对值分别为1/2△V、﹣1/2△V。

第一比较器192，一输入端接入电压域转换单元191输出的一电压相对值，另一输入端接入该地电位AFG，输出端根据比较结果输出一数字电平信号，若该电压相对值大于该地电位AFG，则输出电平1，否则输出电平0(实际应用中，也可以相反，如电压相对值大于该地电位AFG，则输出电平0，否则输出电平1)。

第二比较器193，一输入端接入电压域转换单元191输出的另一电压相对值，另一输入端接入该地电位AFG，输出端根据比较结果输出另一数字电平信号，若该电压相对值大于该地电位AFG，则输出电平1，否则输出电平0(实际应用中，也可以相反，如电压相对值大于该地电位AFG，则输出电平0，否则输出电平1)。

逻辑判断单元194，一输入端接第一比较器192的输出端，另一输入端接第二比较器193的输出端，当第一比较器192和第二比较器193输出的均是电平0时，表明音频设备还未开启录音通道或者外部设备的插头还未插入到音频接口中，当任意一个输出的是电平1时，表明音频设备已开启录音通道，将电平1所对应的一极识别为MIC极，将电平0所对应的一极识别为GND极，将识别结果输出至端口切换开关195。

端口切换开关195，自动将外部设备的音频信号输出端与逻辑判断单元194识别出的MIC极对接，将外部设备的地电位与逻辑判断单元194识别出的M GND极对接。

电压域转换单元还可以采用其他方式实现。

如图8b所示，电压域转换单元采用电容分压的形式在音频接口内一对音频输入极之间建立电压通道。在音频接口内一对音频输入极之间串接第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1和第二电容C2的中间节点接入外部设备的地电位AFG，第一电容C1、第二电容C2与图8a中的R1、R2作用相同。

如图8c所示，电压域转换单元采用MOS管分压的形式在音频接口内一对音频输入极之间建立电流通道。在音频接口内一对音频输入极之间串接第一MOS管N1和第二MOS管N2，第一MOS管N1和第二MOS管N2的中间节点接入外部设备的地电位AFG，还包括为第一MOS管N1和第二MOS管N2提供栅极电流的电流源I和第三MOS管N3。第一MOS管N1、第二MOS管N2和第三MOS管N3的栅电压相连，构成电流镜，电流源I流经第三MOS管N3，第一MOS管N1、第二MOS管N2的漏源电阻RDS与图8a中的R1、R2作用相同。

还可以在图8c所示电压域转换单元的基础之上，做进一步改进，如图8d所示，分别在音频输入极与第一MOS管N1、第二MOS管N2之间连接一保护电阻R1′、R2′，R1′、R2′分别起到限制电流以及静电保护的作用。

本发明借助音频设备在开启录音通道后，其音频接口内一对音频输入极中各极的电信号，实现了对音频设备的MIC极和GND极的识别，在识别出音频设备的MIC极和GND极之后，将外部设备的音频信号输出端与音频设备的MIC极对接，将外部设备的地电位与音频设备的GND极对接，对于麦克极和地极位置不固定的音频设备，实现了端口的自动切换，为基于音频接口的数据通信提供了前提条件。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。