主动降噪耳机及其测试系统的制作方法

本发明涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种主动降噪耳机及其测试系统。

背景技术：

现有集成电路(ic)之间通讯接口中，i2c(inter－integratedcircuit)是一种应用极为广泛的总线方式，i2c总线是phlips公司推出的一种串行总线，是具备多主机系统所需的包括总线裁决和高低速器件同步功能的高性能串行总线。

i2c总线只有两根双向信号线。一根是sda数据线，另一根是scl时钟线，用于连接单片机及外围设备，例如，如图1所示，单片机a、b分别通过i2c总线连接sarm、e2prom、a/d、d/a、日历时钟、或其它外围设备。

i2c总线发送数据的过程时序如图2a所示，整个过程包括以下几个通讯状态：

空闲：sda数据线和scl时钟线都是高电平。接收器件收到一个完整的数据字节后，有可能需要完成一些其它工作，如处理内部中断服务等，可能无法立刻接收下一个字节，这时接收器件可以将scl时钟线拉成低电平，从而使主机处于等待状态。直到接收器件准备好接收下一个字节时，再释放scl线使之为高电平，从而使数据传送可以继续进行。

起始：如图2b所示，scl时钟线为高电平期间，sda数据线由高电平向低电平的变化表示起始信号；

停止：如图2c所示，scl时钟线为高电平期间，sda数据线由低电平向高电平的变化表示终止信号；

传送数据：如图2d所示的传送逻辑“0”，如图2e所示的传送逻辑“1”，需说明的是，在scl时钟线上的电平信号跳变读取期间，要保持sda数据线上电平信号的稳定。

另外，对于主动降噪耳机，其内部需要有集成电路对噪声进行处理，从而达到降噪的效果。而便携式耳机的体积通常很小，耳罩式耳机的声学腔体对降噪效果的测量有很大影响，所以，只有在真实使用情况下测量和校准才具有意义。通常采用以下方式对主动降噪耳机进行测试：通过麦克风采集噪声，处理后以反相位的方式叠加到电声单元喇叭上。而耳机的左右声道由相同结构的电路进行音效处理，电路结构上左声道由一颗芯片控制，右声道由另一颗同型号的芯片控制。但是由于左右声道喇叭单元等外围元件的差异，左右声道需要进行不同程度的均衡器配置才能达到较好的效果。

耳机接口通常是有固定规范，例如符合规范omtp和ctia两种标准的四芯插头，如果要实现对耳机的测试，需要在这种接口上进行创新设计，从而达到与内部芯片进行通讯的目的，另外，为了区分同一型号的两个芯片，使该两个芯片有不同的地址，需要采取一些有成本代价的方式。例如，1.芯片有额外的pin脚，在pcb上进行特定的连接，从而让系统配置不同的地址，但这样会带来硬件成本的增加；2.内置不同的固件，固件在系统中去配置协议解析器，不同固件带来管理成本的增加；3.内部用efuse等有硬件成本的电路将差异化的地址进行烧录，但是更麻烦的是会带来库存管理成本的增加。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的上述成本高的缺陷，提供一种主动降噪耳机及其测试系统，能降低成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种主动降噪耳机，包括相连接的接口模块和音效处理模块，其中，所述接口模块包括分别与左右声道对应的两个插针，所述音效处理模块包括分别与左右声道对应的两个处理芯片，所述音效处理模块还包括：

第一侦测模块，用于在测试装置通过接口模块的两个插针发送配置信号时，分别对两个插针上的信号进行特征侦测，并根据所述两个插针上的信号的特征信息来识别所述两个插针上的信号类型；

地址获取模块，用于根据预先存储的信号类型与处理芯片地址的对应关系，获取识别结果所对应的地址；

调整模块，用于根据识别结果，对所述两个插针上的信号的线序进行调整；

第一协议解析模块，用于对线序调整后的两个信号进行解析，并将所获取的地址添加至解析后的信号中，且输出至两个处理芯片。

优选地，所述第一侦测模块包括：

第一计数器，用于在预设时间内对其中一个插针上的电平信号的边沿个数进行计数；

第二计数器，用于在预设时间内对另一个插针上的电平信号的边沿个数进行计数；

第一识别单元，用于根据所述第一计数器和所述第二计数器的计数结果来识别所述两个插针上的信号为sda数据信号或scl时钟信号。

优选地，所述边沿个数为上升沿个数，而且，所述第一计数器的输入端连接所述其中一个插针，所述第二计数器的输入端连接所述另一个插针。

优选地，所述边沿个数为下降沿个数，而且，所述侦测模块还包括第一非门和第二非门，所述第一非门的输入端连接所述其中一个插针，所述第一非门的输出端连接所述第一计数器的输入端；所述第二非门的输入端连接所述另一个插针，所述第二非门的输出端连接所述第二计数器的输入端。

优选地，所述边沿个数为上升沿个数与下降沿个数的和，而且，所述侦测模块还包括第一延时单元、第二延时单元、第一异或门和第二异或门，而且，所述第一延时单元的输入端连接所述其中一个插针，所述第一异或门的两个输入端分别连接所述其中一个插针和所述第一延时单元的输出端，所述第一异或门的输出端连接所述第一计数器的输入端；所述第二延时单元的输入端连接所述另一插针，所述第二异或门的两个输入端分别连接所述另一插针和所述第二延时单元的输出端，所述第二异或门的输出端连接所述第二计数器的输入端。

优选地，所述第一识别单元为比较器或除法器。

优选地，所述调整模块包括第一切换开关、第二切换开关，其中，所述第一切换开关的第一静触头及所述第二切换开关的第二静触头分别连接所述其中一个插针，所述第一切换开关的第二静触头及所述第二切换开关的第一静触头分别连接所述另一个插针，所述第一切换开关的动触头和所述第二切换开关的动触头分别连接所述第一协议解析模块的scl时钟线和sda数据线，而且，所述第一切换开关的控制端和所述第二切换开关的控制端分别连接第一侦测模块。

本发明还构造一种主动降噪耳机，包括接口模块及分别与左右声道对应的两个处理芯片，所述接口模块包括分别与左右声道对应的两个插针，其特征在于，第一处理芯片的第一端及第二处理芯片的第二端分别与第一插针相连，所述第一处理芯片的第二端及所述第二处理芯片的第一端分别与第二插针相连，而且，每个处理芯片包括：

第二侦测模块，用于在测试装置通过接口模块的两个插针发送配置信号时，分别对其第一端及第二端上的信号进行特征侦测，并根据所述第一端和第二端上的信号的特征信息来识别所述第一端和所述第二端上的信号类型；

判断模块，用于判断所识别出的所述第一端和所述第二端上的信号类型是否与预设的信号类型一致；

第二协议解析模块，用于在所识别出的信号类型与预设的信号类型一致时，对所述第一端和所述第二端上的信号进行解析。

优选地，所述第二侦测模块包括：

第三计数器，用于在预设时间内对所述第一端上的电平信号的边沿个数进行计数；

第四计数器，用于在预设时间内对所述第二端上的电平信号的边沿个数进行计数；

第二识别单元，用于根据所述第一计数器和所述第二计数器的计数结果来分别识别所述第一端和所述第二端上的信号为sda数据信号或scl时钟信号。

本发明还构造一种主动降噪耳机的测试系统，其特征在于，包括：

以上所述的主动降噪耳机；

测试装置，用于通过接口模块的两个插针发送配置信号。

实施本发明的技术方案，测试装置在对主动降噪耳机进行配置时，无需提前知道其中的两个处理芯片的地址，只需通过改变主动降噪耳机与测试装置的连接方式，或者，只需调整测试装置两个端口输出的信号类型，就可实现对不同处理芯片的配置，而且，两个处理芯片不需要任何其它硬件上的差异化处理，可以做到相同型号库存管理，因此无需增加处理芯片的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是单片机及外围设备通过i2c总线连接的示意图；

图2a是i2c总线的时序图；

图2b是i2c总线的起始状态的时序图；

图2c是i2c总线的停止状态的时序图；

图2d是i2c总线的传送逻辑0状态的时序图；

图2e是i2c总线的传送逻辑1状态的时序图；

图3是本发明主动降噪耳机的测试系统实施例一的逻辑结构图；

图4是图3中第一侦测模块实施例一的逻辑结构图；

图5是图3中调整模块实施例一的逻辑结构图；

图6是本发明主动降噪耳机的测试系统实施例二的逻辑结构图；

图7是图6中处理芯片实施例一的逻辑结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

首先说明的是，对于耳机的接口模块，不管是符合omtp规范还是符合ctia规范，其上均设置有分别与左右声道对应的两个插针，另外还有与麦克风对应的插针及与地线连接的插针。在本发明的测试系统中，针对耳机的接口模块，在测试装置上设置用于插入耳机接口模块的插孔，而且，对接口模块中与左右声道对应的两个插针进行模拟信号和数字信号的复用，使其在测试时可接收配置信号，该配置信号用于对耳机中分别与左右声道对应的两个处理芯片进行相应的配置。另外，在耳机中，由于两个处理芯片成对出现，且逻辑结构及功能几乎完全一样，一般选用两个型号完全一样的芯片，所以，测试装置可不用知晓两个处理芯片的地址，仅改变测试装置与耳机的接口模块的连接方式(正接或反接)，或者，测试装置对其向耳机接口模块的两个插针输出的信号进行类型调整即可。

另外，主动降噪耳机在工厂生产后进行校准测试时，由于不需要复杂的通讯，所以可采用类似i2c的通讯协议，即，只采用i2c的一部分通讯协议，只需要salve端口进行ack确认，而不需要回复。

图3是本发明主动降噪耳机的测试系统实施例一的逻辑结构图，该实施例的测试系统包括待测试的主动降噪耳机及测试装置200，其中，主动降噪耳机包括相连接的接口模块110和音效处理模块120，该接口模块110包括分别与左右声道对应的两个插针a、b，该两个插针a、b与测试装置200上对应的插孔c、d相连(正接或反接)，在此需说明的是，该接口模块110的另两个插针未示出。音效处理模块120包括分别与左右声道对应的两个处理芯片，即，第一处理芯片125和第二处理芯片126，另外，该音效处理模块120还包括第一侦测模块121、地址获取模块122、调整模块123和第一协议解析模块124，而且，第一协议解析模块124的第一输出端分别与第一处理芯片125的第一端及第二处理芯片125的第一端相连，第一协议解析模块124的第二输出端分别与第一处理芯片125的第二端及第二处理芯片125的第二端相连。

而且，在该实施例中，第一侦测模块121用于在测试装置通过接口模块的两个插针a、b发送配置信号时，分别对两个插针a、b上的信号进行特征侦测，并根据两个插针a、b上的信号的特征信息来识别两个插针a、b上的信号类型；地址获取模块122用于根据预先存储的信号类型与处理芯片地址的对应关系，获取识别结果所对应的地址；调整模块123用于根据识别结果，对两个插针a、b上的信号的线序进行调整；第一协议解析模块124用于对线序调整后的两个信号进行解析，并将所获取的地址添加至解析后的信号中，且输出至两个处理芯片。

下面结合图3说明该主动降噪耳机的测试系统的工作原理：

例如，预先在地址获取模块122中设定：若插针a与插孔c相连，插针b与插孔d相连，则对应第一处理芯片125的地址；若插针a与插孔d相连，插针b与插孔c相连，则对应第二处理芯片126的地址。

当测试装置200需要向第一处理芯片125发送配置信号时，可将插针a与插孔c相连，插针b与插孔d相连，如图3所示，此时，第一侦测模块121通过特征侦测可识别出插针a、b上的信号类型，从而地址获取模块122就可确定出第一处理芯片125的地址，第一协议解析模块124对经线序调整后的信号进行解析后，将该地址添加至解析后的信号，并输出至两个处理芯片125、126。对于第一处理芯片125，其在接收到第一协议解析模块124传送的信号后，根据其中的地址判断该信号是发给自己的，就可进行相应的处理；而对于第二处理芯片126，其在接收到第一协议解析模块124传送的信号后，根据其中的地址判断该信号并不是发给自己的，便丢弃不做处理。

当测试装置200需要向第二处理芯片126发送配置信号时，可将插针a与插孔d相连，插针b与插孔c相连，图中未示出，此时，第一侦测模块121通过特征侦测可识别出插针a、b上的信号类型，从而地址获取模块122就可确定出第二处理芯片125的地址，第一协议解析模块124对经线序调整后的信号进行解析后，将该地址添加至解析后的信号，并输出至两个处理芯片125、126。对于第一处理芯片125，其在接收到第一协议解析模块124传送的信号后，根据其中的地址判断该信号并不是发给自己的，便丢弃不做处理；而对于第二处理芯片126，其在接收到第一协议解析模块124传送的信号后，根据其中的地址判断该信号是发给自己的，就可进行相应的处理。

综上可得，测试装置200在对两个处理芯片125、126进行配置时，无需提前知道这两个处理芯片125、126的地址，通过将接口模块110的两个插针与测试装置的两个插孔进行正接或反接，就可实现对不同的处理芯片125、126的配置。

在一个具体实施例中，在采用i2c通讯协议对主动降噪耳机进行配置时，对于左右声道的两个插针，其中一个用来传输时钟信号；另一个用来传输数据或地址。i2c总线有几个通讯状态：空闲、起始、停止、逻辑‘0’和‘1’的传输。例如总线地址宽度是7个bit，结合图2d和图2e，scl时钟线的边沿跳变个数要比sda数据线多，而且，至少是sda数据线的两倍以上。因此，可根据scl时钟线和sda数据线上电平信号的边沿跳变的频度来识别哪个连接线是scl时钟线，哪个连接线是sda数据线。

在该实施例中，第一侦测模块121包括第一计数器、第二计数器和第一识别单元，其中，第一计数器用于在预设时间内对其中一个插针上的电平信号的边沿个数进行计数；第二计数器用于在预设时间内对另一个插针上的电平信号的边沿个数进行计数；第一识别单元用于根据所述第一计数器和所述第二计数器的计数结果来识别所述两个插针上的信号为sda数据信号或scl时钟信号。优选地，第一识别单元例如为比较器或除法器，在为比较器时，该比较器通过对两个连接线的边沿个数的大小进行比较，且确定边沿个数较大的连接线为scl时钟线，边沿个数较小的连接线为sda时钟线；在为除法器时，该比较器通过将第一连接线的边沿个数与第二连接线的边沿个数进行相除，若结果大于等于2，则认为第一连接线为scl连接线，第二连接线为sda数据线，反之亦然。

在一个具体应用中，特征信息为上升沿个数。另外，侦测模块包括第一计数器、第二计数器和第一识别单元，而且，第一计数器的输入端连接所述其中一个插针，所述第二计数器的输入端连接所述另一个插针，第一计数器和第二计数器的输出端分别连接第一识别单元。在该实施例中，例如某个时刻复位后，第一计数器和第二计数器分别对两个插针上的信号的上升沿进行计数，然后比较器对两个计数器的计数值进行比较，当第一计数值比第二计数值落后一定数值(例如以8为数值门限)时，可以表明第二插针的信号类型是scl信号。由于主机向从机发送信号后，从机需要回复ack，因此在没有建立可靠识别前，从机可以获得足够多的计数器数值差异。

在另一个具体应用中，特征信息为下降沿个数。另外，第一侦测模块包括第一非门、第二非门、第一计数器、第二计数器和第一识别单元，第一非门的输入端连接其中一个插针，第一非门的输出端连接第一计数器的输入端；第二非门的输入端连接另一个插针，第二非门的输出端连接所述第二计数器的输入端，第一计数器和第二计数器的输出端分别连接第一识别单元。该实施例的工作原理与上一实施例类似，所不同的仅是对每个插针上的电平信号的下降沿进行计数。

在再一个具体应用中，特征信息为上升沿个数与下降沿个数之和。另外，结合图4，第一侦测模块包括第一延时单元1214、第二延时单元1215、第一异或门1216、第二异或门1217、第一计数器1211、第二计数器1212和第一识别单元1213，而且，第一延时单元1214的输入端连接其中一个插针，第一异或门1216的两个输入端分别连接其中一个插针和第一延时单元1214的输出端，第一异或门1216的输出端连接第一计数器1211的输入端；第二延时单元1215的输入端连接另一插针，第二异或门1217的两个输入端分别连接另一插针和第二延时单元1215的输出端，第二异或门1217的输出端连接第二计数器1212的输入端。该实施例的工作原理与前两个实施例类似，所不同的仅是前两个实施例的计数器为单边沿触发，而本实施例的计数器为双边沿触发，即，对连接线上的电平信号的上升沿与下降沿之和进行计数。

图5是图3中调整模块实施例一的逻辑结构图，该实施例的调整模块包括第一切换开关k1、第二切换开关k2，其中，第一切换开关k1的第一静触头及第二切换开关k2的第二静触头分别连接插针a，第一切换开关k1的第二静触头及第二切换开关k2的第一静触头分别连接插针b，第一切换开关k1的动触头和第二切换开关k2的动触头分别连接第一协议解析模块的scl时钟线和sda数据线，而且，第一切换开关k1的控制端和第二切换开关k2的控制端分别连接第一侦测模块。例如，如图5所示，当插针a上的信号类型为scl信号，插针b上的信号类型为sda信号，控制两个切换开关k1、k2的动触头分别与其第一静触头相连，即，此时不进行交叉处理；当插针a上的信号类型为sda信号，插针b上的信号类型为scl信号，控制两个切换开关k1、k2的动触头分别与其第二静触头相连，即，此时进行交叉处理。

进一步地，调整模块还可包括控制单元，侦测模块的侦测结果送入控制单元，控制单元在接收到侦测结果后，还可延时一特定时间再控制两个切换开关k1、k2的动作，以防止抖动。进一步地，该控制单元还可控制两个计数器的启停状态，例如，在未进行自适应调整时，向两个计数器发送使能信号，以启动计数器开始计数；在进行自适应调整后，可控制两个计数器停止计数。当然，计数器也可由后级电路来控制，或一直使能计数器在工作状态。

图6是本发明主动降噪耳机的测试系统实施例二的逻辑结构图，该实施例的测试系统包括待测试的主动降噪耳机及测试装置200，其中，主动降噪耳机包括接口模块110及分别与左右声道对应的两个处理芯片，即，第一处理芯片130及第二处理芯片130′。接口模块110包括分别与左右声道对应的两个插针a、b，该两个插针a、b与测试装置200上对应的插孔c、d相连。另外，第一处理芯片130及第二处理芯片130′为两个型号一样的芯片，且分别具有两个端e(e′)、f(f′)，其中，第一处理芯片130的第一端e及第二处理芯片130′的第二端f′分别与第一插针a相连，第一处理芯片130的第二端f及第二处理芯片130′的第一端e′分别与第二插针b相连。

图7是图6中处理芯片实施例一的逻辑结构图，在该实施例中，处理芯片均包括第二侦测模块131、判断模块132及第二协议解析模块133。其中，第二侦测模块131用于在测试装置通过接口模块的两个插针发送配置信号时，分别对其第一端及第二端上的信号进行特征侦测，并根据所述第一端和第二端上的信号的特征信息来识别所述第一端和所述第二端上的信号类型；判断模块132用于判断所识别出的所述第一端和所述第二端上的信号类型是否与预设的信号类型一致；第二协议解析模块133用于在所识别出的信号类型与预设的信号类型一致时，对所述第一端和所述第二端上的信号进行解析。

下面结合图6和图7说明该主动降噪耳机的测试系统的工作原理：

对于两个处理芯片130、130′，若设定其第一端e、e′的信号类型为第一类型，第二端f、f′的信号类型为第二类型时，才认为所接收的信号是发给自身的。而且，按照图6所示的连接方式连接测试装置及两个处理芯片130、130′。

当测试装置200需要向第一处理芯片130发送配置信号时，可使其c端输出第一类型的信号，其d端输出第二类型的信号，此时，在第一处理芯片130中，第二侦测模块131通过特征侦测可识别出e端上的信号类型为第一类型，f端上的信号类型为第二类型。然后，判断模块132可判断出e端、f端上的信号类型分别与预设的信号类型一致，即，确定该配置信号是发给自己的，进而可触发协议解析模块133对e、f端上的信号进行解析；而对于第二处理芯片130′，在对其e′、f′端上的信号特征进行侦测后，判断该e′、f′端上上的信号类型均与预设的信号类型不一致，进而确定该信号不是发给自己的，便丢弃不做处理。

当测试装置200需要向第二处理芯片130′发送配置信号时，可使其c端输出第二类型的信号，其d端输出第一类型的信号，此时，在第二处理芯片130′中，第二侦测模块131通过特征侦测可识别出e′端上的信号类型为第一类型，f′端上的信号类型为第二类型。然后，判断模块132可判断出e′端、f′端上的信号类型分别与预设的信号类型一致，即，确定该配置信号是发给自己的，进而可触发协议解析模块133对e′、f′端上的信号进行解析；而对于第一处理芯片130，在对其e、f端上的信号特征进行侦测后，判断该e、f端上上的信号类型均与预设的信号类型不一致，进而确定该信号不是发给自己的，便丢弃不做处理。

综上可得，测试装置200在对两个处理芯片130、130′进行配置时，无需提前知道这两个两个处理芯片130、130′的地址，只需对测试装置的c、d两端输出的信号进行类型调整，就可实现对不同的处理芯片130、130′的配置。

在一个具体实施例中，在采用i2c通讯协议对主动降噪耳机进行配置时，对于左右声道的两个插针，其中一个用来传输时钟信号；另一个用来传输数据或地址。i2c总线有几个通讯状态：空闲、起始、停止、逻辑‘0’和‘1’的传输。例如总线地址宽度是7个bit，结合图2d和图2e，scl时钟线的边沿跳变个数要比sda数据线多，而且，至少是sda数据线的两倍以上。因此，可根据scl时钟线和sda数据线上电平信号的边沿跳变的频度来识别哪个连接线是scl时钟线，哪个连接线是sda数据线。

在该实施例中，第二侦测模块包括第三计数器、第四计数器和第二识别单元，其中，第三计数器用于在预设时间内对所述第一端上的电平信号的边沿个数进行计数；第四计数器用于在预设时间内对所述第二端上的电平信号的边沿个数进行计数；第二识别单元，用于根据所述第一计数器和所述第二计数器的计数结果来分别识别所述第一端和所述第二端上的信号为sda数据信号或scl时钟信号。优选地，第一识别单元例如为比较器或除法器，在为比较器时，该比较器通过对两个连接线的边沿个数的大小进行比较，且确定边沿个数较大的连接线为scl时钟线，边沿个数较小的连接线为sda时钟线；在为除法器时，该比较器通过将第一连接线的边沿个数与第二连接线的边沿个数进行相除，若结果大于等于2，则认为第一连接线为scl连接线，第二连接线为sda数据线，反之亦然。

在一个具体应用中，特征信息可为上升沿个数、下降沿个数、上升沿个数与下降沿个数之和。第二侦测模块的逻辑结构可参照前文所述的第一侦测模块的逻辑结构，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。