基于耳机接口的控制模块和终端设备的制作方法

1.本实用新型涉及集成电路技术领域，特别涉及一种基于耳机接口的控制模块和终端设备。


背景技术：

2.现有的电路设计中，控制器与其他外围电路或传感器连接时，通常需要专用的接口进行信号传输，以实现数据传输和器件控制；终端设备如手机、笔记本电脑等，其与外围的器件连接时，需要通过专用的接口进行连接，如usb(universal serial bus，通用串行总线)接口、网口、uart(universal asynchronous receiver/transmitter，通用异步收发传输器)接口、type-c(usb接口的一种接口标准类型)接口等。
3.专用接口标准复杂，造成整个电路布线复杂、电路设计和制造成本较高，通讯方式单一且不稳定。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术控制器通过专用的接口与其他外围电路或传感器连接，进行信号、数据传输和器件控制，由于专用接口标准复杂，造成整个电路布线复杂、电路设计和制造成本较高，通讯方式单一且不稳定的缺陷，提供一种基于耳机接口的控制模块和终端设备。
5.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
6.第一方面，提供一种基于耳机接口的控制模块，所述控制模块包括耳机插座和控制器；
7.所述耳机插座通过i2c总线(inter integrated circuit，两线式串行总线)与所述控制器通信连接，并用于接入耳机插头，所述耳机插头用于连接传感器；
8.所述控制器包括至少两个信号引脚；
9.所述耳机插座包括至少两个与所述控制器的信号引脚相对应的插座引脚；所述插座引脚用于接收所述控制器的信号；
10.当检测到所述耳机插座与所述耳机插头相连时，所述耳机插座用于将所述信号经所述耳机插头发送至所述传感器。
11.本实用新型的基于耳机接口的控制模块，实现了耳机插座通过i2c总线与控制器建立通信连接，实现了控制器对传感器的控制和数据传输，实现了通过耳机接口方式进行数据传输和器件控制，简化了整个控制模块的布线，降低了控制模块电路设计和制造成本，提高了控制模块的通讯能力和稳定性，扩大了耳机接口的应用范围，提高了耳机接口的应用场景。
12.较佳地，所述控制器包括控制器电源引脚和控制器接地引脚；
13.所述耳机插座包括插座供电引脚和插座接地引脚；
14.所述插座供电引脚与所述控制器电源引脚相连，用于接收所述控制器电源引脚输
出的电源电压；所述插座接地引脚与所述控制器接地引脚均接地。
15.本实用新型的基于耳机接口的控制模块，采用i2c总线简化了硬件电路布线，降低了基于耳机接口的控制模块的成本，提高了控制模块的可靠性。
16.较佳地，所述控制器包括第一信号引脚和第二信号引脚；所述耳机插座包括第一插座引脚和第二插座引脚；
17.所述控制器的信号包括控制信号和数据信号；
18.所述第一插座引脚与所述第一信号引脚相连，用于接收所述控制器发送的控制信号；
19.所述第二插座引脚与所述第二信号引脚相连，用于接收所述控制器发送的数据信号。
20.较佳地，所述耳机插头包括第一插头引脚、第二插头引脚、插头供电引脚、插头接地引脚；
21.所述传感器包括第一传感器引脚、第二传感器引脚、传感器供电引脚和传感器接地引脚；
22.所述第一插头引脚与所述第一传感器引脚相连，所述第二插头引脚与所述第二传感器引脚相连，所述插头供电引脚与所述传感器供电引脚相连，所述插头接地引脚与所述传感器接地引脚均接地；
23.当检测到所述耳机插头插入所述耳机插座时，所述第一插头引脚通过所述第一插座引脚接收所述控制信号并将所述控制信号发送至所述第一传感器引脚；所述第二插头引脚通过所述第二插座引脚接收所述数据信号并将所述数据信号发送至所述第二传感器引脚；
24.所述插头供电引脚通过所述插座供电引脚将所述控制器的电源电压输出至所述传感器供电引脚。
25.本实用新型的基于耳机接口的控制模块，采用i2c总线与传感器进行数据传输，一改现有耳机插头、耳机插座基于音频功能的连接方式，实现了利用耳机接口与其他外围电路形成电路设计，实现了通过耳机接口方式进行数据传输和器件控制，简化了整个控制模块的布线，降低了控制模块电路设计和制造成本，提高了控制模块的通讯能力和稳定性，扩大了耳机接口的应用范围，提高了耳机接口的应用场景。
26.较佳地，所述控制模块包括电压匹配单元，所述电压匹配单元用于匹配所述控制器的电源电压和所述传感器的工作电压。
27.较佳地，所述电压匹配单元包括第一电阻、第二电阻；
28.所述第一信号引脚通过第一电阻与所述第一插座引脚相连，并接收所述控制器的电源电压；
29.所述第二信号引脚通过第二电阻与所述第二插座引脚相连，并接收所述控制器的电源电压。
30.本实用新型的基于耳机接口的控制模块，通过电压匹配单元，对控制器的电源电压与传感器的工作电压进行匹配，保证传感器的正常工作。
31.较佳地，所述电压匹配单元包括电压转换子单元，所述电压转换子单元用于转换所述控制器的电源电压；
32.所述控制器包括第三信号引脚；所述电压转换子单元用于接收所述第三信号引脚发送的电压转化信号以转换所述控制器的电源电压。
33.较佳地，所述电压转换子单元包括第一mos管和第二mos管；
34.所述第一信号引脚通过所述第一mos管与所述第一插座引脚相连，并接收所述控制器的电源电压；
35.所述第二信号引脚通过所述第二mos管与所述第二插座引脚相连，并接收所述控制器的电源电压；和/或，
36.所述电压转换子单元为低压差线性稳压器。
37.本实用新型的基于耳机接口的控制模块，在控制器的电源电压与传感器的工作电压不相同的情况下，通过电压匹配单元中的电压转换子单元，对控制器的电源电压进行转换，和/或，通过低压差线性稳压器对输入与输出压差较小的电压进行转换，为传感器提供合适的工作电压，保证传感器的正常工作。
38.较佳地，所述耳机插头包括3.5mm式耳机插头。
39.本实用新型的基于耳机接口的控制模块，耳机插头包括3.5mm式耳机插头，通过3.5mm式耳机插头、3.5mm式耳机插座以及经过3.5mm式耳机结构改装过的传感器的相互配合，实现了耳机插座通过i2c总线与控制器建立通信连接，实现了控制器对传感器的控制和数据传输，实现了通过耳机接口方式进行数据传输和器件控制，简化了整个控制模块的布线，降低了控制模块电路设计和制造成本，提高了控制模块的通讯能力和稳定性，扩大了耳机接口的应用范围，提高了耳机接口的应用场景。
40.第二方面，提供一种终端设备，所述终端设备包括上述任一所述的基于耳机接口的控制模块。
41.本实用新型的积极进步效果在于：
42.本实用新型的基于耳机接口的控制模块，通过将控制器与耳机插座相连，耳机插座通过i2c总线与控制器通信连接，传感器与耳机插头相连，当检测到耳机插座与耳机插头相连时，耳机插座用于将控制器的信号经耳机插头发送至传感器；利用耳机接口统一简单的接口标准、全双工传输能力和易插拔易旋转、良好的通信能力和扩展能力的特性，实现控制器对传感器的控制和数据传输，实现了通过耳机接口方式进行数据传输和器件控制，简化了整个控制模块的布线，降低了控制模块电路设计和制造成本，提高了控制模块的通讯能力和稳定性，扩大了耳机接口的应用范围，提高了耳机接口的应用场景。
附图说明
43.图1为本实用新型实施例1提供的一种基于耳机接口的控制模块的示意图；
44.图2为本实用新型实施例2提供一种基于耳机接口的控制模块的示意图；
45.图3为本实用新型实施例2提供的一种基于耳机接口的控制模块中的耳机插座示意图；
46.图4为本实用新型实施例2提供的另一种基于耳机接口的控制模块中的耳机插座示意图；
47.图5为本实用新型实施例2提供的一种基于耳机接口的控制模块的示意图；
48.图6为本实用新型实施例2提供的一种基于耳机接口的控制模块的示意图；
49.图7为本实用新型实施例2提供的一种基于耳机接口的控制模块的示意图；
50.图8为本实用新型实施例2提供的一种基于耳机接口的控制模块的示意图。
具体实施方式
51.下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
52.实施例1
53.本实施例提供一种基于耳机接口的控制模块，图1为本实施例提供的一种基于耳机接口的控制模块的示意图；该控制模块包括耳机插座2和控制器1；耳机插座2通过i2c总线与控制器1通信连接，并用于接入耳机插头，耳机插头用于连接传感器；控制器1包括至少两个信号引脚；耳机插座2包括至少两个与控制器1的信号引脚相对应的插座引脚；插座引脚用于接收控制器1的信号；当检测到耳机插座2与耳机插头相连时，耳机插座2用于将信号经耳机插头发送至传感器。
54.如图1所示，在本实施例中，控制器1包括至少两个信号引脚，两个信号引脚可以是第一信号引脚1a和第二信号引脚1b，耳机插座2包括至少两个与控制器1的信号引脚相对应的插座引脚，两个插座引脚可以是第一插座引脚2a和第二插座引脚2b，耳机插座2通过i2c总线与控制器1通信连接。耳机插头用于连接传感器，当检测到耳机插座2与耳机插头相连时，耳机插座2用于将信号经耳机插头发送至传感器。
55.本实施例中的耳机插座通过i2c总线与控制器通信连接，i2c总线是一种简单、双向二线制同步串行总线，它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。主器件用于启动总线传送数据，并产生时钟以开放传送的器件，此时任何被寻址的器件均被认为是从器件。在总线上主和从、发和收的关系不是恒定的，而取决于此时数据传送方向。如果主器件要发送数据给从器件，则主器件首先寻址从器件，然后主动发送数据至从器件，最后由主器件终止数据传送；如果主器件要接收从器件的数据，首先由主器件寻址从器件.然后主器件接收从器件发送的数据，最后由主器件终止接收过程。在这种情况下.主器件负责产生定时时钟和终止数据传送。
56.在本实施例中，主器件为控制器，从器件为耳机插座，基于i2c总线，通过控制器的两个信号引脚与耳机插座的插座引脚进行信号传输，实现了耳机插座通过i2c总线与控制器建立通信连接，实现了控制器对传感器的控制和数据传输，实现了通过耳机接口方式进行数据传输和器件控制，简化了整个控制模块的布线，降低了控制模块电路设计和制造成本，提高了控制模块的通讯能力和稳定性，扩大了耳机接口的应用范围，提高了耳机接口的应用场景。
57.实施例2
58.在实施例1的基础上，本实施例提供一种基于耳机接口的控制模块，图2为本实施例提供一种基于耳机接口的控制模块的示意图；如图2所示，本实施例的控制器1包括控制器电源引脚1c和控制器接地引脚1d；耳机插座2包括插座供电引脚2c和插座接地引脚2d；插座供电引脚2c与控制器电源引脚1c相连，用于接收控制器电源引脚1c输出的电源电压vdd；插座接地引脚2d与控制器接地引脚1d均接地。
59.在本实施例中，控制器和耳机插座均包括电源引脚和接地引脚，耳机电源引脚与
控制器电源引脚相连，并接收控制器电源引脚输出的电源电压，即控制器为耳机插座供电。
60.现有耳机插座一般为3.5mm(毫米)式耳机插座，耳机插座一般分为开关型和非开关型，图3为本实施提供的一种基于耳机接口的控制模块中的耳机插座示意图；图4为本实施提供的另一种基于耳机接口的控制模块中的耳机插座示意图。
61.图3中的耳机插座2为开关型，开关型耳机插座包括引脚11、引脚12、引脚13、引脚14和引脚15，其中引脚12和引脚13端是两个开关，引脚14和引脚15端是两个开关，当没有耳机插头插入耳机插座时，引脚12和引脚13端是连通的，引脚14和引脚15端是连通的；当耳机插头插入耳机插座时，引脚12和引脚13端断开，引脚14和引脚15端断开。
62.图4中的耳机插座2为非开关型，非开关型耳机插座包括引脚16、引脚17和引脚18，与开关型耳机插座相比，没有引脚13和引脚14两个开关端。
63.在本实施例中，基于i2c总线，通过控制器的两个信号引脚1a、1b与耳机插座的插座引脚2a、2b进行信号传输，插座供电引脚2c与控制器电源引脚1c相连，用于接收控制器电源引脚1c输出的电源电压，插座接地引脚2d与控制器接地引脚1d均接地；实现了耳机插座通过i2c总线与控制器建立通信连接及插座供电，实现了控制器对传感器的控制和数据传输，实现了通过耳机接口方式进行数据传输和器件控制，简化了整个控制模块的布线，降低了控制模块电路设计和制造成本，提高了控制模块的通讯能力和稳定性，扩大了耳机接口的应用范围，提高了耳机接口的应用场景。
64.在一可选的实施方式中，图5为本实施方式提供的一种基于耳机接口的控制模块的示意图；如图5所示，控制器1包括第一信号引脚1a和第二信号引脚1b；耳机插座2包括第一插座引脚2a和第二插座引脚2b；控制器1的信号包括控制信号i2c-scl和数据信号i2c-sda；第一插座引脚2a与第一信号引脚1a相连，用于接收控制器1发送的控制信号i2c-scl；第二插座引脚2b与第二信号引脚1b相连，用于接收控制器1发送的数据信号i2c-sda。
65.i2c总线包括sda(串行数据线)和scl(串行时钟线)，sda和scl都是双向i/o线，在硬件上，i2c总线只需要一根数据线sda和一根时钟线scl两根线，在本实施方式中，控制器1的第一信号引脚1a连接i2c总线的scl，用于发送控制信号i2c-scl；控制器1的第二信号引脚1b连接i2c总线的sda，用于发送数据信号i2c-sda。总线接口已经集成在芯片内部，不需要特殊的接口电路，因此i2c总线简化了硬件电路布线，降低了基于耳机接口的控制模块的成本，提高了控制模块的可靠性。
66.在一可选的实施方式中，图6为本实施方式提供的一种基于耳机接口的控制模块的示意图；如图6所示，耳机插头3包括第一插头引脚3a、第二插头引脚3b、插头供电引脚3c、插头接地引脚3d；传感器4包括第一传感器引脚4a、第二传感器引脚4b、传感器供电引脚4c和传感器接地引脚4d；第一插头引脚3a与第一传感器引脚4a相连，第二插头引脚3b与第二传感器引脚4b相连，插头供电引脚3c与传感器供电引脚4c相连，插头接地引脚3d与传感器接地引脚4d均接地；当检测到耳机插头插入耳机插座时，第一插头引脚3a通过第一插座引脚2a接收控制信号i2c-scl并将控制信号i2c-scl发送至第一传感器引脚4a；第二插头引脚3b通过第二插座引脚2b接收数据信号i2c-sda并将数据信号i2c-sda发送至第二传感器引脚4b；插头供电引脚3c通过插座供电引脚2c将控制器的电源电压vdd输出至传感器供电引脚4c。
67.传统的耳机插头，一般具有4个引脚，分别为左声道、右声道、麦克风、接地，主要用
于输出音频。本实施方式中的耳机插座通过i2c总线与控制器通信连接，采用i2c总线与传感器进行数据传输，一改现有耳机插头、耳机插座基于音频功能的连接方式，实现了利用耳机接口与其他外围电路形成电路设计，实现了通过耳机接口方式进行数据传输和器件控制，简化了整个控制模块的布线，降低了控制模块电路设计和制造成本，提高了控制模块的通讯能力和稳定性，扩大了耳机接口的应用范围，提高了耳机接口的应用场景。
68.在一可选的实施方式中，耳机插头包括3.5mm式耳机插头。3.5mm式耳机插头一般为3.5mm三段式耳机插头和3.5mm四段式耳机插头，在本实施方式中，采用了3.5mm式耳机插头、3.5mm式耳机插座以及经过3.5mm式耳机结构改装过的传感器，3.5mm式耳机插头与3.5mm式耳机结构改装过的传感器的引脚相连接，当检测到耳机插头插入耳机插座时，耳机插座通过i2c总线与控制器通信连接，采用i2c总线与传感器进行数据传输，实现了利用耳机接口与其他外围电路形成电路设计，实现了通过耳机接口方式进行数据传输和器件控制，简化了整个控制模块的布线，降低了控制模块电路设计和制造成本，提高了控制模块的通讯能力和稳定性，扩大了耳机接口的应用范围，提高了耳机接口的应用场景。
69.在一可选的实施方式中，图7为本实施方式提供的一种基于耳机接口的控制模块的示意图；如图7所示，本实施例的基于耳机的接控制模块包括电压匹配单元5，电压匹配单元5用于匹配控制器的电源电压vdd和传感器的工作电压。
70.控制器的电源电压与传感器的工作电压可以相同也可以不相同，在本实施方式中，电压匹配单元用于匹配控制器的电源电压与传感器的工作电压数值，以保证传感器的正常工作。
71.在一可选的实施方式中，如图7所示，电压匹配单元5包括第一电阻r1、第二电阻r2；第一信号引脚1a通过第一电阻r1与第一插座引脚2a相连，并接收控制器的电源电压vdd；第二信号引脚1b通过第二电阻r2与第二插座引脚2b相连，并接收控制器的电源电压vdd。
72.在本实施方式中，第一电阻r1和第二电阻r2均为上拉电阻，i2c总线的sda和scl需通过上拉电阻接电源vdd才能正常工作。当总线空闲时，两根线都是高电平，两条信号线各自的上拉电阻把电平拉高。i2c总线进行信号、数据传输时，当scl为高电平，sda由高电平变为低电平，则生成起始信号；当scl为高电平，sda由低电平变为高电平，则生成终止信号，起始信号和终止信号都是由控制器发出的，在起始信号产生后，总线就处于被占用的状态，进行信号、数据的传输，在终止信号产生后，总线就处于空闲状态。
73.在本实施方式中，传感器的工作电压与控制器的电源电压相同，电压匹配模块直接将传感器的电源电压传输至二级插座，例如控制器的电源电压vdd为1.8v，传感器的工作电压为1.8v，则电压匹配单元直接将插座供电引脚2c与控制器电源引脚1c的电源电压vdd相连，当耳机插头插入耳机插座时，为传感器供电引脚4c提供1.8v电压，同时为i2c总线提供高电平1.8v。同理，若控制器的电源电压vdd为3.3v，传感器的工作电压为3.3v，则电压匹配单元直接将插座供电引脚2c与控制器电源引脚1c的电源电压vdd相连，当耳机插头插入耳机插座时，为传感器供电引脚4c提供3.3v电压，同时为i2c总线提供高电平3.3v。
74.本实施方式中的基于耳机接口的控制模块，通过电压匹配单元，对控制器的电源电压与传感器的工作电压进行匹配，保证传感器的正常工作。
75.在一可选的实施方式中，图8为本实施方式提供的一种基于耳机接口的控制模块
的示意图；如图8所示，本实施方式的电压匹配单元5包括电压转换子单元6，电压转换子单元6用于转换控制器1的电源电压vdd，控制器1包括第三信号引脚1e；电压转换子单元6用于接收第三信号引脚1e发送的电压转化信号以转换控制器1的电源电压vdd，为传感器提供所需的工作电压，保证传感器的正常工作。
76.在本实施方式中，控制器的电源电压与传感器的工作电压不相同，电压转换子单元用于转换控制器的电源电压vdd，例如控制器的电源电压vdd为1.8v，传感器的工作电压为3.3v，则电压转换子单元一端接收电源电压vdd，另一端与插座供电引脚2c相连，将1.8v电源电压转换为3.3v，当耳机插头插入耳机插座时，为传感器供电引脚4c提供3.3v电压；同时为i2c总线提供高电平3.3v。
77.在一可选的实施方式中，电压转换子单元6包括第一mos管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，绝缘栅型场效应晶体管)m1和第二mos管m2；第一信号引脚1a通过第一mos管m1与第一插座引脚2a相连，并接收控制器的电源电压vdd；第二信号引脚1b通过第二mos管m2与第二插座引脚2b相连，并接收控制器的电源电压vdd。
78.在本实施方式中，第一mos管m1的源极s与控制器的第一信号引脚1a相连，并与i2c总线的scl相连，栅极g与控制器的电源电压vdd相连，漏极d与耳机插座的第一插座引脚2a相连，用于接收控制器基于i2c总线传输的控制信号i2c-scl；第二mos管m2的源极s与控制器的第二信号引脚1b相连，并与i2c总线的sda相连，栅极g与控制器的电源电压vdd相连，漏极d与耳机插座的第二插座引脚2b相连，用于接收控制器基于i2c总线传输的数据信号i2c-sda。
79.本实施方式中的基于耳机接口的控制模块，在控制器的电源电压与传感器的工作电压不相同的情况下，通过电压匹配单元中的电压转换子单元，对控制器的电源电压进行转换，为传感器提供合适的工作电压，保证传感器的正常工作。
80.在一可选的实施方式中，电压转换子单元为低压差线性稳压器。
81.在本实施方式中的低压差线性稳压器是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，一般要求输入电压要比输出电压至少高出2v～3v，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，如5v转3.3v，输入与输出之间的压差只有1.7v，显然这是不满足传统线性稳压器的工作条件的。针对这种情况，就需要使用低压差线性稳压器进行电压转换。
82.例如控制器的电源电压为3.3v，传感器的工作电压为1.8v，需要进行降压，使用低压差线性稳压器，其输入为3.3v，输出为1.8v，输入与输出之间的压差只有1.5v，对输入与输出压差较小的电压进行转换，为传感器提供合适的工作电压，保证传感器的正常工作。
83.实施例3
84.本实施例提供一种终端设备，该终端设备包括上述实施例1至2中任一的基于耳机接口的控制模块。
85.本实施例中的终端设备包括基于耳机接口的控制模块，终端设备可以是音响设备、电视机、手机、cd(compact disc，激光唱片)机、无线电话、mp3(moving picture experts group audio layer iii，一种音频压缩技术)播放器、数字化笔记本电脑、数码相机等，终端设备的耳机插座通过i2c总线与控制器通信连接，以控制终端设备内其他器件的工作。
86.在一可选的实施方式中，终端设备为刷卡器，耳机插头连接的传感器为卡片，在耳
机插头插入耳机插座时，可以实现刷卡功能。
87.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。