基于标准Micro USB接口的手机接口复用电路

摘要

本发明提供了一种基于标准Micro USB接口的手机接口复用电路，包括：接口器件、模拟开关；接口器件的第2、3管脚分别与模拟开关的公共端第8、7管脚相连，接口器件的第4管脚通过第一磁珠接到基带处理器的耳机MIC输入端，接口器件的第5管脚通过第二磁珠连接到信号地；模拟开关的第1管脚接基带处理器的正极信号端，模拟开关的第12管脚接基带处理器的负极信号端，模拟开关的第2、3管脚分别通过第三磁珠、第四磁珠接到基带处理器耳机立体声输出端，模拟开关的第4、5管脚分别通过第一二极管、第二二极管接到基带处理器的串口收发端，模拟开关的第6管脚接信号地；模拟开关的第9、10管脚接模拟开关控制电路，模拟开关的第11管脚接供电电源。

说明书

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种基于标准Micro USB接口的手机接口复用电路。

背景技术

现有的手机，便携媒体播放器(PMP)，移动互联网设备(MID)等便携产品，需要各种各样的接口以提供数据连接，音频和视频输出，对内部进行编程和固件升级，对锂电池充电。除了USB数据接口和标准的3.5mm 或2.5mm耳机音频接口，各家公司使用各种各样的接口机械结构和自己特定的接口引脚定义。由此产生了大量的各种各样的不兼容的充电器，数据线等附件。

比如：现有手机的一个典型的接口方案是USB和串口复用一个8管脚 或者10管脚扁头连接器，耳机采用一个单独四段插口，有的手机上还可以看到一个20管脚的连接器，来实现各种功能接口，因此相当浪费空间和成本。还有一个问题是这些纷繁复杂的接口定义不统一，导致配件不能通用，造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于标准Micro USB接口的手机接口复用电路，使得在只有一个标准Micro USB接口的情况下，实现串口、USB、耳机、充电器、FM天线等功能。

本发明实施例是这样实现的，一种基于标准Micro USB接口的手机接口复用电路，包括：接口器件（X6）、模拟开关（S2）；接口器件（X6）的第2、3管脚分别与模拟开关（S2）的公共端第8、7管脚相连，接口器件（X6）的第4管脚通过第一磁珠（L4）接到基带处理器的耳机MIC输入端，接口器件（X6）的第5管脚通过第二磁珠（L35）连接到信号地；模拟开关（S2）的第1管脚接基带处理器的正极（USB D+）信号端，模拟开关（S2）的第12管脚接基带处理器的负极（USB D-）信号端，模拟开关（S2）的第2、3管脚分别通过第三磁珠（L22）、第四磁珠（L33）接到基带处理器耳机立体声输出端，模拟开关（S2）的第4、5管脚分别通过第一二极管（VD1）、第二二极管（VD6）接到基带处理器的串口收发端，模拟开关（S2）的第6管脚接信号地；模拟开关（S2）的第9、10管脚接模拟开关控制电路，模拟开关（S2）的第11管脚接供电电源。

其中，还包括第一电阻（R29），所述第一电阻（R29）的一端与所述第一二极管（VD1）的阳极相连，另一端接上拉电源（VDDIO）。

其中，还包括第二电阻（R48），所述第二电阻（R48）的一端与所述第二二极管（VD6）的阳极相连，另一端接上拉电源（VDDIO）。

其中，还包括三极管（VT1），所述三极管（VT1）的基极连接到接口器件（X6）的第1管脚，所述三极管（VT1）的第发射极接信号地，所述三极管（VT1）集电极连接到模拟开关（S2）的控制管脚第10管脚。

其中，所述三极管（VT1）为NPN型三极管。

其中，所述手机接口包括：串口、USB接口、耳机接口、充电器接口和FM天线接口。

其中，所述模拟开关（S2）具有过负电压能力。

其中，所述接口器件（X6）为标准Micro USB接口器件。

其中，还包括信号线保护电路。

本发明实施例与现有技术相比，有益效果在于： 本发明通过引入SP3T模拟开关和相关外围电路，在软件的配合下，实现基于标准Micro USB接口的串口、USB、耳机、充电器、FM天线复用电路。减少了手机接口的数量和接口管脚的数量，简化手机结构设计，减少接口所占空间，降低产品成本，提高产品竞争力。

附图说明

图1是本发明电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1所示，本发明基于标准Micro USB 接口，X6为符合Micro USB接口规范的连接器，在连接USB设备或者USB HOST时，X6的第1管脚为VBUS信号，第2管脚为USB D-信号，第3管脚为USB D+信号，第4管脚为USB ID信号，第5管脚为接地信号。本发明中，X6不同的管脚在连接不同的外设时可以复用为外设相应信号并实现相应功能。

本发明采用了一个双路SP3T模拟开关S2，其中：S2的第7、8管脚为公共端；第1、12管脚为USB2.0信号端，与公共端导通时可以通过USB2.0信号以及比USB2.0速率低的信号；第2、3管脚为耳机音频信号端，与公共端导通时可以通过±1.5V的交流信号；第4、5管脚为USB2.0信号端，与公共端导通时可以通过USB2.0信号以及比USB2.0速率低的信号；S2的第6管脚为信号地；S2的第9、10管脚为SP3T模拟开关的控制信号端；S2的第11管脚为S2的供电管脚。

X6的第1管脚接VT1的第1管脚，信号网络为VCHARGE,X6的第2、3管脚连接到SP3T模拟开关S2的公共端第8、7管脚，信号网络分别为MICRO_USB_M、MICRO_USB_P， X6的第4管脚通过磁珠L4接到基带处理器的耳机MIC输入端，信号网络为EARPHONE_MIC,X6的第5管脚通过磁珠L35连接到信号地, 信号网络为FM_ANT。VT1的第1管脚连接到X6的第1管脚，VT1的第2管脚连接信号地，VT1的第3管脚连接到S2的控制端第10管脚。S2为SP3T模拟开关，S2的第1管脚接基带处理器的USB D+端，信号网络为USB_DP，第12管脚接基带处理器的USB D-端，信号网络为USB_DM；S2的第2、3管脚分别通过磁珠L22、L33接到手机基带处理器耳机立体声输出端，信号网络分别为EAR_L、EAR_R；S2的第4、5管脚分别通过二极管VD1、VD6接到手机基带处理器的串口收发端，信号网络分别为URXD1、UTXD1，VD1和R29组成串口接收的隔离电路，VD6和R48组成串口发送的隔离电路和耳机消POP音电路，R29和R48均上拉到电源VDDIO；S2的第6管脚接信号地；S2的第7、8管脚分别接X6的第3、2管脚；S2的第9、10管脚为控制管脚，信号网络为USB_AUDIO_UART_C1、USB_AUDIO_UART_C0；S2的第11管脚为S2的供电电源管脚，接VBAT。

实施例。

本发明电路的具体实施原理以规格型号为ISL54214的SP3T模拟开关为例，但本发明涉及的原理和方法在其他SP3T模拟开关上照样适用。

1）以ISL54214为例，其控制逻辑为：

C1C0SP3T模拟开关的模式00模拟开关关闭01S2的公共端8、7管脚分别和S2的4、5管脚导通10S2的公共端8、7管脚分别和S2的12、1管脚导通11S2的公共端8、7管脚分别和S2的2、3 管脚导通

因此，当C1C0为00时，模拟开关S2关闭；当C1C0为01时，S2的公共端8、7管脚分别和S2的4、5管脚导通，实现串口数据功能；当C1C0为10时，S2的公共端8、7管脚分别和S2的12、1管脚导通，实现USB数据功能；当C1C0为11时，S2的公共端8、7管脚分别和S2的2、3 管脚导通，基带芯片的耳机音频信号可以输出。

2）在手机上电到开机完成前，模拟开关由硬件默认在串口——C1C0为01，即USB_AUDIO_UART_C1、USB_AUDIO_UART_C0分别为低电平、高电平，就可以实现串口下载和调试功能。将USB_AUDIO_UART_C1、USB_AUDIO_UART_C0分别由硬件置为低电平、高电平的硬件方法很多，比如外加上电默认的上下拉电路，或者采用手机基带芯片里面上电后默认是下拉、上拉的GPIO，本发明具体实施时采用的是手机基带芯片里上电后USB_AUDIO_UART_C1默认为下拉、USB_AUDIO_UART_C0默认为上拉的GPIO，省去外围的上下拉电路，节约成本。在手机开机完成后，由软件控制USB_AUDIO_UART_C1、USB_AUDIO_UART_C0状态为高电平，即C1C0为11，则S2的公共端8、7管脚分别和S2的2、3 管脚导通，则插入耳机后，就可以进行耳机立体声音乐输出，实现耳机立体声电路。当插入USB数据线或者充电器后，由于USB数据线的第1管脚为VBUS——5V电压，而充电器的第1管脚也为5V以及以上的电压，因此VCHARGE网络为高电平，此高电平触发手机基带芯片产生中断，然后手机基带芯片将USB_AUDIO_UART_C1、USB_AUDIO_UART_C0分别置为高电平、低电平，即C1C0为10，S2的公共端8、7管脚分别和S2的12、1管脚导通，如果是USB，则PC将对手机进行枚举，完成存储或者充电功能；若是标准或者非标准充电器，则就只进行充电，从而实现USB数据或者充电电路。

3）当插入耳机后，耳机的MIC实际接的是X6的第4管脚，耳机的地接的是X6的第5管脚，而开机后模拟开关S2默认是耳机导通，则开机后耳机的左右声道信号EAR_L、EAR_R和MIC信号EARPHONE_MIC均导通，即实现耳机通话和立体声音乐电路，可以实现手机的耳机音乐和通话功能。同时，由于耳机的地线较长，是良好的FM天线，本发明将X6的第5管脚通过磁珠接地，磁珠对直流以及低频信号没有影响，因此不影响充电和USB功能，但是在FM信号的频段（约60M~110Mhz），磁珠呈现较大阻抗，将FM_ANT网络直接接到FM  tuner的天线输入端，就可以将FM收音信号送到FM tuner的天线输入端而不是导入手机的信号地，实现FM收音天线电路，进而实现收音机功能，而不需要另外拉一条FM天线，简化设计，节约成本。

4）本发明增加了串口接收隔离电路，目的是匹配不同电压的串口线输入，串口接收支路的隔离电路由二极管VD1和上拉电阻R29组成。此外，由于手机开机前模拟开关S2默认在串口，因此，在关机的情况下插着耳机并开机，这时耳机实际是与串口导通，若此时串口打印调试信息，串口的输出就会输出到耳机，在耳机上就会听到刺耳的POP音。由于串口输出的电压都很高（2.8V左右），一般会超出耳机的承受范围，有可能对用户耳朵造成潜在损坏，同时也会对耳机造成损坏。为了解决这个问题，本发明在串口发送支路也增加了隔离电路，由VD6和R48组成，R29和R48分别上拉到VDDIO电源，这样就可以解决关机情况下插着耳机再开机时的POP音问题，其原理是：耳机端的阻抗很小，一般标准耳机为32欧姆，若R48阻值选择远大于耳机阻抗，则串口输出到耳机上的只是R48和耳机阻抗的分压，幅度会很小，用户一般听不到，就达到了保护耳机和消除POP音的目的。

5）本发明在模拟开关的控制脚C0上增加了一个NPN三极管VT1。在关机的情况下插入USB线充电开机过程中，由于开机完成前模拟开关还默认在串口，这时实际上USB数据线接到了串口线上，由于串口在不工作时都是高电平，而这时USB数据线又和串口事实导通，因此导致串口上的高电平会使得如PC等USB HOST端在枚举手机USB设备的时候报错，提示类似“无法识别的USB设备”的故障。在增加VT1后，当插入USB线后，VCHARGE为高，则S2的C0被强制拉为低电平，这样S2的控制逻辑C1C0就变成X0，避开了01而连接到串口的情况，当用户拔出USB线后，S2的C0控制脚又受手机基带芯片的GPIO控制，这样就避免了USB HOST端出现“无法识别的USB设备”故障，影响用户体验。

6）当用户插入充电器后（包括标准充电器和非标准充电器），充电器的供电管脚接X6的第1管脚，充电器的信号地管脚接X6的第5管脚，由于磁珠L35在直流的时候阻抗很小，可视作短路，则相当于充电器的信号地管脚和手机的信号地导通，实现充电电路，因此可以对手机进行充电。标准充电器和非标准充电器的识别由软件完成。

7）由于耳机经过隔直后的音频信号为交流电压，含有负电压，因此所选用的模拟开关要有一定过负电压的能力，本发明可以使用但不限于规格信号为ISL54214的模拟开关。

本发明主要应用于手机但不限于手机，也可以应用于其他电子产品。该发明符合手机等便携式设备接口的发展方向，有很高的实用价值和创新价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。