實現(xiàn)兼容usb通訊與音頻通訊的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種通過USB物理接口實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通訊的裝置及方法，涉及移動金融支付終端領域。該裝置包括處理器、音頻信號處理電路、物理通道切換電路和USB插座；USB插座設置有USB接口和音頻接口；物理通道切換電路包括雙通道的模擬開關芯片和控制電路；模擬開關芯片包括開關控制器、第一開關和第二開關；第一開關包括第一常開觸點和第一常閉觸點，第二開關包括第二常開觸點和第二常閉觸點；開關控制器與控制電路相連，第一常開觸點、第二常開觸點均與USB通信模塊相連，第一常閉觸點、第二常閉觸點均與音頻通信模塊相連。本發(fā)明的適用范圍比較廣泛，不僅體積較小，使用成本較低，而且能夠提供一致的用戶體驗。
【專利說明】實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通訊的裝置及方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及移動金融支付終端領域，具體涉及一種通過USB物理接口實現(xiàn)兼容 USB通訊與音頻通訊的裝置及方法。

【背景技術】
[0002] 用戶通過智能卡（1C卡）進行網(wǎng)上銀行業(yè)務或者智能卡電子現(xiàn)金業(yè)務時，智能卡 終端能夠為用戶提供比較安全的加密通信管道；隨著時代的進步，新一代金融智能卡已經(jīng) 廣泛應用于社會之中。
[0003] 現(xiàn)有的智能卡終端建立數(shù)據(jù)通訊的物理連接通道采用的接口 一般為 USB (Universal Serial Bus通用串行總線）接口和/或3. 5mm的音頻接口。
[0004] 智能卡終端通過USB接口與PC (Personal Computer個人計算機）連接，智能卡終 端通過USB接口與PC連接后，枚舉成標準的 CCID (Integrated Circuit (s) Cards Interface Device智能卡接口設備），以便于PC端建立連接。CCID標準為PC與智能卡終端的連接建 立統(tǒng)一的標準，能夠實現(xiàn)不同廠家終端設備的兼容。
[0005] 智能卡終端通過3. 5mm的音頻接口與智能手機或平板連接，能夠使得與金融支付 相關的外接設備越來越豐富，不僅繼承了移動智能設備便攜和即時可用的優(yōu)點，而且顯著 的擴展了外接設備的使用場景；智能卡終端只需通過音頻接口結合運行于智能設備上的應 用程序實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，即可依靠智能設備的移動數(shù)據(jù)服務與網(wǎng)銀服務器建立連接。
[0006] 但是，采用USB接口和/或3. 5mm的音頻接口的智能卡終端使用時，存在以下缺 陷：
[0007] (1)對于單一采用USB接口的智能卡終端而言，雖然USB接口以其通用性受到廣泛 的支持，但是采用USB接口的智能卡終端需要依靠 PC與網(wǎng)銀服務器建立連接（即通過硬件 連接），其使用環(huán)境受到一定的限制，適用范圍比較單一。
[0008] (2)對于單一米用3. 5mm的首頻接口的智能卡終〗而而目，因為首頻接口會受到首 頻采樣率和硬件特性的限制，所以音頻接口的數(shù)據(jù)通訊速率較低。因此，采用3. 5_的音頻 接口的智能卡終端僅能適用于數(shù)據(jù)量較小、并且對速率要求較低的環(huán)境；與此同時，單一采 用3. 5mm的音頻接口的智能卡終端無法與PC連接，進而縮短了智能卡終端的使用時間，難 以滿足用戶的需求。
[0009] (3)對于同時采用USB接口和3. 5mm的音頻接口的智能卡終端而言，USB接口和 3. 5mm的音頻接口增加了智能卡終端的體積和制造成本。


【發(fā)明內容】

[0010] 針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種通過USB物理接口實現(xiàn) 兼容USB通訊與音頻通訊的裝置及方法，本發(fā)明的適用范圍比較廣泛，不僅體積較小，使用 成本較低，而且準確性較高，比較可靠，能夠提供一致的用戶體驗。
[0011] 為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術方案是：一種通過USB物理接口實現(xiàn)兼容USB 通訊與音頻通訊的裝置，包括智能卡終端，所述智能卡終端包括處理器、音頻信號處理電 路、物理通道切換電路和USB插座；所述處理器和音頻信號處理電路相連，處理器和音頻信 號處理電路均通過物理通道切換電路與USB插座相連，USB插座設置有用于連接USB連接 線的USB接口、用于連接音頻連接線的音頻接口；
[0012] 所述處理器包括USB通信模塊，音頻信號處理電路包括音頻通信模塊；物理通道 切換電路包括雙通道的模擬開關芯片和用于信號檢測和通道切換的控制電路；模擬開關芯 片包括開關控制器、第一開關和第二開關；第一開關包括第一常開觸點、第一常閉觸點和第 一公共端，第二開關包括第二常開觸點、第二常閉觸點和第二公共端；
[0013] 所述開關控制器與控制電路相連，所述第一常開觸點、第二常開觸點均與USB通 信模塊相連，所述第一常閉觸點、第二常閉觸點均與音頻通信模塊相連；
[0014] 所述USB插座包括電源引腳VCC、負電壓數(shù)據(jù)引腳D-、正電壓數(shù)據(jù)引腳D+、空閑引 腳ID和接地引腳GND ;電源引腳VCC與5V電壓的電源相連，負電壓數(shù)據(jù)引腳D-與第一公 共端相連，正電壓數(shù)據(jù)引腳D+與第二公共端相連，接地引腳GND接地；
[0015] 所述實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通訊的裝置進行通訊時，確定通訊對象，若通訊對 象為個人計算機PC，則將USB插座通過USB連接線與PC連接；若通訊對象為移動智能設備， 則將USB插座通過音頻連接線與移動智能設備連接；
[0016] 上電啟動智能卡終端，初始化處理器和音頻信號處理電路；物理通道切換電路 的控制電路輸出USB檢測信號Detect的信號電平至模擬開關芯片；模擬開關芯片判斷 Detect的/[目號電平是否為商電平：
[0017] 若Detect的信號電平為高電平，模擬開關芯片的開關控制器將第一開關切換至 第一常開觸點，USB插座的負電壓數(shù)據(jù)引腳D-與處理器的USB通信模塊連接；開關控制器 將第二開關切換至第二常開觸點，USB插座的正電壓數(shù)據(jù)引腳D+與USB通信模塊連接；USB 通信模塊對USB枚舉完成后，處理器按智能卡接口設備CCID標準格式響應PC的命令；
[0018] 若Detect的信號電平不為高電平，開關控制器將第一開關切換至第一常閉觸點， USB插座的負電壓數(shù)據(jù)引腳D-與音頻信號處理電路的音頻通信模塊連接；開關控制器將第 二開關切換至第二常閉觸點，USB插座的正電壓數(shù)據(jù)引腳D+與音頻通信模塊連接；USB插座 的空閑引腳ID向音頻通信模塊發(fā)送音頻左聲道信號后，音頻信號處理電路響應移動智能 設備的命令。
[0019] 在上述技術方案的基礎上，所述USB插座采用USB2. 0標準的Micro USB插座。
[0020] 在上述技術方案的基礎上，所述智能卡終端還包括音頻連接線，所述音頻連接線 采用定制連接線，其一端為3. 5mm音頻插頭，另一端為標準的Micro USB插頭；所述音頻連 接線通過Micro USB插頭與USB插座的音頻接口連接。
[0021] 在上述技術方案的基礎上，所述智能卡終端還包括USB連接線，所述USB連接線與 USB插座的USB接口連接。
[0022] 一種基于上述裝置的實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通訊的方法，包括以下步驟：
[0023] A、確定通訊對象，若通訊對象為個人計算機PC，則將USB插座通過USB連接線與 PC連接；若通訊對象為移動智能設備，則將USB插座通過音頻連接線與移動智能設備連 接；
[0024] B、上電啟動智能卡終端，初始化處理器和音頻信號處理電路；物理通道切換電路 的控制電路輸出USB檢測信號Detect的信號電平至模擬開關芯片；模擬開關芯片判斷 Detect的信號電平是否為高電平，若是，轉到步驟C ;否則轉到步驟D ;
[0025] C、模擬開關芯片的開關控制器將第一開關切換至第一常開觸點，USB插座的負電 壓數(shù)據(jù)引腳D-與處理器的USB通信模塊連接；開關控制器將第二開關切換至第二常開觸 點，USB插座的正電壓數(shù)據(jù)引腳D+與USB通信模塊連接；USB通信模塊對USB枚舉完成后， 處理器按智能卡接口設備CCID標準格式響應PC的命令；
[0026] D、開關控制器將第一開關切換至第一常閉觸點，USB插座的負電壓數(shù)據(jù)引腳D-與 音頻信號處理電路的音頻通信模塊連接；開關控制器將第二開關切換至第二常閉觸點，USB 插座的正電壓數(shù)據(jù)引腳D+與音頻通信模塊連接；USB插座的空閑引腳ID向音頻通信模塊 發(fā)送音頻左聲道信號后，音頻信號處理電路響應移動智能設備的命令。
[0027] 在上述技術方案的基礎上，所述移動智能設備為智能手機或者平板電腦。
[0028] 在上述技術方案的基礎上，步驟C中所述處理器按CCID標準格式響應PC的命令 包括以下步驟：處理器控制USB通信模塊發(fā)送USB_D-信號（USB負壓信號）至USB插座的 負電壓數(shù)據(jù)引腳D-，處理器控制USB通信模塊發(fā)送USB_D+ (USB正壓信號）至USB插座的正 電壓數(shù)據(jù)引腳D+。
[0029] 在上述技術方案的基礎上，步驟D中所述音頻信號處理電路響應移動智能設備的 命令包括以下步驟：音頻信號處理電路控制音頻通信模塊發(fā)送音頻麥克風信號至USB插座 的負電壓數(shù)據(jù)引腳D-，音頻通信模塊發(fā)送音頻接地信號至USB插座的正電壓數(shù)據(jù)引腳D+。
[0030] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0031] (1)本發(fā)明的處理器包括USB通信模塊，音頻信號處理電路包括音頻通信模塊， USB插座能夠同時連接USB連接線和音頻連接線，物理通道切換電路包括雙通道模擬開關 芯片和用于信號檢測和通道切換的控制電路。USB通信模塊能夠支持USB接口的通訊設備， 音頻信號處理模塊能夠支持音頻接口的通訊設備；通道模擬開關芯片能夠確定當前使用的 通訊設備、并根據(jù)通訊設備的接口類型選擇信號傳輸對象。因此，本發(fā)明能夠通過單一的 USB插座接入支持USB接口或音頻接口的通訊設備，進而實現(xiàn)兼容支持USB接口或音頻接口 的通訊設備的通訊，不僅適用范圍比較廣泛，而且體積較小，使用成本較低，能夠提供一致 的用戶體驗。
[0032] (2)本發(fā)明能夠通過物理通道切換電路自動設別、并切換USB或音頻的通訊方式， 其準確性較高，比較可靠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明實施例中實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通訊的裝置的結構框圖；
[0034] 圖2為本發(fā)明實施例中物理通道切換電路與USB插座配合的結構框圖。

【具體實施方式】
[0035] 以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0036] 參見圖1所示，本發(fā)明實施例中的通過USB物理接口實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通 訊的裝置，包括智能卡終端，智能卡終端包括處理器、音頻信號處理電路、物理通道切換電 路和USB插座。處理器和音頻信號處理電路相連，處理器和音頻信號處理電路均通過物理 通道切換電路與USB插座相連。USB插座設置有用于連接USB連接線的USB接口、用于連接 音頻連接線的音頻接口，USB插座能夠通過USB接口與USB連接線連接，能夠通過音頻接口 與音頻連接線連接。
[0037] 參見圖2所示，處理器包括USB通信模塊，音頻信號處理電路包括音頻通信模塊； 物理通道切換電路包括雙通道的模擬開關芯片和用于信號檢測和通道切換的控制電路。模 擬開關芯片包括開關控制器、第一開關和第二開關；第一開關包括第一常開觸點、第一常閉 觸點和第一公共端，第二開關包括第二常開觸點、第二常閉觸點和第二公共端。
[0038] 開關控制器與控制電路相連，第一常開觸點、第二常開觸點均與USB通信模塊相 連，第一常閉觸點、第二常閉觸點均與音頻通信模塊相連。
[0039] USB插座包括電源引腳VCC、負電壓數(shù)據(jù)引腳D-、正電壓數(shù)據(jù)引腳D+、空閑引腳ID 和接地引腳GND。電源引腳VCC與5V電壓的電源相連，負電壓數(shù)據(jù)引腳D-與第一公共端相 連，正電壓數(shù)據(jù)引腳D+與第二公共端相連，接地引腳GND接地。
[0040] 本發(fā)明實施例中的USB插座采用Micro USB插座（采用USB2. 0標準的便攜的USB 插座）；音頻連接線采用定制連接線，其一端為3. 5mm音頻插頭，另一端為標準的Micro USB 插頭。
[0041] 本發(fā)明實施例中用于上述裝置的通過USB物理接口實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通訊 的方法，包括以下步驟：
[0042] S1 :確定通訊對象，參見圖1所示，若通訊對象為PC，則將USB插座通過USB連接 線與PC連接；若通訊對象為移動智能設備（例如智能手機或者平板電腦），則將USB插座 通過音頻連接線與移動智能設備連接。
[0043] S2 :上電啟動智能卡終端，初始化處理器和音頻信號處理電路。
[0044] S3 :物理通道切換電路的控制電路輸出Detect (USB檢測信號）的信號電平至模擬 開關芯片。模擬開關芯片判斷Detect的信號電平是否為高電平，若是，確定當前的通訊對 象為PC，轉到步驟S4 ;否則確定當前的通訊對象為移動智能設備，轉到步驟S5。
[0045] 由于USB連接線連接PC時，USB插座的電源引腳VCC會產(chǎn)生5V的電壓，進而使得 Detect的信號電平為高電平，因此若Detect的信號電平為高電平，則能夠確定當前連接通 訊對象的連接線為USB連接線。
[0046] S4 :模擬開關芯片的開關控制器將第一開關切換至第一常開觸點，USB插座的負 電壓數(shù)據(jù)引腳D-與處理器的USB通信模塊連接；開關控制器將第二開關切換至第二常開觸 點，USB插座的正電壓數(shù)據(jù)引腳D+與USB通信模塊連接。USB通信模塊對USB枚舉完成后， 處理器按CCID標準格式響應PC的命令。處理器響應PC的命令時，控制USB通信模塊發(fā)送 USB_D-信號（USB負壓信號）至USB插座的負電壓數(shù)據(jù)引腳D-，處理器控制USB通信模塊 發(fā)送USB_D+(USB正壓信號）至USB插座的正電壓數(shù)據(jù)引腳D+。
[0047] S5:開關控制器將第一開關切換至第一常閉觸點，USB插座的負電壓數(shù)據(jù)引腳 D-與音頻信號處理電路的音頻通信模塊連接；開關控制器將第二開關切換至第二常閉觸 點，USB插座的正電壓數(shù)據(jù)引腳D+與音頻通信模塊連接。USB插座的空閑引腳ID向音頻 通信模塊發(fā)送音頻左聲道（Audio_LEFT)信號后，音頻信號處理電路響應移動智能設備的 命令。音頻信號處理電路響應移動智能設備的命令時，控制音頻通信模塊發(fā)送音頻麥克 風信號（Audio_MIC)至USB插座的負電壓數(shù)據(jù)引腳D-，音頻通信模塊發(fā)送音頻接地信號 (Audio_GND)至USB插座的正電壓數(shù)據(jù)引腳D+。
[〇〇48] 本發(fā)明不局限于上述實施方式，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離 本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護 范圍之內。本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。
【權利要求】
1. 一種通過USB物理接口實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通訊的裝置，包括智能卡終端，其特 征在于：所述智能卡終端包括處理器、音頻信號處理電路、物理通道切換電路和USB插座； 所述處理器和音頻信號處理電路相連，處理器和音頻信號處理電路均通過物理通道切換電 路與USB插座相連，USB插座設置有用于連接USB連接線的USB接口、用于連接音頻連接線 的音頻接口； 所述處理器包括USB通信模塊，音頻信號處理電路包括音頻通信模塊；物理通道切換 電路包括雙通道的模擬開關芯片和用于信號檢測和通道切換的控制電路；模擬開關芯片包 括開關控制器、第一開關和第二開關；第一開關包括第一常開觸點、第一常閉觸點和第一公 共端，第二開關包括第二常開觸點、第二常閉觸點和第二公共端； 所述開關控制器與控制電路相連，所述第一常開觸點、第二常開觸點均與USB通信模 塊相連，所述第一常閉觸點、第二常閉觸點均與音頻通信模塊相連； 所述USB插座包括電源引腳VCC、負電壓數(shù)據(jù)引腳D-、正電壓數(shù)據(jù)引腳D+、空閑引腳ID 和接地引腳GND ;電源引腳VCC與5V電壓的電源相連，負電壓數(shù)據(jù)引腳D-與第一公共端相 連，正電壓數(shù)據(jù)引腳D+與第二公共端相連，接地引腳GND接地； 所述實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通訊的裝置進行通訊時，確定通訊對象，若通訊對象為 個人計算機PC，將USB插座通過USB連接線與PC連接；若通訊對象為移動智能設備，將USB 插座通過音頻連接線與移動智能設備連接； 上電啟動智能卡終端，初始化處理器和音頻信號處理電路；物理通道切換電路的控制 電路輸出USB檢測信號Detect的信號電平至模擬開關芯片；模擬開關芯片判斷Detect的 信號電平是否為高電平： 若Detect的信號電平為高電平，模擬開關芯片的開關控制器將第一開關切換至第一 常開觸點，USB插座的負電壓數(shù)據(jù)引腳D-與處理器的USB通信模塊連接；開關控制器將第 二開關切換至第二常開觸點，USB插座的正電壓數(shù)據(jù)引腳D+與USB通信模塊連接；USB通信 模塊對USB枚舉完成后，處理器按智能卡接口設備CCID標準格式響應PC的命令； 若Detect的信號電平不為高電平，開關控制器將第一開關切換至第一常閉觸點，USB 插座的負電壓數(shù)據(jù)引腳D-與音頻信號處理電路的音頻通信模塊連接；開關控制器將第二 開關切換至第二常閉觸點，USB插座的正電壓數(shù)據(jù)引腳D+與音頻通信模塊連接；USB插座的 空閑引腳ID向音頻通信模塊發(fā)送音頻左聲道信號后，音頻信號處理電路響應移動智能設 備的命令。
2. 如權利要求1所述的實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通訊的裝置，其特征在于：所述USB插 座采用USB2. 0標準的Micro USB插座。
3. 如權利要求2所述的實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通訊的裝置，其特征在于：所述智能 卡終端還包括音頻連接線，所述音頻連接線采用定制連接線，其一端為3. 5mm音頻插頭，另 一端為標準的MicroUSB插頭；所述音頻連接線通過Micro USB插頭與USB插座的音頻接口 連接。
4. 如權利要求1至3任一項所述的實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通訊的裝置，其特征在于： 所述智能卡終端還包括USB連接線，所述USB連接線與USB插座的USB接口連接。
5. -種基于權利要求1至4任一項所述裝置的實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通訊的方法， 其特征在于，包括以下步驟： A、 確定通訊對象，若通訊對象為個人計算機PC，將USB插座通過USB連接線與PC連接； 若通訊對象為移動智能設備，將USB插座通過音頻連接線與移動智能設備連接； B、 上電啟動智能卡終端，初始化處理器和音頻信號處理電路；物理通道切換電路的控 制電路輸出USB檢測信號Detect的信號電平至模擬開關芯片；模擬開關芯片判斷Detect 的信號電平是否為高電平，若是，轉到步驟C ;否則轉到步驟D ; C、 模擬開關芯片的開關控制器將第一開關切換至第一常開觸點，USB插座的負電壓數(shù) 據(jù)引腳D-與處理器的USB通信模塊連接；開關控制器將第二開關切換至第二常開觸點，USB 插座的正電壓數(shù)據(jù)引腳D+與USB通信模塊連接；USB通信模塊對USB枚舉完成后，處理器 按智能卡接口設備CCID標準格式響應PC的命令； D、 開關控制器將第一開關切換至第一常閉觸點，USB插座的負電壓數(shù)據(jù)引腳D-與音頻 信號處理電路的音頻通信模塊連接；開關控制器將第二開關切換至第二常閉觸點，USB插 座的正電壓數(shù)據(jù)引腳D+與音頻通信模塊連接；USB插座的空閑引腳ID向音頻通信模塊發(fā) 送音頻左聲道信號后，音頻信號處理電路響應移動智能設備的命令。
6. 如權利要求5所述的實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通訊的方法，其特征在于：所述移動 智能設備為智能手機或者平板電腦。
7. 如權利要求5或6所述的實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通訊的方法，其特征在于：步驟C 中所述處理器按CCID標準格式響應PC的命令包括以下步驟：處理器控制USB通信模塊發(fā) 送USB_D-信號（USB負壓信號）至USB插座的負電壓數(shù)據(jù)引腳D-，處理器控制USB通信模 塊發(fā)送USB_D+(USB正壓信號）至USB插座的正電壓數(shù)據(jù)引腳D+。
8. 如權利要求5或6所述的實現(xiàn)兼容USB通訊與音頻通訊的方法，其特征在于：步驟D 中所述音頻信號處理電路響應移動智能設備的命令包括以下步驟：音頻信號處理電路控制 音頻通信模塊發(fā)送音頻麥克風信號至USB插座的負電壓數(shù)據(jù)引腳D-，音頻通信模塊發(fā)送音 頻接地信號至USB插座的正電壓數(shù)據(jù)引腳D+。
【文檔編號】G06F13/38GK104063348SQ201410270162
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權日:2014年6月17日
【發(fā)明者】熊傳光, 付積存, 劉端, 余曉, 彭珠文 申請人:武漢天喻信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司