终端外设及音频信号的传输方法

摘要

本发明实施例提供了一种终端外设及音频信号的传输方法，其中，上述终端外设包括：USB插头、音频模块、及设备控制模块；其中，设备控制模块，用于控制USB插头与音频模块之间进行信号传输所采用的传输通道，其中，通道包括第一传输通道和第二传输通道，第一传输通道包括USB音频类UAC音频通道，第二传输通道包括低功耗芯片间串行媒体SLIM总线音频通道。

权利要求

1.一种终端外设，其特征在于，包括：通用串行总线USB插头、音频模块、及设备控制模块；其中，所述设备控制模块，用于控制所述USB插头与所述音频模块之间进行信号传输所采用的传输通道，其中，所述通道包括第一传输通道和第二传输通道，所述第一传输通道包括USB音频类UAC音频通道，所述第二传输通道包括低功耗芯片间串行媒体SLIM总线音频通道，并且其中，所述SLIM总线音频通道具有优先权。

2.根据权利要求1所述的终端外设，其特征在于，所述UAC音频通道，用于将通过所述USB插头接收的音频信号由USB格式转换为集成电路IC间音频I2S格式；所述SLIM总线音频通道，用于将通过所述USB插头接收的音频信号由低功耗芯片间串行媒体SLIM总线格式转换为I2S格式。

3.根据权利要求1所述的终端外设，其特征在于，所述终端外设还包括：第一转换桥模块，设置于所述第一传输通道上，用于将从所述USB插头接收的音频信号由USB格式转换为I2S格式。

4.根据权利要求3所述的终端外设，其特征在于，所述第一转换桥模块内置于所述设备控制模块中。

5.根据权利要求1所述的终端外设，其特征在于，所述终端外设还包括：第二转换桥模块，设置于所述第二传输通道上，用于将从所述USB插头接收的音频信号由SLIMbus格式转换为I2S格式。

6.根据权利要求5所述的终端外设，其特征在于，所述第二转换桥模块包括集线器HUB。

7.根据权利要求5所述的终端外设，其特征在于，所述第二转换桥模块为可编程电路模块，用于从所述设备控制模块中获取固件升级程序，其中，所述固件升级程序用于将所述第二转换桥模块由第一功能转换为第二功能，其中，所述第一功能为将音频信号由SLIMbus格式转换为I2S格式，所述第二功能为将从所述USB插头接收的音频信号由Soundwire总线格式转换为I2S格式。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的终端外设，其特征在于，所述USB插头包括：USB Type-C插头。

9.一种音频信号的传输方法，其特征在于，

终端外设与终端连接后，所述终端外设确定USB插头与音频模块进行信号传输所采用的通道类型，其中，所述通道类型包括设置于所述USB插头和所述音频模块之间的第一传输通道和第二传输通道，所述第一传输通道包括USB音频类UAC音频通道，所述第二传输通道包括低功耗芯片间串行媒体SLIM总线音频通道，所述SLIM总线音频通道具有优先权；

所述终端外设依据确定的所述通道类型进行所述USB插头与所述音频模块之间的信号传输。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述终端外设确定USB插头与音频模块进行信号传输所采用的通道类型之前，包括：所述终端外设向所述终端发送第一通知信息，其中，该第一通知信息用于指示所述终端外设支持采用所述第二传输通道传输音频信号；

所述终端外设接收所述终端的第二通知信息，其中，所述第二通知信息用于指示所述终端支持采用SLIM总线音频通道传输音频信号。

11.一种终端外设，其特征在于，包括：通用串行总线USB插头、音频模块、及设备控制模块，所述设备控制模块与所述USB插头和所述音频模块连接；所述终端外设还包括：第一转换桥模块，与所述USB插头连接和所述设备控制模块连接，用于将从所述USB插头接收的音频信号由USB格式转换为I2S格式；

第二转换桥模块，与所述USB插头连接和所述设备控制模块连接，用于将从所述USB插头接收的音频信号由SLIMbus格式转换为I2S格式，其中，将所述音频信号由SLIMbus格式转换为I2S格式具有优先权。

说明书

终端外设及音频信号的传输方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电子设备领域，具体而言，涉及一种终端外设及音频信号的传输方法。

背景技术

[0002] 目前USB Type-C耳机主要有两种实现架构：UAC数字耳机和模数混合耳机。

[0003] UAC数字耳机：

[0004] UAC耳机由四部分构成：USB转I2S桥模块、音频CODEC模块、线控、耳机和麦克风本体。遵循USB Audio Device Class Specification。

[0005] UAC:USB Audio Class，USB音频类，一个像USB这样的通用数据接口，可以有很多种实现数字音频数据传输的方式。不同的开发者可以根据自己的喜好和需求，定义任意的控制方式，传输模式，音频格式等等参数。

[0006] USB非常适合作为以PC为平台的音频(包括语音和音乐等)传输协议，而基于PC的电话系统从一开始就是USB接口发展的重要考量和推动力。从另一方面来说，USB接口拥有远远高于音频需求的带宽，可以传输极高品质(高采样率，高编码率，多声道)的音频数据。因此，例如电话，音乐回放，录音等音频功能都可以很容易在USB接口实现。

[0007] Google Android 5.0系统也已经支持了USB DAC设备和数字耳机。谷歌android 6.0加入了USB VOICE即语音通话的支持。

[0008] 混合的方式来实现USB Type C耳机。设想的工作方式是：语音通话时，用USB Type-C无源模拟耳机转接头架构，遵循Audio Adapter Accessory Mode规范；音乐播放时采UAC架构，遵循USB Audio Device Class Specification。

[0009] 但是，上述技术方案存在以下问题：

[0010] 1)通话时延大，UAC耳机不能满足蜂窝移动网络下语音通话的时延要求。

[0011] 2)模拟音频信号抗干扰能力差，模数混合耳机在模拟模式工作时音频信号容易受到干扰，影响通话质量和音乐效果。

[0012] 3)现有的USB Type-C耳机架构，功耗比较大，采用的是USB-I2S 桥I2S OVER USB的方式，音频信号流走的是USB物理通道。USB通道功耗比较大，且使用时主机侧的应用处理器不能睡眠，也增加了功耗开销。

[0013] 为解决上述问题，相关技术中提供了使用低功耗低延迟的数据总线直接穿越USB接口与音频模块进行连接的方案，但是，其并未考虑与已有的耳机架构的兼容，导致信号抗干扰差的问题，产品的适用场景受限。

发明内容

[0014] 本发明实施例提供了一种终端外设及音频信号的传输方法，以至少解决相关技术中低功耗低延迟的解决方案无法同时具备信号抗干扰性的问题。

[0015] 根据本发明的一个实施例，提供了一种终端外设包括：通用串行总线 USB插头、音频模块、及设备控制模块；其中，设备控制模块，用于控制USB插头与音频模块之间进行信号传输所采用的传输通道，其中，通道包括第一传输通道和第二传输通道，第一传输通道包括USB音频类 UAC音频通道，第二传输通道低功耗芯片间串行媒体SLIM总线音频通道。

[0016] 根据本发明的另一个实施例，提供了一种音频信号的传输方法，包括：终端外设与终端连接后，终端外设确定USB插头与音频模块进行信号传输所采用的通道类型，其中，通道类型包括设置于USB插头和音频模块之间的第一传输通道和第二传输通道，第一传输通道包括USB音频类 UAC音频通道，第二传输通道包括第二传输通道包括低功耗芯片间串行媒体SLIM总线音频通道；终端外设依据确定的通道类型进行USB插头与音频模块之间的信号传输。

[0017] 根据本发明的一个实施例，提供了一种终端外设，包括：通用串行总线USB插头、音频模块、及设备控制模块，设备控制模块与USB插头和音频模块连接；终端外设还包括：第一转换桥模块，与USB插头连接和设备控制模块连接，用于将从USB插头接收的音频信号由USB格式转换为I2S格式；第二转换桥模块，与USB插头连接和设备控制模块连接，用于将从USB插头接收的音频信号由SLIMbus格式转换为I2S格式。

[0018] 通过本发明，由于可以通过设备控制模块控制USB插头与音频模块之间的通道类型，因此，可以实现新终端外设的架构与已有的终端外设的架构的兼容，可以解决低功耗低延迟的解决方案无法同时具备信号抗干扰性的问题，扩展了产品的适用场景。

附图说明

[0019] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0020] 图1是根据本发明实施例的终端外设的结构框图；

[0021] 图2是根据本发明实施例的一种可选的终端外设的的结构框图；

[0022] 图3是根据本发明实施例的一种数字双模音频信号传输系统的结构框图；

[0023] 图4a是根据本发明实施例的耳机插头正向插入时音频通道和USB通道建立示意图；

[0024] 图4b是根据本发明实施例的耳机插头正向插入时插座和插头管脚对应关系；

[0025] 图5a是根据本发明可选实施例的耳机插头反向插入时音频通道和 USB通道建立示意图；

[0026] 图5b是根据本发明可选实施例的耳机插头反向插入时插座和插头管脚对应关系；

[0027] 图6a是根据本发明可选实施例的一种可选的CC模块的电路原理图；

[0028] 图6b是根据本发明可选实施例的另一种可选的CC模块的电路原理图；

[0029] 图7是根据本发明可选实施例的SLIM BUS Over USB Type-C主机和外设间的交互流程图；

[0030] 图8是根据本发明可选实施例的主机支持UAC架构时双模外设UAC 模式工作流程图；

[0031] 图9是根据本发明可选实施例的双模音频信号传输系统架构示意图；

[0032] 图10是根据本发明可选实施例的双模耳机电路示意图；

[0033] 图11是根据本发明可选实施例的一种主机和耳机间的交互流程图；

[0034] 图12是根据本发明可选实施例的双模耳机UAC模式的工作流程图；

[0035] 图13是根据本发明可选实施例的音频信号的传输方法的流程图。

具体实施方式

[0036] 下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0037] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

[0038] 相关技术中的UAC耳机和模数混合耳机存在通话时延大、抗干扰能力差以及功耗较大等问题，因此，要解决上述问题，采用的方案一定要具有以下特征：移动通话时延低、纯数字方式、功耗低。

[0039] 在目前的主流终端平台上，SLIMbus数字音频总线用两根线完美的实现了SOC(包括应用处理器AP和基带处理器DBB等)与音频CODEC间的控制信号、音频信号、数据信号的传递。且具有解决UAC架构耳机固有问题的一系列特征：时延低、纯数字、低功耗。是一种极简洁的芯片间信号传递的方案。

[0040] 为解决上述问题，本实施例中将SLIMbus从终端里直接拽出来，用作终端跟耳机之间传递信号的总线，实现一种SLIMbus Over(穿越)USB Type-C的耳机方案呢？经过论证是可行的。

[0041] SLIMbus的英文全称是：Serial Low-power Inter-chip Media Bus，英文定义是：The Serial Low-power Inter-chip Media Bus(SLIMbusSM)is a standard interface between baseband or application processors and peripheral components in mobile terminals.低功耗芯片间串行媒体总线SLIMbus是移动终端内基带或应用处理器与外设部件间的标准接口。

[0042] SLIMbus除了功耗低、通话时延满足要求外，更重要的是，SLIMbus像I2C总线一样，可以挂多个有外设器件。这样可以在主机内部挂一个音频CODEC，主机外部挂一个音频CODEC。

[0043] 同时作为USB Type-C耳机必须满足USB耳机的基本属性要求：支持热插拔和穿越USB Type-C接口。

[0044] 那SLIMbus支持可以热插拔么？答案是肯定的。SLIMbus虽不是为提高热插拔容量而设计的，其目的是要在如移动电话等单个客户终端内完成通信。然而，根据SLIMbus总线规范中适当协议而产生的系统使用需求，SLIMbus总线设备允许动态的“掉线”和“重新接入”总线。这正可满足了 USB Type-C耳机的热插拔要求

[0045] 那SLIMbus可以穿越USB Type-C口呢？答案是肯定的。SLIMbus作为一种串行总线，它只有两根线：时钟线CLK和数据线DATA，控制信号、音频信号、线控信号使用这两根线进行传输，容易通过管脚复用或端口扩展的方式穿越USB Type-C接口。

[0046] 由此可见，可以基于SLIMbus设计一种耳机架构，即SLIMbus Over USB Type-C的耳机。

[0047] 另外，传统UAC耳机还有巨大的用户群，考虑到应用的广泛性，本实施例提供一种双模耳机，既支持SLIMbus Over USB Type-C架构，又支持UAC架构。

[0048] 另外，双模中的SLIMbus总线和SoundWire总线都是双总线形式，一根是时钟线，一根是串行数据线，电器特性上是兼容的。SLIMbus总线和SoundWire都是MIPI协议标准。

[0049] 基于上述设计思想，本申请实施例提供了终端外设的解决方案，详见以下实施例。

[0050] 实施例1

[0051] 本实施例提供一种终端外设，如图1所示，该终端外设：通用串行总线USB插头12、音频模块14、及设备控制模块10；其中，

[0052] 上述设备控制模块10，用于控制上述USB插头12与上述音频模块 14之间进行信号传输所采用的传输通道，其中，上述通道包括第一传输通道和第二传输通道，上述第一传输通道包括USB音频类UAC音频通道，上述第二传输通道包括低功耗芯片间串行媒体SLIM总线音频通道。

[0053] 可选地，上述UAC音频通道，用于将通过USB插头12接收的音频信号由USB格式转换为IC间音频I2S格式；SLIM总线音频通道，用于将通过USB插头接收的音频信号由低功耗芯片间串行媒体SLIM总线格式转换为I2S格式。

[0054] 可选地，如图2所示，上述装置还包括：第一转换桥模块16，设置于上述第一传输通道上，用于将从上述USB插头接收的音频信号由USB格式转换为I2S格式

[0055] 可选地，上述第一转换桥模块16内置于上述设备控制模块10中。

[0056] 可选地，如图2所示，上述装置还包括：第二转换桥模块18，设置于上述第二传输通道上，用于将从上述USB插头接收的音频信号由SLIMbus格式转换为I2S格式。可选地，上述第二转换桥模块包括集线器HUB。

[0057] 可选地，上述第二转换桥模块18为可编程电路模块，用于从上述设备控制模块10中获取固件升级程序，其中，上述固件升级程序用于将上述第二转换桥模块由第一功能转换为第二功能，其中，上述第一功能为将音频信号由SLIMbus格式转换为I2S格式，上述第二功能为将从上述USB 插头接收的音频信号由Soundwire总线格式转换为I2S格式。

[0058] 可选地，上述USB插头包括以下之一：USB Type-C插头、Micro USB 插头。

[0059] 为了更好地理解上述实施例，以下以USB Type-C耳机为例进行说明。

[0060] 为解决UAC数字耳机和模数混合耳机存在的问题(通话时延、功耗、抗干扰性)，本发明提出了一种SLIMbus Over USB Type-C架构方案。利用SLIMbus总线穿越USB Type-C接口，在主机和USB接口音频外设间，用SLIMbus总线传递音频、数据和控制信号。

[0061] 同时，因为UAC协议主机和外设比较多，拥有广泛的用户基础，本发明提出一种双模USB Type-C音频架构解决方案，这里的双模指SLIMbus架构模和UAC架构模。用SLIMbus架构模式来创新地解决问题，用UAC架构模式来继承和适应广泛的用户基础。

[0062] 双模中的模式1是传统的UAC音频架构。UAC是USB Audio Class 的缩写，意思是USB音频类，遵循USB Audio Device Class Specification 标准协议。用UAC模式1作为通用模兼容已有的UAC主机和外设。

[0063] 双模中的模式2是创新设计SLIMbus Over(穿越)USB Type-C架构。主机和外设间通过SLIMbus总线传输音频信号，SLIMbus通道建立后还可通过SLIMbus总线传输控制信号和数据信号。而且模式2的外设侧 SLIMbus-I2S转换桥，如果使用可编程逻辑器件来实现的话，可重构成 SoundWire-I2S转换桥。相应的整个架构可重构成SoundWire Over(穿越) USB Type-C架构。

[0064] 模式1与模式2的关系：模式1、模式2共用USB设备控制模块和外设AUDIO模块。USB设备控制模块既完成模式1的UAC架构USB-I2S 转换桥功能，还完成模式2的SLIMbus架构的设备控制器功能：将模式2 架构音频外设设计成一种特别的USB Device,共用模式1的USB接口和 USB设备控制器，完成模式1、模式2共用的外设AUDIO模块的初始化设置及控制。

[0065] 可重构是指，不改变硬件设计，既不重新设计PCB(印刷电路板)，又不重新贴片，只是通过固件升级的方式，将数字音频转接桥用低功耗可编程逻辑器件(如FPGA)来构建，这种转换桥电路可以根据定义改变而重新构建。

[0066] 因SLIMbus总线和SoundWire总线都是双总线形式，一根是时钟线，一根是串行数据线，电器特性上是兼容的。SLIMbus总线和SoundWire都是MIPI协议标准，只是SLIMbus是个成熟的标准协议，SoundWire是正在完善中的还没发表的标准；SoundWire作为后来者将有更多优点和适应性。

[0067] 先将数字音频转接桥设计成SLIMbus-I2S转接桥，来实现一种SLIMbus Over USB Type-C架构耳机等音频外设。待今后SoundWire总线协议正式发布后，可将SLIMbus桥通过硬件编程技术重建成SoundWire桥，使外设变成一种SoundWire总线外设。穿越USB接口的SLIMbus总线也变成了SoundWire总线。整个架构相应的变成了SoundWire Over(穿越)USB Type-C架构。

[0068] 一种纯数字双模音频信号传输系统架构，参见<图3一种纯数字双模音频信号传输系统架构图>

[0069] 该架构由主机、外设、及主机跟外设间的交互信号构成。

[0070] 主机侧部分，包括CC控制器模块、电源管理模块、正反插信道切换模块、USB Type-C Receptacle、CPU系统模块和主机CODEC模块。

[0071] 外设侧部分，包括USB设备控制模块、SLIMbus转换桥模块、外设 CC控制模块、外设AUDIO模块、外设供电模块、USB Type-C Plug。

[0072] 主机跟外设间的交互信号：USB D+/D-总线、模式2音频总线、通道配置CC总线、供电线、共地线。

[0073] 主机侧部分：

[0074] CC控制器模块，通过CC总线用来完成主机正反插连接状态

[0075] 识别。作为本实施例的可选项，还可通过CC总线，与外设侧的外设 CC控制模块间，进行信号握手交互，用来完成外设标签的获取、主机身份标识和外设AUDIO模块的初始化。此时，要求CC控制器必须支持USB PD协议，使其能通过CC总线，读外设识别模块中的EMCA(Electronically Marked Cable Assembly电子标记电缆组件)外设电子标签。外设识别模块也可以通过CC总线识别主机是否支持该音频外设。

[0076] 电源管理模块，负责主机电源管理，必须支持USB OTG功能，

[0077] 具有给外设供电的能力。

[0078] 正反插信道切换模块，能将主机CODEC模块送出的数字音频

[0079] 物理信号线路由到USB Type-C Receptacle相应管脚上。

[0080] USB Type-C Receptacle，主机与外设间的物理连接接口，

[0081] 完成与外设的USB Type-C Plug进行物理连接的功能。

[0082] CPU系统模块，包括应用处理器、基带处理器、存储器、

[0083] 射频收发等硬件系统平台芯片，除完成与移动网络基站间的信号收发转换等功能外，还负责完成主机数字音频信道的建立控制及信号交互。

[0084] 主机CODEC模块，包括音频CODEC，Audio DSP,SPEAKER、

[0085] RECEIVER,音频放大器等。与正反插信道切换模块间用数字音频总线相连。

[0086] 外设侧部分：

[0087] USB设备控制模块，完成2个功能：模式1的USB-I2S桥转换

[0088] 功能；模式1、模式2共用的USB外设控制器功能。具有一定大小的FLASH存储空间，存储可重构转换桥模块的固件代码和外设CODEC里的DSP代码和初始化设置数据。

[0089] 作为外设控制器，USB设备控制模块具有标识外设基本信息的能力。这些信息是：这首先是一个SLIMbus总线的外设，这还一个支持UAC架构的外设。

[0090] 作为外设控制器，USB设备控制模块与主机侧的CPU系统模块间，用USB总线进行信号握手交互；通过控制总线接外设AUDIO模块，完成外设AUDIO模块的初始化和寄存器设置；通过控制总线接可重构转换桥模块，完成可重构转换桥模块代码下载和设置控制。上电时完成固件代码和DSP代码的加载，和音频通道建立控制。

[0091] 作为USB-I2S转换桥，USB设备控制模块还完成模式1的I2S数据格式与USB数据格式的打包解包转换。

[0092] 外设CC控制模块，完成USB Device设备插入识别功能。作

[0093] 为可选项，还可用作外设认证功能，具有标识外设基本信息的能力，与主机侧的CC控制器模块间，用CC总线进行信号握手交互；作为可选项，还可用做模式2的数字音频总线通道建立的控制器。

[0094] 转换桥模块，完成模式2的数字音频总线转换功能，

[0095] 比如，SLIMbus-I2S桥转换，SoundWire-I2S桥转换等。当该转换桥用 FPGA(现场可编程门阵列)等硬件可编程电路来实现时，该转换桥模块还具有可重构特征。这时，转换桥电路可以根据定义改变而重新构建。现阶段我们先将数字音频转接桥设计成SLIMbus-I2S转接桥，将外设构建成一种SLIMbus总线音频外设。待今后SoundWire总线协议正式发布后，可将SLIMbus桥通过硬件编程技术重建成SoundWire桥，使外设不用更改硬件只通过软件升级的方式就变为一种SoundWire总线音频外设。

[0096] 外设AUDIO模块，包括音频CODEC、麦克DAC、音频DAC、

[0097] 音频放大器、人机交互接口、SPEAKER、麦克风等。音频CODEC 还包括I2S HUB功能及ADSP音频信号处理器功能,完成I2S信号的选择或融合处理。

[0098] 外设供电模块，从USB Type-C Plug VBUS或VCONN管脚获

[0099] 取电源，转换成外设侧各模块所需的电压。

[0100] USB Type-C Plug，外设与主机间的物理连接接口，完成与

[0101] 主机的USB Type-C Receptacle进行插拔的功能。

[0102] 主机跟外设间的交互信号之模式2SLIMbus信道建立

[0103] 以下说明模式2下数字音频总线如何穿越USB Type C接口：双模时，有两个通道可以用来建立SLIMbus总线的信道，参见<图3一种纯数字双模音频信号传输系统架构图>模式2通道1、模式2通道2。图3中将x、 y定义为外设模式2的SLIMbus时钟和数据线；将X、Y定义为主机模式2的SLIMbus时钟和数据线，1、2表示两个可选通道：通道1、通道2。要使SLIMbus总线穿过USB Type-C接口，即是将四根信号线x1/y1,x2/y2 从外设侧USB Type-C Plug的B6,B7,A8,B8管脚穿过USB Type-C接口和正反插信道切换模块，送到主机侧的X1/Y1,X2/Y2。
SLIMbus信道建立参见图4a、图4b、图5a、图5b所示。说明一下，正反插信道切换模块由三个双路单刀双掷开关MUX0、MUX1、MUX2构成，双路单刀双掷开关带开关控制信号SW和通道通断使能信号EN。

[0104] 图4a和图4b中，X1、Y1、X2、Y2、代表主机侧模2的数字音频总线四根信号线，x1、y1、x2、y2代表外设模2的数字音频总线四根信号线，正向插时，三个开关SW0、SW1、SW2同时上掷。图5a和图5b中，X1、 Y1、X2、Y2、代表主机侧模2的数字音频总线四根信号线，x1、y1、x2、 y2代表外设模2的数字音频总线四根信号线，反向插时，三个开关SW0、 SW1、SW2同时下掷。

[0105] USB Type-C接口支持正反插，正向插和反向插的监测，由CC控制器完成，报告给CPU系统模块；正反插信道切换的指令由CPU系统模块下达，通过控制3根开关控制线SW0，SW1，SW2同时上掷或下掷来执行。正反插信道的通断指令由CPU系统模块下达，通过控制3根使能信号线EN0、 EN1、EN2将切换开关的信号通道贯通或断开。初始状态EN0是使能状态，即USB通道保持随时贯通状态；初始状态EN1和EN2是disable断开状态,即模式2的数字音频总线通道默认是断开状态，插入的外设得到主机认可时，才将模式2数字音频通道贯通。

[0106] 结合图3、图4a、图4b、图5a、图5b和USB Type-C接口规范，综合看来通道2是SLIMbus穿越(OVER)USB Type-C的最优通道方案。因USB Type-C接口的A8/B8管脚的SBU1/SBU2可自定义属性较强，比较规范，电路结构也相对简单，主机侧的正反插信道切换模块用一个双路单刀双掷开关就可实现。

[0107] 主机跟外设间的交互信号之通道配置CC总线

[0108] CC总线用来完成主机正反插连接状态识别。作为可选项，外设CC 控制模块作为设备控制器时，还可用CC线作为主机与外设间的交互总线，来完成设备标识和音频模块的控制设置等

[0109] 主机正反插连接状态识别和CC行为，参见<图6a和图6b为CC行为说明示意图>。图6a和图6b摘自USB Type-C Cable and Connector Specification Release 1.2/March 
25，2016。

[0110] 为定义CC的行为，引入两个电阻Rp、Rd；实际设备中可能会有变化，如Rp可用电流源取代；初始情况下，DFP CC端有Rp上拉，UFP CC 端有Rd下拉；Power Cable的Vconn脚有Ra下拉(有些情况为纯电阻，有些情况为负载)；DFP需有能力识别Rd、Ra，即DFP通过识别Rd、Ra，判别UFP的连接或Power Cable及CC方向；UFP通过Sence两个CC Pin 的电压(超过OV为CC)，判别插入方向。

[0111] 主机跟外设间的交互信号之USB2.0数据线

[0112] USB2.0的D+/D-数据线作为主机与外设USB设备控制模块间的交互总线，完成主机与外设间的代码下载、软件调试、信号传递等功能。

[0113] 主机跟外设间的交互信号之供电线和接地线

[0114] 完成主机给外设间的电源传输，并提供USB D+/D-、模式2数字音频总线、CC总线的信号镜像回路。

[0115] 表1为USB Type-C主机状态识别表，《USB Type-C主机连接状态识别表》，描述了主机通过感知两个CC管脚的电阻，判别是否有UFP或 Power Cable连接，并判别正反插、Debug Accessory Mode connected或 Audio Adapter Accessory Mode connected。其中，DFP是Downstream Facing Port的缩写，表示下行端口，这里可理解为主机CC控制器，UFP是 Upstream Facing Port的缩写，表示上行端口，这里可理解为外设侧设备控制模块。

[0116] 表1

[0117]

[0118] 主机和外设间的交互流程

[0119] 当主机是满足SLIMbus Over USB Type-C架构时，外设工作在SLIMbus模。外设使用流程参见<图7SLIMbus Over USB Type-C主机和外设间的交互流程图>。

[0120] 当主机不满足SLIMbus Over USB Type-C架构而只满足UAC架构时，外设工作在UAC模式。此时，外设与主机间的交互完全按UAC规范设计。 UAC模式下交互流程参见<图8主机只支持UAC架构时双模外设UAC 模式工作流程图>。

[0121] 图7的流程图中,步骤S709还可以有另的方式：用，代替。主机侧变为：CPU 系统模块通过SLIMbus总线下发外设配置信息设备控制器；外设侧变为：设备控制器从SLIMbus总线上获得配置信息，更新外设AUDIO模块设置。

[0122] 步骤S710：由变为。外设侧变为：外设AUDIO模块通过SLIMbus总线告知主机，外设AUDIO模块配置完成；主机侧变为：CPU系统模块从SLIMbus总线获悉外设AUDIO模块配置完成。

[0123] 步骤S711:由变为 。

[0124] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如 ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

[0125] 实施例2

[0126] 本实施例提供一种纯数字SLIMbus/UAC双模音频信号传输系统。

[0127] 该音频信号传输系统，参见图9一种纯数字SLIMbus/UAC双模音频信号传输系统架构>。

[0128] 该架构由外设、主机、及主机跟外设间的交互信号构成。外设和

[0129] 主机有两种工作模式，模式1即UAC模式，将I2S打包成USB数据格式(I2S Over USB)用来传递音频信号；模式2即SLIMbus模式，将SLIMbus直接穿越USB Type-C接口用来传递音频信号。控制信号和数据信号都走USB D+/D-总线。

[0130] 外设侧部分，包括USB设备控制模块、转换桥模块、外设AUDIO模块、外设供电模块、USB Type-C Plug、Rd接地电阻。

[0131] 主机侧部分，除包括CPU系统模块和主机CODEC模块外，还必须包括CC控制器模块、电源管理模块、正发插信道切换模块、USB Type-C Receptacle。正反插信道切换模块用一个简单的双通道单刀双掷开关实现。USB D+/D-连接完全遵从USB Type-C Receptacle管脚定义：A6短接B6 接D+信号线，A7短接B7接D-信号线。

[0132] 外设跟主机间的交互信号：USB总线、SLIMbus总线，CC总线，供电线，共地线。SLIMbus总线走通道2，将SLIMbus总线在外设侧接USB Type-C Plug的A8/B8(SBU1/SBU2)管脚。

[0133] 实施例3

[0134] 基于实施例2的音频信号传输系统架构，设计出一种可升级的纯数字SLIMbus/UAC双模耳机。该耳机示意图参见<图10SLIMbus&UAC双模耳机示意图>。

[0135] 该耳机由两部分组成：一部分是SLIMbus&UAC双模耳机转接电路板，一部分是传统的耳机本体(包括喇叭、麦克风、线控按键和耳机线缆即传统耳机除了插头的其他部分)。

[0136] 这个转接电路板主要由USB设备控制器模块、可重构转换桥模块、耳机AUDIO模块、耳机供电模块构成和USB Type-C Plug、Rd接地电阻六部分构成。USB Type-C Plug直接焊在这个转接电路小板上。

[0137] 该双模耳机具有以下特征

[0138] 具有UAC数字耳机功能

[0139] 具有SLIMbus数字耳机功能

[0140] 该耳机具有两种工作模式：UAC模式和SLIMbus模式，SLIMbus模式具有优先权。

[0141] SLIMbus模式时，跟主机间通过SLIMbus总线传递音频信号，通过 USB D+/D-总线传递控制信号和人机交互信号(耳机为线控键的音量加减、通话、暂停等)。

[0142] UAC模式时,跟主机间通过USB总线传递控制信号、音频信号、数据信号。

[0143] 设备标签通过USB Device标签方式来实现。

[0144] 该耳机转换桥模块用FPGA实现，FPGA固件代码可通过USB接口下载到USB设备控制器模块里的FLASH里，上电时加载。为缩短固件加载时间，加载总线选用SPI总线。

[0145] 该耳机可通过FPGA固件升级方式，可将SLIMbus-I2S桥重构为 SoundWire-I2S桥，SLIMbus总线更替为SoundWire总线，相应地，耳机变成另外一种SoundWire总线的USB Type-C插头的双模数字耳机。

[0146] 该SLIMbus&UAC双模耳机各模块功能：

[0147] 1)USB设备控制模块：完成2个功能：模式1的USB-I2S桥转换

[0148] 功能；模式1、模式2共用的USB外设控制器功能。具有一定大小的 FLASH存储空间，存储可重构转换桥模块的FPGA固件代码和耳机 AUDIO模块里的DSP代码和初始化设置数据。上电时完成固件代码和 DSP代码的加载，和音频通道建立控制。

[0149] 作为USB-I2S转换桥，USB设备控制模块完成UAC模的I2S数据格式与USB数据格式间的打包解包转换。

[0150] 作为USB外设控制器，USB设备控制模块具有标识耳机基本信息的能力。这些信息包括：这是一个SLIMbus&UAC双模耳机，支持SLIMbus耳机模式和UAC耳机模式。SLIMbus总线定义在了USB Type-C Plug的 A8/B8管脚。

[0151] 作为外设控制器，USB设备控制模块与主机侧的CPU系统模块间，用USB总线进行信号握手交互,完成代码下载、调试和数据更新等功能。通过SPI控制总线接耳机AUDIO模块，完成耳机AUDIO模块的初始化和寄存器设置；与耳机AUDIO模块之间，用一个I2S总线I2S1传输UAC 模式的上下行数据。通过SPI总线接转换桥模块，上电时完成FPGA固件代码的加载，和寄存器数据更新即状态信息的上报。作为外设控制器， USB设备控制模块还完成SLIMbus耳机模式与UAC模式的模式切换功能。

[0152] 2)耳机本体：

[0153] 包括耳机喇叭、MIC、线控按键、耳机线缆等，即传统3.5mm耳机除了插头外所有部分。

[0154] 3)耳机供电模块：

[0155] 从USB Type-C Plug的VBUS获取电源，转换成耳机侧各模块所需的电压，并进行上电顺序的管理。

[0156] 4)Rd接地电阻：标识这是一个USB Device设备，主机侧的CC总线通过检测这个接地电阻，完成耳机USB Device插入识别。

[0157] 5)耳机AUDIO模块：

[0158] 包括音频I2S HUB、CODEC、MIC DAC、耳机DAC、耳机放大器、耳机线控识别和编码等，具有SPI接口，具有双I2S接口，一个I2S接口接转换桥模块，另一个I2S接口接USB设备控制器模块。

[0159] 6)转换桥模块，完成SLIMbus-I2S转换，在本应用例中用低功耗FPGA 现场可编程门阵列来实现。通过FPGA固件升级方式，可将SLIMbus-I2S 桥重构为SoundWire-I2S桥，SLIMbus总线更替为SoundWire总线，相应地，该耳机只通过软件升级的方式，就变成了另外一种SoundWire/UAC 双模数字耳机。

[0160] 该SLIMbus&UAC双模耳机的使用流程：

[0161] 当主机是满足SLIMbus Over USB Type-C架构时，耳机工作在模式1，即SLIMbus模式。使用流程参见<图11SLIMbus Over USB Type-C主机和耳机间的交互流程图>。

[0162] 当主机不满足SLIMbus Over USB Type-C架构而只满足UAC架构时，耳机工作在UAC模式。使用流程参见<图12主机只支持UAC架构时双模耳机UAC模式工作流程图>。

[0163] 该SLIMbus&UAC双模耳机的技术效果：

[0164] 1)该SLIMbus&UAC双模耳机通用性好，主机满足SLIMbus Over USB Type-C架构时用SLIMbus模式，主机只满足UAC架构时，用UAC模式。

[0165] 2)该SLIMbus&UAC双模耳机方案使用SLIMbus模式时功耗低，音频信号传输使用的是SLIMbus低功耗数字音频总线；相对UAC方案，更省掉了I2S转USB、USB转I2S、USB工作时AP不能睡眠的功耗浪费。整体评估下来，SLIMbus模式会比UAC模式功耗省一半。

[0166] 3)该SLIMbus&UAC双模耳机方案成本低。相对模数混合耳机来讲，后级电路无需加双路耳机切换开关芯片；相对通道时分复用的模数混合耳机来讲，更进一步省掉了USB口的前级USB和耳机信号切换开关。

[0167] 4)该SLIMbus&UAC双模耳机HIFI性能更有保障。首先，该方案是纯数字的，数字信号不容易受干扰；其次，相对模数混合耳机来讲，后级电路无需加双路耳机切换开关，避免了开关造成的音频信号插损。相对通道时分复用的模数混合耳机来讲，跟进一步省掉了USB和耳机信号切换开关，更进一步避免了开关造成的音频信号插损。

[0168] 5)该SLIMbus&UAC双模耳机方案使用SLIMbus模式时能完全满足移动通话时延要求。音频通路完全跟传统手机一样，自然通话时延也跟传统手机一样，满足通话时延要求。

[0169] 6)该耳机SLIMbus&UAC双模耳机方案，软件上沿用了传统的音频架构，开发耳机难度相对更低，耳机完全数字化进程更提前，产品更容易抢占市场先机。纯UAC架构下的完全满足移动通话时延要求的数字耳机设计，需等待UAC标准改进，等待主机硬件平台和软件架构优化，假以时日才能实现。

[0170] 作为一种可选方式，SLIMbus信道，也可定义在USB Type-C Plug的 A6/A7管脚，即时分复用USB D+/D-通道。外设与主机设备间，通过CC 总线交互；设备控制器使用外设CC控制器来实现。

[0171] 实施例4

[0172] 在本实施例中还提供了一种音频信号的传输方法，如图13所示，该方法包括以下处理步骤：

[0173] 步骤S1302，终端外设与终端连接后，终端外设确定上述USB插头与上述音频模块进行信号传输所采用的通道类型，其中，上述通道类型包括设置于上述USB插头和上述音频模块之间的第一传输通道和第二传输通道，上述第一传输通道包括USB音频类UAC音频通道，上述第二传输通道包括上述第二传输通道包括低功耗芯片间串行媒体SLIM总线音频通道；

[0174] 步骤S1304，终端外设依据确定的上述通道类型进行上述USB插头与上述音频模块之间的信号传输。

[0175] 可选的，上述终端外设USB插头与音频模块进行信号传输所采用的通道类型之前，包括：终端外设向终端发送第一通知信息，其中，该第一通知信息用于指示终端外设支持采用第二传输通道传输音频信号；终端外设接收终端的第二通知信息，其中，第二通知信息用于指示终端支持采用体SLIM总线音频通道传输音频信号。

[0176] 实施例5

[0177] 在本实施例中还提供了一种终端外设，该终端外设的结构可以采用图 2所示的结构，但不限于此，例如，本实施例中的终端外设可以具有比图 2所示结构较多或较少的结构特征。本实施例提供的终端外设包括：通用串行总线USB插头、音频模块、及设备控制模块，设备控制模块与USB 插头和音频模块连接；终端外设还包括：

[0178] 第一转换桥模块，与USB插头连接和设备控制模块连接，用于将从 USB插头接收的音频信号由USB格式转换为I2S格式；

[0179] 第二转换桥模块，与USB插头连接和设备控制模块连接，用于将从 USB插头接收的音频信号由SLIMbus格式转换为I2S格式。

[0180] 需要说明的是，本实施例的优选实施方式可以参见实施例1至3中的相关描述，此处不再赘述。

[0181] 显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

[0182] 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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。