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3.5mm耳机接口通信能力方案解析
  • 2014-4-18 14:54:51
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:杨璐
  • 作者:
【电脑报在线】通常手机上的3.5mm耳机接口只是在佩戴耳机时才会用到(听上去像是废话),实际上3.5mm耳机接口的作用可不止听歌、打电话这么简单,和其他配件的结合,可以充当传输数据、充电、甚至是控制等功能,究竟这类产品设计是如何实现的呢?


通常手机上的3.5mm耳机接口只是在佩戴耳机时才会用到(听上去像是废话),实际上3.5mm耳机接口的作用可不止听歌、打电话这么简单,和其他配件的结合,可以充当传输数据、充电、甚至是控制等功能,究竟这类产品设计是如何实现的呢?

 

3.5mm耳机接口的起义

    提到3.5mm耳机接口,大家必定不会陌生,不管是Android手机、iPhone

或是更早的功能机,其数据传输接口在变、充电接口不一,但手机上的耳机接口可是一直沿用3.5mm标准到现在。这是3.5mm的骄傲,但它也有它的困扰。

    很长时间以来,在手机上3.5mm耳机接口的利用率其实非常低,除了音乐发烧友热衷在路上佩戴耳机;商务人士习惯用线控上的麦克风,但对大多数人来说通常只关注它的进灰问题。于是有了耳机接口的“塞子文化”,买个夸张的塑料塞子,男士为的是彰显个性,女士图个美观。

    智能手机在追求大屏的同时,也一直在进行着“瘦身计划”,3.5mm接口一直霸占着这么有力的位置,是不是太浪费了?于是很多开发者利用其特性竟可能的去寻找附加值,于是我们看到越来越多的产品打起了3.5mm耳机接口的主意。


拉卡拉刷卡器通过3.5mm接口其实仅仅是传输了银行卡的卡号数据

 

    相信很多人都听说过拉卡拉手机刷卡器,借助一款小巧的外设和手机APP,在手机上就能刷卡付费这听上去非常有创意(有创意的是听说婚礼上也有人用它),因为即插即用,的确很便捷——拉卡拉刷卡器就是通过3.5mm接口实现的数据转换的典型案例。

当然,类似的案例我们还能列举很多,例如早期的很多MP3,其接口设计上就仅支持3.5mm的音频接口,靠它来进行充电、传输数据和耳机使用,苹果目前的iPod Shuffle同样如此;另外,最近很火的Jawbon UP智能手环也是靠3.5mm音频接口来同步监控数据,以及充电。

在欣赏创意的同时,很多玩机爱好者肯定会有所疑问,3.5mm接口再熟悉不过,为什么突然有了这么多新奇功能,它们真的可以传输数据,还能充电?

 

 

耳机接口也有隐藏技能

我们知道,耳机是用来听音乐、打电话的,既然是和声音相关,那么耳机线上传输的就是音频信号,常见的音频信号一般都是在100Hz~10KHz的范围内,而耳机线传输的音频信号一般是1250Hz~9600Nz之间的交流音频信号。手机里面音频输出系统的幅频特性,也既是带宽概念。那么,既然有带宽,我们就可以在这个频带内实现我们的通信信道了。在了解耳机接口的通信建立基础前,我们简单认识下市面上的公头定义。

 

 

市面上的耳机接头虽然有3芯和4芯之分,但目前的手机几乎都采用的是4芯标准,这四个芯中分别是,左声道、右声道和MIC(麦克风)以及GND(地线)。其排列的不同又分为了国家标准和国际标准(只是MIC和GND的位置不同,如图所示)。

不难发现有了左右声道,向外设扩展头供电和发送数据就有了相应通信线路的支持,另外有了MIC这个打电话时输入说话的信号通道,那么手机接收数据也有了硬件通道的支持。有了通信基础的支持,剩下的就是数据的调制工作,耳机接口除了支持模拟调制外,还支持数字调制。模拟调制就是把模拟信号(比如人说话的声音)直接加载到电磁波上;而数字调制就关联了我们熟悉的FM调频,AM调幅和PM调相。其中调制解调有2进制、4进制、8进制调制等,由于数字系统中是,使用的正是0、1表示的二进制数据,自然就能明白其数据传输和转化的可能性。

再来看看拉卡拉刷卡器是如何完成工作的,其实刷卡的工作就是将卡片信息传递给了芯片,芯片再将卡的信息编码成音频信号,利用MIC线发送给手机,手机端实际上是通过APP程序通过对音频信号的采样、解码最终得到卡信息。拉卡拉刷卡器其实仅仅是利用了MIC线路传输给手机APP的功能。

所以,耳机接口完全具备了数据通信的转换基础,同时是可以取电的,稍加创新就能挖掘出更多的潜在功能。可以想象,未来会有更多的类似方案,例如具备红外遥控功能的拓展头,或是能够检测周围环境温度、湿度指标等功能。

 

 

360智键上手

    我们再来看看360最近带来的“大事情”——360智键。说起360智键,还不得不提米键、快按钮等类似设计,该类产品都是以丰富手机的快速启动功能,和部分控制功能为目的,简单的说就是款智能的防尘塞子。


360智键靠3.5mm耳机接口来实现手机控制

 

    与拉卡拉刷卡器的方案类似,除了小巧的外设外,还需要配合相应的APP来使用。在手机上安装好相应APP后,将智键插入3.5mm耳机接口,手机端便会弹出提示框,选择插入的设备是耳机还是360智键,选择进入后,手机系统就会开启后台程序,同时任务栏就新增了360智键的快速切换按钮。


360智键通过相应的APP来提供完整的控制设定

 

目前的360智键其实仅支持一种控制方式,靠轻按智键顶端的实体按钮来实现功能的快速启动。例如默认的功能包括了,常用的拍照、录音、手电筒和手机加速等,其控制均可在锁屏环境下使用。

在实际体验中,特别考虑了手机的安全性方面,如果用户有设定锁屏密码,通过智键启动应用后,关闭应用仍然只能回到锁屏界面,无法跳开密码加锁而直接进入手机,在相机应用中,也无法查看相簿里的照片。


360智键的单一指向控制靠导航层来实现功能切换

 

虽然被360宣称是手机上的万能键,但实际上360智键的识别仅支持了单击(启动任务)和双击(调出功能设置界面)这两种控制方式。

软件方面,APP里自带的启动任务都算是比较实用的功能,不过,实际的体验发现通过360智键来启动每种任务都会有一定的延迟,虽然时间很短但是在体验上还有待加强。

另外,拍照方面360智键给出的是第三方的拍照应用,功能上和拍摄效果上表现很普通,如果能调用手机自带的相机应用可能更理想。此外,360智键还添设了闪拍功能,即无需打开拍摄画面,仅在后台进行拍摄工作。功能上是挺有用的,但拍摄效果很不理想,时而偏暗或过爆。据了解,这是目前的应用方案不支持自动白平衡和曝光控制而造成的,后续会有所加强。

从硬件来看,其原理也比较简单,和线控耳机的按键类似。360智键头部就是一个开关,开关控制麦克风端和地线端接通或闭合,然后发射电信号给手机上的APP,APP再调动手机实现各功能。所以360智键的精髓是在手机上的APP,相较于拉卡拉的方案,360智键其实更直接。整体看来,外设和手机APP的结合的确给3.5mm耳机接口带来了更多延展空间,更多的玩法还有待大家去挖掘。

本文出自2014-04-21出版的《电脑报》2014年第15期 A.新闻周刊
(网站编辑:ChengJY)


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