一種基于手機(jī)音頻通道的快速穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于手機(jī)音頻通道的快速穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸方法，其利用差分manchester編碼來(lái)編碼待發(fā)送數(shù)據(jù)，且在一個(gè)固定的周期內(nèi)，如果電壓存在跳變表示0，電壓不存在跳變表示1。由此形成的新的手機(jī)音頻接口數(shù)據(jù)傳輸方案，配合相關(guān)的硬件技術(shù)，很好了解決了數(shù)據(jù)傳遞速率及相關(guān)兼容性的問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于手機(jī)音頻通道的快速穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)，具體涉及手機(jī)的音頻數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前社會(huì)智能手機(jī)發(fā)展日新月異，操作系統(tǒng)也不但更新，手機(jī)端的對(duì)外接口主要有2個(gè):USB接口(蘋(píng)果手機(jī)為Dock接口)及手機(jī)音頻通道接口，因此通過(guò)音頻接口與手機(jī)端APP的相關(guān)應(yīng)用通信是很有市場(chǎng)和發(fā)展?jié)摿Φ?。目前該?xiàng)技術(shù)市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)應(yīng)用，不過(guò)存在兼容性及傳輸速率問(wèn)題，用戶(hù)體驗(yàn)度不高。
[0003]盡管當(dāng)前市場(chǎng)出現(xiàn)了一些相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸模式的設(shè)備，但是基于手機(jī)廠(chǎng)商沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)及端口的差異性，市場(chǎng)設(shè)備僅支持或匹配一種或幾種相應(yīng)類(lèi)型的手機(jī)，造成推廣性和實(shí)用性大大降低。
[0004]其中，兼容性問(wèn)題主要是手機(jī)廠(chǎng)商沒(méi)有統(tǒng)一的音頻標(biāo)準(zhǔn)，終端設(shè)備需要在軟件及硬件上解決數(shù)據(jù)完整性及穩(wěn)定性問(wèn)題。終端數(shù)據(jù)接收的差別主要出現(xiàn)在音頻接口上不同的手機(jī)MAC端口與地端口的不一致問(wèn)題。例如HTC手機(jī)與華為手機(jī)在MAC及地端的接口正好相反。如果不做處理，那么相同的數(shù)據(jù)在接收時(shí)會(huì)出現(xiàn)差別，造成兼容性較差，部分廠(chǎng)商通過(guò)硬件設(shè)備，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，首先找到音頻的地及MAC接口，但是這樣將大大增加硬件成本，并且會(huì)大大影響設(shè)備的外觀大小，不利于便攜及小巧的特點(diǎn)，同時(shí)更換手機(jī)后，硬件需要重新檢測(cè)。
[0005]為了兼容不同手機(jī)，且保證數(shù)據(jù)的正確性和完整性，有些手機(jī)在通過(guò)音頻進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，就不得不降低傳輸速率，對(duì)于一些需要快速、準(zhǔn)確地傳輸數(shù)據(jù)的情況，將無(wú)法通過(guò)該手機(jī)的音頻通道接口來(lái)完成，這將大大影響和限制了手機(jī)的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有手機(jī)音頻通道在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)存在的兼容和速率問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于手機(jī)音頻通道的快速穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸方法，并以此來(lái)解決數(shù)據(jù)傳遞速率及相關(guān)兼容性的問(wèn)題。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0008]一種基于手機(jī)音頻通道的快速穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸方法，所述傳輸方法利用差分manchester編碼來(lái)編碼待發(fā)送數(shù)據(jù)，且在一個(gè)固定的周期內(nèi)，如果電壓存在跳變表示0，電壓不存在跳變表示I。
[0009]在上述方案中，手機(jī)端在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，在2個(gè)相鄰的周期內(nèi)一定存在數(shù)據(jù)的跳變。
[0010]再進(jìn)一步的，在數(shù)據(jù)開(kāi)始傳輸時(shí)，首先發(fā)送方會(huì)給一段起始前導(dǎo)幀來(lái)發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸，接著根據(jù)這個(gè)前導(dǎo)幀來(lái)確定每個(gè)一個(gè)固定周期的時(shí)間，在一個(gè)周期內(nèi)開(kāi)始計(jì)數(shù)，如果在碰到下一個(gè)跳變時(shí)，時(shí)間遠(yuǎn)大于固定周期的時(shí)間，那么認(rèn)為在這個(gè)周期內(nèi)沒(méi)有跳變，接收的數(shù)據(jù)位為I，否則數(shù)據(jù)為位O。
[0011 ] 再進(jìn)一步的，所述由前導(dǎo)幀來(lái)確定的固定周期的時(shí)間，具體由定時(shí)器給定。
[0012]再進(jìn)一步的，在傳輸過(guò)程中，通過(guò)定時(shí)器采樣，在邊沿跳變時(shí)得出計(jì)數(shù)器的值來(lái)控制兼容速率。
[0013]本發(fā)明提供的手機(jī)音頻接口數(shù)據(jù)傳輸方案，能夠兼容不同的手機(jī)，且能夠在保證數(shù)據(jù)正確性和完整性的前提下大大提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，很好的解決了現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳遞速率及相關(guān)兼容性的問(wèn)題。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0015]圖1為manchester編碼的示意圖；
[0016]圖2為采用標(biāo)準(zhǔn)manchester編碼發(fā)送數(shù)據(jù)0x9C的波形圖；
[0017]圖3為采用差分manchester編碼發(fā)送數(shù)據(jù)0x9C且字節(jié)0x9c的前一位的后半個(gè)周期為低電位的波形圖；
[0018]圖4為采用差分manchester編碼發(fā)送數(shù)據(jù)0x9C且字節(jié)0x9c的前一位的后半個(gè)周期為高電位的波形圖；
[0019]圖5為本發(fā)明中前導(dǎo)幀的示意圖；
[0020]圖6為本發(fā)明中取得固定周期的采樣時(shí)間的流程圖；
[0021]圖7為本發(fā)明實(shí)例中數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議及層次設(shè)計(jì)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0023]音頻接口的數(shù)據(jù)需要抖動(dòng)產(chǎn)生，因此不能按照基本的嵌入式電平輸入輸出。單純的高電平及單純的低電平對(duì)于音頻接口是沒(méi)有意義的，需要使用相關(guān)的編碼方式來(lái)表示相應(yīng)的數(shù)據(jù)，也就是數(shù)據(jù)的編碼與解碼。
[0024]曼徹斯特編碼(Manchester Encoding),也叫做相位編碼,常用于局域網(wǎng)傳輸。用電壓的跳變來(lái)表示區(qū)分O和1，用正電壓跳變(低電平向高電平跳變)表示0，負(fù)電壓跳變(高電平向低電平跳變)表示1，因此在硬件處理完得到合適的波形后，軟件通過(guò)中斷或者電壓采樣來(lái)確定數(shù)據(jù)的內(nèi)容。manchester編碼如圖1所示，同步幀及停止幀為數(shù)據(jù)完整性及起震的功能。
[0025]由此可知，標(biāo)準(zhǔn)曼徹斯特編碼在一個(gè)固定的周期內(nèi):上升沿表示電位0，下降沿表示電位1，例如發(fā)送數(shù)據(jù)0x9C，那么根據(jù)曼徹斯特編碼，波形應(yīng)該如圖2所示。
[0026]因?yàn)椴煌氖謾C(jī)起始電位不相同，有的手機(jī)起始電位為高電平，有的手機(jī)起始電位為低電平，如果依舊使用標(biāo)準(zhǔn)的曼徹斯特編碼，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)反向的現(xiàn)象。
[0027]由于差分manchester編碼不需要硬件處理也能很好的采樣出正確的數(shù)據(jù)，為此，本方案采用差分曼徹斯特編碼來(lái)解決該問(wèn)題。本方案中，利用差分曼徹斯特編碼不再通過(guò)判斷上升沿和下降沿來(lái)確定BITO和BIT1，而是通過(guò)跳變來(lái)確定，一個(gè)固定的周期內(nèi)，如果電壓存在跳變那么這個(gè)電位為ΒΙΤ0，如果電壓沒(méi)有跳變，那么這個(gè)電位為BITl，由此有效解決了手機(jī)起始電位不同造成數(shù)據(jù)反向的問(wèn)題。同時(shí)保證相連的2個(gè)周期內(nèi)，前一個(gè)周期的后個(gè)半周期的電位與后一個(gè)周期的前半個(gè)周期的電位不相同，總之保證2個(gè)周期間存在跳變。
[0028]由此不論是否存在正反向問(wèn)題，在發(fā)送或接受數(shù)據(jù)時(shí)只需要檢測(cè)跳變即可；手機(jī)端的相關(guān)APP在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，需要保證在2個(gè)相鄰的周期內(nèi)一定存在數(shù)據(jù)的跳變。據(jù)此形成的本方案編碼不需要來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)的高低電位，只需要檢測(cè)是否有跳變。
[0029]同樣的數(shù)據(jù)0x9C，如果使用差分曼徹斯特編碼發(fā)送，那么波形(字節(jié)前一位的后半個(gè)周期為低電位，某些手機(jī)可能出現(xiàn)這樣的情況)如圖3和圖4所示。
[0030]其中，圖3所示為字節(jié)0x9c的前一位的后半個(gè)周期為低電位的波形圖；圖4所示為字節(jié)0x9c的前一位的后半個(gè)周期為高電位的波形圖。
[0031]由圖3和圖4所示，即使根據(jù)不同的手機(jī)，出現(xiàn)波形反向的問(wèn)題，獲得的編碼結(jié)果均為0x9c。
[0032]利用上述方案實(shí)現(xiàn)通過(guò)手機(jī)音頻通道的快速穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，手機(jī)與相應(yīng)的應(yīng)用軟件根據(jù)上述的差分manchester編碼方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的跳變，再通過(guò)電位的高、低變化來(lái)實(shí)現(xiàn)通過(guò)音頻傳輸數(shù)據(jù)。其不需要硬件處理也能很好的采樣出正確的數(shù)據(jù)，有效解決不同手機(jī)起始電位的正反向問(wèn)題，兼容性極高。
[0033]基于上述方案，數(shù)據(jù)由手機(jī)端向終端設(shè)備發(fā)送時(shí)，在數(shù)據(jù)開(kāi)始傳輸時(shí)，手機(jī)端會(huì)給一段起始前導(dǎo)幀來(lái)發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸。
[0034]由于有些手機(jī)音頻數(shù)據(jù)起始部分會(huì)不穩(wěn)定，為了保證數(shù)據(jù)在發(fā)送有用的數(shù)據(jù)時(shí)，音頻能夠穩(wěn)定，需要在每次發(fā)送數(shù)據(jù)前加入一定長(zhǎng)度的前導(dǎo)幀，。
[0035]具體的，在運(yùn)行手機(jī)端APP時(shí)，手機(jī)端開(kāi)發(fā)人員會(huì)發(fā)送一定長(zhǎng)度的高低高低電位抖動(dòng)來(lái)穩(wěn)定音頻信號(hào)(如圖5所示)。
[0036]手機(jī)端在通過(guò)起始前導(dǎo)幀來(lái)發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸后，終端設(shè)備中的應(yīng)用程序(固件程序)根據(jù)這個(gè)前導(dǎo)幀來(lái)確定每個(gè)一個(gè)固定周期的采樣時(shí)間，這個(gè)時(shí)間由定時(shí)器給定，并記作Rt。
[0037]同時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)開(kāi)始計(jì)數(shù)，如果在碰到下一個(gè)跳變時(shí)，時(shí)間遠(yuǎn)大于Rt，即if (Time_CntTmp> (ul6) (Time_Cnt+ (Τime_Cnt?I))),那么認(rèn)為在這個(gè)周期內(nèi)沒(méi)有跳變,接收的數(shù)據(jù)位為1.否則數(shù)據(jù)為位O。
[0038]其中，這里的定時(shí)器是終端設(shè)備中主控芯片MCU內(nèi)的定時(shí)器，根據(jù)執(zhí)行編寫(xiě)的啟動(dòng)程序來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉定時(shí)器(TIM)，開(kāi)啟定時(shí)器后，終端設(shè)備中的固件程序讀取該定時(shí)器相關(guān)的寄存器(CNT)來(lái)獲取定時(shí)的時(shí)間。固件程序把該寄存器清O后，定時(shí)器會(huì)重新開(kāi)始記時(shí)。
[0039]對(duì)于上述的在一個(gè)周期內(nèi)開(kāi)始計(jì)數(shù)，為終端設(shè)備中的定時(shí)器在一個(gè)位的周期進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)。
[0040]由此，終端設(shè)備中的固件程序具體通過(guò)如下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)根據(jù)前導(dǎo)幀來(lái)確定固定周期的時(shí)間(參見(jiàn)圖6):
[0041]1.手機(jī)發(fā)送如導(dǎo)巾貞，終纟而設(shè)備中王控心片MCU啟動(dòng)定時(shí)器(TIM)開(kāi)始接收米樣，并且CNT清O。
[0042]2.MCU檢測(cè)到音頻的MIC通道為低電位時(shí)，一直等待到MIC為高電位，記錄寄存器CNT的值。
[0043]3.等待MIC低高電位跳變到低電位時(shí)，CNT清0，重復(fù)2步聚。
[0044]4.連續(xù)記錄采樣30次后，計(jì)算平均值Rt，這個(gè)平均值即為固定半個(gè)周期的采樣時(shí)間Rt0
[0045]本方案中使用這30次采樣中的后20次來(lái)計(jì)算平均值，因?yàn)槭謾C(jī)前10次的波形可能出現(xiàn)雜亂的情況，這樣造成記錄的時(shí)間不準(zhǔn)確。
[0046]再者，終端設(shè)備中的固件程序通過(guò)如下步驟取當(dāng)前周期的BITO或BITl:
[0047]基于上述的差分曼徹斯特編碼，手機(jī)發(fā)送的信息數(shù)據(jù)中，每一位與下一位之間肯定存在跳變，故在一個(gè)周期內(nèi)檢測(cè)到跳變時(shí)，定時(shí)器CNT清O開(kāi)始計(jì)時(shí)，一直記錄到重新出現(xiàn)新的跳變，獲取當(dāng)時(shí)寄存器CNT的值Time_CntTmp。
[0048]如果這個(gè)值Time_CntTmp遠(yuǎn)大于Rt的值，那么說(shuō)明在這整個(gè)周期內(nèi)都沒(méi)有跳變，說(shuō)明這個(gè)周期表示的是BIT1，否則說(shuō)明這個(gè)周期表示的值為ΒΙΤ0.
[0049]由上可知，本方案通過(guò)記錄一個(gè)周期內(nèi)高電位或者低電位持續(xù)的時(shí)間，如果這個(gè)時(shí)間遠(yuǎn)大于RT的值，那么表示BIT1，如果和RT的值相當(dāng)，那么表示ΒΙΤ0。該方案在手機(jī)MIC發(fā)送數(shù)據(jù)不雜亂的情況下，即使波形出現(xiàn)部分失真，也能夠準(zhǔn)確的獲取手機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息。
[0050]為了兼容不同手機(jī)，本方案通過(guò)定時(shí)器采樣(即通過(guò)M⑶主控芯片中的定時(shí)器采一個(gè)周期內(nèi)高電位或者低電位持續(xù)的時(shí)間)，在邊沿跳變時(shí)得出計(jì)數(shù)器的值來(lái)控制兼容速率，保證了根據(jù)不同的手機(jī)發(fā)送不同速率的數(shù)據(jù)的正確。
[0051]數(shù)據(jù)由終端設(shè)備發(fā)送到手機(jī)端時(shí)，同樣也使用本方案的編碼方式，根據(jù)定義的協(xié)議及數(shù)據(jù)拼裝方式發(fā)送信息給手機(jī)端，手機(jī)端解碼數(shù)據(jù)。
[0052]以下通過(guò)一具體應(yīng)用實(shí)例，來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的方案:
[0053]該實(shí)例基于上述手機(jī)端的數(shù)據(jù)發(fā)送及接收方案，實(shí)現(xiàn)手機(jī)刷卡項(xiàng)目等。
[0054]整個(gè)實(shí)施方案主要由硬件電路部分和軟件部分配合完成。
[0055]其中硬件電路:主要完成對(duì)手機(jī)原始數(shù)據(jù)波形的整形濾波及放大。
[0056]軟件設(shè)計(jì):使用差分manchester編碼，需按照定義好的協(xié)議及數(shù)據(jù)包模式包裝數(shù)據(jù)，做好誤差校驗(yàn)及重發(fā)等待等標(biāo)準(zhǔn)幀的邏輯，可能對(duì)于數(shù)據(jù)量較大的信息需要分包發(fā)送。
[0057]其中設(shè)計(jì)協(xié)議及層次如下(參見(jiàn)圖7):
[0058]應(yīng)用層:主要為應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯，應(yīng)用軟件通過(guò)接口 SDK實(shí)現(xiàn)具體終端的功能調(diào)用，但是SDK接口不會(huì)涉及具體應(yīng)用系統(tǒng)邏輯，僅僅為應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層之間做適配和一些通用接口。
[0059]數(shù)據(jù)層:主要以APDU命令數(shù)據(jù)形式為主，為應(yīng)用層SDK提供支持，通過(guò)鏈路層提供的底層接口進(jìn)行封裝傳輸，本層僅負(fù)責(zé)命令的發(fā)送和接收。
[0060]鏈路層:為數(shù)據(jù)層提供底層支持，包括命令數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)，同步、等待；命令數(shù)據(jù)包分成數(shù)據(jù)幀并使用同步幀和停止幀組成傳輸幀在物理信道上傳輸。
[0061]物理層:為鏈路層數(shù)據(jù)幀進(jìn)行模擬信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)，實(shí)現(xiàn)通過(guò)音頻接口傳輸數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?，本方案?yīng)用于本層次，具體的過(guò)程如上所述，此處不加以贅述。
[0062]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種基于手機(jī)音頻通道的快速穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述傳輸方法利用差分manchester編碼來(lái)編碼待發(fā)送數(shù)據(jù)，且在一個(gè)固定的周期內(nèi)，如果電壓存在跳變表示O,電壓不存在跳變表示I。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于手機(jī)音頻通道的快速穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，手機(jī)端在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，在2個(gè)相鄰的周期內(nèi)一定存在數(shù)據(jù)的跳變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于手機(jī)音頻通道的快速穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，在數(shù)據(jù)開(kāi)始傳輸時(shí)，首先發(fā)送方會(huì)給一段起始前導(dǎo)幀來(lái)發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸，接著根據(jù)這個(gè)前導(dǎo)幀來(lái)確定每個(gè)一個(gè)固定周期的時(shí)間，在一個(gè)周期內(nèi)開(kāi)始計(jì)數(shù)，如果在碰到下一個(gè)跳變時(shí)，時(shí)間遠(yuǎn)大于固定周期的時(shí)間，那么認(rèn)為在這個(gè)周期內(nèi)沒(méi)有跳變，接收的數(shù)據(jù)位為1，否則數(shù)據(jù)為位O。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于手機(jī)音頻通道的快速穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述由前導(dǎo)幀來(lái)確定的固定周期的時(shí)間，具體由定時(shí)器給定。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于手機(jī)音頻通道的快速穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，在傳輸過(guò)程中，通過(guò)定時(shí)器采樣，在邊沿跳變時(shí)得出計(jì)數(shù)器的值來(lái)控制兼容速率。
【文檔編號(hào)】H04L25/49GK104202312SQ201410417978
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】王翔平, 沈勇堅(jiān), 胡永剛 申請(qǐng)人:上海動(dòng)聯(lián)信息技術(shù)股份有限公司