一种基于音频信号的信息传输方法技术

本发明专利技术提供了一种基于音频信号的信息传输方法，其特征在于，步骤为：第一步、将单片机的通用I/O接口的输入端通过音频信号处理网络与音频设备的音频信号输出端相连，将单片机的通用I/O接口的输出端通过音频信号处理网络与音频设备的音频信号输入端相连；第二步、音频设备向单片机传输数据；单片机向音频设备传输数据。本发明专利技术提供了一种基于音频信道进行信息传输的方法，使用最简单的通用IO对音频信号进行处理，可直接与单片机进行对接，是一种易实现、低成本、通用性好的音频信息传输方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，其特征在于，步骤为：第一步、将单片机的通用I/O接口的输入端通过音频信号处理网络与音频设备的音频信号输出端相连，将单片机的通用I/O接口的输出端通过音频信号处理网络与音频设备的音频信号输入端相连；第二步、音频设备向单片机传输数据；单片机向音频设备传输数据。本专利技术提供了一种基于音频信道进行信息传输的方法，使用最简单的通用IO对音频信号进行处理，可直接与单片机进行对接，是一种易实现、低成本、通用性好的音频信息传输方法。【专利说明】
本专利技术涉及一种基于音频信号传输和信息编码的方法，适用于各种需要通过音频通道进行信息传输的应用，属于音频信号处理和传输的
。
技术介绍
音频信号是带有语音、音乐和音效的有规律的声波的频率、幅度变化信息载体。规则音频是一种连续变化的模拟信号，可用一条连续的曲线来表示，称为声波。声波或正弦波有三个重要参数:频率、幅度和相位，这也就决定了音频信号的特征。随着数字化的快速发展，设备间的通信成为日常应用必不可少的一种需求，特别是移动设备和可穿戴设备间需要一种便捷通用的信息传递方式，传统的USB、蓝牙、无线网络等都需要比较复杂的连接，成本也比较高，再加上并不是所有设备都具备以上这些通信接口。相比而言，音频信号已经存在于人们日常的各种应用中，比如电脑、手机、播放器等等，由于它的普遍性和通用性，利用它可以很方便地在不同电子设备间建立起通信。以最常见的耳机设备为例，耳机是用来听音乐，打电话的，既然是和声音相关的，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IOOHz — IOKHz左右的范围内，那么手机里面的音频输出系统的幅频特性一定也是在这个范围。既然有带宽，就可以利用它作为通信信道，来实现有效信息的传输了。传统的音频信号处理一般需要以下几点:(I)需要数模转换(AD/DA)模块，对音频信号进行采样；(2)使用低通或带通滤波器对输入的音频信号进行处理；(3)使用功率放大电路对音频信号进行放大处理；(4)根据奈奎斯特采样定理，通常其采样频率至少是信号中的最高频率分量的两倍，采样后的数据根据量化规则进行编码。然而上述这些条件在很多嵌入式平台上可能不具备，且消耗的成本也比较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是利用通用I/O接口将音频设备与单片机对接，并利用音频设备的频信道进行信息传输。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供了，其特征在于，步骤为:第一步、将单片机的通用i/o接口的输入端通过音频信号处理网络与音频设备的音频信号输出端相连，将单片机的通用I/o接口的输出端通过音频信号处理网络与音频设备的音频信号输入端相连，通过音频信号处理网络使得单片机的通用I/o接口的电压工作范围与音频设备的音频信号输出端及音频信号输入端的电压工作范围相匹配；第二步、当音频设备向单片机传输数据时:音频设备通过音频信号输出端向单片机的通用I/o接口的输入端发送音频信号，输入端对音频信号进行采样，根据音频信号的电压值与输入端门限值之间的大小识别为数字低电平或数字高电平，在周期T内，或若有上升沿产生，则认为是数字O，若有下降沿产生，则认为是数字1，或若有上升沿产生，则认为是数字1，若有下降沿产生，则认为是数字O ；当单片机向音频设备传输数据时:由单片机通过单片机的通用I/O接口的输出端给出数字信号，该数字信号的电压经过音频信号处理网络与音频信号输入端的电压工作范围相匹配后，输入音频信号输入端。优选地，在所述第二步中，当音频设备向单片机传输数据时，每次传输一个数据包，每个数据包包括用于表示当前数据包开始的起始字节，用于表示后续数据长度的长度字节，用于表示当前数据包在所有数据包中顺序的序列字节，数据及校验字节。优选地，在所述第二步中，音频设备向单片机传输数据的具体步骤为:步骤2A.1、音频设备通过音频信号输出端向单片机的通用I/O接口的输入端发送以音频信号承载的数据包；步骤2A.2、单片机检测到数据包的起始字节后，开始接收数据包，同时将音频信号输入端设置为静音；步骤2A.3、单片机完成当前数据包的接收后，向音频信号输入端输出设定频率的方波；步骤2A.4、音频设备以固定周期查询音频信号输入端上是否有步骤2A.3中所述的方波，若有，则表示单片机已正确接收当前的数据包，进入步骤2A.5，若在固定时间长度内没有查询到步骤2A.3中所述的方波，则返回步骤2A.1重发当前数据包；步骤2A.5、判断是否还有数据包需要发送，若有，则返回步骤2A.1发送下一个数据包，否则，结束数据传输过程。优选地，在所述第二步中，单片机向音频设备传输数据的具体步骤为:步骤2B.1、单片机向音频信号输入端输出设定频率的方波；步骤2B.2、音频设备以固定周期查询音频信号输入端上是否有步骤2B.1中所述的方波，若有，则由音频设备通过音频信号输出端向单片机的通用I/o接口的输入端发送以音频信号承载的要求开始数据传输的命令；步骤2B.3、单片机接收到步骤2B.2所述的命令后，向音频信号输入端发送数字信号。优选地，所述音频信号处理网络包括输入阻容网络及输出阻容网络，单片机的通用I/o接口的输入端通过输入阻容网络与音频设备的音频信号输出端相连，由输入阻容网络将音频信号输出端的信号电压与输入端的电压工作范围相匹配；单片机的通用I/o接口的输出端通过输出阻容网络与音频设备的音频信号输入端相连，由输出阻容网络将输出端的信号电压与音频信号输入端的电压工作范围相匹配。优选地，所述输入阻容网络包括串联的电阻Rl及电阻R2，电阻Rl接电压源，电阻R2接地，隔直电容Cl的一端连接音频信号输出端，另一端接入电阻Rl与电阻R2之间，输入端接入电阻Rl与电阻R2之间。优选地，所述输出阻容网络包括一端相连的电阻R4及电阻R3，电阻R4的另一端连接输出端，电阻R3的另一端接地，隔直电容C2的一端接入电阻R4与电阻R3之间，隔直电容C2的另一端连接音频信号输入端。本专利技术提供了一种基于音频信道进行信息传输的方法，使用最简单的通用IO对音频信号进行处理，可直接与单片机进行对接，是一种易实现、低成本、通用性好的音频信息传输方法。【专利附图】【附图说明】图1为音频信号转换示意图；图2为输入阻容网络电路；图3为输出阻容网络电路；图4为首频彳目号编码图。【具体实施方式】为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。本专利技术提供了，其步骤为:第一步、结合图1，将单片机的通用I/O接口的输入端GPIn通过音频信号处理网络与音频设备的音频信号输出端Aout相连，将单片机的通用I/O接口的输出端GPOut通过音频信号处理网络与音频设备的音频信号输入端Ain相连。在本实施例中，音频处理网络包括输入阻容网络及输出阻容网络，为了使模拟的交流音频信号能够与单片机的数字IO信号进行通信。由于音频设备的输出信号是模拟的交流信号，通过分压和隔直电路可以简单处理成单片机可以识别的数字IO信号。输入阻容网络电路如图2所示，音频信号输出端Aout输出的音频信号是交流信号，即有正有负，电容Cl (建议选取0.1uF)起到隔直作用，使交流信号通过，经过电阻Rl及电阻R2 (阻值可选取10K-100K欧姆)对电压源VCC进行分压，得到的电压叠加到音频信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于音频信号的信息传输方法，其特征在于，步骤为：第一步、将单片机的通用I/O接口的输入端(GPIn)通过音频信号处理网络与音频设备的音频信号输出端(Aout)相连，将单片机的通用I/O接口的输出端(GPOut)通过音频信号处理网络与音频设备的音频信号输入端(Ain)相连，通过音频信号处理网络使得单片机的通用I/O接口的电压工作范围与音频设备的音频信号输出端(Aout)及音频信号输入端(Ain)的电压工作范围相匹配；第二步、当音频设备向单片机传输数据时：音频设备通过音频信号输出端(Aout)向单片机的通用I/O接口的输入端(GPIn)发送音频信号，输入端(GPIn)对音频信号进行采样，根据音频信号的电压值与输入端(GPIn)门限值之间的大小识别为数字低电平或数字高电平，在周期T内，或若有上升沿产生，则认为是数字0，若有下降沿产生，则认为是数字1，或若有上升沿产生，则认为是数字1，若有下降沿产生，则认为是数字0；当单片机向音频设备传输数据时：由单片机通过单片机的通用I/O接口的输出端(GPOut)给出数字信号，该数字信号的电压经过音频信号处理网络与音频信号输入端(Ain)的电压工作范围相匹配后，输入音频信号输入端(Ain)。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张金奎，
申请(专利权)人：张金奎，
类型：发明
国别省市：北京;11