CN102545969A - 主机设备的附属设备和短程通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种现有的本身并未设计成用于电感耦合通信的主机设备的附属设备，所述附属设备包括：采集模块，用于采用电感耦合的方式采集所述主机设备在特定应用软件的驱动下扬声器发出的电磁信号；处理模块，与所述采集模块连接，接收并处理所述电磁信号，根据所述电磁信号输出控制信号数据；执行模块，与所述处理模块连接，所述执行模块执行根据所述数据执行所述附属设备的特定功能。附属设备通过利用采集模块采集主机设备的扬声器的电磁信号，传送给处理模块处理，处理模块根据杨声器的电磁信号产生数据，执行模块根据数据执行指令进行工作。采集模块利用电感耦合的方式采集信号，省去了复杂的无线连接方式所需要的复杂电路及高功耗，同时降低成本消耗。

Description

主机设备的附属设备和短程通信系统及方法

【技术领域】

本发明涉及电子设备，特别是涉及一种主机设备的附属设备和短程通信系统及方法。

【背景技术】

时下市场上的移动电话、掌上电脑、便携式媒体/音乐播放器等主机设备，基本上是一个具有各种接口的计算机系统。人们往往围绕一个受欢迎的便携设备，例如苹果公司的iPhone，来设计和制造许多配件，以提高该便携设备的使用效能。其中有些配件还包含电子电路。

这种包含电子电路的附属设备与主机设备之间的连接，通常是通过标准的无线方式，例如红外线、Wi-Fi、蓝牙，或是通过标准的有线接口，例如USB或专用连接器。一个典型的附属设备是蓝牙耳机，可以为移动电话提供免提操作。

无线连接方式需要复杂的电路和比较高的功耗，增加了附属设备的成本。有线连接方式需要用到连接插头，增加了附属设备的体积，而且连接和断开时也不方便。一些主机设备，例如便携设备要用专用的接口，需要便携设备制造商的认证或授权，令附属设备增加了成本，也限制主机设备和附属设备之间的互动可能性。

电感耦合是一种信号的传输方法，在本领域众所周知。不过大多数现代电子设备没有被设计成使用电感耦合来通讯。

一般广泛使用音频电感耦合的器件是电话感应线圈。它被用来接收从一个传统电话机的听筒的线圈所发出的音频信号。电话感应线圈可用于免提操作、电话录音、监测、与调制解调器连接、和窃听。因为电话机并未被设计成利用听筒的线圈来传递源自电话机本身的数据，被传送的只是从PSTN(PublicSwitched Telephone Network，公用交换电话网络)上发出的音频信号，然后被电话感应线圈接收。此音频信号在传输到感应线圈前，是不会被根本改变的。虽然用户可以按电话上的按钮以生成DTMF(Dual Tone Multi-Frequency，双音多频)和其他声音给电话感应线圈接收，但被传输的信息是非常有限的而且传输速度缓慢，这种器件不能作为连接电话和使用电话感应线圈的装置的有效通信手段。

电感耦合也已用于一些听力辅助设备，来实现信号源和戴在耳后或耳内的助听器之间的音频传输。在大多数这类应用实例中，传输电磁信号用非调制的模拟形式，如在美国专利号6078675中所描述。在另外一些应用实例中，则采用调制方式来提高质量，如在美国专利号5615229中所描述。在这些应用实例中，发射器，或发射器和接收器两者，都在开始设计时就专门使用电感耦合的传输方法。

但市面上几乎所有的便携式设备都没有被设计成使用电感耦合进行短程通信。我们需要找到一种附属装置，能有效感应耦合从现有的便携式主机设备发出的数据的方法，而这种便携式主机设备本身并没有被设计来使用电感耦合。

【发明内容】

基于此，针对附属设备与主机设备之间的连接需要复杂的电路和比较高的功耗，增加了附属设备的成本的问题，有必要提供一种功耗低、成本低的主机设备的附属设备。

此外，还提供了一种短程通信系统。

另外，还提供了一种短程通信方法。

一种的主机设备的附属设备，所述主机设备本身并未设计成用于电感耦合通信，所述附属设备包括：

采集模块，用于采用电感耦合的方式采集所述主机设备的扬声器发出的电磁信号；

处理模块，与所述采集模块连接，接收并处理所述电磁信号，根据所述电磁信号输出数据；

执行模块，与所述处理模块连接，所述执行模块根据所述数据执行所述附属设备的特定功能。

优选的，所述采集模块包括电感耦合器件，所述电感耦合器件包括传感器线圈和放大器，所述传感器线圈感应所述电磁信号生成感应信号并传输至所述放大器，所述感应信号放大后传输到所述处理模块。

优选的，所述处理模块对所述电磁信号进行解码，所述处理模块根据所述解码后的电磁信号产生所述数据。

优选的，所述电磁信号为所述扬声器在所述主机设备的额外安装与所述附属设备配对的应用软件产生的音频编码信号的驱动下产生；

所述音频编码信号为同步音频脉冲信号、以声波、超声波、次声波信号作为载波的音频调制信号或普通非调制的音频信号中的一种或两种以上。

优选的，所述执行模块包括红外发光二极管，所述处理模块根据所述音频编码信号生成数据以控制所述红外发光二极管发出红外遥控信号。

优选的，所述红外遥控信号以红外线脉冲组的持续时间长度和间隔时间来表示，所述同步音频脉冲信号中以脉冲信号同步地表示所述红外线脉冲组的开始，所述同步音频脉冲信号以所述脉冲信号的下一个脉冲信号同步地表示所述红外线脉冲组的结束。

优选的，所述主机设备对所述音频调制信号的一段的开始做渐进调制，对所述音频调制信号的一段的结束做渐出调制。

优选的，还包括输入模块，所述输入模块与所述处理模块连接，所述输入模块用于接收外部指令将所述外部指令传输至所述处理模块改变所述处理模块的内部设置。

一种短程通信系统，包括主机设备及附属设备，

所述主机设备本身并未设计成用于电感耦合通信，所述主机设备包括：

输入接口，用于输入指令信号；

控制模块，与所述输入接口连接，根据所述指令信号生成音频编码信号；

扬声器，与所述控制模块连接，根据所述音频编码信号发出用于转换成数据的电磁信号；

所述附属设备包括：

采集模块，用于采用电感耦合的方式采集所述电磁信号；

处理模块，与所述采集模块连接，接收并处理所述电磁信号，根据所述电磁信号输出数据；

执行模块，与所述处理模块连接，所述执行模块根据所述数据执行所述附属设备的特定功能。

一种短程通信方法，实现主机设备与其附属设备之间短程通信所述主机设备本身并未设计成用于电感耦合通信，所述短程通信方法包括以下步骤：

在所述主机设备输入指令信号；

所述主机设备额外安装与所述附属设备配对的应用软件根据所述指令信号产生数据来生成音频编码信号；

所述主机设备根据所述音频编码信号通过内置扬声器发出电磁信号；

所述附属设备采用电感耦合的方式采集所述电磁信号；

所述附属设备接收并处理所述电磁信号，根据所述电磁信号解码后输出数据；

所述附属设备根据所述数据执行所述附属设备的特定功能。

上述主机设备的附属设备通过利用采集模块采集主机设备的扬声器的电磁信号，传送给处理模块处理，处理模块根据杨声器的电磁信号控制输出数据，执行模块根据数据执行附属设备的特定功能，采集模块利用电感耦合的方式采集信号，省去了复杂的无线连接方式所需要的复杂电路及高功耗，同时降低了成本消耗。

【附图说明】

图1为一优选实施方式中的模块构成示意图；

图2为一优选实施方式中的一个放大器的电路图；

图3为一优选实施方式中的模块构成示意图；

图4为一优选实施方式中的结构示意图；

图5为一优选实施方式中所用的一种编码方式示意图；

图6为一优选实施方式中所用的另一种编码方式示意图；

图7为一优选实施例中的短程通信系统的结构示意图；

图8为一优选实施例中的短程通信系统的工作流程图；

图9为一优选实施例中的采集电感信号的工作流程图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1，主机设备1包括扬声器11，主机设备1本身并未设计成用于电感耦合通信。附属设备2包括采集模块20、处理模块23、执行模块24、输入模块25和电源模块26。

采集模块20用于采用电感耦合的方式采集的主机设备1的扬声器11发出的电磁信号。处理模块23与采集模块20连接，接收并处理电磁信号，根据电磁信号输出数据。执行模块24与处理模块23连接，执行模块24根据数据执行附属设备2的特定功能，进行具体工作。处理模块23、执行模块24与输入模块25一起来实现附属设备2的具体功能。例如，输入模块25可以是一组开关、外部接口等。输入模块25与处理模块23连接，输入模块23用于接收外部指令，将外部指令传输至处理模块23，改变处理模块23的内部设置。而执行模块24可以包括一个红外发光二极管，用于向其他设备发出红外遥控信号。电源模块26为附属设备2供电。

图1示意了优选实施方式中的主机设备1和附属设备2之间的电感耦合方式。主机设备1是一个便携式设备，例如手机、音频/视频播放器、便携式游戏设备或电子计算机。主机设备1本质上是一种能够为特定的配件运行特定的软件的计算机系统12。

内置的扬声器11已被定位在主机设备1内部的某个固定位置上。采集模块20包括信号耦合器件，信号耦合器件感应扬声器11的电磁信号生成感应信号并传输至处理模块23。优选的，信号耦合器件为电感耦合器件，包括传感器线圈21和放大器22。传感器线圈21要放置得靠近扬声器11，以最大限度地接收由扬声器11的线圈产生的电磁信号。放大器22接收并放大传感器线圈21感应扬声器11发生的电磁信号生成的感应信号后，将放大的感应信号传输到处理模块23，放大器22将从传感器线圈21接收到的感应信号放大到处理模块23可以接受的范围。从扬声器11检测到的电磁信号可以是正常的声音、语音或音乐，也可以是主机设备1拨号时所产生的DTMF编码信号。电磁信号为扬声器11在主机设备1的额外安装的与附属设备2配对的应用软件13产生的音频编码信号的驱动下产生，以便由传感器线圈21接收。音频编码信号为同步音频脉冲信号、以声波、超声波、次声波信号作为载波的音频调制信号或普通非调制的音频信号中的一种或两种以上。

请参考图2，描述了一个放大器22的例子。传感器线圈21通过电容27耦合到三极管28。电阻29和电阻30为三极管28提供了非常微弱的电流，以构成一个低功耗的放大器22，放大器22输出信号的幅度足以令处理模块23在休眠模式下被唤醒。

请参考图3，描述了一个优选的具体实施例，附属设备2内藏在一个主机设备1的保护壳或代用外壳中，令主机设备1与附属设备2一起工作，构成一个万能遥控器。大多数智能手机、智能便携式音乐/视频播放器、便携式平板电子计算机，本身并不带有红外遥控器功能，但可以运行第三方的应用软件13。本实施例的应用软件13的用户界面，类似于一个普通的万能遥控器，有许多按钮。当用户按下某一按钮，正在主机设备1的计算机系统12运行着的该应用软件13，就会根据该按钮代码生成一个相应的音频编码信号输出到扬声器11。传感器线圈21接收到扬声器11在该音频编码信号工作下产生的电磁信号，会通过放大器22放大后传送到处理模块23。处理模块23对扬声器11发生的电磁信号进行解码并恢复到原来的电磁信号按钮代码。处理模块23根据电磁信号来产生数据，以驱动红外发光二极管31，发出红外遥控信号来控制电视机或其他电子设备。即在本实施例中，执行模块24为红外发光二极管31。

该软件可以有各种型号的电子家用电器的红外遥控代码，令本实施例成为一个万能遥控器。

请参考图4，示意了优选实施例内部结构。为作说明方便，图4中的主机设备1朝下，其实在正常情况下使用时，主机设备1应朝上。附属设备2包括：外壳(其本身也是用来保护主机设备1的保护壳或外壳代用品)、传感器线圈21、电池26、包括图1示出的放大器22和处理模块23的电路板32、红外线发光二极管31。主机手机内的扬声器11是内置于主机1的右下角。而传感器线圈21则放在扬声器11的下方。

请参考图5，描述了作为万能遥控器的实施例的编码方案之一。红外遥控信号，通常是由不同长度或间隔的红外线脉冲组，来代表要传输的二进制代码的“0”和“1”。在本编码方案中，图1示出的处理模块23根据同步音频脉冲信号生成数据以控制红外线发光二极管31发出红外线脉冲组，其中每一对音频脉冲代表一个红外线脉冲组的开始和结束。其中，以脉冲信号同步地表示红外线脉冲组的开始，以脉冲信号的下一个脉冲信号同步地表示红外线脉冲组的结束。可以以奇数的音频脉冲表示红外线脉冲组的开始，而偶数的脉冲表示红外线脉冲组的结束，或者相反。此编码方式最适合对红外遥控信号进行同步解码。

虽然一般的红外遥控信号的载波频率是38kHz的超声波范围，但此编码方式的脉冲是发生在每组红外线的开始和结束的时候，因此其频率是人耳可听到的范围之内的。

请参考图6，描述了一种可令发出的声音听起来轻一点的编码方法。一些设备能产生频率在20kHz以上的声波信号，在此情况下，超声波用来作为载波。不同的超声波组的不同的宽度或间隔代表二进制代码的“0”和“1”。为了令发出的声音听起来轻一点，图1示出的主机设备1在每一段的超声波组的一段开始时做渐进调制，而在每一段的超声波组的一段结束时做渐出调制。当渐进和渐出足够长，就可以令人耳较为听不出发出的超声波组。

如果一些主机设备1无法产生超声波，就用人耳较难听到的高于18kHz的声波用来作为载波。

请参考图7，一种短程通信系统包括主机设备100和上述的附属设备2。主机设100备本身并未设计成用于电感耦合通信，主机设备100包括：扬声器110、输入接口120及控制模块130。

输入接口120，用于输入指令信号，优选的，输入接口120为触摸屏幕，当用户按下触摸屏幕显示的某一按钮，产生指令信号输出。控制模块130与输入接口120连接，根据指令信号生成音频编码信号驱动扬声器110工作发出用于转换成数据的电磁信号。附属设备2的工作过程如上所述，不再赘述。

一种短程通信方法，实现主机设备与其附属设备之间短程通信，主机设备本身并未设计成用于电感耦合通信，主机设备是可以是一个便携式设备，例如手机、音频/视频播放器、便携式游戏设备或电子计算机。主机设备本质上是一种能够为特定的配件运行特定的软件的电子计算机系统。

请参考图8，短程通信方法具体包括以下步骤：

步骤S100至步骤S300由主机设备完成。

步骤S100，在主机设备输入指令信号。在本实施例中，在主机设备触摸屏幕，当用户按下触摸屏幕显示的某一按钮，产生指令代码由触摸屏幕输入指令信号。

步骤S200，主机设备额外安装与附属设备配对的应用软件根据指令信号产生数据来生成音频编码信号。主机设备设有控制模块，控制模块读取指令信号根据指令信号进行编码，编码成驱动主机设备的扬声器的音频编码信号输出。

步骤S300，主机设备根据音频编码信号通过内置扬声器发出电磁信号。一般设置有扬声器的主机设备，音频编码信号驱动扬声器工作，扬声器除了可以发出如正常的声音、语音或音乐等，本实施例中音频编码信号主要是驱动扬声器工作发出用于转换成数据的电磁信号。

步骤S400至步骤S600由附属设备完成。

步骤S400，附属设备采用电感耦合的方式采集电磁信号。采集电磁信号更具体的流程图请参考图9：

步骤S410，利用传感器线圈感应扬声器发出的电磁信号生成感应信号。因此传感器线圈要放置得靠近扬声器110以最大限度地接收由扬声器110的线圈产生的电磁信号。

步骤S420，利用放大器接收并放大所述感应信号后传输到附属设备的处理模块。

步骤S500，附属设备接收并处理电磁信号，根据电磁信号解码后输出数据。在本实施例中，此处接收到并处理的电磁信号为经过放大的电磁信号。电磁信号为扬声器应用软件产生的音频编码信号的驱动下产生，音频编码信号为同步音频脉冲信号、以音波、超声波、次声波信号作为载波的音频调制信号或普通非调制的音频信号中的一种或两种以上。上述三种信号的处理方式如前所述，不再赘述。

步骤S600，附属设备根据数据执行附属设备的特定功能。便携设备中的执行模块可以是红外线发射器、扩音系统和LED灯阵列等器件。那么可以利用红外线发射器、扩音系统和LED灯阵列等器件根据数据执行附属设备的特定功能以完成用户预设的指定功能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种的主机设备的附属设备，其特征在于，所述主机设备本身并未设计成用于电感耦合通信，所述附属设备包括：

采集模块，用于采用电感耦合的方式采集所述主机设备的扬声器发出的电磁信号；

处理模块，与所述采集模块连接，接收并处理所述电磁信号，根据所述电磁信号输出数据；

执行模块，与所述处理模块连接，所述执行模块根据所述数据执行所述附属设备的特定功能。

2.根据权利要求1所述的主机设备的附属设备，其特征在于，所述采集模块包括电感耦合器件，所述电感耦合器件包括传感器线圈和放大器，所述传感器线圈感应所述电磁信号生成感应信号并传输至所述放大器，所述感应信号放大后传输到所述处理模块。

3.根据权利要求1所述的主机设备的附属设备，其特征在于，所述处理模块对所述电磁信号进行解码，所述处理模块根据所述解码后的电磁信号产生所述数据。

4.根据权利要求3所述的主机设备的附属设备，其特征在于，所述电磁信号为所述扬声器在所述主机设备的额外安装与所述附属设备配对的应用软件产生的音频编码信号的驱动下产生；

所述音频编码信号为同步音频脉冲信号、以声波、超声波、次声波信号作为载波的音频调制信号或普通非调制的音频信号中的一种或两种以上。

5.根据权利要求4所述的主机设备的附属设备，其特征在于，所述执行模块包括红外发光二极管，所述处理模块根据所述音频编码信号生成数据以控制所述红外发光二极管发出红外遥控信号。

6.根据权利要求5所述的主机设备的附属设备，其特征在于，所述红外遥控信号以红外线脉冲组的持续时间长度和间隔时间来表示，所述同步音频脉冲信号中以脉冲信号同步地表示所述红外线脉冲组的开始，所述同步音频脉冲信号以所述脉冲信号的下一个脉冲信号同步地表示所述红外线脉冲组的结束。

7.根据权利要求4所述的主机设备的附属设备，其特征在于，所述主机设备对所述音频调制信号的一段的开始做渐进调制，对所述音频调制信号的一段的结束做渐出调制。

8.根据权利要求1所述的主机设备的附属设备，其特征在于，还包括输入模块，所述输入模块与所述处理模块连接，所述输入模块用于接收外部指令将所述外部指令传输至所述处理模块改变所述处理模块的内部设置。

9.一种短程通信系统，其特征在于，包括主机设备及附属设备，

所述主机设备本身并未设计成用于电感耦合通信，所述主机设备包括：

输入接口，用于输入指令信号；

控制模块，与所述输入接口连接，根据所述指令信号生成音频编码信号；

扬声器，与所述控制模块连接，根据所述音频编码信号发出用于转换成数据的电磁信号；

所述附属设备包括：

采集模块，用于采用电感耦合的方式采集所述电磁信号；

处理模块，与所述采集模块连接，接收并处理所述电磁信号，根据所述电磁信号输出数据；

执行模块，与所述处理模块连接，所述执行模块根据所述数据执行所述附属设备的特定功能。

10.一种短程通信方法，实现主机设备与其附属设备之间短程通信，其特征在于，所述主机设备本身并未设计成用于电感耦合通信，所述短程通信方法包括以下步骤：

在所述主机设备输入指令信号；

所述主机设备额外安装与所述附属设备配对的应用软件根据所述指令信号产生数据来生成音频编码信号；

所述主机设备根据所述音频编码信号通过内置扬声器发出电磁信号；

所述附属设备采用电感耦合的方式采集所述电磁信号；

所述附属设备接收并处理所述电磁信号，根据所述电磁信号解码后输出数据；

所述附属设备根据所述数据执行所述附属设备的特定功能。

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