CN103379214A - 一种音频通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音频通信系统，信号处理装置通过音频接口与音频设备通信连接，实现通过音频设备的音频接口与信号处理装置进行数据交互完成数据通信，由于音频接口在现有的绝大部分便携终端上都有设置，且音频接口通道的标准基本统一，因此本发明提供的方案比利用音频设备上的USB接口、SD接口或SIM接口等完成数据通信更方便，通用性更好，更能提高用户体验的满意度；同时，信号处理装置不但可以通过音频接口实现与音频设备之间数据交互，还可将音频设备发送的数据转换后通过相应的数据接口发送给与音频设备通信的其他通信终端，作为音频设备和与之通信的其他通信终端的接口转换装置，进一步丰富了音频设备与其他通信终端之间的通信方式。

Description

一种音频通信系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种音频通信系统。

背景技术

目前，随着网络技术与电话技术的发展，基于个人计算机(PC)的网络银行、电话银行已经相当普及。但是，随着各种交易需求、场合、时间、对象的不断变化，传统的电话银行交易以及PC网络银行交易已无法满足用户的需求。随着便携终端尤其是以手机终端为代表的具有音频接口的掌上设备的普及，如果能令向手机、IPAD等便携终端像PC一样进行交易支付的话无疑将大大改善用户的体验和增加灵活性。

但便携终端处于便携的考虑，在便携终端上外设的数据接口并不丰富，一般便携终端开放的有USB接口、音频接口、SD接口、SIM接口。目前一般利用USB接口、SD接口和SIM卡接口实现某些数据交互应用。虽然可利用USB接口完成数据交互，但目前绝大部分便携终端的USB只支持Slaver模式，这部分便携终端不能作为主控通过USB控制外设，因此利用便携终端的USB接口时，其通用性受到了较大的限制；虽然现有的一些便携终端(例如手机)支持SD和SIM接口，但目前大部分终端的SD接口都内置，不能方便的和外设相连，且SD接口和SIM接口都涉及到用户其他的数据应用，要在这些应用基础之上增加其他的数据应用功能的话，则必须对SD卡和SMI卡进行适应的改进，难以推广和统一；可见，现有的便携终端可用于与外界或其他设备进行数据交互的接口比较单一，且通用较差。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种音频通信系统及音频通信方法，实现基于音频设备的音频接口完成数据通信，丰富音频设备的通信接口，提高其通用性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种音频通信系统，包括信号处理装置和音频设备，所述音频设备包括音频接口、第一处理模块、模数互转模块、第一音频信号发送模块和第一音频信号接收模块，所述第一音频信号发送模块与所述音频接口的声道极连接，所述第一音频信号接收模块与所述音频接口的麦克极连接；所述信号处理装置包括第二音频信号接收模块、第一音频信号转换模块、第二音频信号转换模块、第二音频信号发送模块和第二处理模块；所述第二音频信号接收模块与所述音频接口的声道极连接，所述第二音频信号发送模块与所述音频接口的麦克极连接；所述信号处理装置的地电位与所述音频接口的地极连接；其中，

所述第一处理模块用于将待发送的数据发送给所述模数互转模块，以及接收所述模数互转模块发送的数据并对其进行处理；

所述模数互转模块用于将所述待发送的数据转换成音频信号，发送给所述第一音频信号发送模块；以及用于将所述第一音频信号接收模块接收的音频信号转换成数字信号发送给所述第一处理模块；

所述第一音频信号发送模块用于将所述模数互转模块得到的音频信号通过所述音频接口的声道极发送给所述信号处理装置；

所述第一音频信号接收模块用于通过所述音频信号的麦克极接收来自所述信号处理装置的音频信号；

所述第二音频信号接收模块用于通过所述音频接口的声道极接收来自所述音频设备的音频信号；

所述第一音频信号转换模块用于将所述第二音频信号接收模块接收的音频信号转换为数字信号，并发送给所述第二处理模块；

所述第二处理模块用于接收所述第一音频信号转换模块发送的数字信号；以及发送待发送的数据给所述第二音频信号转换模块；

所述第二音频信号转换模块用于将所述第二处理模块发送的待发送的数据转换为音频信号；

所述第二音频信号发送模块用于通过所述音频接口的麦克极将所述第二音频信号得到的音频信号发送给所述音频设备；

所述信号处理装置还包括格式转换模块和数据接口模块，所述格式转换模块与所述第二处理模块连接，所述数据接口模块包括至少一种数据接口；

所述第二处理模块还用于将接收到的所述数字信号发送给所述格式转换模块；以及接收、处理所述格式转换模块发送的数据；

所述格式转换模块用于将所述第二处理模块发送的数字信号转换成与所述数据接口模块包括的数据接口种的至少一种数据接口相对应的格式后，通过该种数据接口发送出去；还用于接收通过所数据接口模块发送过来的数据，并对其进行转换后发送给所述第二处理模块。

在本发明的一种实施例中，所述数据接口模块包括USB主接口、USB从接口、音频接口、WIFI接口、和蓝牙接口中的至少一种。

在本发明的一种实施例中，所述信号处理装置还包括音频接口麦克极和地极的控制模块，用于对所述音频接口的麦克极和地极进行识别，将所述第二音频信号发送模块与识别出的麦克极对接，将所述信号处理装置的地电位与识别出的地极对接。

在本发明的一种实施例中，所述音频接口麦克极和地极的控制模块包括：

获取模块，用于获取所述音频设备在开启录音通道后，其音频接口内一对音频输入极中各极的电信号；

识别模块，用于根据所述一对音频输入极中各极的电信号识别所述麦克极和地极；

端口切换模块，用于所述识别模块识别出麦克极和地极之后，将所述音频信号发送模块与所述麦克极对接，将地电位与所述地极对接。

在本发明的一种实施例中，所述获取模块为电压域转换模块，用于在所述一对音频输入极之间建立电流通道，将所述地电位接入所述电流通道的节点中，获取所述一对音频输入极中各极相对于所述地电位的电压相对值。

在本发明的一种实施例中，所述识别模块包括第一识别子模块，用于检测所述一对音频输入极中各极的电压相对值的正负特性，根据检测结果识别所述麦克极和所述地极。

在本发明的一种实施例中，所述识别模块包括：

第二识别子模块，用于将所述一对音频输入极中各极的电压相对值分别与所述地电位进行比较，根据各自的比较结果分别输出一数字电平信号；

逻辑判断模块，用于根据所述第二识别子模块输出的两数字电平信号识别所述麦克极和所述地极。

在本发明的一种实施例中，当电压相对值大于所述地电位时，所述第二识别子模块输出电平1，当电压相对值小于所述地电位时，输出电平0；所述逻辑判断模块在所述第三识别子模块输出一电平1和一电平0时，将电平1所对应的所述一对音频输入极中一极识别为所述麦克极，将电平0所对应的所述一对音频输入极中一极识别为所述地极。

在本发明的一种实施例中，所述第二音频信号转换模块为电流型数模转换模块。

在本发明的一种实施例中，所述电流型数模转换模块通过从所述音频接口的麦克极抽取电流的方式将转换成的音频信号通过所述第二音频信号发送模块向所述音频设备发送。

在本发明的一种实施例中，所述第一处理模还包括第一组帧模块；所述第一组帧模块将所述第一处理模块向所述数模互换模块发送的所述待发送数据进行组帧处理；所述第一组帧模块包括第一设置子模块、第一划分子模块、第一配置子模块和第一组帧子模块；

所述第一设置子模块，用于设置控制域，设置的所述控制域包括第一校验字段；

所述第一划分子模块，用于将所述待发送的数据划分成多个数据包；

所述第一配置子模块，用于为每个数据包添加所述控制域，并根据各数据包的信息配置各数据包的第一校验字段的值；

所述第一组帧子模块，用于将各数据包和各数据包的控制域进行组帧得到多个数据帧。

在本发明的一种实施例中，所述第一处理模还包括第一解帧模块；所述第一解帧模块用于对所述模数互换模块发送的数据进行解帧处理，所述第一解帧模块包括第一解析子模块、第一判断子模块和第一数据提取子模块；

所述第一解析子模块用于解析模数互换模块发送的数据帧，得到数据帧的数据包和控制域，所述控制域包含第一校验字段；

所述第一判断子模块用于根据所述数据包的信息得到第一校验值，将得到的所述第一校验值与所述控制域包含的第一校验字段的值进行比较；判断校验是否通过；如否，则判断传输错误；如通过，则通知所述第一数据提取子模块提取所述数据包。

在本发明的一种实施例中，所述第二处理模还包括第二组帧模块；所述第二组帧模块将所述第二处理模块向所述第二音频信号转换模块发送的所述待发送数据进行组帧处理；所述第二组帧模块包括第二设置子模块、第二划分子模块、第二配置子模块和第二组帧子模块；

所述第二设置子模块，用于设置控制域，设置的所述控制域包括第一校验字段；

所述第二划分子模块，用于将所述待发送的数据划分成多个数据包；

所述第二配置子模块，用于为每个数据包添加所述控制域，并根据各数据包的信息配置各数据包的第一校验字段的值；

所述第二组帧子模块，用于将各数据包和各数据包的控制域进行组帧得到多个数据帧。

在本发明的一种实施例中，所述第二处理模还包括第二解帧模块；所述第二解帧模块用于对所述第一音频信号转换模块发送的数据进行解帧处理，所述第二解帧模块包括第二解析子模块、第二判断子模块和第二数据提取子模块；

所述第二解析子模块用于解析第一音频信号转换模块发送的数据帧，得到数据帧的数据包和控制域，所述控制域包含第一校验字段；

所述第二判断子模块用于根据所述数据包的信息得到第一校验值，将得到的所述第一校验值与所述控制域包含的第一校验字段的值进行比较；判断校验是否通过；如否，则判断传输错误；如通过，则通知所述第二数据提取子模块提取所述数据包。

在本发明的一种实施例中，所述第一处理模块还包括第一编码模块；所述第一编码模块用于将所述第一处理模块向所述数模互换模块发送的所述待发送数据进行差分曼彻斯特编码处理。

在本发明的一种实施例中，所述第一处理模块还包括第一解码模块；所述第一解码模块用于对所述模数互换模块发送的数据进行解码处理，所述第一解码模块包括依次连接的第一采样模块、第一转换模块和第一解析模块；

所述第一采样模块用于对经差分曼彻斯特编码后的信号进行采样，得到一系列采样点；

所述第一转换模块用于将所述采样点的幅值-时间特征转化为时间特征，得到与所述采样点对应的时间流数据；

所述第一解析模块用于从所述时间流数据中解析出码元值。

在本发明的一种实施例中，所述第一解码模块还包括连接在所述第一转换模块和所述第一处理模块之间的第一滤波模块，用于在所述第一转换模块将所述采样点的幅值-时间特征转化为时间特征得到与所述采样点对应的时间流数据之前，对所述采样点进行滤波处理。

在本发明的一种实施例中，所述第二处理模块还包括第二编码模块；所述第二编码模块用于将所述第二处理模块向所述第二音频信号转换模块发送的所述待发送数据进行差分曼彻斯特编码处理。

在本发明的一种实施例中，所述第二处理模块还包括第二解码模块；所述第二解码模块用于对所述第一音频信号转换模块发送的数据进行解码处理，所述第二解码模块包括依次连接的第二采样模块、第二转换模块和第二解析模块；

所述第二采样模块用于对经差分曼彻斯特编码后的信号进行采样，得到一系列采样点；

所述第二转换模块用于将所述采样点的幅值-时间特征转化为时间特征，得到与所述采样点对应的时间流数据；

所述第二解析模块用于从所述时间流数据中解析出码元值。

在本发明的一种实施例中，所述第二解码模块还包括连接在所述第二转换模块和所述第二处理模块之间的第二滤波模块，用于在所述第一转换模块将所述采样点的幅值-时间特征转化为时间特征得到与所述采样点对应的时间流数据之前，对所述采样点进行滤波处理。

在本发明的一种实施例中，所述第一处理模块还包括第一编码模块；所述第一编码模块用于将所述第一处理模块向所述数模互换模块发送的所述待发送数据采用预设的编码规则进行编码处理，所述待发送数据包括多个数据帧，所述数据帧结构包括前导码和数据域，所述数据域包括所述实际待发送的二进制符号数据，所述前导码包括N个连续且相同的二进制符号，以及一个排在所述N个符号之后的相位不同的二进制符号，其中，N为大于或等于2的正整数；所述编码规则包括：依次对所述一长串二进制符号数据的每个符号，分别利用两个具有不同相位的二进制比特取代，且根据当前符号的相位和取代其相邻前一符号的两比特的排列顺序，确定取代所述当前符号的两比特的排列顺序。

在本发明的一种实施例中，所述第二处理模块还包括第二解码模块；所述第二解码模块用于对所述第一音频信号转换模块发送的数据进行解码处理，包括：依次检测所述二进制比特数据的脉冲宽度，找到首个符号分割点；对所述二进制比特数据采用与其编码规则相匹配的解码规则进行解码，所述解码规则包括：依次对位于所述首个符号分割点之后的二进制比特数据中，每一对相邻且具有不同相位的二进制比特采用一个二进制符号取代，且根据当前一对比特的排列顺序，以及相邻前一对比特的排列顺序，确定取代当前一对比特的符号的相位。

在本发明的一种实施例中，所述第二处理模块还包括第二编码模块；所述第二编码模块用于将所述第二处理模块向所述第二音频信号转换模块发送的所述待发送数据进行编码处理；所述待发送数据包括多个数据帧，所述数据帧结构包括前导码和数据域，所述数据域包括所述实际待发送的二进制符号数据，所述前导码包括N个连续且相同的二进制符号，以及一个排在所述N个符号之后的相位不同的二进制符号，其中，N为大于或等于2的正整数；所述编码规则包括：依次对所述一长串二进制符号数据的每个符号，分别利用两个具有不同相位的二进制比特取代，且根据当前符号的相位和取代其相邻前一符号的两比特的排列顺序，确定取代所述当前符号的两比特的排列顺序。

在本发明的一种实施例中，所述第一处理模块还包括第一解码模块；所述第一解码模块用于对所述模数互换模块发送的数据进行解码处理；包括：依次检测所述二进制比特数据的脉冲宽度，找到首个符号分割点；对所述二进制比特数据采用与其编码规则相匹配的解码规则进行解码，所述解码规则包括：依次对位于所述首个符号分割点之后的二进制比特数据中，每一对相邻且具有不同相位的二进制比特采用一个二进制符号取代，且根据当前一对比特的排列顺序，以及相邻前一对比特的排列顺序，确定取代当前一对比特的符号的相位。

在本发明的一种实施例中，所述信号处理装置还包括能量转换模块、电源管理模块和电源模块，能量转换模块与音频接口的声道极连接，用于接收声道极上发送的音频信号，将接收到的音频信号转换后电流后通过所述电源管理模块对所述电源模块进行充电。

在本发明的一种实施例中，所述音频设备还包括人机交互模块，所述第一处理模块将获得的数据或根据获得的数据生成的信息发送给人机交互模块进行显示，并从所述人机交互模块获取相应的指令。

在本发明的一种实施例中，所述第二处理模块包括信号检测模块，所述信号检测模块用于检测是否有需要所述第二处理模块处理的数据，如是，则设置第二处理模块处于工作状态；否则，设置所述第二处理模块处于休眠状态。

在本发明的一种实施例中，所述信号处理装置还包括连接检查模块，用于对所述音频接口内MIC极和GND极的电压进行检查，判断所述MIC极和GND极的电压差是否超过设定的阈值，根据判断结果输出连接指示信号。

本发明的有益效果是：

本发明中的信号处理装置通过音频接口与音频设备通信连接，信号处理装置的第二音频信号发送模块与音频接口的麦克极连接，信号处理装置的第二音频信号接收模块与音频接口的声道极连接，信号处理装置的地电位与音频接口的地极连接；信号处理装置通过第二音频信号接收模块从音频接口的声道极上接收音频设备发送的音频信号，并对接收的音频信号通过第一音频信号转换模块转换为数字信号发送给信号处理装置的第二处理模块进行相关处理，第二处理模块将反馈的数据通过第二音频信号转换模块转换为音频信号后，通过第二音频信号发送单元经音频接口的地极发送音频设备，音频设备对接收到的信号进行转换处理。即本发明实现了通过音频设备的音频接口与外部进行数据交互完成数据通信，由于音频接口在现有的绝大部分便携终端上都有设置，且音频接口通道的标准基本统一，因此本发明提供的方案比利用音频设备上的USB接口、SD接口或SIM接口等完成数据通信更方便，通用性更好，更能提高用户体验的满意度；

同时，本发明中的信号处理装置还包括格式转换模块和数据接口模块，格式转换模块可将第二处理模块还接收到的数字信号转换成与数据接口模块包括的数据接口种的至少一种数据接口相对应的格式后，通过该种数据接口发送出去；并接收通过数据接口模块发送过来的数据，对接收到的数据进行转换后发送给第二处理模块，由第二处理模块对其进行处理后通过第二音频信号发送模块发送给音频设备。即本发明中的信号处理装置不但可以通过音频接口实现与音频设备之间数据交互，还可将音频设备发送的数据转换后通过相应的数据接口发送给与音频设备通信的其他通信终端，作为音频设备和与之通信的其他通信终端的接口转换装置，进一步丰富了音频设备与其他通信终端之间的通信方式。

附图说明

图1为本技术方案实施例一提供的音频设备的结构示意图一；

图2为本技术方案实施例一提供的音频设备的结构示意图二；

图3为本技术方案实施例一提供的信号处理装置的结构示意图一；

图4为本技术方案实施例一提供的信号处理装置的结构示意图二；

图5为本技术方案实施例二提供的信号处理装置的结构示意图；

图6为图5所示信号处理模块中音频接口MIC极和GND极的控制模块的结构示意图；

图7为图5所示信号处理模块中音频接口MIC极和GND极的控制模块的另一结构示意图；

图8为图5所示信号处理模块中音频接口MIC极和GND极的控制模块的又一结构示意图；

图9为图8所示音频接口MIC极和GND极的控制模块的等效电路结构的示意图；

图10a为图9所示电路结构中电压域转换模块的示意图；

图10b为图9所示电路结构中电压域转换模块的另一示意图；

图10c为图9所示电路结构中电压域转换模块的另一示意图；

图10d为图9所示电路结构中电压域转换模块的另一示意图；

图11为本技术方案实施例三提供的音频设备的结构示意图；

图12为本技术方案实施例三提供的信号处理装置的结构示意图；

图13为本技术方案实施例三提供一种基于正弦波的差分曼彻斯特编码示意图；

图14为本技术方案实施例三提供的一种基于方波的差分曼彻斯特编码示意图；

图15为本技术方案实施例三提供的一种数据帧结构示意图；

图16为本技术方案实施例三提供的一种编码规则的示意图；

图17a为本技术方案实施例三提供的一种解码规则的示意图一；

图17b为本技术方案实施例三提供的一种解码规则的示意图二；

图18为本技术方案实施例四提供的音频设备的结构示意图；

图19为本技术方案实施例四提供的信号处理装置的结构示意图；

图20为本技术方案实施例四提供的另一种数据帧结构示意图；

图21为本技术方案实施例四提供的另一种数据发送和接收采用的双信道传输示意图；

图22为本技术方案实施例五提供的信号处理装置的结构示意图一；

图23为本技术方案实施例五提供的信号处理装置的结构示意图二。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

本实施例中公开的音频通信系统包括音频设备和信号处理装置。请参见图1，音频设备包括音频接口20，第一音频信号发送模块21，第一音频信号接收模块22，数模互转模块23和第一处理模块24，音频接口20包括声道极、麦克极(即MIC极)及地极；第一处理模块24与数模互转模块23连接，数模互转模块23与第一音频信号发送模块21和第一音频信号接收模块22连接，第一音频信号发送模块21与音频接口10的声道极连接，第一音频信号接收模块22与音频接口的MIC极连接。第一处理模块24用于将音频设备待发送的数据发送数模互转模块23，数模互转模块23将音频设备发送的数据转换成音频信号后，发送给第一音频信号发送模块21，第一音频信号发送模块21通过音频接口的声道极和地极将该音频信号发送出去。第一音频信号接收模块22通过音频接口的MIC极和地极接收外界发送的音频信号，并将接收到的音频信号发送给数模互换模块23将接收到的音频信号转换成数字信号后，发送给第一处理模块24，第一处理模块24则对接收到的数字信号进行相应的处理。

请参见图2，本实施例中的音频设备还可包括与第一处理模块24连接的人机交互模块29，用户可通过人机交互模块24下发相应的指令，人机交互模块24将相应的指令信息发送给第一处理模块24，第一处理模块24可根据该指令信息生成相应的业务数据(即音频设备的待发送数据)，然后发送给数模互换模块13经转换后，通过音频接口发送出去。第一处理模块24接收到数模互换模块23发送的数据后，还可将接收到的数据或根据接收的数据生成相应的应答信息，发送给人机交互模块29进行显示，以供用户参考。

请参见图3，信号处理装置包括第二音频信号接收模块2、第二音频信号发送模块5、第一音频信号转换模块3、第二音频信号转换模块4和第二处理模块11，第二音频信号接收模块2与音频设备的音频接口的声道极连接，第二音频信号发送模块5与音频设备的音频接口的MIC极连接；信号处理装置的接地电位与音频设备的音频接口的地极连接。第二音频信号接收模块2通过音频接口的声道极和地极接收音频设备发送过来的音频信号，并将其发送给第一音频信号转换模块3，第一音频信号转换模块3将接收到的音频信号转换成数字信号后，发送给第二处理模块11，第二处理模块11对接收到的数字信号进行相应的处理，并将信号处理装置待向音频设备发送的数据发送给第二音频信号转换模块4，第二音频信号转换模块4对接收到的数据转换成音频信号后发送给第二音频信号发送模块5，第二音频信号发送模块5接收到的音频信号通过音频接口的MIC极和地极发送给音频设备。优选的，第二音频信息转换模块4可采用电流型数模转换模块，电流型数模转换模块可模拟现有的麦克风的工作原理，将待向音频设备传输的数字信号转换为音频信号后，以从音频接口的MIC极抽取电流的方式将转换成的音频信号通过第二音频信号发送模块5向音频设备发送，当抽取的电流发生变化时，MIC极上的电压会随着变化，通过改变MIC极上的电压，向音频设备输入电流型音频信号，使得信号处理模块与现有的音频接口能够更好的兼容。同时，采用电流型数模转换模块，只需将电流幅度限制在麦克风的电流范围中；而识别音频信号所需的电压幅度则由音频设备自身的MIC极内阻和录音电路进行匹配，从而解决音频信号电压幅度过小或者过大的问题，提高了信号处理装置与音频接口的兼容性和两者之间数据传输的质量，同时不影响音频接口的使用寿命。

由上可知，本技术方案实现了音频设备和信号处理装置通过音频设备的音频接口进行数据交互完成数据通信，由于音频接口在现有的绝大部分便携终端上都有设置，且音频接口通道的标准基本统一，因此比利用音频设备上的USB接口、SD接口或SIM接口等完成数据通信更方便，通用性更好。

请参见图4，本实施例中的信号处理模块除了包括第二音频信号接收模块2、第二音频信号发送模块5、第一音频信号转换模块3、第二音频信号转换模块4、第二处理模块11外，还可包括与第二处理模块11连接的格式转换模块12，以及与格式转换模块12连接的数据接口模块13，数据接口模块13包括多种数据接口，至少包括USB主接口、USB从接口、音频接口以及包括用于无线通信的通信接口，例如、WIFI接口、和蓝牙接口。第二处理模块11将第一音频信号转换模块发送过来的数据进行处理后，发送给格式转换模块12，格式转换模块12根据数据接口模块13当前使用的接口类型，将接收到的数据转换与该接口类型对应的格式，然后通过该接口发送出去。即本技术方案中的信号处理模块的一端可通过数据接口模块13与外部终端连接，另一端通过音频接口与音频设备连接，此时该外部终端可通过信号处理模块与音频设备通信连接。当外部终端音频设备之间没有可匹配的通信接口时，则可通过本技术方案中信号处理装置实现相应接口的转接，实现二者之间的数据通信连接。即本技术方案中的信号处理装置还具有桥接的作用，可丰富音频设备与其他终端之间的通信连接方式。

当信号处理装置的数据接口模块13当前使用的接口为USB主接口时，音频设备可通过信号处理模块实现音频接口转USB主接口来主动访问其他USB从接口的从终端；当信号处理装置的数据接口模块13当前使用的接口为USB从接口时，外部终端则可实现USB主接口转音频接口来主动访问音频设备；当信号处理装置的数据接口模块13当前使用的接口也为音频接口时，外部终端则可通过音频接口与音频设备实现互联，并通过音频接口完成数据的交互，此时两端都可主动发起访问；当信号处理装置的数据接口模块13当前使用的接口为无线通信接口时，外部终端则可实现无线通信口转音频接口与音频设备连接，音频设备发送的数据经由信号处理装置处理之后，通过无线通信接口发送出去，也可通过无线通信接口接收外部终端发送的数据，经信号处理装置转换处理后，经由音频接口发送给音频设备，完成音频设备与外部终端之间的数据通信。

实施例二：

实施例一中实现了音频设备和信号处理装置通过音频设备的音频接口进行数据交互完成数据通信，但是对于不同的音频设备，通常其音频接口内麦克(MIC)极和地(GND)极的位置不统一，如三星手机和苹果手机，其音频接口内的MIC极和GND极的位置是相反的，当同一插头插入这两种手机的音频接口后，插头的中环2和末端对接到的电信号是不固定，其对应关系如表1所示。

表1

类型	尖端	中环1	中环2	末端
					立体声1	L(左声道)	R(右声道)	MIC	GND
立体声2	L(左声道)	R(右声道)	GND	MIC
					单声道1	MONO	MONO	MIC	GND
单声道2	MONO	MONO	GND	MIC

只有将音频设备的GND极与外部设备的地电位对接，才能统一参考地电位，信号解析才能正常进行，同时，也只有将音频设备的MIC极与外部设备的音频输出端对接，外部设备才能获得发送通道。因此，利用音频接口进行数据通信之前，有必要对音频接口的MIC极和GND极进行识别，并正确与外部设备进行对接，否则无法进行数据通信。

为了解决上述技术问题，请参见图5，本实施例中的信号处理装置在上述实施例的基础上，还包括音频接口M麦克极和地极的控制模块(即音频接口MIC极和GND极的控制模块)1，音频接口MIC极和GND极的控制模块1用于对音频接口的MIC极和GND极进行识别，识别之后，将信号处理装置自身设备的地电位与识别出的GND极对接，以统一信号处理装置与音频设备的参考地电位，将第二音频信号发送模块5与识别出的MIC极对接，以建立信号处理装置向音频设备发送数据的发送通道。由于音频接口内声道极(包括左/右/MOMO声道)的位置通常是固定的，因此，信号处理装置中的第二音频信号接收模块2与音频接口的声道极在音频设备开启录音通道后，可以自动完成对接，建立信号处理装置从音频设备接收数据的接收通道。

如图5所示，为本发明一实施例提供的信号处理模块。该信号处理模块包括音频接口麦克极和地极的控制模块1、第二音频信号接收模块2、第一音频信号转换模块3、第二音频信号转换模块4和第二音频信号发送模块5。音频接口麦克极和地极的控制模块1用于对音频接口的麦克极和地极进行识别，识别之后，将地电位与识别出的GND极对接，将第二音频信号发送模块5与识别出的MIC极对接，信号处理模块中的第二音频信号接收模块2与音频接口的声道极的对接可以按照常规方式自动完成，建立信号处理模块从音频设备接收数据的接收通道，第二音频信号接收模块2用于通过音频接口的声道极接收来自音频设备的音频信号，将接收的音频信号传输至第一音频信号转换模块3，第一音频信号转换模块3用于将来自音频设备的该音频信号转换为数字信号，第二音频信号转换模块4用于将待向音频设备发送的数字信号转换为音频信号，音频信号发送单5用于通过音频接口的MIC极将经由第二音频信号转换模块4转换成的音频信号向音频设备发送。

如图6所示，为图5所示信号处理模块中音频接口麦克极和地极的控制模块1的一种实现方式，其包括获取模块121、识别模块122和端口切换模块123。其中，获取模块121用于获取音频设备开启录音通道后，其音频接口内一对音频输入极中各极的电信号，识别模块122用于根据获取模块121获取到的两极的电信号识别MIC极和GND极，端口切换模块123，用于识别模块122识别出MIC极和GND极之后，自动将地电位与识别出的GND极对接，将第二音频信号发送模块5与识别出的MIC极。

如图7所示，为图5所示信号处理模块中音频接口麦克极和地极的控制模块1的另一种实现方式。包括电压域转换模块141和第一识别子模块142。电压域转换模块141借助现有音频设备开启录音通道后，MIC极具有高于GND极的电压这一前提条件，在其音频接口内的该一对音频输入极之间建立电流通道，将地电位接入该电流通道的节点中，获取该一对音频输入极中各极相对于该地电位的电压相对值。由于音频设备开启录音通道后，MIC极具有高于GND极的电压，因此，在电压域转换模块141所建立的该电流通道上，电流一定是从MIC极流向GND极，而且地电位为0，那么MIC极相对于该地电位的电压相对值一定为正值，GND极相对于该地电位的电压相对值一定为负值，因此，电压域转换模块141输出的是一个正的电压相对值和一个负的电压相对值。第一识别子模块142通过检测电压相对值的正负特性识别出MIC极和GND极，正的一极为MIC极，负的一极为GND极。

如图8所示，为图5所示信号处理模块中音频接口麦克极和地极的控制模块1的另一种实现方式。该实施例不同于图7所示实施例的地方在于，采用第二识别子模块151和逻辑判断模块152替代图7所示实施例的第一识别子模块142，即该实施例中音频接口麦克极和地极的控制模块1包括电压域转换模块141、第二识别子模块151和逻辑判断模块152。电压域转换模块141依然借助现有音频设备开启录音通道后，MIC极具有高于GND极的电压这一前提条件，在其音频接口内的该一对音频输入极之间建立电流通道，将地电位接入该电流通道的节点中，获取该一对音频输入极中各极相对于该地电位的电压相对值。第二识别子模块151包括两比较模块，第一比较模块151a和第二比较模块151b，第一比较模块151a用于将电压域转换模块141输出的一电压相对值与地电位进行比较，根据比较结果输出一数字电平信号；第二比较模块151b用于将电压域转换模块141输出的另一电压相对值与地电位进行比较，根据比较结果输出另一数字电平信号。逻辑判断模块152用于根据第一比较模块151a和第二比较模块151b输出的数字电平信号识别MIC极和GND极。假设第一比较模块151a和第二比较模块151b的比较规则是，当电压相对值大于地电位时，输出电平1，当电压相对值小于地电位时，输出电平0(实际应用中，也可以相反)，那么当第一比较模块151a和第二比较模块151b输出的均是电平0时，表明音频设备还未开启录音通道或者外部设备的插头还未插入到音频接口中，当任意一个输出的是电平1时，表明音频设备已开启录音通道，逻辑判断模块152将电平1所对应的一极识别为MIC极，将电平0所对应的一极识别为GND极。

图8所示的音频接口MIC极和GND极的识别模块1，可以以电路的形式实现。如图9所示，为其等效的电路结构，假设信号处理模块内置于外部设备中，外部设备的地电位用AFG表示，信号处理模块中的第二音频信号发送模块的输出端口用外部设备的AFM表示。音频接口MIC极和GND极的识别模块1包括电压域转换单元191、第一比较器192、第二比较器193、逻辑判断单元194和端口切换开关195。其中，电压域转换单元191可以采用电阻分压的形式，如图10a所示结构，通过信号处理模块的外接插头的相应环段(如A段和B段)，接入音频设备的一对音频输入极，在音频接口内一对音频输入极(对应于插头的A段和B段)之间串接第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2的中间节点接地电位AFG。由于现有音频设备开启录音通道后，MIC极具有高于GND极的电压，假设MIC极与GND极的电压差为ΔV，R1＝R2，AFG＝0，那么电压域转换单元191输出的相对于地电位AFG的两电压相对值分别为1/2ΔV、-1/2ΔV。第一比较器192的一输入端接入电压域转换单元191输出的一电压相对值，另一输入端接入地电位AFG，输出端根据比较结果输出一数字电平信号，若该电压相对值大于该地电位AFG，则输出电平1，否则输出电平0。第二比较器193的一输入端接入电压域转换单元191输出的另一电压相对值，另一输入端接入地电位AFG，输出端根据比较结果输出另一数字电平信号，同样，若该电压相对值大于地电位AFG，则输出电平1，否则输出电平0。逻辑判断单元194的一输入端接第一比较器192的输出端，另一输入端接第二比较器193的输出端，当第一比较器192和第二比较器193输出的均是电平0时，表明音频设备还未开启录音通道或者信号处理模块外接的插头还未插入到音频接口中，当任意一个输出的是电平1时，表明音频设备已开启录音通道，逻辑判断单元194将电平1所对应的一极识别为MIC极，将电平0所对应的一极识别为GND极，将识别结果输出至端口切换开关195。端口切换开关195自动将地电位AFG与识别出的GND极对接，用以统一信号处理模块与音频设备的地电位，将AFM与识别出的MIC极对接，以建立向音频设备发送数据的通道。

在另一实施例中，图9中的电压域转换单元191还可以采用电容分压的形式，如图10b所示，在音频接口内一对音频输入极之间串接第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1和第二电容C2的中间节点接入地电位AFG，第一电容C1、第二电容C2与图10a中的R1、R2作用相同。

在另一实施例中，图9中的电压域转换单元191还可以采用MOS管分压的形式，如图10c所示，在音频接口内一对音频输入极之间串接第一MOS管N1和第二MOS管N2，第一MOS管N1和第二MOS管N2的中间节点接入地电位AFG，还包括为第一MOS管N1和第二MOS管N2提供栅极电流的电流源I和第三MOS管N3。第一MOS管N1、第二MOS管N2和第三MOS管N3的栅电压相连，构成电流镜，电流源I流经第三MOS管N3，第一MOS管N1、第二MOS管N2的漏源电阻RDS与图10a中的R1、R2作用相同。

在另一实施例中，还可以在图10c所示电压域转换单元191的基础之上，做进一步改进，如图10d所示，分别在音频输入极与第一MOS管N1、第二MOS管N2之间连接一保护电阻R1′、R2′，R1′、R2′分别起到静电保护的作用。

图5所示信号处理模块中第一音频信号转换模块3可包括直流变换模块和比较模块。对应于音频接口内的声道个数，比较模块中设定相应个数的子比较模块，本实施例设定对应左声道的子比较模块和对应右声道的子比较模块。由于从音频接口的声道极输出的通常为交流电压信号，直流变换模块用于将第二音频信号接收模块从音频接口的声道极接收的交流电压形式的音频信号转换直流信号。具体的，可以在声道极输出的交流电压信号上，叠加正的直流电压VDC_A，使声道极输出的原始交流信号，变成有一定直流分量的信号，优选的VDC_A为电源电压VDD的一半。子比较模块32a、子比较模块32b用于将直流变换模块31转换成的有一定直流分量的信号与上述直流电压VDC_A进行比较，送出比较结果，如若直流变换模块31转换成的有一定直流分量的信号大于VDC_A，则输出高电平，否则输出低电平。

实施例三：

基于上述各实施例，请参见图11，本实施例中，音频设备的第一处理模块24还可包括第一编码模块25，第一编码模块25与数模互换模块23连接，第一处理模块24将待发送的数据发送给第一编码模块25，经第一编码模块25对其进行编码处理后，再发送给数模互换模块23进行数模转换，转换成音频信号后通过第一音频信号发送模块21发送出去。音频设备的第一处理模块24还包括与数模互换模块23连接的第一解码模块26，第一处理模块24对数模互换模块23发送的数字信号的处理包括通过第一解码模块26对接收到的数字信号进行解码处理。

相应的，请参见图12，本实施例中，信号处理装置的第二处理模块11也可包括第二解码模块7和第二编码模块6，第二解码模块7与第一音频信号转换模块3连接，用于将第一音频信号转换模块3发送的数字信号进行相应解码处理，得到解码后的信号；第二编码模块6与第二音频信号转换模块4连接，用于将第二处理模块11发送给第二音频信号转换模块4的数字信号进行编码处理后，发送给第二音频信号转换模块4。

值得注意的是，作为通信双方的编码方式与解码方式应对应设置，即音频设备的第一编码模块25的编码方式与信号处理装置的第二解码模块7采用的解码方式对应；第一解码模块26采用的解码方式与第二编码模块6采用的编码方式相对应。且本实施例中第一编码模块25与第二编码模块6采用的编码方式可相同，第一解码模块26与第二解码模块7采用的解码方式也可相同。下面以几种具体的编解码方式对本技术方案做进一步的说明：

编解码方式一：

第一编码模块25可采用差分曼彻斯特编码进行编码处理，下面对差分曼彻斯特编码做简单的说明。

本实施例中的数据单位称为码元(即bit)，一个码元由波形“高低”或者“低高”的方波或者正弦波来表示。差分曼彻斯特编码以一个完整的正弦波或方波(也可为其他波形)的周期作为编码周期，即一个完整周期的正弦波或方波对应一个编码值(即码元值)，在每个编码周期内，波形的相位都翻转一次，具体的编码值则由初始相位与上一个周期的初始相位的关系确定，也可转换为由当前周期与上一个周期最后的相位关系确定，具体为：当当前周期的初始相位与上一个周期的初始相位相同时，或者当前周期的初始相位与上一个周期的最后的相位不相同时，当前周期对应的编码值为1，当当前周期的初始相位与上一个周期的初始相位不同，或者当前周期的初始相位与上一个周期的最后的相位相同时，当前周期对应的编码值为0。例如：

请参见图13，以一个完整的正弦波的周期作为编码周期，从左往右数，以初始相位是否相同来确定编码值时，设定第一个周期内的正弦波的初始相位与上一个周期内的正弦波的初始相位相同，因此其对应的编码值为1，第二个周期内的正弦波的初始相位与第一个正弦波的初始相位相同，因此其对应的编码值也为1；第三个周期内的正弦波的初始相位与第二个正弦波的初始相位不相同，因此其对应的编码值为0，第四个周期内的正弦波的初始相位与第三个正弦波的初始相位不相同，因此其对应的编码值也为0。

从左往右数，以初始相位与最后相位来确定编码值时，设定第一个周期内的正弦波的初始相位与上一个周期内的正弦波的最后相位不相同，因此其对应的编码值为1，第二个周期内的正弦波的初始相位与第一个正弦波的最后相位不相同，因此其对应的编码值也为1；第三个周期内的正弦波的初始相位与第二个正弦波的最后相位相同，因此其对应的编码值为0，第四个周期内的正弦波的初始相位与第三个正弦波的初始相位相同，因此其对应的编码值也为0。可见，两种方式得到的编码值是一致的。

请参见图14，图14所示为以一个完整的方波的周期作为编码周期按上述编码方式进行编码得到的编码值，图14中上部分的所示的方波与下部分所示的方波对应的编码值都相同。

在图13和图14中，与正弦波和方波相交的横线为X轴，由图可知，码元1对应的信号周期内的波形相位翻转处与X轴的交点与前一个码元对应的波形与X轴相交的最后一个交点之间的时间差约等于二分之一个信号周期，而码元0对应的信号周期内的波形相位翻转处与X轴的交点与前一个码元对应的波形与X轴相交的最后一个交点之间的时间差约等于一个信号周期。本技术方案可利用该特性对应的解析出码元值。

当第一解码模块26采用上述编码方式进行编码时，第二解码模块7包括依次连接的第二采样模块、第二转换模块和第二解析模块；

第二采样模块用于按预设的采样间隔对信号进行采样得到一系列的采样点；该信号采用的是差分曼彻斯特编码进行编码处理后的信息，可以是脉码调制录音信号或模拟音频信号或者其他的模拟信号或数字信号；该预设采样间隔可根据接收终端固有的采样间隔进行设置，也可人为的根据实际要求进行选择设置；

第二转换模块用于将第二采样模块得到的一系列采样点的幅值-时间特征转化为时间特征，进而得到与者一系列采样点对应的时间流数据；

第二解析模块则用于从第二转换模块得到的时间流数据中解析出码元值，该码元值对应与发送方的编码值，然后对得到的码元值进行相应的转换，即可得到发送方发送的原始数据，例如得到的码元值转换为用八进制或十六进制表示的数据，具体转换为哪种表示形式可根据该装置具体支持的表示形式来定。

本实施例中的第二转换模块进一步包括第二筛选子模块和第二曲线拟合子模块，其中，第二转换模块将第二采样模块得到的一系列采样点的幅值-时间特征转化为时间特征，进而得到与这些采样点对应的时间流数据的过程如下：

设得到的采样点依次为1、2、3、4、……、H；

第二筛选子模块则从第二采样点获取子模块获取的第一个采样点开始，依次判断采样点j与采样点j+1的幅值是否异号或采样点j和采样点j+1的幅值是否有一个为0；如否，更新j＝(j)+1，j+1＝(j+1)+1；如是，则将序号j和j+1作为X值，将采样点j和j+1的幅值作为Y值，得到二维坐标上的两点(X(j)，Y(j))、(X(j+1)，Y(j+1))，更新j＝(j)+2，j+1＝(j+1)+2；其中1＜＝j＜j+1＜＝H；当出现更新后的j＝H，j+1＞H时，可直接舍弃对采样点H的处理。

第二曲线拟合子模块用于根据第二筛选子模块得到的二维坐标上的所有点进行曲线拟合得到拟合曲线，进而得到该拟合曲线与X轴的交点的X值，该X值即为有效时间值；该拟合曲线与X轴的所有交点1、2、3……、K的X值组成与上述一系列采样点对应的时间流数据。第二曲线拟合子模块根据第二筛选子模块得到的二维坐标上的所有点进行曲线拟合时，具体可采用逐次逼近法、取均值法或者一阶曲线拟合法、二阶曲线拟合法或是三阶曲线拟合法，采用曲线拟合法时，阶数越高，得到的结果越准确。综合解码的效率和准确率，本实施例中优选二阶曲线拟合的方式进行曲线拟合。

本实施例中的第二解析模块包括阈值设置子模块、码元获取子模块、码元转换子模块；第二解析模块从第二转换模块得到的时间流数据中解析出码元值，对解析出的码元值进行转换得到发送方发送的原始数据的过程如下：

阈值设置子模块根据上述信号的信号周期T和所采用的采样间隔ΔT(或采样频率)设置跳变频域阈值；

码元获取子模块将第一个交点1对应的码元预置为0；然后从第二个交点开始，判断交点t+1与交点t的X值的差值是否大于设置的跳变频域阈值，如是，则交点t+1对应的码元为0，更新t＝(t)+1，t+1＝(t+1)+1；否则，交点t+1对应的码元为1，更新t＝(t)+2，t+1＝(t+1)+2，其中1＜＝t＜t+1＜＝K；此处交点t+1与交点t的X值的差值为时间差值，该时间差值具体表示有采样时间间隔ΔT的个数，例如该时间差值为8时，则表示者两个交点之间的时间差为8个ΔT。将该时间差值与设置跳变频域阈值进行比较，根据上述差分曼彻斯特编码中码元0和码元1对应的波形相位翻转处与X轴的交点与前一个码元对应的波形与X轴的最后一个交点之间的时间差关系，即可得到对应的码元值；

码元转换子模块将码元获取子模块获取的所有码元按上述方式进行转换，得到发送方发送的原始数据。

为了进一步提高解码的效率和准确率，本实施例中的解码模块还可进一步包括连接在第二采样模块和第二转换模块之间的第二滤波模块，该第二滤波模块可用于在第二转换模块将第二采样模块得到的采样点的幅值-时间特征转化为时间特征得到与该数字信号对应的时间流数据之前，对第二采样模块得到的一系列采样点进行滤波处理，以将幅值不满足要求的采样点过滤掉，因此可以减少计算量，进而提高后续解码过程中对数据的处理速度，提高解码的效率。当然根据实际情况，例如在通信环境较好，干扰小的情况下，也可不对第二采样模块得到的采样点进行滤波处理，此时第二滤波模块的滤波功能不开启。应当理解的是，当采用第二滤波模块的滤波功能时，上述采样点1、2、3、4、……、H为经第二滤波模块滤波处理后留下的满足要求的采样点。

本实施例中的第二滤波模块滤波的过程如下：

设采样点依次为1、2、3、4、……、N；

第二滤波模块从第一采样点开始，判断采样点i与采样点i+n之间的幅值之差是否大于等于预设阈值，如是，则保留当前的采样点i、i+1、……、i+n，更新i＝(i)+n+1，i+n＝(i+n)+n+1；否则，丢弃采样点i、i+1、……、i+n，更新i＝(i)+n+1，i+n＝(i+n)+n+1；其中1＜＝i＜i+n＜＝N，n为滤波密度值，n的取值可根据采样间隔的大小具体选择，当选择的采样间隔小，在一个信号周期内得到的采样点的个数较多时，n值可取相对较大的值；当选择的采样间隔大，在一个信号周期内得到的采样点的个数较少时，n值则可取较小的值。在上述滤波过程中，当出现i的值小于N，而i+n的值大于N时，取i+n的值为N。

当然，第二编码模块6也可采用差分曼彻斯特编码进行编码处理，此时第一解码模块26也可按上述解码方法进行解码处理。第一解码模块6包括依次连接的第一采样模块、第一转换模块和第一解析模块，具体过程如下：

第一采样模块对经差分曼彻斯特编码后的信号进行采样，得到一系列采样点；第一转换模块用于将第一采样模块得到的采样点的幅值-时间特征转化为时间特征，得到与该采样点对应的时间流数据；第一解析模块则从时间流数据中解析出码元值。第一解码模块还可包括连接在第一转换模块和第一处理模块之间的第一滤波模块，用于在第一转换模块将采样点的幅值-时间特征转化为时间特征得到与所述采样点对应的时间流数据之前，对采样点进行滤波处理。

上述解码方法通过将接收到的信号进行滤波，以减少数据的处理量，加快数据的处理进度；进而将滤波后的信号的幅值-时间特征转化为时间特征，得到与接收到的信号相对应的时间流数据；根据差分曼彻斯特编码中码元0与码元1在信号周期内频域差的关系，从时间流数据中解析出码元值，然后对得到的码元值进行转换即可得到发送方发送的原始数据；解码过程简单、解码的效率和准确率高，能很好的满足密钥通信实时性和准确性要求。

编解码方式二：

第二编码模块6除了采用差分曼彻斯特编码进行编码处理外，还可采用以下编码方法进行编码处理：以帧结构中前导码的形式在实际待发送的二进制符号数据之前增加额外的二进制符号数据，并结合本编码规则保证前导码均包括一对连续且相位相反的符号，且该对符号之前还包括N-1个符号，只要前导码中该N-1个符号没有完全被干扰，就能够保证前导码编码后得到的二进制比特数据中至少存在一个较宽的脉冲宽度，在解码时便能够通过检测前导码中较宽的脉冲宽度，在对数据域中的数据进行解码之前识别出符号分割点，继而采用相匹配的解码规则识别符号0和符号1，保证解码的完整性和可靠性。

第二编码模块6是用于将第二处理模块向第二音频信号转换模块发送的所述待发送数据进行编码处理；此处待发送数据包括多个数据帧，如图15所示，该数据帧包括前导码和数据域，数据域包括实际待发送的二进制符号数据，该二进制符号数据可以由一长串0组成，或者由一长串1组成，或者由一长串0和1组成。

第二编码模块6采用以下方法进行编码：前导码包括N个连续且相同的二进制符号，以及至少一个排在该N个符号之后的相位不同的二进制符号，N为大于或等于2的正整数，优选的，包括以下几种形式(省略号代表与其前后相邻的符号相同)：0……01，1……10。由此可见，本发明所定义的前导码中均包括一对连续且相位相反的符号，如0……01中的最后两位“01”，1……10中的最后两位“10”，且在该对符号之前还包括N-1个符号。N-1个符号中，排在靠前的N-2个符号主要用来抗干扰，只要编码后该N-1个符号没有完全被干扰，即至少还保留该对连续且相位相反的符号相邻的前一个符号，那么就可以将取代该前一个符号的两比特的排列顺序作为解码时的参考。对于紧跟着的该对连续且相位相反的符号而言，因其相位相反且连续，编码后便会出现两对比特排列顺序相反的情况，出现两个连续的比特0，或者两个连续的比特1，就能够保证前导码编码后得到的二进制比特数据中至少存在一个较宽的脉冲宽度，那么解码时便可以通过检测前导码中较宽的脉冲宽度，在对数据域中的数据进行解码之前识别出符号分割点，继而采用相匹配的解码规则识别符号0和符号1，保证解码的完整性和可靠性。因此，N的取值可以根据传输环境的恶劣程度来配置，如果较为恶劣，可能被干扰的符号较多，则N可以取较大值，相反，如果可能被干扰的符号少，则N可以取较小值，只要保证前导码中该一对连续且相位相反的符号之前的N-1个符号没有完全被干扰，即至少还保留与该对连续且相位相反的符号相邻的前一位符号，就可保证实际待发送的二进制数据的完整性和可靠性，和保证对实际待发送的二进制数据的解码完整性和可靠性。

下面对第二编码模块6的编码方法进行详细说明。

假设实际待发送的二进制符号数据为1101000；假设编码规则为：若当前符号为1，则取代当前符号的两比特与取代其相邻前一符号的两比特的排列顺序一致；若当前符号为0，则取代当前符号的两比特与取代其相邻前一符号的两比特的排列顺序相反；前导码可以定义成上述0……01，1……10中的任一种形式。但由于该实施例的编码规则中，满足取代当前符号的两比特与取代其相邻前一符号的两比特的排列顺序相反这一条件的是，当前符号为0，因此，为了进一步使得前导码编码后得到更多的较宽的脉冲宽度，找出更多的符号分割点，提高解码效率和正确率，可以在前导码中定义较多的连续的符号0，因此选择0……01这种形式的前导码，进一步根据传输环境的恶劣程度来配置N的取值，只要保证前导码中一对连续且相位相反的符号之前的N-1个符号不会完全被干扰，即至少还保留与该对连续且相位相反的符号相邻的前一位符号便可，假设N取4，那么本实施例可以定义前导码中的二进制符号数据为0001。具体编码过程如下：

S21、对实际待发送的二进制符号数据1101000进行组帧：

帧结构包括数据域和前导码，数据域包括实际待发送的二进制符号数据1101000，前导码包括额外新增的二进制符号数据0001，前导码和数据域依次组成的待编码的一长串二进制符号数据为00011101000。

S22、对前导码和数据域依次组成的一长串二进制符号数据00011101000采用预设的编码规则进行编码：对于该一长串二进制符号数据00011101000，从左起算的首个符号0，可以利用任意一对具有不同相位的比特(10或01)取代。

假设取代首个符号0的一对具有不同相位的比特为01，根据该实施例的编码规则：由于从左起算的第二个符号为0，因此取代该符号0的两比特与取代首个符号0的两比特的排列顺序相反，为10；由于从左起算的第三个符号为0，因此取代该符号0的两比特与取代第二个符号0的两比特的排列顺序相反，为01；由于从左起算的第四个符号为1，因此取代该符号1的两比特与取代第三个符号0的两比特的排列顺序相同，为01；由于从左起算的第五个符号为1，因此取代该符号1的两比特与取代第四个符号1的两比特的排列顺序相同，为01，按照这种规则，最终可得到编码后的二进制比特数据0110010101011010011001，如图16所示。若取代首个符号0的一对具有不同相位的比特为10，则根据该实施例的编码规则，取代后续所有符号的比特顺序全部颠倒，但是这并不会影响解码的完整和可靠性，因此，解码时是根据当前一对比特的排列顺序与相邻前一对比特的排列顺序，确定取代当前一对比特的符号，并不完全取代于当前一对比特的排列顺序。

S23、对编码后得到的二进制比特数据进行传输。

由上述编码过程可知，排在该N个符号之后一个相位不同的二进制符号，主要用来标识前导码的结束，方便在解码时识别前导码的结束，分割前导码和数据域。如将前导码中二进制符号数据定义为0……01时，将解码后得到的二进制符号数据中出现的第一个符号1作为前导码结束的标识，分割前导码和数据域，获取数据域中实际待发送的二进制符号数据，将前导码中二进制符号数据定义为1……10时，将解码后得到的二进制符号数据中出现的第一个符号0作为前导码结束的标识，分割前导码和数据域，获取数据域中实际待发送的二进制符号数据。第一解码模块26解码过程如下：

S41、接收步骤S23传输来的二进制比特数据，该二进制比特数据依然是帧结构。

假如没有比特丢失，那么步骤S41接收到的二进制比特数据为完整的0110010101011010011001，该二进制比特数据的帧结构的数据域中包括的是：实际待发送的二进制符号数据1101000经过步骤S22编码后的二进制比特数据01011010011001；前导码中包括的是：二进制符号数据0001经过步骤S22编码后的二进制比特数据01100101；

假如传输环境恶劣，排列在前的比特可能会丢失，假如丢失了排在第一位比特0，则接收到的二进制比特数据为不完整的110010101011010011001，该二进制比特数据的帧结构中的数据域包括的是：实际待发送的二进制符号数据1101000经过步骤S22编码后的二进制比特数据01011010011001；前导码包括的是：二进制符号数据0001经过步骤S22编码后的二进制比特数据丢失第一位符号0之后的01100101。

S42、依次检测步骤S41接收到的二进制比特数据的脉冲宽度，找到首个符号分割点。

前导码位于数据域之前，所以先对前导码的二进制比特数据进行检测。假如步骤S41接收到的二进制比特数据为完整的0110010101011010011001，如图17a所示，可以通过以下方式找到首个符号分割点：依次对0110010101011010011001的沿变时刻进行检测，先检测到的是图17a中的第一个上升沿51，记录该上升沿时刻为T1，其次检测到的是第一个下降沿52，记录该下降沿时刻为T2，将T2减去T1得到首个脉冲宽度d1，将该脉冲宽度d1与预设值比较，预设值的设定方法：根据比特传输速率，计算二进制比特数据的脉冲宽度的上限值和下限值，该预设值取上限值和下限值的中间值。图17a中脉冲宽度d1大于该预设值，将脉冲宽度d1的中心点P1作为0110010101011010011001的首个符号分割点。

找到首个符号分割点P1之后，可以按照比特传输速率，计算首个符号分割点P1之后每两个比特所取代的符号的分割点P2、P3……(图中虚线所示)。同时，可以利用脉冲宽度的检测对分割点进行核对，如可以继续检测第二个上升沿53，记录该上升沿时刻为T3，将T3减去T2得到第二个脉冲宽度d2，将该脉冲宽度d2与预设值比较，脉冲宽度d2大于该预设值，将脉冲宽度d2的中心点P2作为0110010101011010011001的第二个符号分割点，核对按照比特传输速率计算得到的P2是否正确。

假如步骤S41接收到的二进制比特数据为不完整110010101011010011001，如图17b所示，同样，可以通过上述方式找到首个符号分割点：依次对110010101011010011001的沿变时刻进行检测，先检测到的是图17b中的第一个下降沿51b，记录该下降沿时刻为T1′，其次检测到的是第一个上升沿52b，记录该上升沿时刻为T2′，将T2′减去T1′得到首个脉冲宽度d1′，将该脉冲宽度d1′与预设值比较，预设值的设定方法参见上述。图17b中脉冲宽度d1′大于该预设值，将脉冲宽度d1′的中心点P1′作为110010101011010011001的首个符号分割点。

找到首个符号分割点P1′之后，同样可以按照比特传输速率，计算首个符号分割点P1′之后每两个比特所取代的符号的分割点P2′、P3′……(图中虚线所示)。同时，也可以利用脉冲宽度的检测对分割点进行核对，如可以继续检测，当检测到第4个上升沿58b和第5个下降沿59b时，将其沿变时刻相减，得到第8个脉冲宽度d8′，将该脉冲宽度d8′与预设值比较，脉冲宽度d8′大于该预设值，将脉冲宽度d8′的中心点P5′作为0110010101011010011001的第5个符号分割点，核对按照比特传输速率计算得到的P5是否正确。

S43、依次对位于步骤S42找出的首个符号分割点之后的二进制比特数据进行解码，解码规则与步骤S22中的编码规则相匹配：若当前一对比特的排列顺序与相邻前一对比特的排列顺序一致，则取代当前一对比特的符号为1，若当前一对比特的排列顺序与相邻前一对比特的排列顺序相反，则取代当前一对比特的符号为0。其中，对于首个符号分割点之前的比特，由于是前导码中额外新增的符号，不影响实际待发送的二进制符号的完整性，因此可以忽略，或者采用任意的二进制符号取代。

如图17a所示，找到首个符号分割点P1之后，首个符号分割点P1之前的一对比特采用任意的二进制符号取代(图17a所示的x)；判断位于首个符号分割点P1之后，从左起算的第一对比特的排列顺序与相邻前一对比特(首个符号分割点P1之前的一对比特)的排列顺序是否一致，由图17a可知，第一对比特为10，前一对比特为01，其排列顺序相反，因此可以确定取代第一对比特的符号为0；判断位于首个符号分割点P1之后，从左起算的第二对比特的排列顺序与相邻前一对比特(位于首个符号分割点P1之后，从左起算的第一对比特)的排列顺序是否一致，由图17a可知，第二对比特为01，第一对比特为10，其排列顺序相反，因此可以确定取代第二对比特的符号为0；判断位于首个符号分割点P1之后，从左起算的第三对比特的排列顺序与相邻前一对比特(位于首个符号分割点P1之后，从左起算的第二对比特)的排列顺序是否一致，由图17a可知，第三对比特为01，第二对比特为01，其排列顺序一致，因此可以确定取代第三对比特的符号为1；判断位于首个符号分割点P1之后，从左起算的第四对比特的排列顺序与相邻前一对比特(位于首个符号分割点P1之后，从左起算的第三对比特)的排列顺序是否一致，由图17a可知，第四对比特为01，第三对比特为01，其排列顺序一致，因此可以确定取代第四对比特的符号为1；按照这种规则，最终可得到解码后的二进制符号数据x0011101000，如图17a所示。

如图17b所示，找到首个符号分割点P1′之后，同样，首个符号分割点P1′之前的一对比特采用任意的二进制符号取代(图17b所示的x)；判断位于首个符号分割点P1′之后，从左起算的第一对比特的排列顺序与相邻前一对比特(首个符号分割点P1′之前的一对比特)的排列顺序是否一致，由图17b可知，第一对比特为01，前一对比特为10，其排列顺序相反，因此可以确定取代第一对比特的符号为0；按照这种规则，最终可得到解码后的二进制符号数据同样，x011101000，如图17b所示。

S44、根据前导码中二进制符号数据的定义规则识别前导码，分割前导码和数据域，获取数据域中实际待发送的二进制符号数据。由于该实施例中前导码中二进制符号数据定义为0001，因此，可以将步骤S43解码后得到的二进制符号数据中，出现的第一个符号1作为前导码结束的标识，分割前导码和数据域，获取数据域中实际待发送的二进制符号数据。

S45、对从数据域中获取的实际待发送的二进制符号数据进行业务处理。

在该实施例中，假如步骤S22中采用的编码规则为：若当前符号为0，则取代当前符号的两比特与取代其相邻前一符号的两比特的排列顺序一致；若当前符号为0，则取代当前符号的两比特与取代其相邻前一符号的两比特的排列顺序相反，那么步骤S43相应的解码规则便是：若当前一对比特的排列顺序与相邻前一对比特的排列顺序一致，则取代当前一对比特的符号为0，若当前一对比特的排列顺序与相邻前一对比特的排列顺序相反，则取代当前一对比特的符号为1。

同样，第一编码模块25也可采用上述编码方式，将第一处理模块向数模互换模块发送的待发送数据进行编码处理，此处待发送数据也包括多个数据帧，数据帧结构包括前导码和数据域，数据域包括实际待发送的二进制符号数据，前导码包括N个连续且相同的二进制符号，以及一个排在所述N个符号之后的相位不同的二进制符号，其中，N为大于或等于2的正整数；第一编码模块25编码过程为：依次对上述一长串二进制符号数据的每个符号，分别利用两个具有不同相位的二进制比特取代，且根据当前符号的相位和取代其相邻前一符号的两比特的排列顺序，确定取代当前符号的两比特的排列顺序。此时第一解码模块26也可按上述解码方法进行解码处理。

对应的，第二解码模块7用于对第一音频信号转换模块发送的数据进行解码处理过程包括：依次检测二进制比特数据的脉冲宽度，找到首个符号分割点；对所述二进制比特数据采用与其编码规则相匹配的解码规则进行解码，解码规则包括：依次对位于首个符号分割点之后的二进制比特数据中，每一对相邻且具有不同相位的二进制比特采用一个二进制符号取代，且根据当前一对比特的排列顺序，以及相邻前一对比特的排列顺序，确定取代当前一对比特的符号的相位。

该编解码方法以帧结构中前导码的形式在实际待发送的二进制符号数据之前增加额外的二进制符号数据，即便在传输环境恶劣的情况下，首先受到干扰的是排在靠前的前导码中的数据，对实际待发送的二进制符号数据起到抗干扰保护作用；同时，解码时可以通过检测前导码中较宽的脉冲宽度，在对数据域中的数据进行解码之前识别出符号分割点，继而采用相匹配的解码规则识别出符号0和符号1，保证解码的完整性和可靠性。

除了上述编解码方法，本技术方案还可采用现有的其他编解码方法对相应的数据进行编解码。

实施例四：

请参见图18，本实施例中，在实施例三的基础上，音频设备的第一处理模块24还可包括第一编组帧模块27，第一组帧模块27与第一编码模块25连接，在第一编码模块25对待发送的数据进行编码处理之前，第一组帧模块27先将待发送的数据进行组帧处理，第一组帧模块27将处理后的数据发送给经第一编码模块25进行编码处理。音频设备的第一处理模块24还包括与第一解码模块26连接的第一解帧模块28，第一解码模块26将解码出的数据发送给第一解帧模块28，第一解帧模块28对第一解码模块26发送过来的数据进行解帧处理，即本实施例中第一处理模块24对待发送的数据和接收到的数字处理还分别包括组帧和解帧的处理。

对应的，请参见图19，信号处理装置的第二处理模块11也可包括第二解帧模块9和第二组帧模块8，第二解帧模块9与第二解码模块7连接，用于将第二解码模块7解码出的数据进行解帧处理；第二组帧模块8与第二编码模块6连接，用于在将待向音频设备发送的数据发送给第二编码模块6进行编码之前，对待发送的数据进行组帧(即重打包)处理。

值得注意的是，作为通信双方的组帧方式与解帧方式应对应设置，即音频设备的第一组帧模块27的组帧方式与信号处理装置的第二解帧模块9采用的解帧方式对应；第一解帧模块28采用的解帧方式与第二组帧模块8采用的组帧方式相对应。

下面以第一组帧模块27模块所采用的具体组帧方式和第二解帧模块9采用的对应的解帧方式为例进行说明：

第一组帧模块27组帧模块包括第一设置子模块、第一划分子模块、第一配置子模块和第一组帧子模块；其中，

第一设置子模块，用于设置控制域，设置的控制域包括上述第一校验字段；

第一划分子模块，用于将待发送的数据划分成多个数据包；

第一配置子模块，用于为每个数据包添加控制域，并根据各数据包的信息配置各数据包的第一校验字段的值；

第一组帧子模块，用于将各数据包和各数据包的控制域按上述方法进行组帧得到多个数据帧。

本实施例中的第一配置子模块还可用于为数据帧的控制域配置预留字段的值和/或前导码字段的值和/或地址字段的值。

对应的，第二解帧模块包括第二解析子模块、第二判断子模块和第二数据提取子模块；其中，

第二数据接收模块用于从发送方(此处为音频设备)接收数据帧；

第二解析子模块用于按上述方法解析数据接收模块接收的数据帧，得到数据帧的数据包和控制域，解析得到的控制域包含发送发配置的第一校验字段；

第二判断子模块用于按上述方法根据数据包的信息得到第一校验值，将得到的第一校验值与控制域包含的第一校验字段的值进行比较；判断校验是否通过；如否，则判断传输错误；如通过，则通知第二数据提取子模块提取所述数据包。

本实施例中的第二判断子模块还用于判断接收的数据帧的前导码字段的值是否在预设范围内，和/或接收的数据帧的地址字段的值与接收方自身的地址信息是否对应，和/或判断根据接收到的数据帧的数据包和控制域信息得到的第二校验值是否与发送方设置的第二校验码的值相同等，为了更好的理解该解帧和组帧的方法，下面对其进行具体的说明：

第一划分子模块将待发送数据划分成多个数据包时，各数据包的长度可根据当前通信的要求具体选择设置，具体划分方式也可根据实际情况进行选择，例如，可将待发送数据划分成多个长度相等的数据包；也可根据预先设定的划分长度将待发送的数据划分成多个数据包，而划分得到的最后一个数据包的长度则小于等于设定的划分长度。本实施例中的控制域还可包括数据长度控制字段，数据长度控制字段的值根据数据包的实际长度进行设置，接收方解析出数据长度控制字段的值之后，即可得到该数据帧的数据包的实际长度。

第一配置子模块根据各数据包的信息配置各数据包的第一校验字段的值的具体实现方式也可根据实际情况进行选择，例如，第一检验字段的值可为对数据包包括的所有字段进行累加计算，将得到的累加和作为第一检验字段的值；也可直接根据数据包的数据长度信息配置该数据包对应的第一校验字段的值，此时的第一校验字段可设置为奇偶校验字段，可直接根据数据包的数据长度的值为奇数还是偶数来设置奇偶校验字段的值，例如数据包的数据长度的值为奇数时，设置奇偶校验字段的值为1，为偶数时，设置奇偶校验字段的值为0，本实施例中优选第一校验字段为奇偶校验字段。值得注意的是，本实施例中每个数据包对应的第一校验字段并不只限于一个，根据实际情况可选择设置多个第一校验字段，例如，假设数据包包括0-9个字节，则可对应数据包的第0-5个字节设置第一个第一校验字段，对应数据包的第6-9个字节设置第二个第一校验字段；设置多个第一校验字段时，可进一步提高数据传输的准确率。

当在数据帧的控制域中设置的第一校验字段为奇偶校验字段时，接收方解析出的控制域包含的第一校验字段的值为奇偶校验值。相应的，第二解析子模块根据解析出的数据包的信息得到的第一校验值也为奇偶校验值，第二解析子模块具体可根据解析出的数据包的长度信息得到奇偶校验值；当发送方在数据帧的控制域中设置的第一校验字段为对数据包包括的所有字段进行累加计算得到的累加和时，接收方解析出的控制域包含的第一校验字段的值为累加和，具体根据对数据包的所有字段进行累加计算得到累加和，将得到的累加和与解析出的累加和进行比较验证。

由上可知，本实施例在双方数据传输的通信过程中，可将待传输的数据组装成数据帧，且可直接根据该数据帧的数据包的信息设置第一校验字段的值，使接收方接收到该数据帧后，可直接根据数据帧的数据包信息得到第一校验值以与发送方在该数据帧中设置的第一校验字段的值进行比较，以判断该数据帧的传输是否正确，可提高数据传输的准确率

第一配置子模块为每个数据包添加的控制域还可进一步包括预留字段，该预留字段可作为数据帧的备用字段，可方便用户根据实际情况进行功能扩展，预留字段的长度也可根据实际情况选择设置。配置的预留字段的具体值也可根据具体实现的功能选择定义。例如，在数据传输过程中需要明了当前传输或接收到的数据帧为第几个数据帧时，可启用预留字段，设置预留字段的值为数据帧的序号即可。

对于对信号干扰较大的通信环境，控制域还可进一步包括前导码字段；控制域的前导码字段用于设置数据帧的前导码，而前导码字段的长度N也可根据通信环境对信号干扰的强度选择设置，前导码的具体设置方式也可根据实际选择设置，只要能防止信号干扰，使接收方接收到数据帧时能实现数据帧的位同步和帧同步即可。例如，具体设置前导码为连续的M个比特0加1个比特1组成，其中比特1为前导码结束标识；当信号干扰较强时，可选择设置前导码字段的长度N为较大的值，例如设置N值为33比特，此时配置的前导码字段的值(即前导码)为00000000_00000000_00000000_00000000_1，此时M的值为32；当信号干扰较弱时，则可选择设置N为较小的值，例如设置N值为9比特，此时配置的前导码字段的值为00000000_1，此时M的值为8。显然，本实施例中设置的前导码字段的长度N并非只局限于上述两种，而是可以根据信号干扰的程度进行适应的调整，优选的，N的值根据具体应用环境可设置为9比特、17比特、25比特或者33比特。通过设置上述前导码可避免因信号干扰导致数据传输错误，实现数据帧的位同步。

相应的，在解帧过程中，第二判断子模块还可用于判断接收到的数据帧的控制域包含的前导码字段的值是否在预设范围内，如过没有，则判断传输错误；如在预设范围内，则表明找到了帧的前导码，实现数据帧的位同步和帧同步，然后再进行步骤203。应该理解的是，本实施例中的上述预设范围也是随着前导码字段长度N的变化而变化的，例如，当选择的N值为9比特(即8个0加1个1)时，预设范围可为前导码字段的值包含的连续的比特0的个数大于4即可，即判断接收到的数据帧的控制域包含的前导码字段的值有至少4个连续的比特0，即可判定找到数据帧的前导码，实现了数据帧的位同步，在上述连续的0比特之后，找到比特1时，则认为找到了前导码结束标识，实现了数据帧的帧同步；当选择的N值为33比特(即32个比特0加一个比特1)时，预设范围可为前导码字段的值包含的连续的比特0的个数大于10即可，即判断接收到的数据帧的控制域包含的前导码字段的值有至少10个连续的比特0，即可判定找到数据帧的前导码，实现了数据帧的位同步，同理，在上述连续的比特0之后，找到比特1时，则认为找到了前导码结束标识，实现了数据帧的帧同步。

进一步地，控制域还可包括地址字段；该地址字段可用于配置接收方的地址信息，地址字段的长度也可根据实际情况选择配置，例如，当地址字段的长度配置为0比特时，相当于禁止使用地址字段，此时通信双方不需要约定地址，可直接通信；当使用地址字段时，地址字段的长度配置为大于0比特，地址字段的具体值可由通信双方具体约定，接收方只有收到和自身配置相同的地址信息时，才会启动后续的处理过程；否则会忽略接收到的数据。

相应的，第二判断子模块还用于判断接收到的数据帧的控制域包含的地址字段的值是否与自身地址信息对应，如相对应，进行后续的处理过程；如不对应，则忽略接收到的数据帧，不对其进行后续的处理。即本实施例中的接收方可与发送方约定地址，接收方接收到数据帧后，可直接根据数据帧控制域的地址字段的值是否是与自身地址相对应判断是否需要对该数据帧进行后续的处理，因此可提高数据传输及处理的效率。

值得注意的是，本实施例中判断接收到的数据帧的控制域包含的地址字段的值是否与自身地址信息对应的步骤可在判断接收到的数据帧的控制域包含的前导码字段的值是否在预设范围内的步骤之后进行。

在上述实施例中的各数据帧都只是根据数据帧的数据包信息得到的第一校验值以验证接收的数据帧的数据包是否正确，为了进一步提高数据传输的准确性和提高数据传输的效率，还可设置数据帧的控制域还包括第二校验字段；因此，第一配置子模块还可根据各数据包和各数据包的控制域信息为各数据包配置第二校验字段的值；在根据各数据包和各数据包的控制域信息为各数据包配置第二校验字段的值时，具体为根据各数据包和各数据包的控制域包含的除前导码字段以外的其他字段的信息配置第二校验字段的值。第二校验字段的值设置方式可与上述第一校验字段的值相同。优选为将各数据包与各数据包的控制域包含的除前导码字段以外的其他字段做带进位功能的累加计算得到的累加和作为第二校验字段的值，第二校验字段的值可设置为8比特模式或16比特模式，选择为8比特模式时，累加和超出8比特以外的部分丢弃；选择为16比特模式时，累加和超出低8比特部分进位到高8位，超出高8位部分丢弃。

相应的，第二判断子模块在判断接收到的数据帧的控制域包含的前导码字段的值是否在预设范围内的步骤和判断接收到的数据帧的控制域包含的地址字段的值是否与自身地址信息对应的之后，还可根据接收到的数据帧的数据包和控制域的信息得到第二校验值，将得到的所述第二校验值与所述控制域包含的第二校验字段的值进行比较；判断校验是否通过；如否，则判断传输错误，需等待发送方重新传输该数据帧；如校验通过，才继续后续的处理过程。

即本实施例中，包括对接收到的数据帧进行两次不同校验的步骤，可进一步保证数据传输的准确率。

本实施例中将待发送数据划分成数据包、以及对各数据包配置控制域组成数据帧后，组成的数据帧如图20所示，包括前导码字段、地址字段、预留字段、第一校验字段、数据长度控制字段、数据包和第二校验字段，其中，除数据包外，其他的字段都属于数据帧的控制域。且本实施例中的前导码字段、地址字段、预留字段和第二校验字段可选择性的配置，各字段在数据帧中的位置也并非唯一固定的，可根据实际需要实施的调整。下面对数据帧包含的各字段的具体配置分别举例说明：

1、前导码字段：

本实施例中的前导码选择连续的M个比特0加1个比特1组成，例如：

9比特模式：00000000_1

17比特模式：00000000_00000000_1

25比特模式：00000000_00000000_00000000_1

33比特模式：00000000_00000000_00000000_00000000_1

前导码字段中比特0可能会受到干扰，通过选择前导码字段不同的数据长度来确保接收侧可以收到足够的比特0，实现帧的位同步；比特1则是前导码的前导码结束字段，当接收方在连续的多个比特0后面找到比特1，则认为前导码结束，实现了数据帧的帧同步。

2、地址字段：

地址字段除了上述实施例四种介绍的功能，还可以实现对不同设备的区分，以通过为每个设备固定一个地址来实现总线的连接方式。

3、预留字段：

本实施例中的预留字段的长度为4比特，用户可设置预留字段的值自定义一些当前通信所具体需要的扩展功能。

4、第一校验字段：

本实施例中的第一校验字段包括两个，每个字段包括一个比特，分别对应数据长度控制字段的高4比特和低6比特；根据数据包高4比特和低6比特的实际长度设置第一校验字段。

5、数据长度控制字段：

本实施例中的数据长度字段包括10个比特，依次为比特0至比特9，比特9至比特6为为高4比特，比特0至比特5为低6比特，数据长度控制字段的值例如可设置为：

数据长度控制字段值为001H时，表示划分数据包的长度为1个字节；

数据长度控制字段值为0FFH时，表示划分数据包的长度为255个字节；

数据长度控制字段值为3FFH时，表示划分数据包的长度为1023个字节；

数据长度控制字段值为000H时，表示划分数据包的长度为1024个字节。

6、数据包：

数据包为需要传输的实际数据，其最大数据长度(以字节为单位)可为1K字节。在将数据包中的数据提取出来进行传输时，可采用大端模式进行传输，即先进先出，也可采用小端模式进行传输，即先进的后出。通过音频接口传输数据时，可采用单信道进行传输，也可采用双信道传输，例如利用左右声道同时进行传输，请参见图21，设左声道(AFL信道)传输奇字节，右声道(AFR信道)传输偶字节，当数据包字节总体长度为奇数时，则最后一个有效字节B2n-1是通过AFL信道传输，此时AFR信道传输B2n为无效(NULL)字节，应被丢弃。

7、第二校验字段：

第二校验字段可配置为0/8/16比特模式，0比特模式表示禁止使用第二校验功能。

本实施例中的校验域为数据帧从地址字段到数据包所有字节做带进位功能的累加计算(CheckSum)得到的结果。在8比特模式下，累加和超出8比特以外的部分丢弃；在16比特模式下，累加和超出低8比特部分进位到高8位，超出高8位部分丢弃。

基于上述数据帧结构，下面对第一组帧模块27(即发送方)组帧和第二解帧模块9(即接收方)解帧的流程做进一步详细的说明：

发送方组帧流程：

a)由信号处理模块的传输层提供待发送的数据；

b)在链路层，根据数据长度控制字段值将待发送的数据划分成多个数据包，并为每个数据包配置第一校验值以及预留字段值和地址字段的值，在链路层形成“地址字段+预留字段+第一校验字段+数据长度控制字段+数据包”的帧片段；

c)对上述帧片段的所有字节进行进位累加计算，将计算结果加载到该帧片段后边，形成“地址字段+预留字段+第一校验字段+数据长度控制字段+数据包+第二校验字段”的帧片段；

d)为上一步骤中的帧片段设置前导码字段，形成整帧“前导码字段+地址字段+预留字段+第一校验字段+数据长度控制字段+数据包+第二校验字段”组成；

e)对整帧数据进行信号调制，形成物理层比特序列，值得注意的是，调制过程中，当使用差分曼彻斯特编码时，链路层上的一个比特对应于物理层上的两个比特，即物理层上的两个比特组成链路层上的一个比特。

接收方解帧流程：

a1)在音频设备的物理层，对接收到的数据进行解调(当使用差分曼彻斯特编码时，物理层上的两个比特组成链路层上的一个比特)形成链路层比特序列，根据数据帧的前导码字段对数据帧的比特序列进行位同步和帧同步；

b1)在音频设备的链路层，从整帧中解析出前导码字段、地址字段、预留位字段、第一校验字段、数据长度控制字段、数据包和第二校验字段；

c1)地址字段、预留位字段、第一校验字段、数据长度控制字段、数据包的所有字节进行累加进位计算，并将得到的结果与第二校验字段的值进行比较；如果不一致，则认为传输错误，解帧结束；一致则认为传输正确，继续下面的步骤；

d1)判断地址字段的值所表示的地址信息与接收方自身的地址信息是否匹配；如否，则丢弃该数据帧；如匹配，继续下面的步骤；

e1)根据数据包的长度信息得到第一校验值，并将其与第一检验字段的值进行比较，如不一致，则认为传输错误；如一致，则认为传输正确，继续下面的步骤；

f1)根据数据长度控制字段的值从数据包提取响应长度的数据给传输层。该组帧和解帧过程还可进一步配置第二校验字段，在对数据帧根据上述第一校验字段进行校验之前，还可通过配置的第二校验字段对数据帧进行校验，即本技术方案可对同意数据帧根据不同的校验条件进行两次校验，可进一步提高数据传输的准确率。

第二组帧模块8模块也可采用的上述组帧方式，将第二处理模块向第二音频信号转换模块发送的待发送数据进行组帧处理；第二组帧模块包括第二设置子模块、第二划分子模块、第二配置子模块和第二组帧子模块；

第二设置子模块，用于设置控制域，设置的所述控制域包括第一校验字段；

第二划分子模块，用于将所述待发送的数据划分成多个数据包；

第二配置子模块，用于为每个数据包添加所述控制域，并根据各数据包的信息配置各数据包的第一校验字段的值；

第二组帧子模块，用于将各数据包和各数据包的控制域进行组帧得到多个数据帧。

对应的，第一解帧模块28也可采用上述解帧方法对模数互换模块发送的数据进行解帧处理，第一解帧模块28包括第一解析子模块、第一判断子模块和第一数据提取子模块；

第一解析子模块用于解析模数互换模块发送的数据帧，得到数据帧的数据包和控制域，所述控制域包含第一校验字段；

第一判断子模块用于根据数据包的信息得到第一校验值，将得到的第一校验值与控制域包含的第一校验字段的值进行比较；判断校验是否通过；如否，则判断传输错误；如通过，则通知第一数据提取子模块提取所述数据包。

该组帧解帧方法通过过将待发送数据划分成多个数据包，并为每个数据包添加控制域，直接根据各数据包的信息为各数据包配置其控制域包含第一校验字段的值后，将各数据包和各数据包的控制域进行组帧得到数据帧；接收方接收到该数据帧后，可根据解析出的数据包的信息直接判断接收的数据帧是否正确，可提高数据传输的准确率。

实施例五：

请参见图22，本实施例中的音频设备除了包括第二音频信号接收模块2、第二音频信号发送模块5、第一音频信号转换模块3、第二音频信号转换模块4、第二处理模块11和音频接口MIC极和GND极的控制模块1外，还包括连接检查模块10，用于对音频接口内MIC极和GND极的电压进行检查，当其电压差超过设定的阈值后，输出连接指示信号，有利于系统低功耗模式的实现。

请参见图23，本实施例中的音频设备除了包括第二音频信号接收模块2、第二音频信号发送模块5、第一音频信号转换模块3、第二音频信号转换模块4、第二处理模块11和音频接口MIC极和GND极的控制模块1外，还可进一步包括与音频设备音频接口的声道极连接的能量转换模块14，以及与能量转换模块14连接的电源管理模块15和与电源管理模块15连接的电源模块16。能量转换模块14用于提取音频接口声道极上传输的音频信号，并对其进行升压、整流处理后，经由电源管理模块15为电源模块16充电；电源管理模块15还用于为控制电源模块16为信号处理装置的其他模块供电。即本技术方案可通过提取音频接口上的音频信号为电源模块16进行充电，以降低信号处理模块的功耗。

为了进一步降低信号处理模块的功耗，本实施例中的第二处理模块11还可包括信号检测模块，信号检测模块用于检测第二处理模块11是否有任务需要执行，如否，则将其置于休眠状态，如有需要执行的任务时，则将其置于工作状态执行相应的任务。例如，信号处理装置与音频设备通过音频接口连接、上电初始化后，信号处理装置的第二处理模块11则处于休眠状态，当信号检测模块检测到第一音频信号转换模块3有信号发送过来时，第二处理模块11被唤醒，接收第一音频信号转换模块3发送过来的数据，并在将相应的处理结果反馈给第二音频信号转换模块4后，信号检测模块未检测到新的信号请求，则通知第二处理模块11切换为休眠状态。即本技术方案中的第二处理模块11可只在有任务需要进行处理的时候，才处于工作状态，否则，处于休眠状态，更利于降低信号处理装置的功耗，进而降低其使用成本。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (28)

1.一种音频通信系统，包括信号处理装置和音频设备，所述音频设备包括音频接口、第一处理模块、模数互转模块、第一音频信号发送模块和第一音频信号接收模块，所述第一音频信号发送模块与所述音频接口的声道极连接，所述第一音频信号接收模块与所述音频接口的麦克极连接；所述信号处理装置包括第二音频信号接收模块、第一音频信号转换模块、第二音频信号转换模块、第二音频信号发送模块和第二处理模块；所述第二音频信号接收模块与所述音频接口的声道极连接，所述第二音频信号发送模块与所述音频接口的麦克极连接；所述信号处理装置的地电位与所述音频接口的地极连接；其中，

所述第一处理模块用于将待发送的数据发送给所述模数互转模块，以及接收所述模数互转模块发送的数据并对其进行处理；

所述模数互转模块用于将所述待发送的数据转换成音频信号，发送给所述第一音频信号发送模块；以及用于将所述第一音频信号接收模块接收的音频信号转换成数字信号发送给所述第一处理模块；

所述第一音频信号发送模块用于将所述模数互转模块得到的音频信号通过所述音频接口的声道极发送给所述信号处理装置；

所述第一音频信号接收模块用于通过所述音频信号的麦克极接收来自所述信号处理装置的音频信号；

所述第二音频信号接收模块用于通过所述音频接口的声道极接收来自所述音频设备的音频信号；

所述第一音频信号转换模块用于将所述第二音频信号接收模块接收的音频信号转换为数字信号，并发送给所述第二处理模块；

所述第二处理模块用于接收所述第一音频信号转换模块发送的数字信号；以及发送待发送的数据给所述第二音频信号转换模块；

所述第二音频信号转换模块用于将所述第二处理模块发送的待发送的数据转换为音频信号；

所述第二音频信号发送模块用于通过所述音频接口的麦克极将所述第二音频信号得到的音频信号发送给所述音频设备；

所述信号处理装置还包括格式转换模块和数据接口模块，所述格式转换模块与所述第二处理模块连接，所述数据接口模块包括至少一种数据接口；

所述第二处理模块还用于将接收到的所述数字信号发送给所述格式转换模块；以及接、收处理所述格式转换模块发送的数据；

所述格式转换模块用于将所述第二处理模块发送的数字信号转换成与所述数据接口模块包括的数据接口种的至少一种数据接口相对应的格式后，通过该种数据接口发送出去；还用于接收通过所述数据接口模块发送过来的数据，并对其进行转换后发送给所述第二处理模块。

2.如权利要求1所述的音频通信系统，其特征在于，所述数据接口模块包括USB主接口、USB从接口、音频接口、WIFI接口、和蓝牙接口中的至少一种。

3.如权利要求1所述的音频通信系统，其特征在于，所述信号处理装置还包括音频接口麦克极和地极的控制模块，用于对所述音频接口的麦克极和地极进行识别，将所述第二音频信号发送模块与识别出的麦克极对接，将所述信号处理装置的地电位与识别出的地极对接。

4.如权利要求3所述的音频通信系统，其特征在于，所述音频接口麦克极和地极的控制模块包括：

获取模块，用于获取所述音频设备在开启录音通道后，其音频接口内一对音频输入极中各极的电信号；

识别模块，用于根据所述一对音频输入极中各极的电信号识别所述麦克极和地极；

端口切换模块，用于所述识别模块识别出麦克极和地极之后，将所述音频信号发送模块与所述麦克极对接，将地电位与所述地极对接。

5.如权利要求4所述的音频通信系统，其特征在于，所述获取模块为电压域转换模块，用于在所述一对音频输入极之间建立电流通道，将所述地电位接入所述电流通道的节点中，获取所述一对音频输入极中各极相对于所述地电位的电压相对值。

6.如权利要求5所述的音频通信系统，其特征在于，所述识别模块包括第一识别子模块，用于检测所述一对音频输入极中各极的电压相对值的正负特性，根据检测结果识别所述麦克极和所述地极。

7.如权利要求5所述的音频通信系统，其特征在于，所述识别模块包括：

第二识别子模块，用于将所述一对音频输入极中各极的电压相对值分别与所述地电位进行比较，根据各自的比较结果分别输出一数字电平信号；

逻辑判断模块，用于根据所述第二识别子模块输出的两数字电平信号识别所述麦克极和所述地极。

8.如权利要求7所述的音频通信系统，其特征在于，当电压相对值大于所述地电位时，所述第二识别子模块输出电平1，当电压相对值小于所述地电位时，输出电平0；所述逻辑判断模块在所述第三识别子模块输出一电平1和一电平0时，将电平1所对应的所述一对音频输入极中一极识别为所述麦克极，将电平0所对应的所述一对音频输入极中一极识别为所述地极。

9.如权利要求1所述的音频通信系统，其特征在于，所述第二音频信号转换模块为电流型数模转换模块。

10.如权利要求9所述的音频通信系统，其特征在于，所述电流型数模转换模块通过从所述音频接口的麦克极抽取电流的方式将转换成的音频信号通过所述第二音频信号发送模块向所述音频设备发送。

11.如权利要求1所述的音频通信系统，其特征在于，所述第一处理模还包括第一组帧模块；所述第一组帧模块将所述第一处理模块向所述数模互换模块发送的所述待发送数据进行组帧处理；所述第一组帧模块包括第一设置子模块、第一划分子模块、第一配置子模块和第一组帧子模块；

所述第一设置子模块，用于设置控制域，设置的所述控制域包括第一校验字段；

所述第一划分子模块，用于将所述待发送的数据划分成多个数据包；

所述第一配置子模块，用于为每个数据包添加所述控制域，并根据各数据包的信息配置各数据包的第一校验字段的值；

所述第一组帧子模块，用于将各数据包和各数据包的控制域进行组帧得到多个数据帧。

12.如权利要求1所述的音频通信系统，其特征在于，所述第一处理模还包括第一解帧模块；所述第一解帧模块用于对所述模数互换模块发送的数据进行解帧处理，所述第一解帧模块包括第一解析子模块、第一判断子模块和第一数据提取子模块；

所述第一解析子模块用于解析模数互换模块发送的数据帧，得到数据帧的数据包和控制域，所述控制域包含第一校验字段；

所述第一判断子模块用于根据所述数据包的信息得到第一校验值，将得到的所述第一校验值与所述控制域包含的第一校验字段的值进行比较；判断校验是否通过；如否，则判断传输错误；如通过，则通知所述第一数据提取子模块提取所述数据包。

13.如权利要求12所述的音频通信系统，其特征在于，所述第二处理模还包括第二组帧模块；所述第二组帧模块将所述第二处理模块向所述第二音频信号转换模块发送的所述待发送数据进行组帧处理；所述第二组帧模块包括第二设置子模块、第二划分子模块、第二配置子模块和第二组帧子模块；

所述第二设置子模块，用于设置控制域，设置的所述控制域包括第一校验字段；

所述第二划分子模块，用于将所述待发送的数据划分成多个数据包；

所述第二配置子模块，用于为每个数据包添加所述控制域，并根据各数据包的信息配置各数据包的第一校验字段的值；

所述第二组帧子模块，用于将各数据包和各数据包的控制域进行组帧得到多个数据帧。

14.如权利要求11所述的音频通信系统，其特征在于，所述第二处理模还包括第二解帧模块；所述第二解帧模块用于对所述第一音频信号转换模块发送的数据进行解帧处理，所述第二解帧模块包括第二解析子模块、第二判断子模块和第二数据提取子模块；

所述第二解析子模块用于解析第一音频信号转换模块发送的数据帧，得到数据帧的数据包和控制域，所述控制域包含第一校验字段；

所述第二判断子模块用于根据所述数据包的信息得到第一校验值，将得到的所述第一校验值与所述控制域包含的第一校验字段的值进行比较；判断校验是否通过；如否，则判断传输错误；如通过，则通知所述第二数据提取子模块提取所述数据包。

15.如权利要求1所述的音频通信系统，其特征在于，所述第一处理模块还包括第一编码模块；所述第一编码模块用于将所述第一处理模块向所述数模互换模块发送的所述待发送数据进行差分曼彻斯特编码处理。

16.如权利要求1所述的音频通信系统，其特征在于，所述第一处理模块还包括第一解码模块；所述第一解码模块用于对所述模数互换模块发送的数据进行解码处理，所述第一解码模块包括依次连接的第一采样模块、第一转换模块和第一解析模块；

所述第一采样模块用于对经差分曼彻斯特编码后的信号进行采样，得到一系列采样点；

所述第一转换模块用于将所述采样点的幅值-时间特征转化为时间特征，得到与所述采样点对应的时间流数据；

所述第一解析模块用于从所述时间流数据中解析出码元值。

17.如权利要求16所述的所述的音频通信系统，其特征在于，所述第一解码模块还包括连接在所述第一转换模块和所述第一处理模块之间的第一滤波模块，用于在所述第一转换模块将所述采样点的幅值-时间特征转化为时间特征得到与所述采样点对应的时间流数据之前，对所述采样点进行滤波处理。

18.如权利要求16所述的音频通信系统，其特征在于，所述第二处理模块还包括第二编码模块；所述第二编码模块用于将所述第二处理模块向所述第二音频信号转换模块发送的所述待发送数据进行差分曼彻斯特编码处理。

19.如权利要求15所述的音频通信系统，其特征在于，所述第二处理模块还包括第二解码模块；所述第二解码模块用于对所述第一音频信号转换模块发送的数据进行解码处理，所述第二解码模块包括依次连接的第二采样模块、第二转换模块和第二解析模块；

所述第二采样模块用于对经差分曼彻斯特编码后的信号进行采样，得到一系列采样点；

所述第二转换模块用于将所述采样点的幅值-时间特征转化为时间特征，得到与所述采样点对应的时间流数据；

所述第二解析模块用于从所述时间流数据中解析出码元值。

20.如权利要求19所述的所述的音频通信系统，其特征在于，所述第二解码模块还包括连接在所述第二转换模块和所述第二处理模块之间的第二滤波模块，用于在所述第一转换模块将所述采样点的幅值-时间特征转化为时间特征得到与所述采样点对应的时间流数据之前，对所述采样点进行滤波处理。

21.如权利要求1所述的音频通信系统，其特征在于，所述第一处理模块还包括第一编码模块；所述第一编码模块用于将所述第一处理模块向所述数模互换模块发送的所述待发送数据采用预设的编码规则进行编码处理，所述待发送数据包括多个数据帧，所述数据帧结构包括前导码和数据域，所述数据域包括所述实际待发送的二进制符号数据，所述前导码包括N个连续且相同的二进制符号，以及一个排在所述N个符号之后的相位不同的二进制符号，其中，N为大于或等于2的正整数；所述编码规则包括：依次对所述一长串二进制符号数据的每个符号，分别利用两个具有不同相位的二进制比特取代，且根据当前符号的相位和取代其相邻前一符号的两比特的排列顺序，确定取代所述当前符号的两比特的排列顺序。

22.如权利要求21所述的音频通信系统，其特征在于，所述第二处理模块还包括第二解码模块；所述第二解码模块用于对所述第一音频信号转换模块发送的数据进行解码处理，包括：依次检测所述二进制比特数据的脉冲宽度，找到首个符号分割点；对所述二进制比特数据采用与其编码规则相匹配的解码规则进行解码，所述解码规则包括：依次对位于所述首个符号分割点之后的二进制比特数据中，每一对相邻且具有不同相位的二进制比特采用一个二进制符号取代，且根据当前一对比特的排列顺序，以及相邻前一对比特的排列顺序，确定取代当前一对比特的符号的相位。

23.如权利要求1所述的音频通信系统，其特征在于，所述第二处理模块还包括第二编码模块；所述第二编码模块用于将所述第二处理模块向所述第二音频信号转换模块发送的所述待发送数据进行编码处理；所述待发送数据包括多个数据帧，所述数据帧结构包括前导码和数据域，所述数据域包括所述实际待发送的二进制符号数据，所述前导码包括N个连续且相同的二进制符号，以及一个排在所述N个符号之后的相位不同的二进制符号，其中，N为大于或等于2的正整数；所述编码规则包括：依次对所述一长串二进制符号数据的每个符号，分别利用两个具有不同相位的二进制比特取代，且根据当前符号的相位和取代其相邻前一符号的两比特的排列顺序，确定取代所述当前符号的两比特的排列顺序。

24.如权利要求23所述的音频通信系统，其特征在于，所述第一处理模块还包括第一解码模块；所述第一解码模块用于对所述模数互换模块发送的数据进行解码处理；包括：依次检测所述二进制比特数据的脉冲宽度，找到首个符号分割点；对所述二进制比特数据采用与其编码规则相匹配的解码规则进行解码，所述解码规则包括：依次对位于所述首个符号分割点之后的二进制比特数据中，每一对相邻且具有不同相位的二进制比特采用一个二进制符号取代，且根据当前一对比特的排列顺序，以及相邻前一对比特的排列顺序，确定取代当前一对比特的符号的相位。

25.如权利要求1所述的音频通信系统，其特征在于，所述信号处理装置还包括能量转换模块、电源管理模块和电源模块，能量转换模块与音频接口的声道极连接，用于接收声道极上发送的音频信号，将接收到的音频信号转换后电流后通过所述电源管理模块对所述电源模块进行充电。

26.如权利要求1所述的音频通信系统，其特征在于，所述音频设备还包括人机交互模块，所述第一处理模块将获得的数据或根据获得的数据生成的信息发送给人机交互模块进行显示，并从所述人机交互模块获取相应的指令。

27.如权利要求1所述的音频通信系统，其特征在于，所述第二处理模块包括信号检测模块，所述信号检测模块用于检测是否有需要所述第二处理模块处理的数据，如是，则设置第二处理模块处于工作状态；否则，设置所述第二处理模块处于休眠状态。

28.如权利要求1所述的音频通信系统，其特征在于，所述信号处理装置还包括连接检查模块，用于对所述音频接口内MIC极和GND极的电压进行检查，判断所述MIC极和GND极的电压差是否超过设定的阈值，根据判断结果输出连接指示信号。

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