CN104392724A - 一种音频通讯的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种音频通讯的方法及装置。通过在欲发送的字符数据前后加载前导数据和后导数据，将已加载的数据转换成脉宽信号、模拟直流信号、数字方波信号，再通过对所述数字方波信号捕获前导数据的脉宽，根据所得有效的前导数据，获取前导数据后的二进制数据，将所得二进制数据转换成字符数据，能够实现编解码。另外在实际应用过程中，装置的音频模块出于对听力保护或者音效等目的会对接收到的音频数据作处理，经常会导致数据的开头和结尾的波形有较严重的破坏，实际数据一旦被破坏将无法解码，而只要前后导数据够多，被破坏也不影响解码；通过本发明提供的方法及装置，能够实现编解码。
Description
技术领域
本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种音频通讯的方法及装置。
背景技术
目前基于音频接口的通讯装置，接收与发送使用专门的硬件编解码器，但使用这种方式的成本较高，另外也有的，为了降低复杂度，例如主机与装置之间通讯，主机只能发送几种特定状态通知装置，然后装置往主机传输数据，装置本身不具备解码能力(主机不能发送随机数据，像发密钥给装置)，这种方法实现简单，且只能适用于较简单的产品形态；再则也有的通讯装置，需要双方事先约定好波特率，否则不能正常通讯，由于主机(特别是手机)类型众多，这种方式过于繁琐，因此需要一种能够实现编解码的方法及装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种音频通讯的方法及装置，能够实现编解码。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种音频通讯的方法，包括：
S101、将欲发送的字符数据转换成二进制数据，所述二进制数据前端加载预设的前导数据，所述二进制数据后端加载预设的后导数据；
S102、将步骤S101所得二进制数据转换成脉宽信号，将所述脉宽信号转换成模拟直流信号；
S103、将步骤S102所得模拟直流信号转换成数字方波信号，对所述数字方波信号进行捕获脉宽；
S104、当检测到脉宽时，记录两个以上脉宽的长度，将所记录的脉宽与第一个记录的脉宽进行对比，若相对比在预设阀值内，则检测到有效的前导数据；否则重复步骤S104，直到检测不到脉宽；
S105、根据步骤S104得有效的前导数据，获取前导数据后的二进制数据，将所得二进制数据转换成字符数据。
本发明采用的另一技术方案为：
一种音频通讯的装置，包括：第一转换单元、第一加载单元、第二加载单元、第二转换单元、第三转换单元、第四转换单元、捕获定时器、检测单元、记录单元、比较单元、获取单元和第五转换单元；
所述第一转换单元，用于将欲发送的字符数据转换成二进制数据；
所述第一加载单元，用于所述二进制数据前端加载预设的前导数据；
所述第二加载单元，用于所述二进制数据后端加载预设的后导数据；
所述第二转换单元，用于将二进制数据转换成脉宽信号；
所述第三转换单元，用于将所述脉宽信号转换成模拟直流信号；
所述第四转换单元，用于将所得模拟直流信号转换成数字方波信号；
所述捕获定时器，用于对所述数字方波信号进行捕获脉宽；
所述检测单元，用于检测所述数字方波信号的脉宽；
所述记录单元，用于当检测到脉宽时，记录两个以上的脉宽的长度；
所述比较单元，用于将所记录的脉宽与第一个记录的脉宽进行对比，若相对比在预设阀值内，则检测到有效的前导数据；
所述获取单元，用于根据所得有效的前导数据，获取前导数据后的二进制数据；
所述第五转换单元，用于将所得二进制数据转换成字符数据。
本发明的有益效果在于：通过在欲发送的字符数据前后加载前导数据和后导数据，将已加载的数据转换成脉宽信号、模拟直流信号、数字方波信号，再通过对所述数字方波信号捕获前导数据的脉宽，根据所得有效的前导数据，获取前导数据后的二进制数据，将所得二进制数据转换成字符数据，能够实现编解码。另外在实际应用过程中，装置的音频模块出于对听力保护或者音效等目的会对接收到的音频数据作处理，经常会导致数据的开头和结尾的波形有较严重的破坏，实际数据一旦被破坏将无法解码，而只要前后导数据够多，被破坏也不影响解码；通过本发明提供的方法及装置，能够实现编解码。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的一种音频通讯的方法的步骤图；
图2为本发明具体实施方式的一种音频通讯的装置的结构示意图；
图3为本发明具体实施方式的实施例1的结构示意图；
图4为本发明具体实施方式的实施例1的解码流程图；
图5为本发明具体实施方式的实施例1的解码示例示意图；
图6为本发明具体实施方式的实施例1的F2F编码格式示意图；
图7为本发明具体实施方式的实施例1的字符格式示意图；
标号说明：
10、第一转换单元；11、第一加载单元；12、第二加载单元；13、第二转换单元；14、第三转换单元；15、第四转换单元；16、捕获定时器；17、检测单元；18、记录单元；19、比较单元；20、获取单元；21、第五转换单元。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：通过在欲发送的字符数据前后加载前导数据和后导数据，将已加载的数据转换成脉宽信号、模拟直流信号、数字方波信号，再通过对所述数字方波信号捕获前导数据的脉宽，根据所得有效的前导数据，获取前导数据后的二进制数据，将所得二进制数据转换成字符数据，实现编解码功能。
请参照图1，为本发明具体实施方式的一种音频通讯的方法的步骤图，具体如下：
一种音频通讯的方法，包括：
S101、将欲发送的字符数据转换成二进制数据，所述二进制数据前端加载预设的前导数据，所述二进制数据后端加载预设的后导数据；
S102、将步骤S101所得二进制数据转换成脉宽信号，将所述脉宽信号转换成模拟直流信号；
S103、将步骤S102所得模拟直流信号转换成数字方波信号，对所述数字方波信号进行捕获脉宽；
S104、当检测到脉宽时，记录两个以上脉宽的长度，将所记录的脉宽与第一个记录的脉宽进行对比，若相对比在预设阀值内，则检测到有效的前导数据；否则重复步骤S104，直到检测不到脉宽；
S105、根据步骤S104得有效的前导数据，获取前导数据后的二进制数据，将所得二进制数据转换成字符数据。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过在欲发送的字符数据前后加载前导数据和后导数据，将已加载的数据转换成脉宽信号、模拟直流信号、数字方波信号，再通过对所述数字方波信号捕获前导数据的脉宽，根据所得有效的前导数据，获取前导数据后的二进制数据，将所得二进制数据转换成字符数据，能够实现编解码。另外在实际应用过程中，装置的音频模块出于对听力保护或者音效等目的会对接收到的音频数据作处理，经常会导致数据的开头和结尾的波形有较严重的破坏，实际数据一旦被破坏将无法解码，而只要前后导数据够多，被破坏也不影响解码；通过本发明提供的方法，能够实现编解码。
进一步的，所述欲发送的字符数据包括起始位、数据位、偶检验位和停止位；所述起始位用逻辑0表示，所述停止位用逻辑1表示；所述逻辑0的脉宽长度为所述逻辑1的脉宽长度的两倍；所述数据位为8位字节数。
由上述描述可知，所述欲发送的字符数据包括起始位、数据位、偶检验位和停止位，通过起始位可以获取数据位上的数据，根据偶检验位可以用来检验数据的完整性，根据检测到的脉宽长度能够识别波特率。
进一步的，所述步骤S104具体为当检测到脉宽时，记录5个以上脉宽的长度，将所记录的脉宽与第一个记录的脉宽进行对比，若相对比在预设阀值内，则检测到有效的前导数据；否则重复步骤S104，直到检测不到脉宽；所述预设阀值范围为67.5％到150％。
对比过程为：将所记录的脉宽分别与第一个记录的脉宽进行对比，连续5个以上脉宽长度的对比值在预设阀值范围为67.5％到150％内时，则检测到有效的前导数据。
由上述描述可知，根据多次试验结果，进行5个以上脉宽长度的对比且预设阀值范围为67.5％到150％，所获得的前导数据的有效性较高。
进一步的，所述步骤S104还包括：当检测到有效的前导数据，计算记录的5个以上的脉宽长度的均值，得所述脉宽信号的波特率。
由上述描述可知，通过计算记录的5个以上的脉宽长度的均值可得所述脉宽信号的波特率，实现自动识别波特率。
进一步的，该方法具体步骤包括：
步骤1、将数据中的每个字符按照字符格式转换成二进制数据，在所得二进制数据加载预设的前导数据和后导数据；所述前导数据和所述后导数据均为固定的二进制逻辑1；
步骤2、将步骤1所得的已加载的二进制数据转换成脉宽信号；
步骤3、将步骤2所得的脉宽信号输入至直流偏置电路产生模拟直流信号；
步骤4、将步骤3所得的模拟直流信号输入比较器转换成数字方波信号；
步骤5、将步骤4所得的数字方波信号输入至捕获定时器，在每个脉宽边沿会产生中断，记录下脉宽长度；
步骤6、在检测到脉宽存在时，连续比较最近5个以上的脉宽，若与第1个脉宽相比在67.5％～150％之间，则检测到有效的前导数据；否则重复步骤6，直到检测不到脉宽；
步骤7、根据步骤6得有效的前导数据，获取前导数据后的二进制数据，将所得二进制数据转换成字符数据。
由上述描述可知，通过在欲发送的字符数据前后加载前导数据和后导数据，将已加载的数据转换成脉宽信号、模拟直流信号、数字方波信号，再通过对所述数字方波信号捕获前导数据的脉宽，从而识别出波特率，另外在实际应用过程中，装置的音频模块出于对听力保护或者音效等目的会对接收到的音频数据作处理，经常会导致数据的开头和结尾的波形有较严重的破坏，实际数据一旦被破坏将无法解码，而只要前后导数据够多，被破坏也不影响解码；再根据所得有效的前导数据，获取前导数据后的二进制数据，将所得二进制数据转换成字符数据，完成解码过程。通过本发明提供的方法，既能够实现具备编解码能力又能够自动识别波特率。
请参阅图2，为本发明具体实施方式的一种音频通讯的装置的结构示意图，具体如下：
一种音频通讯的装置，包括：第一转换单元10、第一加载单元11、第二加载单元12、第二转换单元13、第三转换单元14、第四转换单元15、捕获定时器16、检测单元17、记录单元18、比较单元19、获取单元20和第五转换单元21；
所述第一转换单元10，用于将欲发送的字符数据转换成二进制数据；
所述第一加载单元11，用于在所得二进制数据前端加载预设的前导数据；
所述第二加载单元12，用于在所得二进制数据后端加载预设的后导数据；
所述第二转换单元13，用于将已加载的二进制数据转换成脉宽信号；
所述第三转换单元14，用于将所述脉宽信号转换成模拟直流信号；
所述第四转换单元15，用于将所得模拟直流信号转换成数字方波信号；
所述捕获定时器16，用于对所述数字方波信号进行捕获脉宽；
所述检测单元17，用于检测所述数字方波信号的脉宽；
所述记录单元18，用于当检测到脉宽时，记录5个以上的脉宽的长度；
所述比较单元19，用于将所记录的脉宽与第一个记录的脉宽进行对比，若相对比在预设阀值内，则检测到有效的前导数据；
所述获取单元20，用于根据所得有效的前导数据，获取前导数据后的二进制数据；
所述第五转换单元21，用于将所得二进制数据转换成字符数据。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过在欲发送的字符数据前后加载前导数据和后导数据，将已加载的数据转换成脉宽信号、模拟直流信号、数字方波信号，再通过对所述数字方波信号捕获前导数据的脉宽，从而识别出波特率，另外在实际应用过程中，装置的音频模块出于对听力保护或者音效等目的会对接收到的音频数据作处理，经常会导致数据的开头和结尾的波形有较严重的破坏，实际数据一旦被破坏将无法解码，而只要前后导数据够多，被破坏也不影响解码；再根据所得有效的前导数据，获取前导数据后的二进制数据，将所得二进制数据转换成字符数据，完成解码过程。通过本发明提供的装置，既能够实现具备编解码能力又能够自动识别波特率。
进一步的，该装置还包括设置单元，用于设置记录5个以上的脉宽长度，设置所述预设阀值范围为67.5％到150％。
由上述描述可知，根据多次试验结果，进行5个以上脉宽长度的对比且预设阀值范围为67.5％到150％，所获得的前导数据的有效性较高。
进一步的，该装置还包括计算单元，用于当检测到有效的前导数据，计算记录的5个以上的脉宽长度的均值，得所述脉宽信号的波特率。
由上述描述可知，通过计算记录的5个以上的脉宽长度的均值可得所述脉宽信号的波特率，实现自动识别波特率。
如图3至图7，本发明的实施例一为：
声道传输的信号(图5解码示例-原始信号)经S210处理后，输出模拟直流信号，通过S220的比较器之后变成数字方波信号(图5解码示例-方波信号)，该数字方波信号输入到S220的捕获定时器进行捕获脉宽并根据算法解码成逻辑01序列(图5解码示例-解码结果)，流程图如图4所示。
S301：声道输出F2F编码的原始模拟信号，可以是方波或正弦波，由于需要识别波特率，原始信号包含一定数量的前导数据和后导数据。F2F编码格式如图6所示，每个逻辑位的周期是固定的，逻辑0由一个长脉宽表示，逻辑1由两个短脉宽表示，为方便比较，假设周期为Tb，则小于67.5％Tb的脉宽为短脉宽，67.5％～150％Tb的脉宽为短脉宽，大于150％Tb的脉宽定义为伪脉宽。原始信号包含前导数据、数据和后导数据，为将数据与前导数据、后导数据区分开来，前导、后导以逻辑1表示，数据按字符组织，字符格式如图7所示。
S302：原始信号经过比较器转换成数字方波信号，并输入到捕获定时器，在每个边沿会产生中断以记录下脉宽长度，用Tn表示第n个脉宽。
S303：在检测到脉宽存在时，先尝试去寻找周期Tb，以确定出通讯波特率。方法包括：连续比较最近的几个脉宽(如10个脉宽)，如果和第1个脉宽相比在67.5％～150％之间，认为是有效的前导数据，若为短脉宽，则波特率即为这几个脉宽的均值，再乘以2，否则从当前脉宽重新开始比较，直到满足条件。
在取得Tb的情况下，将后面的脉宽与Tb比较，直到找到长脉宽，否则抛弃。找到长脉宽表示数据的开始。
然后按S301对逻辑01的定义，将脉宽转换成逻辑序列，如图5解码示例(低位在前)转换的结果为01010000001，最后根据图7字符格式转换成字符0x05。
装置将数据发到MIC端的过程：先将数据编码成F2F格式，然后通过S220的DAC输出，经过S230滤波衰减后输入到MIC。
所述编码过程：
1)将数据转换成二进制数据
将数据中的每个字符按照图5的字符格式转换成二进制数据，然后添加一定量的前导数据和后导数据。前导数据和后导数据总是为固定的二进制0或二进制1，为方便说明，认为前导数据和后导数据都是二进制1。
接收端(主机)根据前导数据的脉宽识别出波特率。前导和后导数据还有另一个重要作用：在实际应用过程中，装置的音频模块出于听力保护或者音效等目的会对接收到的音频数据作处理，经常会导致数据的开头和结尾的波形有较严重的破坏，实际数据一旦被破坏将无法解码，而前后导数据只要够多，被破坏也不影响解码。根据大量试验证明，前导数据一般在20-30个，后导数据一般在10-15个，能够保证前后导数据被破坏也不会影响解码。
2)将二进制数据转换成F2F数据
将第一步的二进制数据(前导数据+实际数据+后导数据)根据图7字符格式转换成不同的脉宽，编码结束。
所述解码过程与编码过程相反。
综上所述，本发明提供的一种音频通讯的方法及装置，通过在欲发送的字符数据前后加载前导数据和后导数据，将已加载的数据转换成脉宽信号、模拟直流信号、数字方波信号，再通过对所述数字方波信号捕获前导数据的脉宽，从而识别出波特率，另外在实际应用过程中，装置的音频模块出于对听力保护或者音效等目的会对接收到的音频数据作处理，经常会导致数据的开头和结尾的波形有较严重的破坏，实际数据一旦被破坏将无法解码，而只要前后导数据够多，被破坏也不影响解码；再根据所得有效的前导数据，获取前导数据后的二进制数据，将所得二进制数据转换成字符数据，完成解码过程。通过本发明提供的方法及装置，既能够实现具备编解码能力又能够自动识别波特率。所述欲发送的字符数据包括起始位、数据位、偶检验位和停止位，通过起始位可以获取数据位上的数据，根据偶检验位可以用来检验数据的完整性，根据检测到的脉宽长度能够识别波特率。根据多次试验结果，预设数据为5个以上，预设阀值范围为67.5％到150％，所获得的前导数据的有效性较高。通过计算记录的预设数量的脉宽长度的均值可得所述脉宽信号的波特率，实现自动识别波特率。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种音频通讯的方法，其特征在于，包括：
S101、将欲发送的字符数据转换成二进制数据，所述二进制数据前端加载预设的前导数据，所述二进制数据后端加载预设的后导数据；
S102、将步骤S101所得二进制数据转换成脉宽信号，将所述脉宽信号转换成模拟直流信号；
S103、将步骤S102所得模拟直流信号转换成数字方波信号，对所述数字方波信号进行捕获脉宽；
S104、当检测到脉宽时，记录两个以上脉宽的长度，将所记录的脉宽与第一个记录的脉宽进行对比，若相对比在预设阀值内，则检测到有效的前导数据；否则重复步骤S104，直到检测不到脉宽；
S105、根据步骤S104得有效的前导数据，获取前导数据后的二进制数据，将所得二进制数据转换成字符数据。
2.根据权利要求1所述的音频通讯的方法，其特征在于，所述欲发送的字符数据包括起始位、数据位、偶检验位和停止位；所述起始位用逻辑0表示，所述停止位用逻辑1表示；所述逻辑0的脉宽长度为所述逻辑1的脉宽长度的两倍；所述数据位为8位字节数。
3.根据权利要求1所述的音频通讯的方法，其特征在于，所述步骤S104具体为当检测到脉宽时，记录5个以上脉宽的长度，将所记录的脉宽与第一个记录的脉宽进行对比，若相对比在预设阀值内，则检测到有效的前导数据；否则重复步骤S104，直到检测不到脉宽；所述预设阀值范围为67.5％到150％。
4.根据权利要求1所述的音频通讯的方法，其特征在于，所述步骤S104还包括：当检测到有效的前导数据，计算记录的5个以上的脉宽长度的均值，得所述脉宽信号的波特率。
5.根据权利要求4所述的音频通讯的方法，其特征在于，该方法具体步骤包括：
步骤1、将数据中的每个字符按照字符格式转换成二进制数据，在所得二进制数据加载预设的前导数据和后导数据；所述前导数据和所述后导数据均为固定的二进制逻辑1；
步骤2、将步骤1所得的已加载的二进制数据转换成脉宽信号；
步骤3、将步骤2所得的脉宽信号输入至直流偏置电路产生模拟直流信号；
步骤4、将步骤3所得的模拟直流信号输入比较器转换成数字方波信号；
步骤5、将步骤4所得的数字方波信号输入至捕获定时器，在每个脉宽边沿会产生中断，记录下脉宽长度；
步骤6、在检测到脉宽存在时，连续比较最近5个以上的脉宽，若与第1个脉宽相比在67.5％～150％之间，则检测到有效的前导数据；否则重复步骤6，直到检测不到脉宽；
步骤7、根据步骤6得有效的前导数据，获取前导数据后的二进制数据，将所得二进制数据转换成字符数据。
6.一种音频通讯的装置，其特征在于，包括：第一转换单元、第一加载单元、第二加载单元、第二转换单元、第三转换单元、第四转换单元、捕获定时器、检测单元、记录单元、比较单元、获取单元和第五转换单元；
所述第一转换单元，用于将欲发送的字符数据转换成二进制数据；
所述第一加载单元，用于所述二进制数据前端加载预设的前导数据；
所述第二加载单元，用于所述二进制数据后端加载预设的后导数据；
所述第二转换单元，用于将二进制数据转换成脉宽信号；
所述第三转换单元，用于将所述脉宽信号转换成模拟直流信号；
所述第四转换单元，用于将所得模拟直流信号转换成数字方波信号；
所述捕获定时器，用于对所述数字方波信号进行捕获脉宽；
所述检测单元，用于检测所述数字方波信号的脉宽；
所述记录单元，用于当检测到脉宽时，记录两个以上的脉宽的长度；
所述比较单元，用于将所记录的脉宽与第一个记录的脉宽进行对比，若相对比在预设阀值内，则检测到有效的前导数据；
所述获取单元，用于根据所得有效的前导数据，获取前导数据后的二进制数据；
所述第五转换单元，用于将所得二进制数据转换成字符数据。
7.根据权利要求6所述的音频通讯的装置，其特征在于，该装置还包括设置单元，用于设置记录5个以上的脉宽长度，设置所述预设阀值范围为67.5％到150％。
8.根据权利要求6所述的音频通讯的装置，其特征在于，该装置还包括计算单元，用于当检测到有效的前导数据，计算记录的5个以上的脉宽长度的均值，得所述脉宽信号的波特率。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150304 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |