CN105243036A - 一种信号转换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种信号转换装置及方法；该信号转换装置包括音频收发模块、数据处理模块及低速率数据接口，音频收发模块用于接收第一设备发送的第一音频信号，并传输至数据处理模块；数据处理模块用于将第一音频信号转换为符合低速率数据接口通信标准的第一数字信号；低速率数据接口与第二设备连接，用于将第一数字信号传输至第二设备，还用于将第二设备发送的第二数字信号传输至数据处理模块；数据处理模块还用于将第二数字信号转换为第二音频信号，并传输至音频收发模块；音频收发模块还用于通过音频信道将第二音频信号传输至第一设备。通过本发明的实施，将音频信号转换为符合低速率数据接口的数字信号，解决了资源浪费的问题。

Description

一种信号转换装置及方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种用于进行信号转换的信号转换装置及方法。

背景技术

当前主流的USBkey芯片为了满足调试/数据传输等需求，一般设置有USB接口(用于数据传输)及UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，通用异步收发传输器)接口(用于功能调试)，这类数据接口需要通过有线连接的方式才能与终端进行数据交互，但是当前一些智能设备，如手机、平板等设备也需要智能密匙等进行验证操作，而这类设备因为没有(足够的)数据接口，因此并不能直接与USBkey芯片连接；因此，出现了包括音频接口及USB接口的key设备，该key设备将音频信号转化为符合USB接口通信协议的数字信号，以实现终端与USBkey芯片之间的通信，这类key设备采用USB接口的原因是USB接口的数据传输速率高且协议应用广泛。

这类key设备的出现满足了用户使用USBkey芯片的需求，但是也存在一定的问题，如音频接口的最大传输速率为20KHz，即便音频数据为24bit位数据传输，将其转换为数字信号所占用的传输速率仅为20K*24＝480bit/s，而USB接口的传输速率(USB2.0接口的最大传输速率为480Mbit/s；USB3.0接口的最大传输速率为25Gbps)远大于这个传输速率，现有的key设备通过与USBkey芯片的USB接口连接，相当于用音频接口取代USB接口，这样将导致终端与USBkey芯片之间的数据传输实际为音频接口的最大传输速率，这个传输速率远小于USB接口的传输速率，造成了USB接口资源浪费。

因此，如何提供一种可以降低现有技术中USB接口资源浪费的信号转换方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种信号转换装置及方法，以解决现有技术将音频数据转换为USB接口支持的数字数据所导致的USB接口资源浪费的问题。

本发明提供了一种信号转换装置，在一个实施例中，该信号转换装置包括音频收发模块、数据处理模块及低速率数据接口；其中，音频收发模块与第一设备通过音频信道连接，用于接收第一设备发送的第一音频信号，并传输至数据处理模块；数据处理模块用于将第一音频信号转换为符合低速率数据接口通信标准的第一数字信号；低速率数据接口与第二设备连接，用于将第一数字信号传输至第二设备，还用于将第二设备发送的第二数字信号传输至数据处理模块；数据处理模块还用于将第二数字信号转换为第二音频信号，并传输至音频收发模块；音频收发模块还用于通过音频信道将第二音频信号传输至第一设备。

进一步的，上述实施例中的低速率数据接口为UART接口。

进一步的，在上述实施例中，当音频信道为有线音频信道时，音频收发模块包括音频插头，音频收发模块利用音频插头接收和/或发送音频信号；当音频信道为无线音频信道时，音频收发模块包括麦克风及扬声器，音频收发模块利用麦克风接收音频信号，利用扬声器发送音频信号。

进一步的，上述实施例中的信号转换装置还包括供电模块，供电模块独立和/或利用第一设备和/或利用第二设备向音频收发模块、数据处理模块及低速率数据接口供电。

进一步的，上述实施例中的信号转换装置还包括放大模块，放大模块用于将音频收发模块接收到的第一音频信号放大后传输至数据处理模块，和/或将数据处理模块输出的第二音频信号放大后传输至音频收发模块。

进一步的，上述实施例中的数据处理模块包括输入信号处理子模块及输出信号处理子模块，其中，输入信号处理子模块用于将第一音频信号转换为数字格式的第一音频信号，并依次进行混频、滤波、降采样、ATAN角度计算、相位差计算、帧解调、数据缓冲后，将数字格式的第一音频信号转换为UART格式的第一数字信号；输出信号处理子模块用于对第二数字信号进行数据缓冲、分帧处理、数据分频、平滑处理、角度Sin值计算、各载波数据叠加、调幅生成数字格式的第二音频信号，并将数字格式的第二音频信号转换为模拟格式的第二音频信号。

同时，本发明也提供了一种信号转换方法，用于包括音频收发模块、数据处理模块及低速率数据接口的信号转换装置，在一个实施例中，该信号转换方法包括：音频收发模块通过音频信道接收第一设备发送的第一音频信号，并传输至数据处理模块；数据处理模块将第一音频信号转换为符合低速率数据接口通信标准的第一数字信号，通过低速率数据接口传输至第二设备；低速率数据接口接收第二设备发送的第二数字信号，并传输至数据处理模块；数据处理模块将第二数字信号转换为第二音频信号，并传输至音频收发模块；音频收发模块通过音频信道将第二音频信号传输至第一设备。

本发明的有益效果：

本发明提供的信号转换装置及方法，将音频信号转换为符合低速率数据接口的数字信号，在此基础上，该信号转换装置就可以与USBkey芯片上的低速率数据接口(如UART接口)连接进行通信，进而可以把USBkey芯片上的高速率数据接口(如USB接口)空置出来，这样USB接口就可以与其他终端进行通信，避免了对USB接口的占用，解决了现有技术中将音频数据转换为USB接口支持的数字数据所导致的USB接口资源浪费的问题，使得USBkey芯片的接口资源可以得到更合理的应用，增强了用户的使用体验。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的信号转换装置的功能模块示意图；

图2为本发明第二实施例提供的信号转换装置的功能模块示意图；

图3为本发明第三实施例提供的数据处理模块的功能模块示意图

图4为本发明第四实施例提供的信号转换方法的流程图。

具体实施方式

现通过具体实施方式结合附图的方式对本发明做出进一步的诠释说明。

本发明的核心思想是提供一种可以将音频信号转换为符合低速率数据接口的数字信号的信号转换装置，那么，该信号转换装置就可以与USBkey芯片的低速率数据接口(一般为UART接口)连接来实现终端与USBkey芯片之间数据交互，而把高速率数据接口(一般为USB接口)释放出来，USBkey芯片就可以通过USB接口与其他终端进行高速率数据通信，避免了资源的不必要浪费。

第一实施例：

图1为本发明第一实施例提供的信号转换装置的功能模块示意图，由图1可知，在本实施例中，本申请提供的信号转换装置1用于在第一设备21与第二设备22之间进行数据转换及传输，该信号转换装置1包括依次连接的音频收发模块11、数据处理模块12及低速率数据接口13；其中，

音频收发模块11与第一设备21通过音频信道连接，用于接收第一设备21发送的第一音频信号，并传输至数据处理模块12；第一设备21一般是指用户所使用的智能终端，如手机、平板等，当然还可以是电脑等设备，音频信道一般包括有线音频信道(耳机线等连接方式)及无线音频信道(声波等通信方式)；

数据处理模块12用于将第一音频信号转换为符合低速率数据接口13通信标准的第一数字信号；在本申请中，低速率数据接口13是指最大数据传输速率低于100Mbit/s的数据接口，如UART接口等；

低速率数据接口13与第二设备22连接，用于将第一数字信号传输至第二设备22，还用于将第二设备22发送的第二数字信号传输至数据处理模块12；第二设备22一般是指包含USBkey芯片的设备，如智能密匙、刷卡器、支付终端、门禁、身份认证设备等智能设备，这类智能设备可以实现对用户身份的认证等功能；

数据处理模块12还用于将第二数字信号转换为第二音频信号，并传输至音频收发模块11；

音频收发模块11还用于通过音频信道将第二音频信号传输至第一设备。

在本实施例中，信号转换装置1包括音频收发模块11(作为音频接口)及低速率数据接口13，数据处理模块12完成两个接口不同信号之间通信协议的转换，由于低速率数据接口13的数据传输速率交底，那么就避免了过多的传输资源的浪费。

在一些实施例中，图1所示的低速率数据接口13为UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，通用异步收发传输器)接口；这样本发明就可以兼容于现有包括UART接口的USBkey芯片。

在一些实施例中，当音频信道为有线音频信道时，图1所示的音频收发模块11包括音频插头，音频收发模块利用音频插头接收和/或发送音频信号；当音频信道为无线音频信道时，图1所示的音频收发模块11包括麦克风及扬声器，音频收发模块利用麦克风接收音频信号，利用扬声器发送音频信号。本实施例给出了信号转换装置1与第一设备之间常用的通信方式。

第二实施例：

图2为本发明第二实施例提供的信号转换装置的功能模块示意图，由图2可知，在本实施例中，本申请提供的信号转换装置1在包括音频收发模块11、数据处理模块12及低速率数据接口13的基础上，还可以包括以下模块中的至少一个：

供电模块14，供电模块14独立(独立的电池等)和/或利用第一设备(与第一设备的电源连接)和/或利用第二设备(与第二设备的电源连接)向音频收发模块11、数据处理模块12及低速率数据接口13供电；

放大模块15，放大模块15用于将音频收发模块11接收到的第一音频信号放大后传输至数据处理模块12，和/或将数据处理模块12输出的第二音频信号放大后传输至音频收发模块11；具体的，放大模块的放大倍数可以根据实际需要进行调整，一般的，放大倍数为2倍以上，该放大模块15的实际放大倍数可以设置为固定放大倍数(一般多用于音频信道为有线音频信道的方式)或者可变放大倍数(一般多用于音频信道为无线音频信道的方式)。

第三实施例：

本实施例用于对数据处理模块12具体的工作机制进行说明；图3为本发明提供的数据处理模块的功能模块示意图，由图3可知，在本实施例中，本发明提供的数据处理模块12包括输入信号处理子模块121及输出信号处理子模块122，其中，

输入信号处理子模块121用于将第一音频信号转换为数字格式的第一音频信号，并依次进行混频、滤波、降采样、ATAN角度计算、相位差计算、帧解调、数据缓冲后，将数字格式的第一音频信号转换为UART格式的第一数字信号；具体的，参照图3，输入信号处理子模块121包括依次连接的模数转换模块1211、PSK解调模块1212、UART数据组帧模块1213，其中PSK解调模块1212的功能可由硬件实现或由处理器实现，模数转换模块1211实现模拟信号到数字信号的转换，转换精度可为6位以上，PSK解调模块1212实现音频信号混频、滤波、降采样、ATAN角度计算、相位差计算、帧解调等处理，UART数据组织模块1213实现数据缓冲、转换为UART格式数据等功能；

输出信号处理子模块122用于对第二数字信号进行数据缓冲、分帧处理、数据分频、平滑处理、角度Sin值计算、各载波数据叠加、调幅生成数字格式的第二音频信号，并将数字格式的第二音频信号转换为模拟格式的第二音频信号；具体的，参照图3，输出信号处理子模块122包括依次连接的UART帧数据处理模块1221、PSK调制模块1222、数模转换模块1223，对应的，PSK调制模块1222的功能可由硬件实现或由处理器实现，UART帧数据处理模块1221完成数据的缓冲、分帧等处理，PSK调制模块1222实现数据分频、平滑处理、角度Sin值计算、各载波数据叠加、调幅等处理，数模转换模块1223实现实现数字信号到模拟信号的转换。

第四实施例：

图4为本发明第四实施例提供的信号转换方法的流程图，由图4可知，在本实施例中，本发明提供的信号转换方法包括以下步骤：

S401：音频收发模块通过音频信道接收第一设备发送的第一音频信号，并传输至数据处理模块；

S402：数据处理模块将第一音频信号转换为符合低速率数据接口通信标准的第一数字信号，通过低速率数据接口传输至第二设备；

S403：低速率数据接口接收第二设备发送的第二数字信号，并传输至数据处理模块；

S404：数据处理模块将第二数字信号转换为第二音频信号，并传输至音频收发模块；

S405：音频收发模块通过音频信道将第二音频信号传输至第一设备。

进一步的，在一些实施例中，当音频信道为有线音频信道时，音频收发模块利用音频插头接收和/或发送音频信号；当音频信道为无线音频信道时，音频收发模块利用麦克风接收音频信号，利用扬声器发送音频信号。

进一步的，在一些实施例中，图4所示的信号转换方法在步骤S401之前还包括：将音频收发模块接收到的第一音频信号放大后传输至数据处理模块；在步骤S405之前还包括：将数据处理模块输出的第二音频信号放大后传输至音频收发模块。

进一步的，在一些实施例中，图4所示的步骤S402具体包括：将第一音频信号转换为数字格式的第一音频信号，并依次进行混频、滤波、降采样、ATAN角度计算、相位差计算、帧解调、数据缓冲后，将数字格式的第一音频信号转换为UART格式的第一数字信号。

进一步的，在一些实施例中，图4所示的步骤S404具体包括：对第二数字信号进行数据缓冲、分帧处理、数据分频、平滑处理、角度Sin值计算、各载波数据叠加、调幅生成数字格式的第二音频信号，并将数字格式的第二音频信号转换为模拟格式的第二音频信号。

综上可知，通过本发明的实施，至少存在以下有益效果：

将音频信号转换为符合低速率数据接口的数字信号，在此基础上，该信号转换装置就可以与USBkey芯片上的低速率数据接口(如UART接口)连接进行通信，进而可以把USBkey芯片上的高速率数据接口(如USB接口)空置出来，使得USB接口可以与其他终端进行通信，，避免了对USB接口的占用，解决了现有技术使用包括音频接口及USB接口的key设备所导致的资源浪费的问题，使得USBkey芯片的接口资源可以得到更合理的应用，增强了用户的使用体验。

以上仅是本发明的具体实施方式而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任意简单修改、等同变化、结合或修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种信号转换装置，用于在第一设备与第二设备之间进行数据转换及传输，其特征在于，所述信号转换装置包括音频收发模块、数据处理模块及低速率数据接口；其中，

所述音频收发模块与所述第一设备通过音频信道连接，用于接收所述第一设备发送的第一音频信号，并传输至所述数据处理模块；

所述数据处理模块用于将所述第一音频信号转换为符合所述低速率数据接口通信标准的第一数字信号；

所述低速率数据接口与所述第二设备连接，用于将所述第一数字信号传输至所述第二设备，还用于将所述第二设备发送的第二数字信号传输至所述数据处理模块；

所述数据处理模块还用于将所述第二数字信号转换为第二音频信号，并传输至所述音频收发模块；

所述音频收发模块还用于通过所述音频信道将所述第二音频信号传输至所述第一设备。

2.如权利要求1所述的信号转换装置，其特征在于，所述低速率数据接口为UART接口。

3.如权利要求1或2所述的信号转换装置，其特征在于，当所述音频信道为有线音频信道时，所述音频收发模块包括音频插头，所述音频收发模块利用所述音频插头接收和/或发送音频信号；当所述音频信道为无线音频信道时，所述音频收发模块包括麦克风及扬声器，所述音频收发模块利用所述所述麦克风接收音频信号，利用所述扬声器发送音频信号。

4.如权利要求1或2所述的信号转换装置，其特征在于，所述信号转换装置还包括供电模块，所述供电模块独立和/或利用所述第一设备和/或利用所述第二设备向所述音频收发模块、所述数据处理模块及所述低速率数据接口供电。

5.如权利要求1或2所述的信号转换装置，其特征在于，所述信号转换装置还包括放大模块，所述放大模块用于将所述音频收发模块接收到的所述第一音频信号放大后传输至所述数据处理模块，和/或将所述数据处理模块输出的所述第二音频信号放大后传输至所述音频收发模块。

6.如权利要求1或2所述的信号转换装置，其特征在于，所述数据处理模块包括输入信号处理子模块及输出信号处理子模块，其中，

所述输入信号处理子模块用于将所述第一音频信号转换为数字格式的第一音频信号，并依次进行混频、滤波、降采样、ATAN角度计算、相位差计算、帧解调、数据缓冲后，将所述数字格式的第一音频信号转换为UART格式的所述第一数字信号；

所述输出信号处理子模块用于对所述第二数字信号进行数据缓冲、分帧处理、数据分频、平滑处理、角度Sin值计算、各载波数据叠加、调幅生成数字格式的第二音频信号，并将所述数字格式的第二音频信号转换为模拟格式的所述第二音频信号。

7.一种信号转换方法，其特征在于，用于包括音频收发模块、数据处理模块及低速率数据接口的信号转换装置，所述信号转换方法包括：

所述音频收发模块通过音频信道接收第一设备发送的第一音频信号，并传输至所述数据处理模块；

所述数据处理模块将所述第一音频信号转换为符合所述低速率数据接口通信标准的第一数字信号，通过所述低速率数据接口传输至第二设备；

所述低速率数据接口接收所述第二设备发送的第二数字信号，并传输至所述数据处理模块；

所述数据处理模块将所述第二数字信号转换为第二音频信号，并传输至所述音频收发模块；

所述音频收发模块通过所述音频信道将所述第二音频信号传输至所述第一设备。

8.如权利要求7所述的信号转换方法，其特征在于，当所述音频信道为有线音频信道时，所述音频收发模块利用音频插头接收和/或发送音频信号；当所述音频信道为无线音频信道时，所述音频收发模块利用所述麦克风接收音频信号，利用扬声器发送音频信号。

9.如权利要求7所述的信号转换方法，其特征在于，还包括：将所述音频收发模块接收到的所述第一音频信号放大后传输至所述数据处理模块，和/或将所述数据处理模块输出的所述第二音频信号放大后传输至所述音频收发模块。

10.如权利要求7至9任一项所述的信号转换方法，其特征在于，所述数据处理模块将所述第一音频信号转换为符合所述低速率数据接口通信标准的第一数字信号的步骤具体包括：将所述第一音频信号转换为数字格式的第一音频信号，并依次进行混频、滤波、降采样、ATAN角度计算、相位差计算、帧解调、数据缓冲后，将所述数字格式的第一音频信号转换为UART格式的所述第一数字信号；所述数据处理模块将所述第二数字信号转换为第二音频信号的步骤具体包括：对所述第二数字信号进行数据缓冲、分帧处理、数据分频、平滑处理、角度Sin值计算、各载波数据叠加、调幅生成数字格式的第二音频信号，并将所述数字格式的第二音频信号转换为模拟格式的所述第二音频信号。