CN105763291A - 一种基于手机音频信号的高速数字通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于手机音频信号的高速数字通信方法，该方法包括：发送端将同步码、初始码、数据码和校验码打包成Packet数据包，之后通过音频输出接口发送该Packet数据包，其中，所述校验码为Packet数据包的最后一个字节，且该校验码为数据码中各项数据之和，所述Packet数据包中的所有比特位均以电平上升沿表示1比特，以电平下降沿表示0比特；接收端开始音频采样，接收、解析所述Packet数据包。本发明采用调幅的方式实现数据通信，大大提高了数据通信速率，进而满足高速数字通信要求。

Description

一种基于手机音频信号的高速数字通信方法

技术领域

本发明涉及数字通信方法，尤其涉及一种基于手机音频信号的高速数字通信方法。

背景技术

目前广泛使用的通过音频传输数字信号的技术是双音多频(DualToneMultiFrequency，DTMF)。DTMF是由贝尔实验室开发的信令方式，其通过承载语音的模拟电话线传送电话拨号信息，每个数字利用两个不同频率突发模式的正弦波编码，选择双音方式是由于它能够可靠地将拨号信息从语音中区分出来，一般情况下，声音信号很难造成对DTMF接收器的错误触发。

DTMF技术是历史悠久的经过广泛验证的音频通信技术，其基于调频方式实现，适宜音频传输，极少会出现因误码导致通信失败等不利情况，网上也有大量的现成算法和源代码可供利用，在多数情况下是使用音频信号传输数字信息的首选技术。但是DTMF技术的不足之处，在于其采用调频方式实现数据调制，一个DTMF码至少需要40ms的传输时间，而一个字节需要编码成2个DTMF码，通过DTMF实现的数据传输，其最大的数据传输速率只有1000/(40*2)＝12.5byte/s，因而数据通信速率过低，满足不了高速数字通信的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种基于手机音频信号进行数据传输的高速数字通信方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种基于手机音频信号的高速数字通信方法，该方法包括：发送端将同步码、初始码、数据码和校验码打包成Packet数据包，之后通过音频输出接口发送该Packet数据包，其中，所述校验码为Packet数据包的最后一个字节，且该校验码为数据码中各项数据之和，所述Packet数据包中的所有比特位均以电平上升沿表示1比特，以电平下降沿表示0比特；接收端开始音频采样，接收、解析所述Packet数据包。

优选地，所述接收端利用如下步骤接收、解析Packet数据包：步骤S1，接收Packet数据包中的同步码，根据同步码计算得出发送端的传输参数；步骤S2，解析初始码；步骤S3，接收初始码之后的全部有效数据，提取全部有效数据中除最后一字节外的其余字节的数据进行校验和运算，将运算结果与最后一字节的数据进行比较，若二者相等则表示整个Packet数据包接收并解码成功，若二者不相等则表示接收、解码失败，输出错误提示。

优选地，解析初始码的过程还包括：判断初始码是否接收、解析成功，若是，则进入步骤S3，若否，则表示接收、解码失败，输出错误提示。

优选地，所述Packet数据包中，初始码和数据码之间包括有一数据长度字节，所述数据长度字节用于表示数据码和校验码的数据长度。

优选地，所述同步码为10个0xFF字节。

优选地，所述初始码为一个0x5A字节。

优选地，接收端根据同步码计算得出发送端的传输参数包括：数据传输速率、数据采样率和量化位数。

优选地，所述发送端和接收端分别是Android手机和iOS手机中的任意一种。

优选地，所述Packet数据包中的每个比特位电平持续1ms。

本发明公开的基于手机音频信号的高速数字通信方法，其采用调幅的方式实现数据通信，Packet数据包中的数据均以方波的形式进行传输，以一个低电平到高电平的跳变表示一个1比特，以一个高电平到低电平的跳变表示一个0比特，8个符合规范的比特构成一个完整的字节，以Packet数据包中的每个比特位电平持续1ms为例，可以获得最大1000bit/s，即125byte/s的数据传输速率，其相比现有技术中的双音多频的数据通信方式而言，大大提高了数据通信速率，从而满足基于手机音频信号的高速数字通信要求。

附图说明

图1为本发明第一实施例中接收端接收、解析Packet数据包的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

一种基于手机音频信号的高速数字通信方法，该方法包括：

发送端将同步码、初始码、数据码和校验码打包成Packet数据包，之后通过音频输出接口发送该Packet数据包，其中，所述校验码为Packet数据包的最后一个字节，且该校验码为数据码中各项数据之和，所述Packet数据包中的所有比特位均以电平上升沿表示1比特，以电平下降沿表示0比特；

接收端开始音频采样，接收、解析所述Packet数据包。

上述基于手机音频信号的高速数字通信方法采用调幅的方式实现数据通信，Packet数据包中的数据均以方波的形式进行传输，以一个低电平到高电平的跳变表示一个1比特，以一个高电平到低电平的跳变表示一个0比特，8个符合规范的比特构成一个完整的字节，以Packet数据包中的每个比特位电平持续1ms为例，可以获得最大1000bit/s，即125byte/s的数据传输速率，其相比现有技术中的双音多频的数据通信方式而言，大大提高了数据通信速率，从而满足基于手机音频信号的高速数字通信要求。

作为一种优选方式，所述接收端利用如下步骤接收、解析Packet数据包：

步骤S1，接收Packet数据包中的同步码，根据同步码计算得出发送端的传输参数；

步骤S2，解析初始码；

步骤S3，接收初始码之后的全部有效数据，提取全部有效数据中除最后一字节外的其余字节的数据进行校验和运算，将运算结果与最后一字节的数据进行比较，若二者相等则表示整个Packet数据包接收并解码成功，若二者不相等则表示接收、解码失败，输出错误提示。

进一步地，解析初始码的过程还包括：判断初始码是否接收、解析成功，若是，则进入步骤S3，若否，则表示接收、解码失败，输出错误提示。

本实施例中，所述Packet数据包中，初始码和数据码之间包括有一数据长度字节，所述数据长度字节用于表示数据码和校验码的数据长度。

作为一种优选方式，所述同步码为10个0xFF字节，所述初始码为一个0x5A字节，但是在本发明的其他实施方式下，同步码和初始码还可以根据实际需要采用其他字节。

为了便于接收端与发送端实现初始同步，接收端根据同步码计算得出发送端的传输参数包括：数据传输速率、数据采样率和量化位数。在实际应用中，所述发送端和接收端分别是Android手机和iOS手机中的任意一种。

为了更好地描述本发明的技术方案，本发明的应用过程可参考如下实施例：

实施例1：

如图1所示，本实施例提出的高速数字通信方法中，发送端和接收端均是两个支持音频的设备，二者之间以Packet数据包的形式通信。当发送端和接收端开始一个Packet的通信时，发送端首先向接收端发送10个连续的0xFF字节(即80个连续的1比特)，供对方做准备与初始同步使用，由于这不是有意义的数据，所以接收端即使部分接收失败也没有关系。10个0xFF字节之后，发送端再发出一个0x5A字节(二进制01011010)，从这个字节开始，后面的就是实际有意义的数据。0x5A字节之后的第一个字节是数据长度字节，包括当前发送的Packet数据包中在它之后的待发送数据字节和校验码字节的长度，但是不包括10个0xFF字节和0x5A字节和数据长度字节自身。一个完整Packet的数据包以一个校验字节作为结束，校验运算从数据长度字节后的第一个字节开始，不包括0xFF、0x5A和长度字节。以下是一个标准的Packet数据包的实例：0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x5A,0x03,0x80,0x01,0x81。

实际通信过程中，发送端只需要根据上述格式要求构造好待发送的音频数据，然后使用所在平台的音频输出接口将该音频数据发送出去。以Android系统为例，假设音频数据量化编码设定为16bit(即一个音频数据用一个short型整数表示)，音频采样率设定为48KHz，待发送数据一共有N个字节，则用户首先申请一个元素个数为N*8*48的short型数组，然后按如下规则在该数组中写入数据：

从待发送数据的第一个bit开始，凡是比特1，则先往short数组中写入24个short型的最小值(-32768)，再写入24个short型的最大值(32767)；凡是比特0，则先往short数组中写入24个short型的最大值(32767)，再写入24个short型的最小值(-32768)。如此循环往复，直至待发送数据字节的最后一个比特。

接收端的处理步骤如下：

启动数据采样过程(即开始录音)；

接收并处理开始的0xFF字节，由于预知数据内容(即连续的全1比特)，根据这个阶段接收到的数据判定对方的传输参数(数据传输速率，数据采样率，量化位数等)；

接收并解码出0x5A字节；

开始接收0x5A之后的全部有效字节；

将接收到的0x5A之后的全部字节除最后一字节外，进行校验和运算，将运算结果与最后一字节的内容比较，如果两者相等表示整个数据包接收并解码成功，如果不相等则表示失败。

本发明采用调幅的方式实现数据通信，其相比现有技术中的双音多频的数据通信方式而言，大大提高了数据通信速率，从而满足基于手机音频信号的高速数字通信要求。此外，本发明还通过校验和的方式验证接收端所接收的数据，有效提高了数据传输的完整性和准确性。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种基于手机音频信号的高速数字通信方法，其特征在于该方法包括：

发送端将同步码、初始码、数据码和校验码打包成Packet数据包，之后通过音频输出接口发送该Packet数据包，其中，所述校验码为Packet数据包的最后一个字节，且该校验码为数据码中各项数据之和，所述Packet数据包中的所有比特位均以电平上升沿表示1比特，以电平下降沿表示0比特；

接收端开始音频采样，接收、解析所述Packet数据包。

2.如权利要求1所述的基于手机音频信号的高速数字通信方法，其特征在于，所述接收端利用如下步骤接收、解析Packet数据包：

步骤S1，接收Packet数据包中的同步码，根据同步码计算得出发送端的传输参数；

步骤S2，解析初始码；

步骤S3，接收初始码之后的全部有效数据，提取全部有效数据中除最后一字节外的其余字节的数据进行校验和运算，将运算结果与最后一字节的数据进行比较，若二者相等则表示整个Packet数据包接收并解码成功，若二者不相等则表示接收、解码失败，输出错误提示。

3.如权利要求2所述的基于手机音频信号的高速数字通信方法，其特征在于，解析初始码的过程还包括：判断初始码是否接收、解析成功，若是，则进入步骤S3，若否，则表示接收、解码失败，输出错误提示。

4.如权利要求1所述的基于手机音频信号的高速数字通信方法，其特征在于，所述Packet数据包中，初始码和数据码之间包括有一数据长度字节，所述数据长度字节用于表示数据码和校验码的数据长度。

5.如权利要求1所述的基于手机音频信号的高速数字通信方法，其特征在于，所述同步码为10个0xFF字节。

6.如权利要求1所述的基于手机音频信号的高速数字通信方法，其特征在于，所述初始码为一个0x5A字节。

7.如权利要求2所述的基于手机音频信号的高速数字通信方法，其特征在于，接收端根据同步码计算得出发送端的传输参数包括：数据传输速率、数据采样率和量化位数。

8.如权利要求1所述的基于手机音频信号的高速数字通信方法，其特征在于，所述发送端和接收端分别是Android手机和iOS手机中的任意一种。

9.如权利要求1所述的基于手机音频信号的高速数字通信方法，其特征在于，所述Packet数据包中的每个比特位电平持续1ms。