CN106604216A - 一种双向语音与操作控制数据的传输控制方法及系统 - Google Patents

一种双向语音与操作控制数据的传输控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双向语音与操作控制数据的传输控制方法及系统，其包括控制终端与主机，控制终端包括采样模块、放音模块、终端音频编码解码模块、按键控制模块与终端传输模块，主机包括主机分析模块与主机传输模块；主机传输模块与主机分析模块相连接，终端传输模块还分别与主机传输模块、按键控制模块相连接；采样模块生成语音模拟信号，终端音频编码解码模块将语音模拟信号编码为语音数字信号并打包成语音数据包，按键控制模块生成操作控制数据，终端传输模块建立分时复用机制对语音数据包与操作控制数据进行排队传输，配合主机对所有控制终端进行调度，解决了窄带宽下对大数据流量的低延迟传输问题，可以有效保障多用户、并发连接时的双向语音与操作控制数据的同步传输。

Description

一种双向语音与操作控制数据的传输控制方法及系统
技术领域
本发明涉一种无线信号传输控制技术领域，具体涉及一种双向语音与操作控制数据的传输控制方法及系统。
背景技术
现有技术控制终端与主机的连接通常会采用蓝牙等无线通讯方式，比如智能电视与多个遥控器之间的连接，多个VR终端设备与主机之间的连接等。
随着智能家电、VR和网络技术的发展，用户需求的快速提高，控制终端与主机之间不止需要进行操作控制数据的传输，还需要进行同步语音的传输。特别是当用户组成战队，组队进行3D效果(VR)的对战游戏时，各成员之间需要通过控制终端在对战时进行实时语音通讯，同时还必须将大量的操作控制数据及时发给主机。
此时，存在着大量的并发连接和数据传输要求，由于蓝牙通道带宽较窄，在直接通讯的控制终端之间，往往无法实现在快速传输较大流量的数据，而语音数据恰恰是一种较大的数据，且对延迟的要求较高，双向语音通讯更是增大了语音数据对于蓝牙带宽的占用；而且，在用户进行游戏控制时，大量的控制信号也必须快速的发送给主机，也需要预留出足够的通道带宽。
此时如何在大量并发连接与数据传输时，基于较窄的蓝牙通道带宽，采用较好的算法与控制技术，实现各控制终端与主机之间的低延迟传输语音数据，且不影响原来操作控制数据的实时传输，就需要提出一种新的、非传统的传输控制方法及系统来实现。
发明内容
本发明是针对现有技术中的不足，基于蓝牙带宽，提供一种可解决多个用户并发连接、同时存在双向语音与操作控制数据的大流量数据传输时的传输控制方法及系统，实现对大流量操作控制数据与语音的同时传输，且延迟低，以满足各种互动式智能家电、VR设备用户的需求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种双向语音与操作控制数据的传输控制方法，包括如下步骤：
(1)设置若干控制终端与主机，所述控制终端包括采样模块、放音模块、终端音频编码解码模块、按键控制模块与终端传输模块，所述主机包括主机分析模块与主机传输模块；所述终端音频编码解码模块分别连接采样模块、放音模块与终端传输模块，所述主机传输模块与主机分析模块相连接，所述终端传输模块还分别与主机传输模块、按键控制模块相连接；
(2)主机分析模块对接入主机的控制终端的数量进行探测，并给不同的控制终端分配标识码与通信通道：当接入主机的控制终端的并发连接数量小于3的时候，发出指令使控制终端之间直接通讯；当接入主机的控制终端的并发连接数量大于等于3的时候，发出指令使控制终端之间分别与主机通讯，然后由主机调度、接收各控制终端的数据后，再为各控制终端分配通讯通道并分别转发；
(3)控制终端上的采样模块收集语音模拟信号，并将其传输给终端音频编码解码模块；
(4)终端音频编码解码模块对语音模拟信号进行编码，转为语音数字信号，并将语音数字信号打包为语音数据包，传输给终端传输模块，同时按键控制模块产生的操作控制数据同样传输给终端传输模块；
(5)终端传输模块建立分时复用机制对语音数据包与操作控制数据进行排队，将接收到的语音数据包按固定的大小a、操作控制数据按固定的大小b，交叉进行排列，即排队队列形式为ababab……；
(6)终端传输模块将语音数据包与操作控制数据根据排队队列传输给主机传输模块，主机传输模块将接收到的语音数据包与操作控制数据传输给主机分析模块；
(7)主机分析模块接收到操作控制数据，直接根据操作控制数据的值实现在主机上对应的操作；
(7)主机分析模块接收到语音数据包，主动调取当前所有控制终端信息，确定除发出语音信号的控制终端外的剩余控制终端的标识码与地址；
(8)主机传输模块将语音数据包同时传输给步骤(7)所述剩余控制终端的终端传输模块；
(9)终端传输模块将接收到的语音数据包传输给终端音频编码解码模块；
(10)终端音频编码解码模块将语音数据数据包进行解包，得到解包语音数字信号，对解包语音数字信号进行解码，得到解包语音模拟信号，并传输给放音模块；
(11)放音模块播放接收到的解包语音模拟信号，实现双向音频及操作控制数据的同步通讯。
作为本发明的进一步改进，所述终端传输模块内设置有终端第一传输通道与终端第二传输通道，所述主机传输模块内设置有主机第一传输通道与主机第二传输通道，所述终端第一传输通道与主机第一传输通道相对应连接，从控制终端至主机传输语音数据包，所述终端第二传输通道与主机第二传输通道相对应连接，从主机到控制终端传输解包语音数据包。
作为本发明的进一步改进，所述语音数据包包含有由第0字节到第19字节共20字节，第0字节为传输通道编码、第1字节为第12语音数据、第2字节为第11语音数据、第3字节为第10语音数据，第4字节为第9语音数据、第5字节为第8语音数据、第6字节为第7语音数据、第7字节为第6语音数据、第8字节为第5语音数据、第9字节为第4语音数据、第10字节为第3语音数据、第11字节为第2语音数据、第12字节为第1语音数据、第13字节为第0语音数据、第14字节为第31至24位发包时间戳、第15字节为第23至16位发包时间戳、第16字节为第15位到第8位发包时间戳、第17字节为第7位到第0位发包时间戳、第18字节为缓存剩余字节、第19字节为范围在0-255之间的数据包编号。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中主机分析模块对接入主机的控制终端的数量进行探测的算法为：
作为本发明的进一步改进，所述采样模块使用的采样率为16KHz，采样位宽为16bit。
作为本发明的进一步改进，所述采样模块与终端音频打包解包模块之间采用DMA(Direct Memory Access)技术相连接。
一种实现上述方法的双向语音与操作控制数据的传输控制系统，包括控制终端与主机，所述控制终端包括采样模块、放音模块、终端音频编码解码模块、按键控制模块与终端传输模块，所述主机包括主机分析模块与主机传输模块；所述终端音频编码解码模块分别连接采样模块、放音模块与终端传输模块，所述主机传输模块与主机分析模块相连接，所述终端传输模块还分别与主机传输模块、按键控制模块相连接。
作为本发明的进一步改进，所述采样模块生成语音模拟信号，所述终端音频编码解码模块将语音模拟信号编码为语音数字信号并打包成语音数据包，所述按键控制模块生成操作控制数据，所述终端传输模块建立分时复用机制对语音数据包与操作控制数据进行排队，将接收到的语音数据包按固定的大小a、操作控制数据按固定的大小b，交叉进行排列，即排队队列形式为ababab……。
作为本发明的进一步改进，所述终端传输模块内设置有终端第一传输通道与终端第二传输通道，所述主机传输模块内设置有主机第一传输通道与主机第二传输通道，所述终端第一传输通道与主机第一传输通道相对应连接，从控制终端至主机传输语音数据包，所述终端第二传输通道与主机第二传输通道相对应连接，从主机到控制终端传输解包语音数据包。
作为本发明的进一步改进，所述数据包与反馈数据包皆包含有由第0字节到第19字节共20字节，第0字节为传输通道编码、第1字节为第12语音数据、第2字节为第11语音数据、第3字节为第10语音数据，第4字节为第9语音数据、第5字节为第8语音数据、第6字节为第7语音数据、第7字节为第6语音数据、第8字节为第5语音数据、第9字节为第4语音数据、第10字节为第3语音数据、第11字节为第2语音数据、第12字节为第1语音数据、第13字节为第0语音数据、第14字节为第31至24位发包时间戳、第15字节为第23至16位发包时间戳、第16字节为第15位到第8位发包时间戳、第17字节为第7位到第0位发包时间戳、第18字节为缓存剩余字节、第19字节为范围在0-255之间的数据包编号。
本发明的优点在于：
(1)基于蓝牙通讯，设备成本低、通用性好；设备首先对语音数字信号进行打包，减小语音数据的体积，提高传输流畅度；
(2)通过设置分时复用机制对语音数据包与操作控制数据进行排队，实现语音数据与操作控制数据同步传输且低延迟传输；
(3)通过主机对所有控制终端进行统合管理、调度，并发连接少时，由各终端直接通讯、释放主机的运算能力，提高用户体验效果；而并发连接多时，由主机进行集中调度，保证各终端与终端之间、终端与主机之间的数据传输流畅、延迟时间少、通讯信道带宽不阻塞；
(4)通过在主机的调度，各终端传输模块与主机传输模块之间均可设置两条互相独立的传输通道，使传输通道互不干扰，保证双向语音无阻塞传输；
(5)通过在数据包内记录时间戳与设置数据包编号，可检测语音数据的平滑度与丢包情况，方便后续对语音质量进行判断并优化语音质量；
(6)通过对采样模块设置高采样率与采样位宽，提高了语音模拟信号的质量；
(7)通过采用DMA(Direct Memory Access)技术连接采样模块与终端音频打包解包模块，使传输效率进一步提高。
下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
具体实施方式
请参考图1，本实施例提供的一种双向语音与操作控制数据的传输控制方法，包括如下步骤：
(1)设置若干控制终端与主机，所述控制终端包括采样模块、放音模块、终端音频编码解码模块、按键控制模块与终端传输模块，所述主机包括主机分析模块与主机传输模块；所述终端音频编码解码模块分别连接采样模块、放音模块与终端传输模块，所述主机传输模块与主机分析模块相连接，所述终端传输模块还分别与主机传输模块、按键控制模块相连接；
(2)主机分析模块对接入主机的控制终端的数量进行探测，并给不同的控制终端分配标识码与通信通道：当接入主机的控制终端的并发连接数量小于3的时候，发出指令使控制终端之间直接通讯；当接入主机的控制终端的并发连接数量大于等于3的时候，发出指令使控制终端之间分别与主机通讯，然后由主机调度、接收各控制终端的数据后，再为各控制终端分配通讯通道并分别转发；
(3)控制终端上的采样模块收集语音模拟信号，并将其传输给终端音频编码解码模块；
(4)终端音频编码解码模块对语音模拟信号进行编码，转为语音数字信号，并将语音数字信号打包为语音数据包，传输给终端传输模块，同时按键控制模块产生的操作控制数据同样传输给终端传输模块；
(5)终端传输模块建立分时复用机制对语音数据包与操作控制数据进行排队，将接收到的语音数据包按固定的大小a、操作控制数据按固定的大小b，交叉进行排列，即排队队列形式为ababab……；
(6)终端传输模块将语音数据包与操作控制数据根据排队队列传输给主机传输模块，主机传输模块将接收到的语音数据包与操作控制数据传输给主机分析模块；
(7)主机分析模块接收到操作控制数据，直接根据操作控制数据的值实现在主机上对应的操作；
(7)主机分析模块接收到语音数据包，主动调取当前所有控制终端信息，确定除发出语音信号的控制终端外的剩余控制终端的标识码与地址；
(8)主机传输模块将语音数据包同时传输给步骤(7)所述剩余控制终端的终端传输模块；
(9)终端传输模块将接收到的语音数据包传输给终端音频编码解码模块；
(10)终端音频编码解码模块将语音数据数据包进行解包，得到解包语音数字信号，对解包语音数字信号进行解码，得到解包语音模拟信号，并传输给放音模块；
(11)放音模块播放接收到的解包语音模拟信号，实现双向音频及操作控制数据的同步通讯。
作为本发明的进一步改进，所述终端传输模块内设置有终端第一传输通道与终端第二传输通道，所述主机传输模块内设置有主机第一传输通道与主机第二传输通道，所述终端第一传输通道与主机第一传输通道相对应连接，从控制终端至主机传输语音数据包，所述终端第二传输通道与主机第二传输通道相对应连接，从主机到控制终端传输解包语音数据包。通过在终端传输模块与主机传输模块之间设置两条互相独立的传输通道，使传输通道互不干扰，保证双向语音无阻塞传输。
作为本发明的进一步改进，所述语音数据包包含有由第0字节到第19字节共20字节，第0字节为传输通道编码、第1字节为第12语音数据、第2字节为第11语音数据、第3字节为第10语音数据，第4字节为第9语音数据、第5字节为第8语音数据、第6字节为第7语音数据、第7字节为第6语音数据、第8字节为第5语音数据、第9字节为第4语音数据、第10字节为第3语音数据、第11字节为第2语音数据、第12字节为第1语音数据、第13字节为第0语音数据、第14字节为第31至24位发包时间戳、第15字节为第23至16位发包时间戳、第16字节为第15位到第8位发包时间戳、第17字节为第7位到第0位发包时间戳、第18字节为缓存剩余字节、第19字节为范围在0-255之间的数据包编号。通过在数据包内记录时间戳与设置数据包编号，可检测语音数据的平滑度与丢包情况，方便后续对语音质量进行判断并优化语音质量。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中主机分析模块对接入主机的控制终端的数量进行探测的算法为：
作为本发明的进一步改进，所述采样模块使用的采样率为16KHz，采样位宽为16bit，提高了语音模拟信号的质量。
作为本发明的进一步改进，所述采样模块与终端音频打包解包模块之间采用DMA(Direct Memory Access)技术相连接，使传输效率进一步提高。
一种双向语音与操作控制数据的传输控制系统，包括控制终端与主机，所述控制终端包括采样模块、放音模块、终端音频编码解码模块、按键控制模块与终端传输模块，所述主机包括主机分析模块与主机传输模块；所述终端音频编码解码模块分别连接采样模块、放音模块与终端传输模块，所述主机传输模块与主机分析模块相连接，所述终端传输模块还分别与主机传输模块、按键控制模块相连接。
作为本发明的进一步改进，所述采样模块生成语音模拟信号，所述终端音频编码解码模块将语音模拟信号编码为语音数字信号并打包成语音数据包，所述按键控制模块生成操作控制数据，所述终端传输模块建立分时复用机制对语音数据包与操作控制数据进行排队，将接收到的语音数据包按固定的大小a、操作控制数据按固定的大小b，交叉进行排列，即排队队列形式为ababab……。
作为本发明的进一步改进，所述终端传输模块内设置有终端第一传输通道与终端第二传输通道，所述主机传输模块内设置有主机第一传输通道与主机第二传输通道，所述终端第一传输通道与主机第一传输通道相对应连接，从控制终端至主机传输语音数据包，所述终端第二传输通道与主机第二传输通道相对应连接，从主机到控制终端传输解包语音数据包。
作为本发明的进一步改进，所述数据包与反馈数据包皆包含有由第0字节到第19字节共20字节，第0字节为传输通道编码、第1字节为第12语音数据、第2字节为第11语音数据、第3字节为第10语音数据，第4字节为第9语音数据、第5字节为第8语音数据、第6字节为第7语音数据、第7字节为第6语音数据、第8字节为第5语音数据、第9字节为第4语音数据、第10字节为第3语音数据、第11字节为第2语音数据、第12字节为第1语音数据、第13字节为第0语音数据、第14字节为第31至24位发包时间戳、第15字节为第23至16位发包时间戳、第16字节为第15位到第8位发包时间戳、第17字节为第7位到第0位发包时间戳、第18字节为缓存剩余字节、第19字节为范围在0-255之间的数据包编号。
本发明的重点在于，通过双向语音与操作控制数据的传输控制系统及其控制方法，实现了传输控制系统与控制方法之间的低延迟传输，最大化程度利用有限的带宽，使语音数据传输流畅，且不干扰原有操作控制数据的传输。
本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似技术特征，而得到的其他加强墙体饰面层阳角部位的方法及构造，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双向语音与操作控制数据的传输控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)设置若干控制终端与主机，所述控制终端包括采样模块、放音模块、终端音频编码解码模块、按键控制模块与终端传输模块，所述主机包括主机分析模块与主机传输模块；所述终端音频编码解码模块分别连接采样模块、放音模块与终端传输模块，所述主机传输模块与主机分析模块相连接，所述终端传输模块还分别与主机传输模块、按键控制模块相连接；
(2)主机分析模块对接入主机的控制终端的数量进行探测，并给不同的控制终端分配标识码与通信通道：当接入主机的控制终端的并发连接数量小于3的时候，发出指令使控制终端之间直接通讯；当接入主机的控制终端的并发连接数量大于等于3的时候，发出指令使控制终端之间分别与主机通讯，然后由主机调度、接收各控制终端的数据后，再为各控制终端分配通讯通道并分别转发；
(3)控制终端上的采样模块收集语音模拟信号，并将其传输给终端音频编码解码模块；
(4)终端音频编码解码模块对语音模拟信号进行编码，转为语音数字信号，并将语音数字信号打包为语音数据包，传输给终端传输模块，同时按键控制模块产生的操作控制数据同样传输给终端传输模块；
(5)终端传输模块建立分时复用机制对语音数据包与操作控制数据进行排队，将接收到的语音数据包按固定的大小a、操作控制数据按固定的大小b，交叉进行排列，即排队队列形式为ababab……；
(6)终端传输模块将语音数据包与操作控制数据根据排队队列传输给主机传输模块，主机传输模块将接收到的语音数据包与操作控制数据传输给主机分析模块；
(7)主机分析模块接收到操作控制数据，直接根据操作控制数据的值实现在主机上对应的操作；
(7)主机分析模块接收到语音数据包，主动调取当前所有控制终端信息，确定除发出语音信号的控制终端外的剩余控制终端的标识码与地址；
(8)主机传输模块将语音数据包同时传输给步骤(7)所述剩余控制终端的终端传输模块；
(9)终端传输模块将接收到的语音数据包传输给终端音频编码解码模块；
(10)终端音频编码解码模块将语音数据数据包进行解包，得到解包语音数字信号，对解包语音数字信号进行解码，得到解包语音模拟信号，并传输给放音模块；
(11)放音模块播放接收到的解包语音模拟信号，实现双向音频及操作控制数据的同步通讯。
2.根据权利要求1所述的双向语音与操作控制数据的传输控制方法，其特征在于，所述终端传输模块内设置有终端第一传输通道与终端第二传输通道，所述主机传输模块内设置有主机第一传输通道与主机第二传输通道，所述终端第一传输通道与主机第一传输通道相对应连接，从控制终端至主机传输语音数据包，所述终端第二传输通道与主机第二传输通道相对应连接，从主机到控制终端传输解包语音数据包。
3.根据权利要求1所述的双向语音与操作控制数据的传输控制方法，其特征在于，所述语音数据包包含有由第0字节到第19字节共20字节，第0字节为传输通道编码、第1字节为第12语音数据、第2字节为第11语音数据、第3字节为第10语音数据，第4字节为第9语音数据、第5字节为第8语音数据、第6字节为第7语音数据、第7字节为第6语音数据、第8字节为第5语音数据、第9字节为第4语音数据、第10字节为第3语音数据、第11字节为第2语音数据、第12字节为第1语音数据、第13字节为第0语音数据、第14字节为第31至24位发包时间戳、第15字节为第23至16位发包时间戳、第16字节为第15位到第8位发包时间戳、第17字节为第7位到第0位发包时间戳、第18字节为缓存剩余字节、第19字节为范围在0-255之间的数据包编号。
4.如权利要求1所述的双向语音与操作控制数据的传输控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中主机分析模块对接入主机的控制终端的数量进行探测的算法为：
5.如权利要求1所述的双向语音与操作控制数据的传输控制方法，其特征在于，所述采样模块使用的采样率为16KHz，采样位宽为16bit。
6.如权利要求1所述的双向语音与操作控制数据的传输控制方法，其特征在于，所述采样模块与终端音频打包解包模块之间采用DMA(Direct Memory Access)技术相连接。
7.一种实现权利要求1-6之一所述方法的双向语音与操作控制数据的传输控制系统，其特征在于，包括控制终端与主机，所述控制终端包括采样模块、放音模块、终端音频编码解码模块、按键控制模块与终端传输模块，所述主机包括主机分析模块与主机传输模块；所述终端音频编码解码模块分别连接采样模块、放音模块与终端传输模块，所述主机传输模块与主机分析模块相连接，所述终端传输模块还分别与主机传输模块、按键控制模块相连接。
8.如权利要求7所述的双向语音与操作控制数据的传输控制系统，其特征在于，所述采样模块生成语音模拟信号，所述终端音频编码解码模块将语音模拟信号编码为语音数字信号并打包成语音数据包，所述按键控制模块生成操作控制数据，所述终端传输模块建立分时复用机制对语音数据包与操作控制数据进行排队，将接收到的语音数据包按固定的大小a、操作控制数据按固定的大小b，交叉进行排列，即排队队列形式为ababab……。
9.如权利要求7所述的双向语音与操作控制数据的传输控制系统，其特征在于，所述终端传输模块内设置有终端第一传输通道与终端第二传输通道，所述主机传输模块内设置有主机第一传输通道与主机第二传输通道，所述终端第一传输通道与主机第一传输通道相对应连接，从控制终端至主机传输语音数据包，所述终端第二传输通道与主机第二传输通道相对应连接，从主机到控制终端传输解包语音数据包。
10.如权利要求8所述的双向语音与操作控制数据的传输控制系统，其特征在于，所述数据包与反馈数据包皆包含有由第0字节到第19字节共20字节，第0字节为传输通道编码、第1字节为第12语音数据、第2字节为第11语音数据、第3字节为第10语音数据，第4字节为第9语音数据、第5字节为第8语音数据、第6字节为第7语音数据、第7字节为第6语音数据、第8字节为第5语音数据、第9字节为第4语音数据、第10字节为第3语音数据、第11字节为第2语音数据、第12字节为第1语音数据、第13字节为第0语音数据、第14字节为第31至24位发包时间戳、第15字节为第23至16位发包时间戳、第16字节为第15位到第8位发包时间戳、第17字节为第7位到第0位发包时间戳、第18字节为缓存剩余字节、第19字节为范围在0-255之间的数据包编号。
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