CN108289037A - 一种基于声波的设备无线参数配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于嵌入式设备应用中的信息配置软件技术领域，一种使用声波方式来进行设备无线网络接入配置的方法，包括：一个支持信息编码，声音制作与播放的客户端作为发送端，一个支持声音采集与信息解码处理的设备端作为接收端；本发明涉及信息配置内容的声波编码，声波发送，设备的声音采集，设备上嵌入式应用系统的声波解码与信息解析实现。
Description
技术领域
本发明属于嵌入式设备应用中的信息配置软件技术领域，涉及信息配置内容的声波编码，声波发送，设备的声音采集，设备上嵌入式应用系统的声波解码与信息解析实现。
背景技术
当前嵌入式设备与系统环境间主要基于有线网络，无线网络，蓝牙，红外等电磁波的方式来实现通信交互，随着物联网的逐步普及，嵌入式设备越来越小型化，所安装使用的环境也越来越复杂特殊，从而给对设备增加使用上述通信接口带来更高的成本与困难。有线网络接口需要设备添加以太网模块，还需要进行网络线缆的安装布置，对于设备的安装与使用不够简化与便捷，因此目前大多数设备都开始迁移到无线通信方式，以摆脱线缆带来的距离限制束缚。无线通信方式都需要让设备与通信端在正式通信前，先进行有效的配对或者接入，对于目前使用最广泛的无线WIFI网络方式，则是需要在通信前，告知设备应该接入的网络热点，并保证设备能够成功地接入网络，才能进行后续的通信。
目前主流的配置设备WIFI热点参数的方式，是使用一种称为ZeroLink的技术，基于WIFI标准的技术原理来实现参数告知，但是这种技术有相当的局限性，主要表现在：1.它会受限于场景中的WIFI路由器设备以及使用者客户端的操作系统，如在主流的IOS和Android系统上，ZeroLink就需要采用不一致的方案来避免成功率的大幅降低。2.设备端上的实现更加地依赖于具体的WIFI硬件模块与驱动实现，严重影响技术方案的可移植性与实现复杂度，限制设备的选型。本发明中的声波配置技术就可以完美地解决上面提到的ZeroLink技术的缺点与不足，方案实现使用简单，同时具有通用性。
发明内容
本发明解决了设备接入无线网络时的参数配置问题，提供更通用与简单的技术方案，而且适用于对设备所有通用参数的配置问题解决，甚至进行声波的交互式通信。
本发明提供一种使用声波方式来进行设备无线网络接入配置的方法，包括：一个支持信息编码，声音制作与播放的客户端作为发送端，一个支持声音采集与信息解码处理的设备端作为接收端；
所述发送端与接收端预先约定好双方都可以处理的声音介质格式，包括声波的采样率，位数；约定好统一的对信息的编码协议，从而可以实现对识别出的信息的解码；在方案实现上，一般惯例是将上述约定实现为一个统一的SDK来进行保证；
所述发送端采集用户配置的无线参数信息，将信息按照约定的编码协议进行编码，然后将编码后的数据调制成约定采样率的声音数据，之后将声音数据通过麦克风等播放设备进行播放；
接收端采集环境中的声音数据，通过声音咪头等采集设备按约定的采样率进行数据的模数转换，然后将声音数据按照约定的编码协议进行解码校验，解析出发送端编码的无线参数信息；
信息的编码方式可以灵活多变，包括但不限于以下方式：
1.直接将参数信息进行简单的内存拼接；
2.对参数信息进行BASE64加密与文本转换后进行拼接；
3.对参数信息进行冗余后进行拼接。
但不管是采用何种方式，对于原始信息数据的界限划分信息需要通过某种方式来提示对方处理，包括但不限于以下方式：事先约定内容格式处理方式，比如内容中每段信息的长度是固定的，加密算法是不变的；在内容中加入解码所需要的额外信息，包括每段内容的位置、长度与加密方式等。
所述编码信息在声波的传输过程中可能会有丢失、误码的状况出现，为了保证信息的完整性和可靠性，需要对编码信息进行冗余与校验处理。校验方式可以采用但不限于以下的算法：CRC校验，RSCODE校验，字节和校验，字节异或校验等。
所述声波的播放与采集使用标准的麦克风与咪头装置模块就可以实现，配合相应的驱动软件来指定采样率与位数参数。由于设备使用环境中一般都会是理想的安静环境，会存在着各种噪音干扰与背景声音，为了提高声波数据在接收端中的接收精度，本发明中要求声波的采样率必须是32KHZ，44.1KHZ之一。
信息的声波调制将编码后的内容数据转换成可以播放的声音数据。声波的传输是基于空气的震动，具有一定的周期与频率，模数转换的前提是声音数据需要符合声音的采样模型。本发明中的声波调制，将每个字节的ASCII值映射到相应的声音频率段，从而建立起0~255的一个索引映射表；为了避免频率之间的重叠干扰，不同字节的频率段之间具有一定的频率间隔，来提高声波解调数据时的准确性。将数据映射到频率之后，再对频率代表的声波方程进行采样模拟，进而转换成对应的可播放声波数据。
信息的声波解调将采集到的声音数据转换成编码后的内容数据。接收端采集到的声波数据携带着声波的频率信息，通过对采样数据采用傅立叶变换算法提取出声波中的频率分量，然后参照调制的频率索引映射表，就可以解析出声波数据中传输的编码后内容数据。
接收端解析出编码后的内容数据，首先按照约定的校验方式对数据进行校验验证，当时数据满足校验后，继续按照约定的编码格式来对数据进行解码与提取，从而获取到发送端配置的无线网络参数：WIFI的名称与密码参数，完成参数的配置流程。
本发明提供的声波配网方法及系统，与ZeroLink方法相比，发送端与接收端之间直接进行通信交互，不依赖于WIFI路由器中介的存在与作用，从而有效避免了无线路由器引入的不可靠与限制因素，系统更简单与实用。发送端与接收端之间的声波信息传输流程是一次性命令传输，不存在多条命令的发送与顺序问题，流程比ZeroLink技术更简单可靠，从而在原理上保证接收端可以更快地接收到配置信息，成功率也更高。因为本发明中的声波方法不依赖与WIFI的技术标准与协议原理，因此本发明具有良好的扩展性，兼容性与适用性，对于不同的设备接收端，与发送端，甚至可以实现数据的双向交互功能。
技术效果
采用本发明描述的技术实现的设备无线网络配置方案，在实现代码与移植上是通用的，代码量相比ZeroLink大幅降低，参数配置有更高的成功率，和更快的配置速度。具体效果，在通过采用该发明方案的设备中进行试验后有如下的测试结果：使用ZeroLink方案进行配置成功率在90%，速度在30S~60S之间，使用本发明中的声波方案，成功率在100%，速度在5S~10S之间。
附图说明
图1是本发明的一种基于声波的无线设备示意图。
图2是本发明基于声波的设备无线参数配置方法。
图3是字符串示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，并不是全部的实施例。基本本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明一种基于声波的无线设备示意图，包括：一个发送端A，至少一个接收端B， 一个非必须的C。在本发明实施例中，上述发送端A可以为具有通信功能的移动电子终端，如手机，平板电脑或者其它通信电子产品；上述接收端B可以是同A一样的电子终端，也可以是带音频采集功能的智能空调、网络摄像机等或者其它家用电器等智能设备。 C为符合IEEE802.11协议的WIFI路由器。
如图2所示，是本发明基于声波的设备无线参数配置方法，包括以下步骤：
步骤1：根据待连接的WIFI路由器的SSID（Service Set Identifier 服务集标识）及密码组成一段字符串。组成方式如下，第一个字符为SSID的长度。长度的值是0-9-a-z。例如0表示长度值为0，9代表长度值为9，a代表长度值为10，z代表长度值为35。SSID长度值之后是SSID字符串。再后面为密码长度值。计算方法同SSID长度值相同，密码长度值后面为密码字符串。如图3所示。
步骤2：
对步骤1组成的字符串进行再编码。编码方式为RS Code（Reed-solomon codes 里所码）。
步骤3：
对步骤2生成的编码进行数字转频率操作。 最后生成PCM(Pulse Code Modulation 脉冲编码调制)音频数据。
步骤4：
把步骤3生成的音频数据添加WAV头，并交由发送端A播放音频数据。
步骤5：
接收端B采集音频数据，并把采集到的音频数据进行傅立叶转换得到音频数据的频率。然后再把得到的频率数据进行步骤2的逆向操作，得到编码后的数据。 最后对编码的数据进行解码。即可得到路由器的SSID和密码信息。
步骤6：
接收端B可根据接收到的信息进行其它操作，比如连接WIFI等。
Claims (1)
1.一种使用声波方式来进行设备无线网络接入配置的方法，包括：一个支持信息编码，声音制作与播放的客户端作为发送端，一个支持声音采集与信息解码处理的设备端作为接收端；
所述发送端与接收端预先约定好双方都可以处理的声音介质格式，包括声波的采样率，位数；约定好统一的对信息的编码协议，从而可以实现对识别出的信息的解码；
所述发送端采集用户配置的无线参数信息，将信息按照约定的编码协议进行编码，然后将编码后的数据调制成约定采样率的声音数据，之后将声音数据通过麦克风等播放设备进行播放；
接收端采集环境中的声音数据，通过声音采集设备按约定的采样率进行数据的模数转换，然后将声音数据按照约定的编码协议进行解码校验，解析出发送端编码的无线参数信息；
所述信息的编码方式如下：
1.直接将参数信息进行简单的内存拼接；
2.对参数信息进行BASE64加密与文本转换后进行拼接；
3.对参数信息进行冗余后进行拼接。
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