CN117424644B - 基于红外传输协议的室内语音传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线语音传输技术领域,尤其涉及一种基于红外传输协议的室内语音传输装置,包括:发送模块和接收模块,发送模块用于采集语音信号,并将语音信号进行滤波放大和信号调制后,通过红外传输协议传输至接收模块;接收模块用于将接收到的红外信号转换为电信号,并将握手成功后的电信号进行信号解调和数模转换,还原成语音信号,最后利用扬声器播放经滤波放大后的语音信号。本发明还设置了中继转发模块,中继转发模块通过红外传输协议与发送模块和接收模块进行无线连接,用于实现发送模块和接收模块的长距离通信。本发明能够提高语音信号传输的准确性和稳定性,具有更强的抗干扰能力和保密性。
Description
技术领域
本发明涉及无线语音传输技术领域,尤其涉及一种基于红外传输协议的室内语音传输装置。
背景技术
随着科技的发展,室内语音传输装置的需求日益增加,相较于传统的无线电语音传输装置,红外语音传输装置因具有抗电磁干扰能力强、传输带宽高、保密性强、成本低等诸多优势而被广泛关注,但现有的红外语音传输装置因在传输红外信号之前没有进行通信握手,导致无法确保红外语音传输装置的收发终端均处于连接状态。并且,这类红外语音传输装置的中继模块均采用滤波放大等简单的电路设计来进行红外信号的转发,即没有经过处理器对接收和发送的红外信号进行判定,导致红外信号在经过中继模块后出现红外信号传递不全或传递错乱的现象,并且红外信号传输的误码率亦会随着中继模块的增多而增大。因此,这种中继模块的电路结构虽然简单,但抗干扰能力差、保密性不强、无法保证语音信号传输的准确性和稳定性。目前比较常见的红外传输协议主要为ITT协议、NEC协议、Sharp协议,这些协议均适用于简单的点对点短距离红外信号的传输,例如家电遥控器、车库门遥控器、智能机器人系统等,并不适用于复杂的红外信号的传输场景。
发明内容
本发明为解决现有的红外语音传输装置采用简单的点对点短距离红外信号的传输方式,无法应用于复杂的应用场景的问题,提供一种基于红外传输协议的室内语音传输装置,能够提高红外信号传输的准确性和稳定性,具有更强的抗干扰能力和保密性。
本发明提供的基于红外传输协议的室内语音传输装置,包括发送模块和接收模块,发送模块包括语音采集电路、第一滤波放大电路、第一核心处理器、第一红外接收电路和第一红外发送电路,接收模块包括扬声器、第二滤波放大电路、第二核心处理器、第二红外接收电路和第二红外发送电路;第一核心处理器和第二核心处理器均设有红外传输协议,红外传输协议包括命令帧、应答帧和数据帧,其中,
语音采集电路用于采集语音信号,第一滤波放大电路用于将语音信号进行滤波放大,第一核心处理器用于将滤波放大后的语音信号依次进行模数转换、数据帧整合和PWM调制,第一红外发送电路用于将经第一核心处理器调制后的语音信号转换为红外信号,并将红外信号和命令帧发送至第二红外接收电路,第一红外接收电路用于接收接收模块发送的应答帧;
第二红外接收电路用于将接收到的红外信号转换为电信号,并将电信号和命令帧发送至第二核心处理器,第二核心处理器用于对命令帧进行通信握手,并向第二红外发送电路发送应答帧,第二红外发送电路用于将应答帧发送至发送模块,第二核心处理器还用于将握手成功后的电信号依次进行解调和数模转换,还原成语音信号,第二滤波放大电路用于将语音信号进行滤波放大处理,扬声器用于播放滤波放大后的语音信号。
优选地,室内语音传输装置还包括中继转发模块,中继转发模块通过红外传输协议与发送模块和接收模块进行无线连接,用于实现发送模块和接收模块的长距离通信。
优选地,发送模块、接收模块和中继转发模块均设有故障指示模块,故障指示模块包括命令帧故障指示灯、应答帧故障指示灯和通信中断指示灯,其中,命令帧故障指示灯用于提示本机模块未接收到命令帧,应答帧故障指示灯用于提示本机模块未接收到应答帧,通信中断指示灯用于提示本机模块未接收到数据帧。
优选地,第一红外发送电路和第二红外发送电路的红外发射器均采用红外二极管。
优选地,第一红外接收电路和第二红外接收电路的红外接收器均采用红外光敏二极管。
优选地,发送模块、接收模块和中继转发模块还设有电磁屏蔽罩。
优选地,中继转发模块的数量根据发送模块和接收模块的距离进行设置。
优选地,命令帧依次包括目的地址、本机地址、转发地址、命令位和校验位。
优选地,命令帧包括直接数据传输命令帧和转发数据传输命令帧。
优选地,应答帧依次包括目的地址、本机地址、命令反馈位和校验位。
与现有技术相比,本发明能够取得如下有益效果:
(1)本发明提出一种适用于室内语音传输装置的红外传输协议,并通过红外传输协议实现发送模块与接收模块的双向传输,在发送模块、中继转发模块、接收模块进行红外信号传输之前都要进行通信握手,以确保通信链路通畅,具有保密性好、抗干扰能力强的特点。
(2)本发明设置了故障指示模块,即当各模块的通信出现问题时,故障指示模块便会亮起对应的故障指示灯,以方便室内语音传输装置的调试和使用。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的基于红外传输协议的室内语音传输装置的结构框图;
图2是根据本发明实施例提供的命令帧的格式示意图;
图3是根据本发明实施例提供的应答帧的格式示意图。
附图标记:发送模块1、语音采集电路11、第一滤波放大电路12、第一核心处理器13、第一红外接收电路14、第一红外发送电路15、接收模块2、扬声器21、第二滤波放大电路22、第二核心处理器23、第二红外发送电路24、第二红外接收电路25、中继转发模块3、第三核心处理器31、第三红外接收电路32和第三红外发送电路33。
具体实施方式
在下文中,将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中,相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下,它们的名称和功能也相同。因此,将不重复其详细描述。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,而不构成对本发明的限制。
图1示出了根据本发明实施例提供的基于红外传输协议的室内语音传输装置的结构。
如图1所示,本发明实施提供的基于红外传输协议的室内语音传输装置,包括发送模块1和接收模块2,发送模块1包括语音采集电路11、第一滤波放大电路12、第一核心处理器13、第一红外接收电路14和第一红外发送电路15,接收模块2包括扬声器21、第二滤波放大电路22、第二核心处理器23、第二红外接收电路25和第二红外发送电路24;第一核心处理器13和第二核心处理器23均设有红外传输协议,红外传输协议包括命令帧、应答帧和数据帧,其中,
语音采集电路11用于采集语音信号,第一滤波放大电路12用于将语音信号进行滤波放大,第一核心处理器13用于将滤波放大后的语音信号依次进行模数转换、数据帧整合和PWM调制,第一红外发送电路15用于将经第一核心处理器13调制后的语音信号转换为红外信号,并将红外信号和命令帧发送至第二红外接收电路25,第一红外接收电路14用于接收接收模块2发送的应答帧。
第一核心处理器13包括A/D子模块和信号调制子模块,A/D子模块用于对滤波放大后的语音信号进行模数转换,信号调制子模块用于对模数转换后的语音信号进行PWM调制。
第二红外接收电路25用于将接收到的红外信号转换为电信号,并将电信号和命令帧发送至第二核心处理器23,第二核心处理器23用于对命令帧进行通信握手,并向第二红外发送电路24发送应答帧,第二红外发送电路24用于将应答帧发送至发送模块1,第二核心处理器23还用于将握手成功后的电信号依次进行解调和数模转换,还原成语音信号,第二滤波放大电路22用于将语音信号进行滤波放大处理,扬声器21用于播放滤波放大后的语音信号。
第二核心处理器23包括D/A转换模块和信号解调子模块,信号解调子模块用于对握手成功后的电信号进行解调,D/A转换模块用于对解调后的电信号进行数模转换。
室内语音传输装置还包括中继转发模块3,中继转发模块3通过红外传输协议与发送模块1和接收模块2进行无线连接,用于实现发送模块1和接收模块2的长距离通信。
中继转发模块3包括第三核心处理器31,第三红外发送电路33、第三红外接收电路32,所述第三核心处理器31用于对接收的命令帧进行通信握手,第三红外接收电路32用于接收应答帧或红外信号,第三红外发送电路33用于发送命令帧、应答帧或转发红外信号。
第一核心处理器13、第二核心处理器23和第三核心处理器31均采用ST公司的基于ARM Cortex-M4内核的STM32系列的微处理器,具体选用STM32F429IGT6芯片作为核心处理器,该芯片具有高速的运算能力和良好的时序特性,工作频率可高达180MHz,且自带3个12位的A/D转换器以及2个12位的D/A转换器。
发送模块1、接收模块2和中继转发模块3均设有故障指示模块,故障指示模块包括命令帧故障指示灯、应答帧故障指示灯和通信中断指示灯,其中,命令帧故障指示灯用于提示本机模块未接收到命令帧,应答帧故障指示灯用于提示本机模块未接收到应答帧,通信中断指示灯用于提示本机模块未接收到数据帧。
当本机模块(当前待排查的发送模块1、接收模块2或中继转发模块3)出现故障时,针对本机模块出现的故障类型,相应的故障指示灯便会亮起,操作人员根据相应的故障指示灯进行故障排查和调试。
第一红外发送电路15和第二红外发送电路24的红外发射器均采用红外二极管。红外二极管是将电信号转换成红外信号的电子元器件,当红外二极管处于工作状态时,红外发光二极管灯珠将接收到的波动的电信号转化成波动的红外信号并发送出去。红外二极管具有较宽的频谱带宽,且只有当红外接收器与红外发射器的频谱带宽相同时,红外接收器才能接收到红外信号,此外,红外二极管价格低廉,发射功率较低,发出的红外光对人眼无害,因此非常适合作为红外语音传输的发射器。
第一红外接收电路14和第二红外接收电路25的红外接收器均采用红外光敏二极管。红外光敏二极管用于将光信号转换为电信号。
发送模块1、接收模块2和中继转发模块3还设有电磁屏蔽罩。电磁屏蔽罩采用多孔开窗的方式,可极大的改善接收性能,延长红外通信距离。
中继转发模块3的数量根据发送模块1和接收模块2的数量进行设置。当发送模块1与接收模块2的距离较远时,单个中继转发模块3无法实现两者之间的通信时,可通过设置多个中继转发模块3,延长发送模块1与接收模块2之间的通信距离。
图2示出了根据本发明实施例提供的命令帧的格式。
如图2所示,命令帧依次包括目的地址、本机地址、转发地址、命令位和校验位。命令帧包括直接数据传输命令帧和转发数据传输命令帧,目的地址是指接收数据的模块的ID号,本机地址是指发送数据的模块的ID号,转发地址是指转发数据的模块的ID号,命令位是指直接传输数据命令或转发数据传输命令,校验位的位宽为4bit。
图3示出了根据本发明实施例提供的应答帧的格式。
如图3所示,应答帧依次包括目的地址、本机地址、命令反馈位和校验位。命令反馈位是指直接数据传输命令的反馈或转发数据传输命令的反馈。
数据帧依次包括目的地址、数据和校验位。这里的数据为经模数转换后的语音信号。
为了方便理解红外语音通信的传输过程,下面对红外数据的传输过程进行详细描述,首先使发送模块1和接收模块2进行通信握手,发送模块1向接收模块2发送直接数据传输命令帧,若发送模块1接收到接收模块2的应答帧的响应,则握手成功进入数据传输阶段,若发送模块1发送直接数据传输命令帧后等待两个应答帧的时间长度仍未收到应答帧的响应,则发送模块1的应答帧故障指示灯亮起,发送模块1重新发送直接数据传输命令帧,若重复3次仍未收到应答帧的响应,则发送模块1的通信中断指示灯亮起,发送模块1与接收模块2的通信中断,此时,发送模块1向中继转发模块3发送转发数据传输命令帧,中继转发模块3与发送模块1进行通信握手,并向接收模块2发送直接数据传输命令帧,若中继转发模块3接收到接收模块2的应答帧的响应,则握手成功进入数据传输阶段,若中继转发模块3发送转发数据传输命令帧后等待两个应答帧的时间长度仍未收到应答帧的响应,则中继转发模块3的应答帧故障指示灯亮起,增加中继转发模块3,实现发送模块1与接收模块2的长距离数据传输,另外,如本机模块的命令帧故障指示灯亮起,则应对本机模块的故障进行处理。
应该理解,可以使用上面所示的各种形式的流程,重新排序、增加或删除步骤。例如,本发明公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行,只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果,本文在此不进行限制。
上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,根据设计要求和其他因素,可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于红外传输协议的室内语音传输装置,其特征在于,包括发送模块和接收模块,所述发送模块包括语音采集电路、第一滤波放大电路、第一核心处理器、第一红外接收电路和第一红外发送电路,所述接收模块包括扬声器、第二滤波放大电路、第二核心处理器、第二红外接收电路和第二红外发送电路;所述第一核心处理器和所述第二核心处理器均设有红外传输协议,所述红外传输协议包括命令帧、应答帧和数据帧,其中,
所述语音采集电路用于采集语音信号,所述第一滤波放大电路用于将所述语音信号进行滤波放大,所述第一核心处理器用于将滤波放大后的语音信号依次进行模数转换、数据帧整合和PWM调制,所述第一红外发送电路用于将经所述第一核心处理器调制后的语音信号转换为红外信号,并将所述红外信号和所述命令帧发送至所述第二红外接收电路,所述第一红外接收电路用于接收所述接收模块发送的应答帧;
所述第二红外接收电路用于将接收到的所述红外信号转换为电信号,并将所述电信号和所述命令帧发送至所述第二核心处理器,所述第二核心处理器用于对所述命令帧进行通信握手,并向所述第二红外发送电路发送应答帧,所述第二红外发送电路用于将所述应答帧发送至所述发送模块,所述第二核心处理器还用于将握手成功后的所述电信号依次进行解调和数模转换,还原成语音信号,所述第二滤波放大电路用于将所述语音信号进行滤波放大处理,所述扬声器用于播放滤波放大后的语音信号。
所述室内语音传输装置还包括中继转发模块,所述中继转发模块通过所述红外传输协议与所述发送模块和所述接收模块进行无线连接,用于实现所述发送模块和所述接收模块的长距离通信;
所述命令帧依次包括目的地址、本机地址、转发地址、命令位和校验位;
所述应答帧依次包括目的地址、本机地址、命令反馈位和校验位。
2.根据权利要求1所述的基于红外传输协议的室内语音传输装置,其特征在于,所述发送模块、所述接收模块和所述中继转发模块均设有故障指示模块,所述故障指示模块包括命令帧故障指示灯、应答帧故障指示灯和通信中断指示灯,其中,所述命令帧故障指示灯用于提示本机模块未接收到所述命令帧,所述应答帧故障指示灯用于提示本机模块未接收到所述应答帧,所述通信中断指示灯用于提示本机模块未接收到所述数据帧。
3.根据权利要求1所述的基于红外传输协议的室内语音传输装置,其特征在于,所述第一红外发送电路和所述第二红外发送电路的红外发射器均采用红外二极管。
4.根据权利要求1所述的基于红外传输协议的室内语音传输装置,其特征在于,所述第一红外接收电路和所述第二红外接收电路的红外接收器均采用红外光敏二极管。
5.根据权利要求2所述的基于红外传输协议的室内语音传输装置,其特征在于,所述发送模块、所述接收模块和所述中继转发模块还设有电磁屏蔽罩。
6.根据权利要求1所述的基于红外传输协议的室内语音传输装置,其特征在于,所述中继转发模块的数量根据所述发送模块和所述接收模块的距离进行设置。
7.根据权利要求1所述的基于红外传输协议的室内语音传输装置,其特征在于,所述命令帧包括直接数据传输命令帧和转发数据传输命令帧。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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