CN201167314Y - 一种基于usb接口的调频收发机 - Google Patents

Abstract

本实用新型为计算机、智能手机等具有操作系统和USB接口的装置提供调频信号收发部件，该部件由USB音频控制器5、MCU6、EEPROM存储器7、FM发射芯片8、FM接收芯片9组成。计算机等装置只要与该部件通过USB接口相连接，就可以将计算机等变成成一个调频收音机及小调频电台，使用户在使用计算机进行其它工作的同时收听调频电台节目，或在相隔一定距离范围内用户通过其它调频接收设备接收计算机里的信息。本实用新型具有成本低、体积小、使用方便的特点，通过USB总线供电，无需额外的电源。

Description

一种基于USB接口的调频收发机

技术领域

本实用新型涉及便携式多媒体应用领域。特指一种可以在终端上使用的基于USB传输技术的调频收发机。

背景技术

USB传输技术以即插即用、传输速率高、接口统一、外设成本低廉等优势逐渐成为PC机和便携式移动终端的主要接口。随着USB Audio标准的制定，出现了使用USB接口的声卡，由于USB声卡比传统声卡受到机箱内部干扰小，所以效果好、功能强大，近年来也逐渐收到市场的认可。调频广播是人们广泛使用多年的一项技术，千家万户都拥有收音机等调频广播接收设备。市场上存在一种调频设备，它只能输入模拟信号进行调频发射，而不能通过USB接口使用数字信号。这类设备不能直接和计算机配合使用，即不能发射计算机或便携式移动终端中的数字化音乐。另外广播电台节目仍然是不少人喜欢的节目，很多用户希望通过电脑来收听调频广播，虽然目前有通过网络来提供广播节目的服务但是由于网络稳定等原因效果并不好。如果使用传统的收音机来接收调频广播无法方便地对信号进行编码存储。另外目前已经有了通过USB接口接收调频广播的外设，Silicon公司也给出了一个USB收音机解决方案，但是他们只限于接收。本实用新型可以同时进行收发。

为更好得说明本技术方案，先对本文和权利要求书中的部分名词和术语解释如下：

(1)终端：本文所述终端是指具有操作系统、USB接口的所有装置，如计算机、智能手机等。

(2)USB音频控制器：一个带有USB收发器、控制单元、D/A转换器、A/D转换器、接口逻辑的模块。可以将USB接口传输的数字音频信号经过数/模转换后输出立体声模拟信号，将模拟信号经过模/数转换成数字信号后通过USB接口传输给主机。也可以将USB接口传输的控制信息输出到通信接口。

(3)调频发射芯片：可以将模拟信号通过频率调制到载波后发射到空间中的集成电路。

(4)调频接收芯片：可以将天空中的调频信号接收并解调输出立体声模拟信号的集成电路。

(5)MCU：微控制器，可以是8051、MPS430等系列的单片机。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种能够通过USB接口直接以调频无线电波形式发送终端的数字信号的装置，该装置还可以转接无线调频信号到终端。该装置中的所有参数都可以由终端设备设置，且电源也由终端通过USB总线提供。

技术方案

本实用新型的内部电路由USB音频控制器5、MCU6、EEPROM存储器7、FM发射芯片8、FM接收芯片9组成，各组成部分之间的连接关系如图4所示：

USB音频控制器5的立体声输出端与FM发射芯片8的立体声输入端相连，FM发射芯片8的射频输出端与天线10相连。终端1作为信源播放的数字信号经过USB接口传输到USB音频控制器5后经过DA转换输出模拟信号，模拟信号经FM发射芯片8调制后从天线10发射到空间中。空间中的调频信号经过天线11接收后输入到调频接收芯片9，接收芯片通过解调后输出模拟信号并输入到USB音频控制器5，经过AD转换通过USB接口把数字信号输入到主机。

USB音频控制器5的通信接口和MCU6的一个通信接口相连接，MCU6与FM发射芯片8和FM接收芯片9也通过通信接口连接。用户使用终端1的控制软件通过USB接口发送控制信息，被USB音频控制器5接收后存放到寄存器内，并向MCU6发送一个中断，MCU6通过通信接口访问寄存器获取控制信息，将获取的控制信息处理后通过通信接口输出到FM发射芯片8的内部寄存器来控制调制载波频率和发射功率等参数，输出到FM接收芯片9来调整接收频率等参数。MCU6也可以通过与FM发射芯片8和FM接收芯片9连接的通信接口读取状态参数并写入USB音频控制器5的寄存器，USB音频控制器5将寄存器数据通过USB接口发送到终端1。

EEPROM7连接到USB音频控制器5的EEPROM接口，为装置提供信息储存和程序储存空间。

所述的USB音频控制器5用于发送和接收USB信号线上的数字信号，通过USB协议和终端1通信，将接收到的数字音频信号通过DA转换后输出立体声模拟信号，将模拟信号通过AD转换后输出数字信号，将接收到的控制信息输出到通信接口。USB音频控制器5可以使用市场上的USB声卡芯片，也可以使用USB接口芯片、处理器、DA转换器组成。

所述的MCU6是一个微控制器，能够处理中断信息和USB接口输入信息，并且控制FM发射芯片8的调频发射参数和FM接收芯片9的接收参数。

所述的FM发射芯片8是能够将立体声模拟音频信号通过FM调制到指定载波频率并以指定功率发射的芯片。

所述的FM接收芯片9是能够将指定载波频率的调频信号接收解调后输出模拟信号的芯片。

本实用新型的工作过程为通过USB音频控制器5把USB同步传输的数字信号转换成立体声模拟信号，再通过FM发射芯片8把基带立体声信号调制后通过天线10发射。天线11接收天空中的调频信号，通过FM接收芯片9解调后输出模拟信号到USB音频控制器5，USB音频控制器将采样后的数字信号通过USB同步传输到主机，通过主机编码后存储信号或者直接通过主机声卡播放。MCU5连接到USB音频控制器5、FM发射芯片8和FM接收芯片9，通过USB音频控制器5的输入信息来控制FM收发芯片。

为了避免本使用新型发射功能使用的频率受到干扰，采样接收芯片的功能自动搜索空白频率供发射芯片使用。

因为本实用新型能够通过USB接口发送和接收数字信号，所以在USB驱动的上层通过协议封装后可以对网络层协议提供一个接口，完成一个小型局域网的组网功能。

本装置直接从USB接口取电。所以本装置不需要额外的电源。

有益效果

本实用新型可以为如电脑、智能手机等具有操作系统和USB接口的终端连接，为这类终端提供接收和发送FM信号的功能，且体积小，成本低，代价小。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步说明

图1为本实用新型发射应用图

图2为本实用新型接收应用图

图3为本实用新型组网应用图

图4为本实用新型硬件结构图

图5为本实用新型空白频率搜索算法图

图6为本实用新型软件结构图

图中，1.个人电脑或智能移动终端，2.USB调频收发机，3.调频接收机，4.调频广播电台，5.USB音频控制器，6.MCU，7.EEPROM，8.FM发射芯片，9.FM接收芯片，10.发射天线，11接收天线，12.控制播放程序，13.本地声卡驱动程序，14.USB声卡驱动，15.HID驱动，16.USB控制器，17.音响，18.编码器，19.文件系统，20.磁盘，21.另一个主机，22.另一个USB调频收发机

具体实施方式

图1中，本实用新型USB调频收发机2通过USB接口连接到终端1，通过USB接口把数字信号经过D/A转换、低通滤波、调制后以无线电波的形式发射到空间中。调频接收机3接收到调制信号后经过解调后播放。

图2中，本实用新型USB调频收发机2通过USB接口连接到终端1。调频广播信号通过USB调频收发机2接收后发送给终端1，个人电脑或智能移动终端通过软件将信号通过声卡同步播放，或者将信号编码器18处理后通过文件系统19存储到磁盘20上。

图3中，本实用新型USB调频收发机2与终端1相连，通过调频信号和USB调频收发机22和终端21通信。

图4中，本实用新型由USB音频控制器5、MCU6、EEPROM7、FM发射芯片8、FM接收芯片9组成。USB音频控制器5可以采用C-Media公司的CM109、CM119芯片，该芯片拥有I2C总线和GPIO接口可以和MCU6通信，能够同步传输44KHz和48KHz的PCM信号并输出20-20KHz的立体声信号。MCU6可以使用TI公司的MPS430系列单片机，通过读写I2C总线来读写USB音频控制器5内部寄存器，从而通过USB接口和计算机软件通信。当有新的控制指令从计算机发送过来时，USB音频控制器5发送一个中断信号给MCU6，MCU6接收到中断信号后通过I2C总线读取USB音频控制器5内部寄存器。FM发射芯片8可以采用FMT80110C芯片，该芯片拥有一个SPI接口，可以通过SPI接口读写内部寄存器来改变发射信号的功率和载波频率。FM发射芯片8的立体声输入端连接到USB音频控制器5的立体声输出端，FM发射芯片8的射频输出端连接到天线10。MCU6通过SPI连接到FM发射芯片8，MCU6根据USB音频控制器5的输入来控制FM发射芯片8的发射信号功率和频率。FM接收芯片9通过I2C总线连接到MCU6，MCU6可以通过I2C写和读FM接收芯片9来控制，FM接收芯片9的音频输出端连接到USB音频控制器5的音频输入端。USB音频控制器5有一个3V电压输出，把此输出连接到MCU6、EEPROM7、FM发射芯片8、FM接收芯片9的VCC端来提供电源。EEPROM7连接到USB音频控制器5的EEPROM接口，为设备在USB枚举建立阶段提供设备信息。

图5所示的是本实用新型的空白频段搜索算法。开始时先制定搜索的方向，如向下或者向上搜索，然后检查是否已经到达截至频率，如果是则返回。如果不是则搜索下一个频道，当搜索结束时检查当前频道和上一个频道的频率差值，如果大于预设值则表示中间的空白频带足够宽，并且把中间频率作为推荐使用的频率，如果小于预设值则重复到第二步检查是否达到截至频率。

图6所示的计算机软件应用结构中，本地声卡驱动13、USB声卡驱动14、HID驱动15、USB控制器16、音响17、编码器18、文件系统19、磁盘20为操作系统软件、第三方软件或者硬件。在发射调频信号阶段，波形播放软件通过调用winodws的API接口通过USB声卡驱动程序向USB调频收发机2发送数字信号。在接收调频信号阶段，USB调频收发机2通过USB接口将数字信号发送给USB控制器16，并进一步上传到USB声卡驱动14，USB声卡驱动通过Windows的API函数将数据发送给控制播放程序12，控制程序可以调用本地声卡驱动程序通过音响或耳机播放，或者调用编码器18将数据编码之后调用文件系统19的API接口把数据存储到磁盘20上面。

Claims (2)

1.一种基于USB接口的调频收发机，它既可以发射所连接设备的数字信号也可以接收无线调频信号，其特征在于：它由USB音频控制器(5)、MCU(6)、EEPROM(7)、FM发射芯片(8)、FM接收芯片(9)、发射天线(10)和接收天线(11)组成；USB音频控制器(5)的立体声输出端和FM发射芯片(8)的音频输入端相连，USB音频控制器(5)的MIC端和FM接收芯片(9)的音频输出端相连，USB音频控制器(5)和MCU(6)相连，MCU(6)与FM发射芯片(8)相连，MCU(6)与FM接收芯片(9)相连，FM发射芯片(8)射频输出端和天线(10)相连，FM接收芯片(9)天线端与天线(11)相连，EEPROM(7)连接到USB音频控制器(5)。

2.根据权利要求1所述的一种基于USB接口的调频收发机，其特征在于：USB音频控制器(5)是一个带USB接口的电路，并且能够把USB接口传输的数字音频信号经过D/A转换后输出模拟信号和将模拟信号经过A/D转换后通过USB接口发送到主机，也能够把USB接口传输的控制信号传输到与微控制器通信的接口的模块；USB音频控制器(5)可以采用市场上USB声卡芯片，也可以采用USB接口芯片和D/A和A/D转换器组成。

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