專利名稱：基于耳機通道的外設接口設備和信號傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及使用耳機通道的通信，特別地涉及基于耳機通道的外設接口設備和信號傳輸系統(tǒng)。
背景技術：
智能手機等移動終端設備普及后，出現(xiàn)了一些通過耳機口(耳機通道)和手機進行連接通信的外部設備，比如手機刷卡器、溫度傳感器等。耳機口通信因通用性較好而被越來越多設備開發(fā)商采用。現(xiàn)有的耳機口通信方法一般利用單純調頻的方式進行通訊，或是基于正弦波直接進行數(shù)字識別而進行通信。這些技術有如下特點:1、只利用了通信信道上有限的幾個頻點，帶寬利用率不高；2、限于計算能力，傳輸過程無法經過信道編碼或載波調制，而是直接將碼源發(fā)送出去。因此，現(xiàn)有的耳機口通信方法不可避免地存在如下缺陷:1、數(shù)據(jù)傳輸率較低，只有幾Kbps。這是因為通信信道帶寬資源利用率低，因而帶寬資源浪費大。2、抗干擾性弱，例如在大多數(shù)Android手機中無法正常工作。耳機通道本來是應用于音頻模擬信號的傳輸，當應用于數(shù)字通信時，它就具有特殊的干擾或是衰減特性。因而難以兼容市場上全部手機種類。
3、嚴重影響外設產品用戶體驗。工作不穩(wěn)定，通信時而正常，時而不正常。成為影響產品推廣的巨大制約因素。4、極大地阻礙了外設行業(yè)的發(fā)展。例如很多要求傳輸速率較大的外設便不能采用耳機口進行通信。

實用新型內容為了克服現(xiàn)有技術中的上述缺點，本實用新型提出了一種經由耳機通道與主機設備進行連接、通信的外設接口設備，和包括該外設接口設備的基于耳機通道的信號傳輸系統(tǒng)。根據(jù)這種外設接口設備和信號傳輸系統(tǒng)，可以在耳機通道上實現(xiàn)高速且抗干擾力強的多載波數(shù)據(jù)通信。本實用新型的一個方面提供了一種經由耳機通道與主機設備進行連接、通信的外設接口設備，其中，所述外設接口設備包括在信號傳輸上串接的數(shù)模/模數(shù)轉換單元和載波調制解調單元，其中，所述數(shù)模/模數(shù)轉換單元與耳機連接線相連接，以將經由所述耳機連接線從所述主機設備接收到的模擬信號轉換為數(shù)字信號并將該數(shù)字信號提供給所述載波調制解調單元以進行解調，和將經所述載波調制解調單元調制后的數(shù)字信號轉換為模擬信號并加載到所述耳機連接線上以向所述主機設備進行傳輸。本實用新型的另一個方面提供了一種基于耳機通道的信號傳輸系統(tǒng)，該信號傳輸系統(tǒng)包括如上所述的外設接口設備、外設終端設備和帶耳機插孔的主機設備，所述外設接口設備通過耳機連接線與所述主機設備相連接，所述外設接口設備通過標準數(shù)據(jù)接口與所述外設終端設備連接。本實用新型實現(xiàn)了耳機通道上的載波數(shù)據(jù)通信，從而大大提高了耳機通道通信的傳輸速率和抗干擾性。

所包括的附圖用來提供對本實用新型的進一步的理解，其構成了說明書的一部分，例示了本實用新型的優(yōu)選實施方式，并與文字說明一起用來解釋本實用新型的原理。圖1是例示根據(jù)本實施新型的一個實施方式的基于耳機通道的信號傳輸系統(tǒng)的原理的框圖。
具體實施方式
如圖1所示，根據(jù)本實用新型的一個實施方式的基于耳機通道的信號傳輸系統(tǒng)包括外設接口設備100、外設終端設備200、主機設備300以及耳機通道400。外設接口設備100例如可以經由標準數(shù)據(jù)接口(例如，通用串行接口 UART、集成電路總線lie、SPI總線接口或USB總線接口等)與外設終端設備200進行通信。外設接口設備100可以經由耳機通道400 (耳機連接線)與帶有標準耳機插孔的主機設備300進行連接、通信。這樣，通過外設接口設備100，各種外設終端設備200 (例如，刷卡器、銀行U盾、游戲設備等)可以經由耳機通道400與主機設備300 (例如，手機、PC電腦、筆記本電腦或者帶耳機插孔的任何其它計算設備)進行通信。外設接口設備100可以包括在信號傳輸上依次串接的第一模數(shù)/數(shù)模轉換(ADC/DAC)單元110、第一載波調制解調單元120以及信號處理單元130。第一 ADC/DAC單元110與耳機通道400通信連接，從而可以從耳機通道400接收模擬信號，將該模擬信號轉換為數(shù)字信號，并將該數(shù)字信號提供給第一載波調制解調單元120以進行解調。而且，第一 ADC/DAC單元110也可以將經第一調制解調單元120調制后的數(shù)字信號轉換為模擬信號并加載到耳機通道400上以向主機設備300進行傳輸。信號處理單元130用于對信號進行編/解碼處理。例如，信號處理單元130可以由硬件運算加速單元和算法運行單元構成，算法運行單元用于對信號執(zhí)行編/解碼處理，硬件運算加速單元用于提高編/解碼處理的運算速度，以達到實時傳輸信號的要求。信號處理單元130可以通過標準數(shù)據(jù)接口(例如，通用串行接口 UART、集成電路總線IIC、SPI總線接口或USB總線接口等)與外設終端設備200相連接，從而可以將經第一載波調制解調單元120解調后的數(shù)字信號經解碼處理后傳輸給外設終端設備200，和將從外設終端設備200接收到的待向主機設備300傳輸?shù)男盘柦浘幋a處理后提供給第一載波調制解調單元120以進行調制。主機設備300可以包括在信號傳輸上依次串接的第二 ADC/DAC單元310、第二載波調制解調單元320以及通信接口單元330。第二 ADC/DAC單元310可以與主機設備自帶的耳機插孔相連接，進而與耳 機通道400 (耳機連接線)相連接，從而可以將經耳機插孔從耳機通道400接收到的模擬信號轉換為數(shù)字信號，并將該數(shù)字信號提供給第二載波調制解調單元320以進行解調，和將經第二載波調制解調單元320調制后的數(shù)字信號轉換為模擬信號并經耳機插孔加載到耳機通道400上以向外設接口設備200進行傳輸。例如，諸如手機、筆記本電腦、PC電腦等主機設備300通常都自帶有ADC/DAC芯片，該ADC/DAC芯片可以用作主機設備300的第二 ADC/DAC單元310。通信接口單元330用于對信號進行編/解碼處理，以便于進行信號傳輸。具體地說，通信接口單元330可以將經第二載波調制解調單元320解調后的數(shù)字信號經解碼處理后傳輸給在主機設備300上運行的應用程序340，和將從應用程序340接收到的信號經編碼處理后提供給第二載波調制解調單元320以進行調制。這樣，主機設備300與外設終端設備200之間，可以經由外設接口設備100和耳機通道400，實現(xiàn)基于載波調制的雙向數(shù)據(jù)通信。具體的操作/通信過程描述如下。首先，在需要在外設終端設備200和主機設備300之間傳輸數(shù)據(jù)時，將外設終端設備200連接到外設接口設備100的標準數(shù)據(jù)接口(例如，通用串行接口 UART、集成電路總線IIC、SPI總線接口或USB總線接口等)，將外設接口設備100通過耳機通道(耳機連接線)400連接到主機設備300的耳機插孔。在主機設備300側，在開始通信之前，需要先啟動/激活特定的應用程序340和通信接口單元330，以觸發(fā)主機設備300經由耳機通道400和外設接口設備100而與外設終端設備200進行載波數(shù)據(jù)通信。傳統(tǒng)上，如果是經由耳機插孔向連接到主機設備300的耳機播放音頻，或者是經由麥克風錄音到主機設備300，則在主機設備300側需要事先啟動/激活的是“音頻播放器 ”或者“錄音機”等應用軟件。所述第二 ADC/DAC單元320例如可以是任何具有標準耳機插孔和音頻播放功能的主機自帶的音頻處理芯片中的原有功能，從而無需額外添加該硬件單元。應用程序340將需要向外設終端設備200傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號提供給通信接口單元330。通信接口單元330在對從應用程序340接收到的數(shù)據(jù)信號進行編碼處理后，將該數(shù)據(jù)信號提供給第二載波調制解調單元320，以進行載波調制(例如，OFDM載波調制)。接著，第二載波調制解調單元320將經載波調制后的信號提供給第二ADC/DAC單元310，以將數(shù)字信號轉換為模擬信號，以便通過耳機通道400傳輸給外設接口設備100。在外設接口設備100側，在接收到通過耳機通道400傳輸來的模擬信號后，首先由第一 ADC/DAC單元110進行模數(shù)轉換。隨后，經模數(shù)轉換后的數(shù)字信號被傳輸給第一載波調制解調單元120，以進行載波解調。經載波解調后的信號被傳輸給信號處理單元130，經過解碼處理后，被傳輸給外設終端設備200。相應地，當外設終端設備200需要向主機設備300 (具體地，其中的應用程序340)傳輸信號時，外設終端設備200經由外設接口設備100的標準數(shù)據(jù)接口向外設接口設備100傳輸待發(fā)送的碼源信號，以由信號處理單元130進行編碼處理。信號處理單元130通過其中的算法運行單元和硬件加速單元對接收到的待發(fā)送碼源信號進行包括碼源編碼在內的處理，并將處理后的信號提供給第一載波調制解調單元120，以進行相應的載波調制(例如，OFDM載波調制)。接著，第一載波調制解調單元120將經載波調制后的信號提供給第一ADC/DAC單元110，以進行數(shù)模轉換。經數(shù)模轉換后的模擬信號被提供給耳機通道400，以傳輸給主機設備300。在主機設備300側，第二ADC/DAC單元310經主機設備300的耳機插孔從耳機通道400接收到傳輸來的模擬信號，并將該模擬信號轉換為數(shù)字信號，以提供給第二載波調制解調單元320進行載波解調。經第二載波調制解調單元320載波解調后的信號被傳輸給通信接口單元330，以進行解碼處理，隨后被傳送給應用程序340。這樣，就實現(xiàn)了主機設備300與外設終端設備200之間經由外設接口設備100、耳機通道400的載波通信。上面描述的第一載波調制解調單元120和第二載波調制解調單元320例如可以是OFDM載波調制解調模塊，但不限于此，也可以是其他類型的載波調制解調模塊。但是，第一載波調制解調單元120和第二載波調制解調單元320需為相同類型的載波調制解調模塊。主機設備300例如可以是任何帶有標準耳機插孔的手機、平板電腦、PC電腦、筆記本電腦等。在本實施方式中，將外設接口設備100和外設終端設備200例示為分立的設備，但具體實現(xiàn)并不限于此。例如，可以將外設接口設備100實現(xiàn)為專用的芯片，并集成或安裝到外設終端設備200中。根據(jù)本實用新型，無需對主機設備300的底層軟件和硬件做出任何改動，只需在主機設備300中安裝專用的通信接口程序(通信接口單元330)，即可經由耳機通道和便攜的外設接口設備100實現(xiàn)與外設終端設備200之間的基于多載波調制(例如，0FDM)方式的數(shù)字信號通信，大大提高·了經由耳機通道的通信的傳輸速率和抗干擾性。
權利要求1.一種經由耳機通道與主機設備進行連接、通信的外設接口設備，其特征在于，所述外設接口設備包括在信號傳輸上串接的數(shù)模/模數(shù)轉換單元和載波調制解調單元，其中，所述數(shù)模/模數(shù)轉換單元與耳機連接線相連接，以將經由所述耳機連接線從所述主機設備接收到的模擬信號轉換為數(shù)字信號并將該數(shù)字信號提供給所述載波調制解調單元以進行解調，和將經所述載波調制解調單元調制后的數(shù)字信號轉換為模擬信號并加載到所述耳機連接線上以向所述主機設備進行傳輸。
2.如權利要求1所述的外設接口設備，其特征在于，所述外設接口設備還包括在信號傳輸上與所述載波調制解調單元串接的信號處理單元，所述信號處理單元通過標準數(shù)據(jù)接口與外設終端設備相連接，以對經所述載波調制解調單元解調后的數(shù)字信號進行解碼處理并將經解碼處理后的信號傳輸給所述外設終端設備，和對從所述外設終端設備接收到的待發(fā)送給所述主機設備的信號進行編碼處理并將經編碼處理后的信號提供給所述載波調制解調單元以進行調制。
3.如權利要求2所述的外設接口設備，其特征在于，所述信號處理單元由硬件運算加速單元和算法運行單元構成，其中所述算法運行單元用于對信號執(zhí)行編/解碼處理，所述硬件運算加速單元用來提高運算速度，以達到實時傳輸處理的要求。
4.如權利要求2所述的外設接口設備，其特征在于，所述標準數(shù)據(jù)接口為通用串行接口 UART、集成電路總線IIC、SPI總線接口和USB總線接口中的任一種。
5.如權利要求1到4中的任一項所述的外設接口設備，其特征在于，所述載波調制解調單元為正交頻分復用OFDM調制解調模塊。
6.一種基于耳機通道的信號傳輸系統(tǒng)，該信號傳輸系統(tǒng)包括如權利要求1到5中的任一項所述的外設接口設備、外設終端設備和帶耳機插孔的主機設備，所述外設接口設備通過耳機連接線與所述主機設備相連接，所述外設接口設備通過標準數(shù)據(jù)接口與所述外設終端設備相連接。
7.如權利要求6所述的信號傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述主機設備包括在信號傳輸上串接的另一數(shù)模/模數(shù)轉換單元和另一載波調制解調單元，其中，所述另一數(shù)模/模數(shù)轉換單元與所述耳機插孔相連接，以將經由所述耳機插孔、所述耳機連接線從所述外設接口設備接收到的模擬信號轉換為數(shù)字信號并將該數(shù)字信號提供給所述另一載波調制解調單元以進行解調，和將經所述另一載波調制解調單元調制后的數(shù)字信號轉換為模擬信號并加載到所述耳機插孔上以經由所述耳機連接線向所述外設接口設備進行傳輸。
8.如權利要求7所述的信號傳輸系統(tǒng)，其中，所述主機設備還包括在信號傳輸上與所述另一載波調制解調單元相串接的通信接口單元，以對經所述另一載波調制解調單元解調后的數(shù)字信號進行解碼處理，和對要從所述主機設備發(fā)送給所述外設終端設備的信號進行編碼處理并將經編碼處理后的信號提供給所述另一載波調制解調單元以進行調制。
9.如權利要求6所述的信號傳輸系統(tǒng)，其中，所述主機設備為帶有標準耳機插孔的手機、平板電腦、PC電腦、筆記本電腦中的任一種。
10.如權利要求6到9中的任一項所述的信號傳輸系統(tǒng)，其中，所述另一載波調制解調單元為正交頻分復用OFDM調制解調模塊。
專利摘要本實用新型提供了基于耳機通道的外設接口設備和信號傳輸系統(tǒng)。該外設接口設備包括在信號傳輸上串接的數(shù)模/模數(shù)轉換單元和載波調制解調單元，其中，所述數(shù)模/模數(shù)轉換單元與耳機連接線相連接，以將經由所述耳機連接線從主機設備接收到的模擬信號轉換為數(shù)字信號并將該數(shù)字信號提供給所述載波調制解調單元以進行解調，和將經所述載波調制解調單元調制后的數(shù)字信號轉換為模擬信號并加載到所述耳機連接線上以向所述主機設備進行傳輸。本實用新型實現(xiàn)了耳機通道上的多載波數(shù)據(jù)通信，從而大大提高了耳機通道通信的傳輸速率和抗干擾性。
文檔編號G06F13/38GK203133830SQ201320138309
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權日2013年3月25日
發(fā)明者李光祥 申請人:北京展芯智源信息技術有限公司