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基于音頻接口的數據傳輸模塊設計

作者: 時(shí)間:2014-03-18 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏
移動(dòng)終端操作系統應用軟件功能強大,智能手機應用已超出通話(huà)的原始功能,各種移動(dòng)應用的開(kāi)發(fā)更充分體現了智能化、開(kāi)放式的趨勢。在移動(dòng)應用中,如果要與外部設備交換信息,要通過(guò)專(zhuān)用的數據接口,但手機廠(chǎng)商的數據接口各不相同,外部設備難以兼顧,一些廠(chǎng)家限制數據接口的開(kāi)放,或收取高昂的使用費,或對外設生產(chǎn)方有嚴格的資質(zhì)要求,種種限制,制約了智能終端與外部設備的直接交流。

1 模塊的結構設計
接口是智能終端系統與外界的連接電路,具有如下功能:(1)尋址能力。對送來(lái)的片選信號進(jìn)行識別。(2)輸入/輸出功能。根據讀/寫(xiě)信號決定當前進(jìn)行的是輸入操作還是輸出操作。(3)數據轉換功能。并行數據與串行數據的轉換或兩種不同之間的轉換。(4)信號識別。識別就緒信號、忙信號等。(5)中斷管理。發(fā)出中斷請求信號、接收中斷響應信號、發(fā)送中斷類(lèi)型碼的功能。(6)復位。接收復位信號,從而使接口本身以及所連的外設進(jìn)行重新啟動(dòng)。(7)可編程。用軟件來(lái)決定其工作方式,用軟件來(lái)設置有關(guān)的控制信號。(8)檢測信息。一些接口還可根據具體情況設置其檢測信息。
基于音頻輸入輸出接口的方法可以彌補數據接口不一致的缺點(diǎn),并擴充的應用。在實(shí)現傳輸音頻模擬信號的系統上交換數字信號,設計難點(diǎn)是如何通過(guò)模擬信號進(jìn)行數據通信,需要專(zhuān)門(mén)設計一種嚴格的通信機制或通信協(xié)議,保證基于手機音頻輸入輸出接口的可靠。
如果把終端作為主導裝置,由其產(chǎn)生位時(shí)鐘信號、命令選擇信號和數據,但在綜合系統中,識別發(fā)送端比較困難。設計采用差分曼徹斯特編碼的數據傳輸協(xié)議,開(kāi)發(fā)了可下載手機軟件,并為外設存儲設備設計了實(shí)現編解碼及傳輸協(xié)議的嵌入式系統。模塊結構示意如圖1所示。

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外部裝置通過(guò)音頻輸入輸出接口與智能終端進(jìn)行數據通信,數據信號在主控模塊中進(jìn)行編解碼處理,再通過(guò)控制裝置讀取、寫(xiě)入外部介質(zhì),并存儲數據。數據傳輸的具體方式中,外設裝置通過(guò)插入手機外置話(huà)筒音頻輸入接口或音頻線(xiàn)路輸入接口的連接線(xiàn)發(fā)送數據信號給手機,外設裝置通過(guò)插入手機的外置耳機或音頻線(xiàn)路輸出接口的連接插線(xiàn),接收手機發(fā)送出的數據信號。

2 數據傳輸模塊的硬件設計
外部數據傳輸裝置由濾波電路、主控模塊、編解碼電路、讀寫(xiě)裝置組成。濾波電路分離固定頻率交流信號與數據信號;讀寫(xiě)裝置包含一個(gè)標準曼徹斯特編解碼電路,讀寫(xiě)解碼電路采用BS730Q讀寫(xiě)專(zhuān)用解碼芯片,采用單軌道讀寫(xiě);實(shí)現的主控模塊電路選用低功耗的ARM微控制器,內部有可編程工作寄存器,可以方便地與主機通信,但要有自己的數據協(xié)議,主控模塊對雙向信號進(jìn)行編解碼處理的過(guò)程是:(1)主控電路模塊將讀寫(xiě)裝置傳入的曼徹斯特編碼數據信息解碼成國標數據,再編碼為差分曼徹斯特編碼數據信號,送到連接手機話(huà)筒接口或線(xiàn)路音頻輸入接口的傳輸線(xiàn)上。(2)主控電路模塊從連接手機耳機接口或線(xiàn)路音頻輸出接口的傳輸線(xiàn)上接收差分曼徹斯特編碼數據信號,解碼成國標數據,再編碼為標準曼徹斯特編碼數據信息,送入讀寫(xiě)裝置。電路設計如圖2所示。

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3 數據傳輸模塊的軟件設計
3.1 設計線(xiàn)程
通信雙方的手機終端采用軟件方法實(shí)現,結構如圖3所示。通過(guò)程序對從音頻輸入接口采集到的音頻信號進(jìn)行差分曼徹斯特解碼,并送到音頻輸出接口,程序由3個(gè)線(xiàn)程構成,當數據傳輸服務(wù)程序在手機上啟動(dòng)后形成3個(gè)線(xiàn)程:(1)創(chuàng )建一個(gè)音頻交流發(fā)送線(xiàn)程,負責設置輸出最大音量,生成固定頻率音頻交流信號并發(fā)送到音頻輸出線(xiàn)路上。(2)創(chuàng )建一個(gè)監聽(tīng)音頻輸入接口數據的線(xiàn)程,負責對從音頻輸入接口采集到的音頻信號,進(jìn)行差分曼徹斯特解碼,解碼輸出數據存放在接收數據緩存,通過(guò)調用外部業(yè)務(wù)程序注冊的回調函數,通知外部業(yè)務(wù)程序注冊取得傳入的數據。(3)主線(xiàn)程循環(huán)等待發(fā)送數據緩存中的數據存入事件,當外部業(yè)務(wù)程序在數據要發(fā)送時(shí),將要發(fā)送的數據放入共享的發(fā)送數據緩存時(shí),數據存入事件發(fā)生,所述的主線(xiàn)程取到要發(fā)送的數據,進(jìn)行差分曼徹斯特編碼,再用操作系統的音頻控制接口函數發(fā)送到音頻輸出接口。


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