CN203466878U

CN203466878U - 基于音频接口的智能终端与操控手柄之间的数据传输系统

Info

Publication number: CN203466878U
Application number: CN201320447771.6U
Authority: CN
Inventors: 廖启华
Original assignee: GUANGZHOU STARPLAN NETWORK TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Anhui Changgan Network Technology Co ltd
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2023-07-26

Abstract

本实用新型公开了一种基于音频接口的智能终端与操控手柄之间的数据传输系统，包括智能终端、操控手柄以及音频信号线；操控手柄包括外壳，外壳内设置有主控板，外壳上设置有音频信号线插孔以及手柄按键；主控板上设置有按键信号处理模块、主控模块、电源模块以及差分曼彻斯特转换电路；手柄按键与按键信号处理模块连接，按键信号处理模块连接主控模块，主控模块与差分曼彻斯特转换电路互相通信，电源模块分别与按键信号处理模块、主控模块以及差分曼彻斯特转换电路连接。本实用新型基于智能终端的音频接口，实现各智能终端与游戏操控手柄之间的数据传输，开发成本低，通用性强，保障了数据传输的稳定性。

Description

基于音频接口的智能终端与操控手柄之间的数据传输系统

技术领域

本实用新型涉及一种智能终端数据传输技术，特别涉及一种基于音频接口的智能终端通用数据传输技术。

背景技术

随着智能手机以及各种智能终端的普及，特别是3G智能手机的出现，智能手机中嵌装的 iPhone、Android等操作系统功能都较为强大，智能手机的应用功能早已超出电话通信的范畴，各种移动应用程序的开发充分体现了智能手机的优势，其中手机游戏是其中及其重要的娱乐方式，目前手机游戏的操作仅仅是基于触摸屏的操作方式，这种游戏的操控模式简单，不能真正体现玩游戏的快乐。通过操控手柄来控制手机游戏符合广大游戏用户的需求，具备广阔的应用前景。

在手机的智能化应用中，手机如果要读取外部设备信息一般有两个途径：有线传输模式和蓝牙传输模式。其中：有线传输模式一般要通过专用的数据接口。目前存在的问题是，各个手机厂家的数据接口各不相同，外部设备难以一一兼容；有的厂家出于各种商业目的，限制数据接口的开放，或者要收取高昂的授权费；有些出于主导地位的手机厂商，还对外设的生产方有严格的资质要求，人为增加了进入的门槛。种种限制，导致手机的外部设备开发困难，成本较高。第二种，蓝牙传输模式对于实时响应要求很高的手柄控制等应用领域，不可避免有延迟现象，另外蓝牙的硬件成本相对也较高，还有蓝牙配对的可靠性差也是影响用户体验的重要障碍。在各种智能终端的硬件领域中，各个厂家的耳机接口是开放的，接口标准统一，如果能够通过耳机接口实现智能终端与操控手柄的数据传输，便可大大降低开发成本。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种基于音频接口的数据传输系统，以实现各智能终端与游戏操控手柄之间的数据传输，进一步降低开发成本。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

基于音频接口的智能终端与操控手柄之间的数据传输系统，包括设置有音频接口的智能终端以及用于协助智能终端完成游戏的操控手柄，智能终端的音频接口与操控手柄之间通过音频信号线进行数据传输；

所述操控手柄包括外壳，外壳内设置有主控板，外壳上设置有与主控板连接的音频信号线插孔以及一组手柄按键；所述主控板上设置有按键信号处理模块、主控模块、电源模块以及用于将键值信号转换为音频信号线能够传输的差分曼彻斯特模拟信号的差分曼彻斯特转换电路；所述手柄按键通过导线与按键信号处理模块的输入端连接，按键信号处理模块的输出端连接主控模块，主控模块与差分曼彻斯特转换电路互相通信，电源模块分别与按键信号处理模块、主控模块以及差分曼彻斯特转换电路连接。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型基于智能终端的音频接口，实现各智能终端与游戏操控手柄之间的数据传输，传输速率大于普通串口的通信波特率，能够保证操控手柄的实时操控，不会产生明显的延时。另外，由于各个厂家生产的智能终端的音频接口是开放的，接口标准统一，通过它实现手机与操控手柄的数据传输，开发成本低，通用性强，在传输数据量不大但是实时性要求很高的应用中，具有很大的兼容性优势。本发明采用差分曼彻斯特模拟信号进行数据传输，满足串行通信同步的要求，保障了数据传输的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型所述传输系统的结构框图。

图2为本实用新型所述智能终端的数据处理流程图。

图3为本发明所述数据传输系统中的主控模块电路图。

图4为本发明所述数据传输系统中的差分曼彻斯特转换电路电路图。

图5为本发明所述数据传输系统中的电源模块电路图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种基于音频接口的智能终端与操控手柄之间的数据传输方法，基于带音频接口的智能终端、游戏操控手柄以及音频信号线构成的数据传输系统实现。

数据传输系统的结构框图如图1所示，包括设置有音频接口的智能终端以及用于协助智能终端中游戏程序完成的操控手柄，智能终端的音频接口与操控手柄之间通过音频信号线进行数据传输。

操控手柄包括外壳，外壳内设置有主控板，外壳上设置有与主控板连接的音频信号线插孔以及一组手柄按键；主控板上设置有按键信号处理模块、主控模块、电源模块以及差分曼彻斯特转换电路；手柄按键通过导线与按键信号处理模块的输入端连接，按键信号处理模块的输出端连接主控模块，主控模块与差分曼彻斯特转换电路互相通信，电源模块分别与按键信号处理模块、主控模块以及差分曼彻斯特转换电路连接。

电源模块具备充放电功能，给整个电路供电，在本实施例中电源模块选用可充电的锂电池，电源模块的电路图如图5所示。

按键信号处理模块用于处理手柄按键发出的动作指令，转变为主控模块能够识别的键值信号后传输给主控模块。

差分曼彻斯特转换电路用于将主控模块发出的数字化串行信号按照特定串行通讯协议转换为音频信号线能够传输的差分曼彻斯特模拟信号；以及将从智能终端接收的差分曼彻斯特模拟信号转换为主控模块所能识别的数字化串行信号。差分曼彻斯特转换电路的电路图如图4所示。

主控模块对双向信号进行编解码的数字化处理：1）主控模块将按键信号处理模块传入的键值信息经过键值编码，按特定串行通讯协议打包成通信数据包，再通过IO口输出数据包，IO输出的串行数据经差分曼彻斯特转换电路编码为差分曼彻斯特模拟信号，传送到连接智能终端音频接口的通过音频信号线上；2）主控模块将接收到经差分曼彻斯特转换电路解码的模拟信号，按差分曼彻斯特编码的规则解码成数字化的协议包，再按协议解码得到智能终端发出的有效的通信数据信号。本实施例中，主控模块选用低功耗的基于ARM Cortex-M0 的微控制器LPC1111，主控模块的电路图如图3所示。

所述特定串行通讯协议参考标准同步串行通讯协议，采用差分曼彻斯特编码，通讯信号中每发送一位至少有个跳变，以适应在只能传输交流的音频线路上传输数据；并采用中间时刻的跳变表示发送的0或1。

例如：设定正跳变表示1，负跳变表示0，那么当第一个跳变为正跳变时，之后的跳变与前一个跳变进行差分，由相比较的结果决定是1还是0；如果当前位跳变方向与前一位的跳变方向相同，则表示为0，否则表示为1。采用差分曼彻斯特编码，通信双方的同步允许差为半位时间，同步差半位时间内接收的数据不受影响。

按照特定串行通讯协议在发送数据前，应使音频信号线处于空闲状态，提示接收方做好数据接收准备；总线空闲准备可采用连续发送8位以上的0来表示。

发送数据时，采用帧起始标志进行同步；帧起始可以从任意一位开始，所述的串行通讯的帧起始标志采用与标准串口通信同步中一样的标识，即连续发送6个1，即发送字符0x7e表示发送了帧起始标志。

发送数据完成时，采用帧结束标志表示数据发送结束，并使音频信号线处于空闲状态。帧结束标志采用连续发送7个1，即发送字符0x7f表示发送了帧结束。

在采用特定串行通讯协议进行数据发送的过程中，音频信号线路上传输的数据的单位为位，发送字节时首先发送最高位，最后发送最低位，发送数据时字节间没有间隔。

然而在发送数据时，数据中也有可能是连续的6个1，这与帧起始标志和帧结束标志相同，会造成通讯歧义。为了消除歧义，特定串行通讯协议中规定，在当发送数据的过程中，在连续发送5个1后，必须发送一位无效的0，再接着发送其它数据；而接收到连续的5个1后，需要删除接着收到的0。这连续的5个1并非一定在一个字节中，例如，两个字节0x0f和0xc0，每个字节都没有连续的5个1，但先发送0x0f后发送0xc0时，就有连续的5个1了，需要动态插入、删除一位0。

音频信号线路上传输的数据格式如下：

发送字节

0

1

2～(n-3)

n-2

n-1

n

含义

起始标

0x04

数据

CRC1

CRC2

结束标志

音频信号线传输的数据格式使用CRC1和CRC2进行校验。采用的CRC算法如下：

const unsigned short GusFcsTab[256] = {

0x0000, 0x1189, 0x2312, 0x329b, 0x4624, 0x57ad, 0x6536, 0x74bf,

0x8c48, 0x9dc1, 0xaf5a, 0xbed3, 0xca6c, 0xdbe5, 0xe97e, 0xf8f7,

0x1081, 0x0108, 0x3393, 0x221a, 0x56a5, 0x472c, 0x75b7, 0x643e,

0x9cc9, 0x8d40, 0xbfdb, 0xae52, 0xdaed, 0xcb64, 0xf9ff, 0xe876,

0x2102, 0x308b, 0x0210, 0x1399, 0x6726, 0x76af, 0x4434, 0x55bd,

0xad4a, 0xbcc3, 0x8e58, 0x9fd1, 0xeb6e, 0xfae7, 0xc87c, 0xd9f5,

0x3183, 0x200a, 0x1291, 0x0318, 0x77a7, 0x662e, 0x54b5, 0x453c,

0xbdcb, 0xac42, 0x9ed9, 0x8f50, 0xfbef, 0xea66, 0xd8fd, 0xc974,

0x4204, 0x538d, 0x6116, 0x709f, 0x0420, 0x15a9, 0x2732, 0x36bb,

0xce4c, 0xdfc5, 0xed5e, 0xfcd7, 0x8868, 0x99e1, 0xab7a, 0xbaf3,

0x5285, 0x430c, 0x7197, 0x601e, 0x14a1, 0x0528, 0x37b3, 0x263a,

0xdecd, 0xcf44, 0xfddf, 0xec56, 0x98e9, 0x8960, 0xbbfb, 0xaa72,

0x6306, 0x728f, 0x4014, 0x519d, 0x2522, 0x34ab, 0x0630, 0x17b9,

0xef4e, 0xfec7, 0xcc5c, 0xddd5, 0xa96a, 0xb8e3, 0x8a78, 0x9bf1,

0x7387, 0x620e, 0x5095, 0x411c, 0x35a3, 0x242a, 0x16b1, 0x0738,

0xffcf, 0xee46, 0xdcdd, 0xcd54, 0xb9eb, 0xa862, 0x9af9, 0x8b70,

0x8408, 0x9581, 0xa71a, 0xb693, 0xc22c, 0xd3a5, 0xe13e, 0xf0b7,

0x0840, 0x19c9, 0x2b52, 0x3adb, 0x4e64, 0x5fed, 0x6d76, 0x7cff,

0x9489, 0x8500, 0xb79b, 0xa612, 0xd2ad, 0xc324, 0xf1bf, 0xe036,

0x18c1, 0x0948, 0x3bd3, 0x2a5a, 0x5ee5, 0x4f6c, 0x7df7, 0x6c7e,

0xa50a, 0xb483, 0x8618, 0x9791, 0xe32e, 0xf2a7, 0xc03c, 0xd1b5,

0x2942, 0x38cb, 0x0a50, 0x1bd9, 0x6f66, 0x7eef, 0x4c74, 0x5dfd,

0xb58b, 0xa402, 0x9699, 0x8710, 0xf3af, 0xe226, 0xd0bd, 0xc134,

0x39c3, 0x284a, 0x1ad1, 0x0b58, 0x7fe7, 0x6e6e, 0x5cf5, 0x4d7c,

0xc60c, 0xd785, 0xe51e, 0xf497, 0x8028, 0x91a1, 0xa33a, 0xb2b3,

0x4a44, 0x5bcd, 0x6956, 0x78df, 0x0c60, 0x1de9, 0x2f72, 0x3efb,

0xd68d, 0xc704, 0xf59f, 0xe416, 0x90a9, 0x8120, 0xb3bb, 0xa232,

0x5ac5, 0x4b4c, 0x79d7, 0x685e, 0x1ce1, 0x0d68, 0x3ff3, 0x2e7a,

0xe70e, 0xf687, 0xc41c, 0xd595, 0xa12a, 0xb0a3, 0x8238, 0x93b1,

0x6b46, 0x7acf, 0x4854, 0x59dd, 0x2d62, 0x3ceb, 0x0e70, 0x1ff9,

0xf78f, 0xe606, 0xd49d, 0xc514, 0xb1ab, 0xa022, 0x92b9, 0x8330,

0x7bc7, 0x6a4e, 0x58d5, 0x495c, 0x3de3, 0x2c6a, 0x1ef1, 0x0f78,

};

/*******************************************************************

** Function name: crc16Cal

** Descriptions: 计算crc16，表达式为x^16 + x^12 + x^5 + x^0

** input parameters: usFcs: 初始crcr值，反码表示，一般为0xffff。

** pucData: 数据

** iLen: 数据长度

** output parameters: none

** Returned value: 计算结果,反码表示

***************************************************************/

unsigned short crc16Cal(unsigned short usFcs,const unsigned char *pucData,int iLen)

{

while (iLen--) {

usFcs=(unsigned short)((usFcs >>8)^GusFcsTab[(usFcs^*pucData++) & 0xff]);

}

return (usFcs);

}

计算CRC1和CRC2的代码如下：

usCrc16 = crc16Cal(0xffff, pucData, uiLen);

CRC1 = usCrc16 / 0x100;

CRC2 = usCrc16 % 0x100。

智能终端采用三个线程实现音频数据的接收、发送与执行，三个线程包括监听线程、主线程以及业务程序，其流程图如图2所示，具体包括：

首先，在主线程中建立音频交流收发线程，用于协调音频数据的接收与发送；其次，创建一个监听智能终端的音频接口是否有数据输入的线程，用于对从音频接口采集到的音频信号，进行差分曼彻斯特解码，解码输出的数据进行接收数据的缓存；当监听线程收到有效数据帧后，通过触发外部业务程序中的回调函数，通知外部业务程序获取传入的数据，并执行；同时，主线程循环等待数据存入事件，当外部业务程序在有数据需要发送时，将要发送的数据放入共享的发送数据缓存器中时，即有数据存入事件发生；主线程取到要发送的数据, 进行差分曼彻斯特编码，再调用音频控制接口函数将存入事件的差分曼彻斯特编码发送到音频接口向操控手柄输出。

本实施例的数据传输方法为：当用户按下游戏操控外壳上的手柄按键时，主控板的按键信号处理模块接收到动作指令，并将其转换为主控模块所能识别的键值信号传输给主控模块；主控模块将接收到的键值信号进行编码处理，按照上述的特定串行通讯协议将编码处理后的键值信号打包成协议数据帧传输给差分曼彻斯特转换电路，差分曼彻斯特转换电路将数据帧转换成差分曼彻斯特模拟信号，通过音频信号线发送给智能终端，供智能终端解码读取。智能终端通过解码程序将接收到的差分曼彻斯特模拟信号转换成数字信号，最终得到游戏手柄的键值数据信息；再通过智能终端设计的应用软件与游戏接口连接，实现游戏手柄对游戏的操控。

当智能终端需要向操控手柄发出指令时，首先对接收的发送事件进行编码处理，转换为差分曼彻斯特模拟信号，经音频信号线传输给操控手柄的差分曼彻斯特转换电路，差分曼彻斯特转换电路将接收的差分曼彻斯特模拟信号转换为主控模块能够识别的数据帧，主控模块接收到智能终端发来的数据帧后进行解码得到智能终端的有效指令。

当本发明不仅可以应用在智能手机上，而且还可以应用在平板电脑、盒子、智能电视等一切具有音频接口的智能终端上，通过音频接口实现智能终端与操控手柄之间的数据传输。

Claims

1.基于音频接口的智能终端与操控手柄之间的数据传输系统，其特征在于：包括设置有音频接口的智能终端以及用于协助智能终端完成游戏的操控手柄，智能终端的音频接口与操控手柄之间通过音频信号线进行数据传输；

所述操控手柄包括外壳，外壳内设置有主控板，外壳上设置有与主控板连接的音频信号线插孔以及一组手柄按键；

所述主控板上设置有按键信号处理模块、主控模块、电源模块以及用于将键值信号转换为音频信号线能够传输的差分曼彻斯特模拟信号的差分曼彻斯特转换电路；所述手柄按键通过导线与按键信号处理模块的输入端连接，按键信号处理模块的输出端连接主控模块，主控模块与差分曼彻斯特转换电路互相通信，电源模块分别与按键信号处理模块、主控模块以及差分曼彻斯特转换电路连接。