手机软件和基于标准蓝牙耳机接口的外设全双工数字通讯方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能手机应用程序和智能手机兼容的蓝牙硬件外设(实现了蓝牙耳机协议的设备)进行全双工数字通讯的工作方法和系统。方法包括：智能手机应用程序通过向蓝牙耳机发送包含了控制指令的音频编码信号，向外设发出指令，外设按照指令执行完毕后，向智能手机返回处理中间结果及最终结果，采用的方法是编码调制的音频信号，手机端应用程序通过解调解码音频信号，获得设备的返回结果。通过这样的方法，可以避免开发与特定智能手机实现方案绑定的硬件设备，可以实现最大范围的兼容性，削减硬件产品送交认证、获得授权等等可能的耗时环节，缩短产品上市周期。
【专利说明】手机软件和基于标准蓝牙耳机接口的外设全双工数字通讯方法
【技术领域】:
[0001]本发明涉及移动通讯领域，尤其涉及一种与智能手机应用程序与基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设进行全双工数字通信的技术方法。
【背景技术】:
[0002]蓝牙技术简介:蓝牙技术是爱立信、IBM等5家公司在1998年联合推出的一项无线网络技术，意在统一无线局域网通讯标准。随后成立的蓝牙技术特殊兴趣组织(SIG)来负责该技术的开发和技术协议的制定，如今全世界已有1800多家公司加盟该组织。
[0003]蓝牙是无线数据和语音传输的开放式标准，它将各种通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统、甚至家用电器采用无线方式联接起来。它的传输距离为IOcm?10m，如果增加功率或是加上某些外设便可达到IOOm的传输距离。采用2.4GHz ISM频段和调频、跳频技术，使用权向纠错编码、ARQ、TDD和基带协议。TDMA每时隙为0.625 μ S，基带符合速率为IMb/s。蓝牙支持64kb/s实时语音传输和数据传输，语音编码为CVSD，发射功率分别为lmW、2.5mW和100mW，并使用全球统一的48比特的设备识别码。由于蓝牙采用无线接口来代替有线电缆连接，具有很强的移植性，并且适用于多种场合，加上该技术功耗低、对人体危害小，而且应用简单、容易实现，所以易于推广。
[0004]SIG组织于1999年7月26日推出了蓝牙技术规范1.0版本。蓝牙技术的系统结构分为三大部分:底层硬件模块、中间协议层和高层应用。底层硬件部分包括无线跳频(RF)、基带(BB)和链路管理(LM)。无线跳频层通过2.4GHz无需授权的ISM频段的微波，实现数据位流的过滤和传输，本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件。基带负责跳频以及蓝牙数据和信息帧的传输。链路管理负责连接、建立和拆除链路并进行安全控制。
[0005]蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点，可以进行异步数据通信，可以支持多达3个同时进行的同步话音信道，还可以使用一个信道同时传送异步数据和同步话音。每个话音信道支持64kb/秒的同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/秒、另一端速率为57.6kb/秒的不对称连接，也可以支持43.2kb/秒的对称连接。
[0006]中间协议层包括逻辑链路控制和适应协议、服务发现协议、串口仿真协议和电话通信协议。逻辑链路控制和适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量和复用协议的功能，该层协议是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。电话通信协议层则提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制指令。
[0007]主机控制接口层(HCI)是蓝牙协议中软硬件之间的接口，它提供了一个调用基带、链路管理、状态和控制寄存器等硬件的统一命令接口。蓝牙设备之间进行通信时，HCI以上的协议软件实体在主机上运行，而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成，二者之间通过一个对两端透明的传输层进行交互。[0008]在蓝牙协议栈的最上部是各种高层应用框架。其中较典型的有拨号网络、耳机、局域网访问、文件传输等，它们分别对应一种应用模式。各种应用程序可以通过各自对应的应用模式实现无线通信。用户可以通过协议栈中的Audio(音频)层在手机和耳塞中实现音频流的无线传输；多台PC或笔记本电脑之间不需要任何连线，就能快速、灵活地进行文件传输和共享信息，多台设备也可由此实现同步操作。
[0009]总之，整个蓝牙协议结构简单，使用重传机制来保证链路的可靠性，在基带、链路管理和应用层中还可实行分级的多种安全机制，并且通过跳频技术可以消除网络环境中来自其它无线设备的干扰。
[0010]蓝牙耳机协议简介:近年来，随着蓝牙技术在电子产品中的日益普及，蓝牙音频设备也层出不穷，其中具有免提功能的蓝牙耳机和蓝牙音频网关的应用是最典型的例子。但免提单元与音频网关进行音频传输建立起来的SCO连接，仅能支持64kbps电信级语音质量的音频流，这也就限制了蓝牙音频质量的提高，同时也影响了蓝牙的娱乐消费市场。为了满足人们对高质量音频的需求，进一步扩大蓝牙产品市场，蓝牙特殊兴趣小组SIG组织，在蓝牙1.1规范的应用框架基础上又单独提出了高级音频分发框架(AdvancedAudio Distribution Profile, A2DP)。该框架利用了在L2CAP层建立起来的ACL异步无连接链路来传输高质量的单声道或者立体声音频数据，有效负载的传输速率可以达到300kbps_400kbps。
[0011]本发明中提到的硬件外设，特征包括:
[0012]1、其存在主要目的不是为了为用户提供可感知的音频输出(虽然具体的实现可能确实提供了音频输出功能)，而是为完成某一特定目的需要和智能手机应用程序进行全双工数字通信的外设，包括但不限于:网络信息安全设备、智能卡读卡器、磁卡读卡器、硬件加解密模块、硬件认证模块、打印机、传真机、扫描仪、外部存储设备等。
[0013]2、其组成部分中包含实现标准蓝牙耳机协议的蓝牙耳机协议模块。
[0014]3、双向通讯的数字信号是通过音频编码调制信号形式进行双向传输，不需要借助其它通讯通道，不需要修改智能手机标准蓝牙耳机协议实现细节。
[0015]而现有技术中需要与智能手机应用程序进行全双工数字通信的硬件外大多数都基于私有协议直接进行物理层的连接，没有基于标准蓝牙耳机协议进行全双工数字通信功倉泛
【发明内容】
:
[0016]为了使硬件外设获得更广泛的适用性，本发明提供了一种智能手机应用程序与基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设进行全双工数据通讯的技术方法，技术方案如下:
[0017]智能手机应用程序通过标准蓝牙耳机协议向基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设发送操作指令，操作指令以音频编码调制信号的形式传送给基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设；
[0018]所述基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设通过标准蓝牙耳机协议进行通讯，具体为:所述智能手机应用程序写入指令时，将控制指令和数据编码、调制为包含了控制指令和数据的音频编码调制信号，调制方式包括但不限于ASK、PSK、FSK、QAM等，通过蓝牙耳机协议发送到所述基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设，所述基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设将对接收到的包含了控制指令和数据的音频编码调制信号进行解调和解码，解调解码后获得其中的控制指令和数据，根据控制指令和数据进行相应的操作。
[0019]所述基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设操作完成后，将操作结果状态与数据信息同样编码调制为音频编码调制信号，发送给智能手机应用程序，智能手机应用程序根据读入的音频编码调制信号，解调解码后获得其中的操作结果状态和数据信息。至此完成一次完整的全双工数字通讯。
[0020]一种智能手机应用程序与基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设进行全双工数字通讯的工作系统，所述系统包括:智能手机应用程序和基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设；
[0021]所述基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设包括:蓝牙耳机协议模块和硬件外设控制|吴块；
[0022]所述硬件外设控制模块包括:音频编码信号编解码调制软件模块，业务逻辑控制模块；
[0023]所述智能手机应用程序包括:用户交互及业务逻辑软件模块，音频编码调制信号编解码及调制解调软件模块；
[0024]所述蓝牙耳机协议模块用于实现蓝牙耳机无线接口，在硬件外设和智能手机之间建立数字通信通道；
[0025]所述硬件外设控制模块用于控制下属的业务逻辑控制模块、音频编码信号编解码软件模块、蓝牙无线通讯模块协调工作，完成特定的任务或业务逻辑；
[0026]所述音频编码信号编解码调制解调软件模块用于将表示控制指令和数据的数字信号编码调制为音频信号，还用于相反的解调解码过程，既将音频编码调制信号还原为表示控制指令和数据的数字信号；
[0027]所述业务逻辑控制模块用于完成硬件外设的特定的业务逻辑；
[0028]所述用户交互及业务逻辑软件模块用于完成智能手机端的业务逻辑及与用户进行交互(用户交互部分不是必须)。
[0029]有益效果:
[0030]本发明提供的一种智能手机应用程序与基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设进行全双工数字通讯的技术方法，通过标准蓝牙耳机协议实现了智能手机应用程序和硬件外设实现了全双工数字通讯，提高了硬件外设的适用性。
【专利附图】
【附图说明】:
[0031]图1:是本发明实施例中提供的一种智能手机应用程序与基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设进行全双工数字通讯的工作方法流程图。
【具体实施方式】:
[0032]本发明一种智能手机应用程序与基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设进行全双工数字通讯的技术方法，所述基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设，是一种经过改造的标准蓝牙耳机协议接口设备，其中增加了音频编码调制信号编解码及调制解调软件模块和业务逻辑控制模块。[0033]为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例(比如简单地将全双工数字通讯简化为单工或半双工数字通讯)，都属于本发明保护的范围。
[0034]实施例1:
[0035]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0036]本发明实施例1提供了一种智能手机应用程序与基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设进行全双工数据通讯的技术方法，参见图1，其中，基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设是根据需要在硬件外设中增加了蓝牙耳机协议模块的设备，具体工作方法包括:
[0037]步骤O、智能手机应用程序初始化，打开智能手机上的音频设备，确保智能手机已经通过蓝牙耳机协议与设备配对连接成功，并打开音频输入设备等待接收设备回复的音频编码调制信号
[0038]步骤1、智能手机应用程序将控制指令和数据发送给音频编码调制信号编解码及调制解调软件模块
[0039]步骤2、音频编码调制信号编解码及调制解调软件模块将控制指令和数据编码调制为音频编码调制信号，下发给智能手机内置的蓝牙无线通讯模块
[0040]步骤3、音频信号经标准蓝牙耳机协议无线发送到硬件外设内置的蓝牙无线通讯模块中
[0041]步骤4、硬件外设内置的蓝牙无线通讯模块接收音频编码调制信号，向上发送给音频编码调制信号编解码及调制解调软件模块解码
[0042]步骤5、音频编码调制信号编解码及调制解调软件模块解读出控制指令和数据，交由业务逻辑控制模块执行。
[0043]步骤6、业务逻辑控制模块将命令执行结果送入音频编码调制信号编解码及调制解调软件模块编码调制为音频编码调制信号
[0044]步骤7、音频编码信号送入蓝牙耳机协议模块
[0045]步骤8、音频编码信号经由标准蓝牙耳机协议，发送回智能手机内置的蓝牙无线通讯模块
[0046]步骤9、智能手机内置的蓝牙无线通讯模块将音频编码调制信号向上发送给智能手机应用程序的音频编码调制信号编解码及调制解调软件模块
[0047]步骤10、音频编码调制信号编解码及调制解调软件模块解码音频编码调制信号，解调解码其中包含的反馈状态和数据，发送给业务逻辑控制模块。完成一次全双工数字通信过程。
[0048]具体地，本实施例中，智能手机应用程序和基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设预先设定了音频编码信号的编解码及调制解调算法，可以通过此编解码及调制解调算法从包含了控制指令和数据的音频编码调制信号中解调解码出控制指令和数据。具体通信示例下面进一步阐述。
[0049]例如:本实施例中具体操作指令如下:[0050]智能手机应用程序，通过智能手机内置的蓝牙无线通讯模块向硬件外设发起读请求；读请求代码是0x01，此请求代码被音频编码调制信号编解码及调制解调软件模块编码调制为音频编码调制信号，硬件外设上的硬件外设控制模块接收到音频编码调制信号后，将音频编码调制信号发送给硬件外设控制模块，硬件外设控制模块先将音频编码调制信号送入音频编码调制信号编解码及调制解调软件模块解码，获得读请求代码0x01，再将此控制代码发送给业务逻辑控制模块，业务逻辑控制模块执行此命令，将智能手机应用程序需要的数据响应经过音频编码调制信号编解码及调制解调软件模块将响应数据编码调制为音频编码调制信号，音频编码调制信号经蓝牙耳机协议模块发送给智能手机上的蓝牙耳机协议模块，并最终由智能手机应用程序接收，智能手机应用程序上的音频编码调制信号编解码及调制解调软件模块从中解调解码出响应数据，交由智能手机应用程序后续流程处理，完成一次完整的全双工数字通信。
[0051 ] 实际应用中，智能手机应用程序到基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设之间的双向数据通讯，可以是任意对数据收发两端有意义的数字编码调制信号序列，也就是通讯协议。不论其具体实现采用什么样的同步编码、纠错编码、高层通讯协议等以及采用什么样的调制方法，只要其基于标准蓝牙耳机协议接口通过包含了控制指令和数据的音频编码调制信号进行全双工数字通信，都在本发明的保护范围之内。
[0052]本发明实施例提供的基于标准蓝牙耳机协议接口进行全双工数字通信的硬件外设，通过标准蓝牙耳机协议进行全双工数字通信，使得硬件外设能和目前绝大多数智能手机兼容，提高了硬件外设的适用性。
[0053]以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种智能手机应用程序和基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设进行全双工数据通讯的工作方法，其特征在于，所述方法包括: 智能手机应用程序通过向基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设发送包含了控制指令和数据的音频编码调制信号，外设从音频编码调制信号中解调解码出指令，按照指令执行完毕后，向智能手机应用程序返回处理中间结果及最终结果，采用的方法是以包含了控制指令和数据的音频编码调制信号为信息中间载体，智能手机应用程序通过解调解码音频编码调制信号，获得硬件外设的返回结果。
2.根据权利要求1所述的一种智能手机应用程序和基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设进行全双工数字通讯的工作方法，其特征在于，所述智能手机是兼容标准蓝牙耳机协议的智能手机。
3.根据权利要求1所述的一种智能手机应用程序和基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设进行全双工数字通讯的工作方法，其特征在于，特定应用程序和特定外设之间的控制指令是预知的，并且编码方式、调制方式都是预知的(调制方式包括但不限于ASK、PSK、FSK、QAM 等)。
4.根据权利要求1所述的一种智能手机应用程序和基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设进行全双工数字通讯的工作方法，其特征在于，下行控制指令的传送方法，具体为: 下行控制指令通过音频编码调制信号传输。编码包括指令编码及其纠错编码。
5.根据权利要求1所述的一种智能手机应用程序和基于标准蓝牙耳机协议接口的硬件外设进行全双工数字通讯的工作方法，其特征在于，上行数据采用的传送方法，具体为: 通过将音频编码调制信号反馈到智能手机应用程序后，智能手机应用程序处理音频编码调制信号，解调解码出数据和控制指令，并进行相应的处理。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法进行工作的系统。
【文档编号】H04B5/00GK103580844SQ201210275340
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月6日 优先权日:2012年8月6日
【发明者】不公告发明人 申请人:唐赓