一種智能手機獲取監(jiān)測環(huán)境溫度、濕度的實現(xiàn)方法

4.1 耳機連接物理接口電路

　　本方案兼容這兩種耳機接口標準，通過如圖4電路，硬件自動識別耳機接口并進行對應(yīng)硬件配置，該麥克風(fēng)與地自動判別自適應(yīng)電路包含地信號自適應(yīng)電路和麥克信號自適應(yīng)電路，當該電路插入到手機耳機端口后，能根據(jù)所插入的耳機接口類型，自動調(diào)整外設(shè)備端的麥克風(fēng)信號和地信號極性，達到適應(yīng)不同的手機耳機接口的目的。如圖4所示所述地信號自適應(yīng)電路，由分別接至麥克信號與地信號的MOS管Q3或Q4和偏置電阻R24或者R27所組成，該MOS管選用N溝道MOSFET 2N7002，利用手機地信號和麥克信號的特性來自動調(diào)整相應(yīng)的地信號同設(shè)備地連接。所述的麥克信號自適應(yīng)電路，由兩個分別接于地信號和麥克信號上的二極管D6和D7組成，所述的兩個二極管的正極端分別接至地信號與麥克信號，負極端與設(shè)備端MIC信號連接，利用手機麥克信號的直流偏置來自動調(diào)整相應(yīng)的麥克信號同設(shè)備端麥克信號連接。

4.2 數(shù)據(jù)傳輸模塊的軟件設(shè)計

　　耳機外設(shè)溫濕度測量解決方案需要執(zhí)行兩個軟件程序：

　　● 運行在智能手機上的應(yīng)用APP程序;

　　● 運行在耳機外設(shè)EFM32ZG108F16微控制器上的嵌入式固件。

　　通信雙方的手機與耳機外設(shè)終端采用軟件方法實現(xiàn)。左聲道被用作手機至耳機外設(shè)裝置的數(shù)據(jù)傳輸。有效數(shù)據(jù)被封裝在一個小數(shù)據(jù)包，曼徹斯特線路便把被用于這些數(shù)據(jù)位的編碼。在耳機外設(shè)裝置上，EFM32內(nèi)置的比較器被用于將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)。EFM32用于解碼這些曼徹斯特編碼的比特數(shù)據(jù)流并繼續(xù)處理，這些有效數(shù)據(jù)通過程序?qū)亩鷻C音頻輸出接口采集到的音頻信號進行差分曼徹斯特解碼，解碼后的數(shù)據(jù)命令將指揮微控制器對環(huán)境溫濕度傳感器啟動數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)存儲在微控制器RAM中，然后依次對這些采集數(shù)據(jù)再進行差分曼徹斯特編碼，經(jīng)整形電路，并送到耳機音頻輸入MIC接口，發(fā)到手機端作解碼。程序由3個線程構(gòu)成，當數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)程序在手機上啟動后形成3個線程：(1)創(chuàng)建一個音頻交流信號左聲道發(fā)送線程，負責(zé)設(shè)置輸出最大音量，生成固定頻率音頻交流信號，并發(fā)送到音頻輸出線路上;(2)創(chuàng)建一個監(jiān)聽音頻輸入接口數(shù)據(jù)的線程，負責(zé)對從音頻輸入接口采集到的音頻信號，進行差分曼徹斯特解碼，解碼輸出數(shù)據(jù)存放在接收數(shù)據(jù)緩存，然后調(diào)用外部業(yè)務(wù)程序執(zhí)行耳機外設(shè)的測量溫濕度的命令，上傳采集到的數(shù)據(jù);(3)主線程循環(huán)等待發(fā)送數(shù)據(jù)緩存中的數(shù)據(jù)存入事件，當外部業(yè)務(wù)程序在數(shù)據(jù)要發(fā)送時，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)放入共享的發(fā)送數(shù)據(jù)緩存時，所述的主線程取到要發(fā)送的數(shù)據(jù)，進行差分曼徹斯特編碼，再用操作系統(tǒng)的音頻控制接口函數(shù)發(fā)送到音頻輸出接口MIC通路上。

　　針對耳機設(shè)端的嵌入式軟件，主要運行于free RTOS操作系統(tǒng)，如圖5為耳機外設(shè)端軟件流程圖，其中底層數(shù)據(jù)傳送幀格式為：Stat byte+ n byte+ End byte，驅(qū)動層將主要完成曼徹斯特(Manchester)數(shù)據(jù)收發(fā)編碼是關(guān)鍵，MCU將使用內(nèi)部的模擬比較器+定時器捕獲來作解碼;而數(shù)據(jù)編碼則通過MCU內(nèi)部的SPI+DMA 作編碼。

　　如圖6所示為智能手機應(yīng)用軟件流程圖，這里我們將提供運行于Android操作系統(tǒng)下的App應(yīng)用程序節(jié)選例程，采用java編程，分為通過錄音把耳機外設(shè)發(fā)送上來的方波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為PCM數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語

　　本方案設(shè)計并實現(xiàn)了利用耳機音頻接口傳輸，實現(xiàn)智能手機擴展監(jiān)測環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)顯示，從實際測試狀況來看，基本達到了應(yīng)用需求，可兼容滿足2種不同耳機接口標準的智能手機拓展應(yīng)用，由此給智能手機拓展應(yīng)用帶來深遠影響。

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