CN203554423U - 抗干扰的音频接收设备及*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了抗干扰的音频接收设备及***，该设备与移动终端和电子签名设备相耦接，该设备包括：音频接口、中央控制模块以及线路接口，其中，音频接口用于采集移动终端根据支付信息生成的音频信号进行处理，生成音频数字信号发送至中央控制模块；中央控制模块用于对音频接口发送的音频数字信号进行编码处理生成音频编码信号发送至线路接口；线路接口用于接收中央控制模块发送的音频编码信号传送至电子签名设备。本实用新型解决了对移动终端的音频接口发出的音频数据进行接收采集时的信号干扰问题。

Description

抗干扰的音频接收设备及***

技术领域

本实用新型涉及音频处理领域，更具体地涉及一种抗干扰的音频接收设备及***。

背景技术

当前，随着移动通信技术的快速发展，移动终端操作***应用软件功能强大，智能手机应用已超出通话的原始功能，各种移动应用的开发更充分体现了智能化、开放式的趋势。在移动应用中，如果要与外部设备交换信息，要通过专用的数据接口，但手机厂商的数据接口各不相同，外部设备难以兼顾，一些厂家限制数据接口的开放，或收取高昂的使用费，或对外设生产方有严格的资质要求，种种限制，制约了移动终端与外部设备的直接交流。

目前，各个银行都在建立自己的手机银行***，但由于上述问题的存在，导致在手机银行中无法使用传统的电子签名设备，如USBKey等，这样大大增加了手机银行的不安全性。

由于各个厂家的移动终端，数据通讯口在硬件或者软件上都在存在差异。因此，如果借以数据通讯口与移动终端进行支付信息的交互，就需要根据不同的产品开发不同的USBKEY。但是，不同厂家的移动终端在音频接口上，是通用的，因此，可以通过该音频接口与移动终端进行支付信息的交互。

现有技术中，传统的音频采集方式主要是通过采集、滤波以及数模转换的过程完成，但对移动终端（包括：智能手机，平板电脑等）的音频接口（也称耳机接口）发出的音频数据进行采集时，由于移动终端的种类和工业水平残次不齐，在其音频接口处采集的信号干扰非常严重，比如，正在交互交易数据时，终端有来电或者正在拨号，因此可能导致由于数据采集的不正确而出现的无法进行电子签名或错误签名的现象。

因此，如何解决对移动终端的音频接口发出的音频数据进行接收采集时的信号干扰，便成为亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种抗干扰的音频接收设备及***，以解决对移动终端的音频接口发出的音频数据进行接收采集时的信号干扰的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种抗干扰的音频接收设备，与移动终端和电子签名设备相耦接，该设备包括：音频接口、中央控制模块以及线路接口，其中，

所述音频接口，用于根据所述移动终端基于支付信息生成的音频信号生成差分形式的音频数字信号发送至所述中央控制模块；

所述中央控制模块，用于对所述音频接口发送的所述音频数字信号进行编码处理生成音频编码信号发送至所述线路接口；

所述线路接口，用于接收所述中央控制模块发送的所述音频编码信号传送至所述电子签名设备。

进一步地，所述音频接口，进一步包括：声道、差分信号采集单元以及转换单元，其中，

所述声道，用于将接收到的所述移动终端发出的所述音频信号，以左右两路声道同时传输的方式生成差分信号发送至所述差分信号采集单元；

所述差分信号采集单元，用于采集所述声道发送的所述差分信号，进行信号拼接组合处理生成音频差分模拟信号发送至所述转换单元；

所述转换单元，用于接收所述差分信号采集单元发送的所述音频差分模拟信号，进行模数转换处理生成音频数字信号发送至所述中央控制模块。

进一步地，还包括：状态指示模块，用于获取所述中央控制模块实时生成的所述电子签名设备的工作状态信息并进行显示。

为了解决上述技术问题，本实用新型还公开了一种抗干扰的音频接收***，包括：移动终端、音频接收装置以及电子签名装置，其中，

所述移动终端，用于生成含有支付信息的音频信号发送至所述音频接收装置；

所述音频接收装置，包括：音频接口、中央控制模块以及线路接口，其中，

所述音频接口，用于根据所述移动终端基于支付信息生成的音频信号生成差分形式的音频数字信号发送至所述中央控制模块；

所述中央控制模块，用于对所述音频接口发送的所述音频数字信号进行编码处理生成音频编码信号发送至所述线路接口；

所述线路接口，用于接收所述中央控制模块发送的所述音频编码信号传送至所述电子签名装置；

所述电子签名装置，用于接收所述音频接收装置发送的所述音频编码信号，并从该音频编码信号中提取出所述支付信息进行电子签名处理，生成电子签名数据。

进一步地，所述音频接口包括：声道、差分信号采集单元以及转换单元，其中，

所述声道，用于将接收到的所述音频信号，以左右两路声道同时传输的方式生成差分信号发送至所述差分信号采集单元；

所述差分信号采集单元，用于采集所述差分信号，进行信号拼接组合处理生成音频差分模拟信号发送至所述转换单元；

所述转换单元，用于接收所述音频差分模拟信号，进行模数转换处理生成音频数字信号发送至所述中央控制模块。

进一步地，还包括：状态指示装置，用于获取所述音频接收装置实时生成的电子签名装置的工作状态信息并进行显示。

与现有技术相比，本实用新型所述的一种抗干扰的音频接收设备及***，达到了如下效果：

采用本实用新型的技术方案在接收所述移动终端发出的音频信号时，比如通过音频接收设备上的左右声道或者麦克与左（右）声道同时接收得到两路音频形式的差分信号，虽然信号中含有干扰，但由于差分信号的对称特性，两路差分信号中都包涵几乎同样的干扰，从而对两路差分信号进行拼接组合处理便可以将干扰信号相互抵消，有效解决了对移动终端的音频接口发出的音频数据进行接收采集时的信号干扰的问题。

当然，实施本实用新型的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例一所述的抗干扰的音频接收设备的结构框图。

图2是图1本实用新型实施例二所述的抗干扰的音频接收设备中所述音频接口101的具体结构框图。

图3是本实用新型实施例三所述的抗干扰的音频接收方法的流程框图。

图4是图3本实用新型实施例三所述的抗干扰的音频接收方法的步骤301的具体流程框图。

图5是本实用新型实施例四所述的抗干扰的音频接收***的结构框图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本实用新型的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

实施例一

如图1所示，为本实用新型实施例一所述的一种抗干扰的音频接收设备，与移动终端和电子签名设备相耦接，该设备包括：音频接口101、中央控制模块102以及线路接口103，其中，

所述音频接口101，与所述移动终端以及中央控制模块102相耦接，用于采集所述移动终端发出的音频信号分别进行处理如差分、去噪、放大和模数转换，生成差分形式的所述音频数字信号发送至所述中央控制模块102。

所述中央控制模块102，与所述音频接口101以及线路接口103相耦接，用于在相应的电池提供电能的情况下，对所述音频接口101发送的所述音频数字信号进行编码处理生成音频编码信号发送至所述线路接口103。

在本实施例中，所述中央控制模块102可以采用型号为ML610Q407、ML610Q479、S1C17653等的单片机，但不只限于此。该中央控制模块102中内置的嵌入式操作***程序在生产过程中被一次性烧录入单片机中，以后可通过所述线路接口103采用串口通信方式在通过密钥认证获得本设备的程序更改权限后完成针对本设备中程序的更新。

所述线路接口103，与所述中央控制模块102和移动终端相耦接，用于在相应的电池提供电能的情况下，接收所述中央控制模块102发送的所述音频编码信号传送至所述电子签名设备。

进一步地，所述音频接口103采用串口通信方式实现与所述电子签名设备的连接，具体可以是USB接口和/或Mini B型5Pin接口，在本实施例中，所述线路接口103设置多个端口，分别为：Vcc、GND以及UART-TX，其中，Vcc与GND端口与电源供应设备（如：电池）相连接，用于所述音频接收设备与外部电源连接时，完成充电功能；UART-TX端口与所述电子签名设备相连接，UART-TX端口用于向所述电子签名设备发送信息。

作为一种优选方式，在本实施例中，所述音频接收设备还可以包括：电源模块104和状态指示模块105，其中，

所述电源模块104，与所述音频接口101、中央控制模块102、线路接口103以及状态指示模块105相耦接，用于为所述音频接口101、中央控制模块102、线路接口103以及状态指示模块105提供电能，并接收外部电源通过所述线路接口103传送的电能进行充电。

进一步地，所述电源模块104采用纽扣式充电电池和/或具有充电功能的电池实现。在本实施例中，所述电源模块104还可以与一开关控制按键相耦接，所述开关控制按键用于对所述电源模块104进行开关控制。

所述状态指示模块105，与所述中央控制模块102和电源模块104相耦接，用于在所述电源模块104提供电能的情况下，获取所述中央控制模块102实时生成的所述工作状态信息进行显示。

进一步地，所述状态指示模块105可以为状态指示灯、状态指示器和/或具有状态显示功能的显示器件。在本实施例中，所述状态指示模块105为由LED（Light-Emitting Diode，发光二级管）构成的指示灯，通过有节奏的明暗变化，将所述音频接收设备所处的工作状态表现出来，如所述音频接收设备需要充电，则该指示灯采用1秒点亮一次的方式提示；当所述音频接收设备处于正常工作模式，则该指示灯采用长点亮的方式提示。本领域技术人员可以理解，所述指示灯的提示方式有多种，可以根据实际应用时的需要进行调节，在此不作出具体限定。

实施例二

本实施例中的所述音频接收设备的结构和上述实施例一中的一致，故在此不再敖述。所述音频接口101以音频方式实现所述音频接收设备与移动终端的连接及通讯，该音频接口101具体内部结构如图2所示，所述音频接口101包括：声道1011、差分信号采集单元1012以及转换单元1013，其中，

所述声道1011，与所述差分信号采集单元1012和移动终端相耦接，用于将接收到的所述移动终端发出的所述音频信号以左右两路声道同时传输的方式生成差分信号发送至所述差分信号采集单元1012。

所述差分信号采集单元1012，与所述声道1011和转换单元1013相耦接，用于采集所述声道1011发送的所述差分信号进行信号拼接组合处理生成音频差分模拟信号发送至所述转换单元1013。

进一步地，所述差分信号采集单元1012可以由差分电路和/或具有相似功能的器件构成。

所述转换单元1013，与所述差分信号采集单元1012和中央控制模块102相耦接，用于接收所述差分信号采集单元1012发送的所述音频差分模拟信号进行模数转换处理生成音频数字信号发送至所述中央控制模块102。

进一步地，所述转换单元1013为由模数转换器和/或相应电路构成的转换单元。

需要说明的是，在实际应用中，差分信号的传输区别于传统的一根信号线一根地线的传输方式，所述差分信号在两根传输线上都传输信号，两路信号的振幅相等，相位相反。所述移动终端的音频口（所述移动终端的音频口包括：左声道、右声道以及麦克风传输通道）在发出所述音频信号时，可以从上述三个通道中任选两个即可，优先左右声道。本实用新型所述音频接收设备中的所述声道以左右两路的方式进行接收，其左右两路声道再以等幅反相的方式同时传输信号，此时的信号便具有差分特性，即为差分信号。

故在所述差分信号采集单元1012采集到所述差分信号后，当信号源产生了干扰时（如毛刺电压），干扰信号会同时叠加在两路差分信号上，利用差分的技术原理将两路采集值相减后，即消除了干扰信号。具体使用公式表示为：两路信号的采集值分别为A和B，获取的正确数值以X表示，干扰信号以C表示，那么差分表示为X=A-B，当信号源上存在干扰信号后差分表示为：X=(A+C)-(B+C)，以此即抵消了干扰信号。

承载所述差分信号的走线称为差分走线。所述差分信号较普通单端信号走线相比，具有以下显著特性：

1、抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合度强，故当外界存在噪声干扰时，几乎同时被耦合到所述两条差分走线上，所以外界的共模噪声可以被完全抵消；

2、能有效抑制EMI（Electromagnetic Interference，电磁干扰），由于两路所述差分信号的极性相反，其对外辐射的电磁场可以相互抵消；

3、时序定位精确，由于所述差分信号的开关变化位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阀值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。

另外，所述差分信号生成及传输过程中容易出现延迟的现象，本实用新型中，针对所述差分信号的延迟进行控制可以在PCB板（PrintedCircuitBoard，印制电路板）上采取如下方式：

方式1、布成多层板结构

本实用新型所述音频接收设备的电路板采用布成多层板形式，在物理空间条件允许的情况下，将所述差分信号与其它信号分别放在不同的层。例如，在四层板中，通常可以按照：差分信号层、地层、电源层、其它信号层的方式进行布层。

方式2、计算差分信号阻抗，并控制阻抗

本实用新型中的所述差分信号的电压摆幅较小,为了确保该差分信号在传输线当中传播时不受反射信号的影响，所述差分信号要求传输线阻抗受控（阻抗控制的好坏程度将直接影响所述差分信号完整性及延迟），通常差分阻抗为100-/-10Ω。

在此，对其进行阻抗控制如下：

（1）阻抗可以通过合理设置参数计算得出。通过计算，阻抗值与绝缘层厚度成正比，与介电常数、导线的厚度及宽度成反比。

（2）确定左右声道走线线宽及间距后，在走线时严格按照计算出的线宽和间距，两线的间距需一直保持平行，同时在计算线宽和间距时遵守紧耦合的原则，即差分对线间距小于或等于线宽。当两条差分信号线距离很近时，电流传输方向相反，其磁场相互抵消，电场相互耦合，电磁辐射减小，而且两条所述差分信号线设置于同一层，从而避免分层走线。因为在PCB板的实际加工过程中，由于层叠之间的层压对精确度大大低于同层蚀刻精度，以及层压过程中的介质流失，不能保证差分线的间距等于层间介质厚度，会造成层间差分对的差分阻抗变化。

(3)为确保信号的质量，差分信号走线应该尽可能短而直，并减少走线中的过孔数，避免出现太多弯折，弯折处使用45°或弧线弯，避免90°弯。

方式3、不同差分线之间的处理

所述差分信号走线方式可以为微带线或带状线。必要时在不同差分线之间加地孔隔离以防止相互间的串扰，且所述差分信号尽量远离其它信号，不采用跨平面分割。

以上方式优选是一起使用，另外，也可挑选其中一两个配对使用。

实施例三

如图3所示，为本实用新型实施例三所述的一种抗干扰的音频接收方法，该方法包括：

步骤301，对采集的移动终端发出的音频信号进行处理，生成差分形式的音频数字信号；

步骤302，对所述音频数字信号进行编码处理生成音频编码信号；

步骤303，将所述音频编码信号发送至电子签名设备。

对于步骤302，对所述音频数字信号进行编码处理生成音频编码信号，进一步为：对所述音频数字信号进行编码处理生成音频编码信号，同时获取实时生成的所述工作状态信息并进行显示。

具体来说，将获取实时生成的所述工作状态信息可以通过状态指示灯、状态指示器和/或具有状态显示功能的显示器件进行显示，其中，当由LED构成的指示灯时，通过具有节奏的明暗变化过程获取实时生成的所述工作状态信息并进行显示。

在实际应用中，采用本实施例所述抗干扰的音频接收方法的设备或装置需要实时接收电能供应。

进一步地，如图4所示，所述步骤301具体包括：

步骤3011，将所述移动终端发出的所述音频信号以左右两路声道同时传输的方式生成差分信号；

步骤3012，采集所述差分信号并进行信号拼接组合处理生成音频差分模拟信号；

步骤3013，将所述音频差分模拟信号进行处理生成差分形式的音频数字信号。

在实际应用中，音频信号的传输接口以左右两路声道的形式将所述移动终端发出的音频信号传输给相应的差分信号采集器件，左右两路声道同时发出两个等值、反相的信号，便可以形成差分信号。

由于装置部分已经对本实用新型实施例进行了详细描述，这里对实施例中涉及的方法与装置对应部分的展开描述省略，不再赘述。对于方法中具体内容的描述可参考装置实施例的内容，这里不再具体限定

实施例四

实施例四为所述的抗干扰的音频接收***，在实际应用中，用户可以通过该***使用移动设备进行支付信息的电子签名以完成电子支付，如图5所示，所述抗干扰的音频接收***包括：移动终端501、音频接收装置502以及电子签名装置503，其中，

所述移动终端501，与所述音频接收装置502相耦接，用于生成含有支付信息的音频信号发送至所述音频接收装置502。

所述音频接收装置502，包括：音频接口、中央控制模块以及线路接口，其中，

所述音频接口，用于采集所述移动终端501根据支付信息生成的音频信号并进行差分和处理，生成差分形式的音频数字信号发送至所述中央控制模块；

所述中央控制模块，用于对所述音频接口发送的所述音频数字信号进行编码处理生成音频编码信号发送至所述线路接口；

所述线路接口，用于接收所述中央控制模块发送的所述音频编码信号传送至所述电子签名装置503；

所述移动终端503，与所述音频接收装置502相耦接，用于接收所述音频接收装置502发送的所述音频编码信号，并从该音频编码信号中提取出所述支付信息进行电子签名处理，生成电子签名数据。

在实际应用中，所述电子签名装置501与用户的银行账户相关联，其生成的所述电子签名数据便成为用户在电子支付交易中有效的支付凭证。

进一步地，所述音频接收装置502与上述实施例一和二中描述的所述音频接收设备具有相同的结构和功能，其中，音频接口包括：声道、差分信号采集单元以及转换单元，其中，

所述声道，用于将接收到的所述音频信号，以左右两路声道同时传输的方式生成差分信号发送至所述差分信号采集单元；

所述差分信号采集单元，用于采集所述差分信号，进行信号拼接组合处理生成音频差分模拟信号发送至所述转换单元；

所述转换单元，用于接收所述音频差分模拟信号，进行模数转换处理生成音频数字信号发送至所述中央控制模块。

在实际应用中，作为一种优选方式，所述抗干扰的音频接收***中还可以包括一状态指示装置，用于获取所述音频接收装置实时生成的电子签名装置的工作状态信息并进行显示，从而可以让使用者直观地了解到所述***的运行状态。

在本实施例中，所述抗干扰的音频接收***中具体展开部分与上述实施例一至三中相对应，在此不再赘述，可参考实施例一至三中的内容，这里不再具体限定。

与现有技术相比，本实用新型所述的一种抗干扰的音频接收设备及***，达到了如下效果：

采用本实用新型的技术方案在接收所述移动终端发出的音频信号时，比如通过音频接收设备上的左右声道或者麦克与左（右）声道同时接收得到两路音频形式的差分信号，虽然信号中含有干扰，但由于差分信号的对称特性，两路差分信号中都包涵几乎同样的干扰，从而对两路差分信号进行拼接组合处理便可以将干扰信号相互抵消，有效解决了对移动终端的音频接口发出的音频数据进行接收采集时的信号干扰的问题。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本实用新型的实施例可提供为方法、***或计算机程序产品。因此，本实用新型可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本实用新型可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种抗干扰的音频接收设备，与移动终端和电子签名设备相耦接，其特征在于，该设备包括：音频接口、中央控制模块以及线路接口，其中，

所述音频接口，用于根据所述移动终端基于支付信息生成的音频信号，生成差分形式的音频数字信号发送至所述中央控制模块；

所述中央控制模块，用于对所述音频接口发送的所述音频数字信号进行编码处理生成音频编码信号发送至所述线路接口；

所述线路接口，用于接收所述中央控制模块发送的所述音频编码信号传送至所述电子签名设备。

2.如权利要求1所述的抗干扰的音频接收设备，其特征在于，所述音频接口，进一步包括：声道、差分信号采集单元以及转换单元，其中，

所述声道，用于将接收到的所述移动终端发出的所述音频信号，以左右两路声道同时传输的方式生成差分信号发送至所述差分信号采集单元；

所述差分信号采集单元，用于采集所述声道发送的所述差分信号，进行信号拼接组合处理生成音频差分模拟信号发送至所述转换单元；

所述转换单元，用于接收所述差分信号采集单元发送的所述音频差分模拟信号，进行模数转换处理生成音频数字信号发送至所述中央控制模块。

3.如权利要求1所述的抗干扰的音频接收设备，其特征在于，还包括：状态指示模块，用于获取所述中央控制模块实时生成的所述电子签名设备的工作状态信息并进行显示。

4.一种抗干扰的音频接收***，其特征在于，包括：移动终端、音频接收装置以及电子签名装置，其中，

所述移动终端，用于生成含有支付信息的音频信号发送至所述音频接收装置；

所述音频接收装置，包括：音频接口、中央控制模块以及线路接口，其中，

所述音频接口，用于根据所述移动终端基于支付信息生成的音频信号生成差分形式的音频数字信号发送至所述中央控制模块；

所述中央控制模块，用于对所述音频接口发送的所述音频数字信号进行编码处理生成音频编码信号发送至所述线路接口；

所述线路接口，用于接收所述中央控制模块发送的所述音频编码信号传送至所述电子签名装置；

所述电子签名装置，用于接收所述音频接收装置发送的所述音频编码信号，并从该音频编码信号中提取出所述支付信息进行电子签名处理，生成电子签名数据。

5.如权利要求4所述的抗干扰的音频接收***，其特征在于，所述音频接口包括：声道、差分信号采集单元以及转换单元，其中，

所述声道，用于将接收到的所述音频信号，以左右两路声道同时传输的方式生成差分信号发送至所述差分信号采集单元；

所述差分信号采集单元，用于采集所述差分信号，进行信号拼接组合处理生成音频差分模拟信号发送至所述转换单元；

所述转换单元，用于接收所述音频差分模拟信号，进行模数转换处理生成音频数字信号发送至所述中央控制模块。

6.如权利要求4所述的抗干扰的音频接收***，其特征在于，还包括：状态指示装置，用于获取所述音频接收装置实时生成的电子签名装置的工作状态信息并进行显示。

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