一种智能手机获取监测环境温度、湿度的实现方法

4.1 耳机连接物理接口电路

　　本方案兼容这两种耳机接口标准，通过如图4电路，硬件自动识别耳机接口并进行对应硬件配置，该麦克风与地自动判别自适应电路包含地信号自适应电路和麦克信号自适应电路，当该电路插入到手机耳机端口后，能根据所插入的耳机接口类型，自动调整外设备端的麦克风信号和地信号极性，达到适应不同的手机耳机接口的目的。如图4所示所述地信号自适应电路，由分别接至麦克信号与地信号的MOS管Q3或Q4和偏置电阻R24或者R27所组成，该MOS管选用N沟道MOSFET 2N7002，利用手机地信号和麦克信号的特性来自动调整相应的地信号同设备地连接。所述的麦克信号自适应电路，由两个分别接于地信号和麦克信号上的二极管D6和D7组成，所述的两个二极管的正极端分别接至地信号与麦克信号，负极端与设备端MIC信号连接，利用手机麦克信号的直流偏置来自动调整相应的麦克信号同设备端麦克信号连接。

4.2 数据传输模块的软件设计

　　耳机外设温湿度测量解决方案需要执行两个软件程序：

　　● 运行在智能手机上的应用APP程序;

　　● 运行在耳机外设EFM32ZG108F16微控制器上的嵌入式固件。

　　通信双方的手机与耳机外设终端采用软件方法实现。左声道被用作手机至耳机外设装置的数据传输。有效数据被封装在一个小数据包，曼彻斯特线路便把被用于这些数据位的编码。在耳机外设装置上，EFM32内置的比较器被用于将模拟数据转换成数字数据。EFM32用于解码这些曼彻斯特编码的比特数据流并继续处理，这些有效数据通过程序对从耳机音频输出接口采集到的音频信号进行差分曼彻斯特解码，解码后的数据命令将指挥微控制器对环境温湿度传感器启动数据采集，并将数据存储在微控制器RAM中，然后依次对这些采集数据再进行差分曼彻斯特编码，经整形电路，并送到耳机音频输入MIC接口，发到手机端作解码。程序由3个线程构成，当数据传输服务程序在手机上启动后形成3个线程：(1)创建一个音频交流信号左声道发送线程，负责设置输出最大音量，生成固定频率音频交流信号，并发送到音频输出线路上;(2)创建一个监听音频输入接口数据的线程，负责对从音频输入接口采集到的音频信号，进行差分曼彻斯特解码，解码输出数据存放在接收数据缓存，然后调用外部业务程序执行耳机外设的测量温湿度的命令，上传采集到的数据;(3)主线程循环等待发送数据缓存中的数据存入事件，当外部业务程序在数据要发送时，将要发送的数据放入共享的发送数据缓存时，所述的主线程取到要发送的数据，进行差分曼彻斯特编码，再用操作系统的音频控制接口函数发送到音频输出接口MIC通路上。

　　针对耳机设端的嵌入式软件，主要运行于free RTOS操作系统，如图5为耳机外设端软件流程图，其中底层数据传送帧格式为：Stat byte+ n byte+ End byte，驱动层将主要完成曼彻斯特(Manchester)数据收发编码是关键，MCU将使用内部的模拟比较器+定时器捕获来作解码;而数据编码则通过MCU内部的SPI+DMA 作编码。

　　如图6所示为智能手机应用软件流程图，这里我们将提供运行于Android操作系统下的App应用程序节选例程，采用java编程，分为通过录音把耳机外设发送上来的方波数据转换为PCM数据。

5 结语

　　本方案设计并实现了利用耳机音频接口传输，实现智能手机扩展监测环境温湿度数据显示，从实际测试状况来看，基本达到了应用需求，可兼容满足2种不同耳机接口标准的智能手机拓展应用，由此给智能手机拓展应用带来深远影响。

参考文献：

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