实现无线数据终端通用串行总线音频传输的方法及装置.pdf

本发明公开了一种实现无线数据终端通用串行总线音频传输的方法及装置。其方法为将无线数据终端与终端设备之间的USB音频数据传输通道，采用USB规范定义的标准的USB AUDIO CLASS枚举成一个USB声卡设备，传输音频数据；该装置包括无线数据终端、USB声卡设备、终端设备。所述USB声卡设备仅传输音频数据，而不对音频数据进行处理；终端设备的音频设备驱动以访问USB声卡设备接口的方式访问终端设备USB端点，并对音频数据PCM码流进行读取和释放，或者，压缩和回传；终端设备的物理声卡对音频数据PCM码流进行编解码及D/A或A/D转换。采用本发明的方法及装置，对USB音频数据传输通道进行专门优化，充分利用终端设备处理音频数据的强大能力，增强了VOUSB的实际应用效果。

1、  一种实现无线数据终端通用串行总线音频传输的方法，其特征在于，将无线数据终端和终端设备之间的USB音频数据传输通道枚举为USB声卡设备，该方法包括以下步骤：
无线数据终端通过所述USB声卡设备向终端设备发送音频数据，终端设备通过自身的音频设备驱动访问所述USB声卡设备获取音频数据；
终端设备通过自身的音频设备驱动向所述USB声卡设备发送音频数据，无线数据终端通过所述USB声卡设备接收该音频数据。

2、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将无线数据终端和终端设备之间的USB音频数据传输通道枚举为USB声卡设备，包括：
无线数据终端将传输音频数据的无线数据终端USB端点定义为声卡，并将该无线数据终端USB端点通过USB数据线连接到终端设备USB端点；
终端设备向无线数据终端请求获取所连接声卡的设备描述符、配置描述符、描述符集合，无线数据终端收到请求后，向终端设备发送设备描述符、配置描述符、描述符集合；
终端设备根据获取的设备描述符、配置描述符、描述符集合确定能够提供USB的驱动，加载相应符合USB规范的音频设备驱动，由音频设备驱动对声卡进行配置，得到USB声卡设备。

3、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端设备包括音频设备驱动、用户界面UI和物理声卡，
所述终端设备通过自身的音频设备驱动访问USB声卡设备获取音频数据，包括：音频设备驱动以访问USB声卡设备接口的方式访问所述USB声卡设备，对传输到USB声卡设备的脉冲编码调制PCM码流进行读取和释放；UI通过音频设备接口访问音频设备驱动，将PCM码流传输到物理声卡。

4、  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端设备包括音频设备驱动、用户界面UI和物理声卡，
所述终端设备通过自身的音频设备驱动向USB声卡设备发送音频数据，包括：物理声卡由模拟音频信号得到PCM码流；UI从物理声卡获取该PCM码流，并通过音频设备驱动的音频设备接口将PCM码流传输到音频设备驱动，音频设备驱动向USB声卡设备发送PCM码流。

5、  一种实现无线数据终端通用串行总线音频传输的装置，其特征在于，该装置包括：无线数据终端、USB声卡设备和终端设备，
无线数据终端，用于通过USB声卡设备向终端设备发送音频数据，通过USB声卡设备接收来自终端设备的音频数据。
USB声卡设备，用于在无线数据终端和终端设备之间传输音频数据；
终端设备，用于通过自身的音频设备驱动访问USB声卡设备获取来自无线数据终端的音频数据，通过自身的音频设备驱动向USB声卡设备发送音频数据。

6、  根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述USB声卡设备包括：无线数据终端侧USB驱动、无线数据终端USB端点和终端设备USB端点，
所述无线数据终端侧USB驱动与无线数据终端的基带处理模块相连；
所述无线数据终端USB端点通过USB数据线与终端设备USB端点相连；
所述终端设备USB端点与终端设备的音频设备驱动相连。

7、  根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述终端设备包括音频设备驱动、用户界面UI和物理声卡，
音频设备驱动用于以访问USB声卡设备接口的方式访问所述终端设备USB端点，对传输到终端设备USB端点的PCM码流进行读取和释放；
UI用于通过音频设备接口访问音频设备驱动，将PCM码流传输到物理声卡；
物理声卡用于由PCM码流得到模拟音频信号。

8、  根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述终端设备包括音频设备驱动、用户界面UI和物理声卡，
物理声卡用于由模拟音频信号得到PCM码流；
UI用于从物理声卡获取该PCM码流，并通过音频设备驱动的音频设备接口将PCM码流传输到音频设备驱动；
音频设备驱动用于向所述终端设备USB端点发送PCM码流。

实现无线数据终端通用串行总线音频传输的方法及装置
技术领域
本发明涉及音频数据传输技术，具体涉及一种实现无线数据终端通用串行总线音频传输的方法及装置。
背景技术
目前，时分同步的码分多址(TD-SCDMA，Time Division-Synchronous CodeDivision Multiple Access)技术作为中国提出的第三代移动通信标准已经日趋成熟，在TD-SCDMA技术支持下，从网络下载数据和向网络上传数据的速度都得到了极大的提高，而速度的提高又必然会促进用户对音频业务和视频业务需求的增加。
现有技术中，无线数据终端在处理音频数据时，对从空口接收到的模拟音频信号，直接送到相应的射频、编解码器等硬件设备进行解调、解码，最后由扬声器播放；对麦克采集的需要发送的模拟音频信号，在相应的编解码器、射频等硬件设备进行编码、调制后发送出去。这种处理音频数据的方式存在的缺陷在于，由于需要对音频数据进行编码和解码，无线数据终端就必须配有相应的编解码器，增加了硬件成本。
为克服上述音频数据处理方式存在的缺陷，目前比较流行的实现方法是通用串行总线音频传输(VOUSB，Voice Over USB)，以广泛应用的PC作为终端设备对该方法的实现作简单说明。无线数据终端将解调后的音频数据通过USB接口传输到PC进行解码等处理；类似的，将在PC中完成编码等处理的音频数据通过USB接口传输到无线数据终端。这样无线数据终端在硬件上就不再需要编解码器，降低了硬件成本。而且，相比于无线数据终端，PC具有更强的计算能力和更多的内存资源，因此对音频数据具有更强大的处理能力，能够进行更加丰富的处理，如：可进行去噪、润饰、混音等处理。
图1为现有技术中VOUSB的实现方法示意图，无线数据终端的空中接口接收远端设备经无线通信网络发来的模拟音频信号，并传输到射频进行解调，之后，由基带处理模块对解调后的音频数据进行放大和数字滤波处理，得到脉冲编码调制(PCM，Pulse Code Modulation)码流，再将PCM码流传输到无线数据终端侧USB驱动，由该无线数据终端侧USB驱动将PCM码流传输到无线数据终端的USB端点，最后，按照USB标准的批量传输方式，PCM码流经无线数据终端的USB端点传输到终端设备的USB端点。这里，无线数据终端侧USB驱动的作用是从基带处理模块接收音频数据并传输到无线数据终端的USB端点，或从无线数据终端的USB端点读出音频数据并传输到基带处理模块。所述USB标准的批量传输方式的特点是支持在不确定的时间内进行大量的数据传输，能保证数据一定可以传输，但不保证传输的带宽和延时，因此数据传输的实时性不好；另外，对于以USB标准的批量传输方式传输的音频数据，终端设备没有标准驱动对其进行处理，若要对该音频数据进行处理，需要借助于用户界面(UI，User Interface)来实现，其实现过程如下：
对无线数据终端发送到终端设备的USB端点的PCM码流，终端设备侧USB驱动将其读出，并进一步由终端设备的UI从终端设备侧USB驱动读取并释放，之后，将PCM码流传输到物理声卡。物理声卡对传输来的PCM码流进行解码，再经A/D转换等处理得到模拟音频信号，最后将模拟音频信号送扬声器播放。所述物理声卡可以为PCI接口的声卡或USB声卡等。这里，终端设备侧USB驱动的作用是从终端设备USB端点读出音频数据传输到UI，或从UI获取音频数据传输到终端设备的USB端点。
但目前基于VOUSB的实现方法中，对无线数据终端和终端设备之间的USB音频数据传输通道仅仅是作为数据的传输通道，这样带来的问题是没有针对音频数据传输的特点做专门的优化，在实时性等方面影响了VOUSB的实际应用效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现无线数据终端通用串行总线音频传输的方法及装置，充分利用终端设备处理音频数据的强大能力，增强VOUSB的实际应用效果。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明公开了一种实现无线数据终端通用串行总线音频传输的方法，将无线数据终端和终端设备之间的USB音频数据传输通道枚举为USB声卡设备，关键是该方法包括以下步骤：
无线数据终端通过所述USB声卡设备向终端设备发送音频数据，终端设备通过自身的音频设备驱动访问所述USB声卡设备获取音频数据；终端设备通过自身的音频设备驱动向所述USB声卡设备发送音频数据，无线数据终端通过所述USB声卡设备接收该音频数据。
所述将无线数据终端和终端设备之间的USB音频数据传输通道枚举为USB声卡设备，包括：无线数据终端将传输音频数据的无线数据终端USB端点定义为声卡，并将该无线数据终端USB端点通过USB数据线连接到终端设备USB端点；终端设备向无线数据终端请求获取所连接声卡的设备描述符、配置描述符、描述符集合，无线数据终端收到请求后，向终端设备发送设备描述符、配置描述符、描述符集合；终端设备根据获取的设备描述符、配置描述符、描述符集合确定能够提供USB的驱动，加载相应符合USB规范的音频设备驱动，由音频设备驱动对声卡进行配置，得到USB声卡设备。
所述终端设备包括音频设备驱动、用户界面UI和物理声卡，其中，所述终端设备通过自身的音频设备驱动访问USB声卡设备获取音频数据，包括：音频设备驱动以访问USB声卡设备接口的方式访问所述USB声卡设备，对传输到USB声卡设备的脉冲编码调制PCM码流进行读取和释放；UI通过音频设备接口访问音频设备驱动，将PCM码流传输到物理声卡。
所述终端设备包括音频设备驱动、用户界面UI和物理声卡，其中，所述终端设备通过自身的音频设备驱动向USB声卡设备发送音频数据，包括：物理声卡由模拟音频信号得到PCM码流；UI从物理声卡获取该PCM码流，并通过音频设备驱动的音频设备接口将PCM码流传输到音频设备驱动，音频设备驱动向USB声卡设备发送PCM码流。
本发明还公开了一种实现无线数据终端通用串行总线音频传输的装置，该装置包括：无线数据终端、USB声卡设备和终端设备，
无线数据终端，用于通过USB声卡设备向终端设备发送音频数据，通过USB声卡设备接收来自终端设备的音频数据。
USB声卡设备，用于在无线数据终端和终端设备之间传输音频数据；
终端设备，用于通过自身的音频设备驱动访问USB声卡设备获取来自无线数据终端的音频数据，通过自身的音频设备驱动向USB声卡设备发送音频数据。
所述USB声卡设备包括：无线数据终端侧USB驱动、无线数据终端USB端点和终端设备USB端点，其中，所述无线数据终端侧USB驱动与无线数据终端的基带处理模块相连；所述无线数据终端USB端点通过USB数据线与终端设备USB端点相连；所述终端设备USB端点与终端设备的音频设备驱动相连。
所述终端设备包括音频设备驱动、用户界面UI和物理声卡，其中，音频设备驱动用于以访问USB声卡设备接口的方式访问所述终端设备USB端点，对传输到终端设备USB端点的PCM码流进行读取和释放；UI用于通过音频设备接口访问音频设备驱动，将PCM码流传输到物理声卡；物理声卡用于由PCM码流得到模拟音频信号。
所述终端设备包括音频设备驱动、用户界面UI和物理声卡，其中，物理声卡用于由模拟音频信号得到PCM码流；UI用于从物理声卡获取该PCM码流，并通过音频设备驱动的音频设备接口将PCM码流传输到音频设备驱动；音频设备驱动用于向所述终端设备USB端点发送PCM码流。
由此可见，相比现有技术而言，本发明所提供的一种实现无线数据终端通用串行总线音频传输的方法及装置具有下述特点和优点：
首先，将无线数据终端和终端设备之间的USB音频数据传输通道，采用USB规范定义的标准的USB AUDIO CLASS枚举成一个USB声卡设备来传输音频数据，而广泛使用的终端设备上的操作系统都默认的提供了符合USB规范的音频设备驱动的实现，因此，音频设备驱动以访问USB声卡设备接口的方式访问终端设备的USB端点；音频设备驱动对从USB端点读取的音频数据进行读取和释放。
其次，采用USB标准的同步传输方式传输音频数据具有好的实时性，且终端设备具有针对该同步传输方式的标准驱动，即音频设备驱动，对终端设备USB端点的音频数据的读取和释放都是在音频设备驱动中完成，其处理优先级高于在应用程序UI中处理，因此，在终端设备系统负载很重的时候，音频数据的处理依然有很好的实时性。
最后，UI通过音频设备接口来访问音频设备驱动，将完成释放的音频数据传输到物理声卡。由于UI是通过音频设备接口来访问音频设备驱动，减少了UI对音频设备驱动的依赖；音频设备接口是标准接口，不用关注底层音频设备驱动实现的细节，且操作系统可移植性好，让UI实现起来更加简单、可靠。
针对音频数据传输的特点，对USB音频数据传输通道进行抽象和优化，充分利用终端设备处理音频数据的强大能力，增强VOUSB的实际应用效果。
附图说明
图1为现有技术中VOUSB的实现方法示意图；
图2为本发明中将USB音频数据传输通道抽象成USB声卡设备的示意图；
图3为本发明中无线数据终端作为音频数据接收方的传输流程图；
图4为本发明中无线数据终端作为音频数据发送方的传输流程图；
图5为本发明中实现无线数据终端通用串行总线音频传输的装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图2为本发明中将USB音频数据传输通道抽象成USB声卡设备的示意图。对比图1，本发明中，借用USB规范中USB声卡应用方法将无线数据终端与终端设备之间的USB音频数据传输通道抽象成一个USB声卡设备。所述USB音频数据传输通道指：无线数据终端侧USB驱动、无线数据终端的USB端点、终端设备的USB端点、以及两个USB端点之间的USB数据线在内的音频数据传输通道。实现USB音频数据传输通道抽象成一个USB声卡设备的关键在于，将USB音频数据传输通道，采用USB规范定义的标准的USB AUDIO CLASS枚举成一个USB声卡设备。所述枚举通过以下步骤来实现：首先，无线数据终端侧将传输音频数据的无线数据终端USB端点定义为一个声卡，并将该无线数据终端USB端点通过USB数据线连接到终端设备USB端点；之后，终端设备向无线数据终端发送请求，请求获取所连接声卡的设备描述符、配置描述符、描述符集合等信息；无线数据终端在收到请求后，向终端设备发送所请求的设备描述符、配置描述符、描述符集合等信息；然后，终端设备在获取这些信息并根据这些信息确定能够提供USB的驱动以后，加载相应符合USB规范的音频设备驱动；最后，终端设备在得到各种描述符之后，认为所连接的声卡的信息已经齐全，便由音频设备驱动对声卡进行配置，配置成功即可实现无线数据终端与终端设备之间的音频数据传输。至此，枚举过程结束，实现了将USB音频数据传输通道枚举成USB声卡设备。无线数据终端与USB声卡设备的无线数据终端侧USB驱动相连接；终端设备与USB声卡设备的终端设备USB端点相连接。
不同于通常的USB声卡等物理声卡所具有的音频数据处理能力，且可将处理后的音频数据直接送到扬声器播放，该USB声卡设备的特点是具有和物理声卡一样的访问接口和使用方法，对用户来说就好像是一个实际的物理声卡，但实际上，这个USB声卡设备只具有音频数据传输功能，而没有真实的音频数据处理能力，如果还要对收到的音频数据进行处理，就需要借助于终端设备上的物理声卡来实现。对于终端设备发送到无线数据终端的音频数据，无线数据终端将通过无线通信网络传输到远端设备。所述远端设备可以为无线数据终端或终端设备。如果远端设备还要对收到的音频数据进行处理，对于远端设备是终端设备的情况，直接借助该终端设备上的物理声卡处理音频数据后播放；对于远端设备是无线数据终端的情况，将接收到的音频数据传输到和该无线数据终端通过USB声卡设备相连的终端设备，借助于该终端设备上的物理声卡处理音频数据后播放。
由于将无线数据终端和终端设备之间的USB音频数据传输通道，采用USB规范定义的标准的USB AUDIO CLASS枚举成一个USB声卡设备，实现音频数据传输，而广泛使用的终端设备上的操作系统都默认的提供了符合USB规范的音频设备驱动的实现，因此，对于由无线数据终端发送到USB声卡设备的终端设备USB端点的音频数据，音频设备驱动以访问USB声卡设备接口的方式访问该终端设备USB端点；音频设备驱动在访问终端设备USB端点时，对发送到该终端设备USB端点的音频数据进行读取和释放，相比于现有的由应用程序UI读取和释放音频数据，由音频设备驱动进行读取和释放优先级更高，因此，即使在终端设备系统负载很重的时候，音频数据的处理依然具有很好的实时性；音频设备驱动除了向下访问终端设备USB端点，向上还可提供音频设备接口，该音频设备接口是标准接口，UI访问该音频设备接口时，不用关注低层的音频设备驱动实现的细节，且操作系统可移植性好，UI可通过音频设备接口访问音频设备驱动并将音频数据传送到物理声卡，减少了UI对音频设备驱动的依赖，使UI实现起来更加简单、可靠。
具体的，利用USB声卡设备实现音频数据传输的过程如图3、图4所示。
图3为无线数据终端作为音频数据接收方的传输流程图，音频数据的传输包括以下步骤：
步骤301：无线数据终端的空中接口接收远端设备经无线通信网络发来的模拟音频信号，并传送到射频等硬件进行解调，之后，由基带处理模块对解调后的音频数据进行放大和数字滤波处理，得到PCM码流。
步骤302：处理后得到的PCM码流由无线数据终端的基带处理模块传输到USB声卡设备的无线数据终端侧USB驱动；之后，按照USB标准的同步传输方式，PCM码流经无线数据终端USB端点和USB数据线被传输到USB声卡设备的终端设备USB端点。
步骤303：在PCM码流传输到终端设备USB端点之后，终端设备的音频设备驱动以访问USB声卡设备接口的方式访问该终端设备USB端点，并对传输到终端设备USB端点的PCM码流进行读取和释放，之后，UI通过音频设备接口访问音频设备驱动，将PCM码流传输到物理声卡。
步骤304：物理声卡对传送来的PCM码流进行解码、D/A转换等处理后得到模拟音频信号，最后，将该模拟音频信号传输到扬声器播放。
图4为无线数据终端作为音频数据发送方的传输流程图，音频数据的传输包括以下步骤：
步骤401：终端设备的麦克将采集的模拟音频信号传送到物理声卡，由物理声卡对其进行A/D转换、编码等处理，得到PCM码流形式的数字音频信号。
步骤402：终端设备的UI从物理声卡获取PCM码流，并通过音频设备驱动的音频设备接口将PCM码流传输到音频设备驱动，由音频设备驱动对PCM码流进行压缩，之后，音频设备驱动以访问USB声卡设备接口的方式将PCM码流回传到USB声卡设备的终端设备USB端点。
步骤403：在PCM码流传输到USB声卡设备的终端设备USB端点之后，按照USB标准的同步传输方式，PCM码流经USB数据线传输到USB声卡设备的无线数据终端USB端点。
步骤404：无线数据终端的基带处理模块通过无线数据终端侧USB驱动获取传输到无线数据终端USB端点的PCM码流，进行放大和数字滤波处理，再经射频进行调制，得到模拟音频信号，最后，由空中接口经无线通信网络发送到远端设备。
为实现上述方法，本发明还提供一种实现无线数据终端通用串行总线音频传输的装置，如图5所示，该装置主要由无线数据终端、USB声卡设备、以及终端设备组成。
其中，无线数据终端，用于通过USB声卡设备向终端设备发送音频数据；通过USB声卡设备接收来自终端设备的音频数据。
USB声卡设备，用于在无线数据终端和终端设备之间传输音频数据。
终端设备，用于通过自身的音频设备驱动访问USB声卡设备获取来自无线数据终端的音频数据，通过自身的音频设备驱动向USB声卡设备发送音频数据。
具体的，终端设备的音频设备驱动以访问USB声卡设备接口的方式访问终端设备USB端点，对传输到该终端设备USB端点的音频数据进行读取和释放，之后，进一步由UI将音频数据传输到物理声卡进行解码、D/A转换，最后由扬声器播放；对麦克采集，并进一步由物理声卡进行A/D转换、编码的音频数据，由UI传输到音频设备驱动进行压缩，之后，由音频设备驱动以访问USB声卡设备接口的方式回传到终端设备USB端点。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。