智能手机的数据端口解决方案
智能手机正在成为一种普及的计算和通信平台。随着每一代新一代智能手机在执行曾经需要计算机或专用设备的过程和数据密集型应用程序方面变得更好。现代ghz和多核处理器现在正在使用几年前所需功率的一小部分来完成实时任务。
智能手机正在取代分立式手持式仪器，就像pc和笔记本电脑取代更大，更笨重，更昂贵的设备一样：成为用户界面和流程引擎。发生这种情况时，需要在夹式，插入式或无线传感器/传感器之间建立更好，更快的数据端口。
本文介绍了常见的智能手机数据端口，并介绍了工程师使用这些解决方案的方法连接各种传感器和外围设备，根据需要利用智能手机作为高分辨率显示器，触摸屏，流程引擎和链接到云。
一开始
早期的计算机使用像rs-232这样的便捷串口连接外围设备和终端以及计算机到计算机连接的事实标准。打印机，绘图仪，编程器，在线仿真器以及各种通用和专用工具利用串行端口实现轻松通用的连接。然而，虽然智能手机上不再提供流行的基于uart的rs-232端口，但串行连接仍然是一种方式。最低成本和最简单的i/o链路解决方案是音频输入和音频输出端口，它们是使用小型立体声输入/输出音频插孔即可访问。例如，插入耳机插孔，提供两个（立体声44.1 khz）音频输出，能够使用低成本的双绞线或屏蔽电缆可靠地传输两个独立的modem数据流。
这种解决方案很有吸引力，因为它是一种低成本，精心设计，易于理解的技术，由多家优质制造商提供支持。 maxim 73m2901ce-igv/f ic调制解调器就是一个很好的例子，其波特率为300波特至9600波特。由于音频流是独立的，因此您可以分离输入和输出数据速率。高噪声环境可以使用更可靠的bell 103a进行输入，并在出路时使用9600波特v.32数据流。在这两种情况下，这些都是相对较慢的数据传输速率，因此这些类型的应用通常用于非数据密集和标记化控制和状态。
多通道桶式插孔，如2.5 mm tensility 50-00401可以在简单的插入式电缆中提供单声道输入通道和立体声输出通道（图1）。作为低成本的螺栓固定式传感器接口，简单的电路可以使用ask，fsk或psk调制为智能手机提供原始或处理过的数据。甚至频率计数器模式也可以提供门控，更新的读数。
图1：成本最低的连接可以使用多声道桶式插孔将音频流输入和走出智能手机。这里，两个输出流和一个输入流共用一个公共接地外壳。
请注意，并非所有手机和/或平板电脑都具有直接单声道或立体声麦克风或线路输入功能。一些支持带麦克风的耳机可能会实现一个包含音频的3声道插头。旧的粘贴式声学耦合橡胶外壳和支架在这里不是一个优雅的解决方案，但可以在手机或平板电脑oem时使用作为设备的一部分。
值得注意的是，调制解调器的数据速率限制主要受到承载信号的电话线特性的限制。由于电话线不再是限制因素，因此没有理由不能使用音频输出端口或连接到智能手机的专用硬件来实现更高速的调制解调器。对于具有更高数据速率的卓越音频通道的智能手机尤其如此。
irda收发器
可以利用成帧串行异步uart数据包结构的无线视距端口是irda。这些收发器是相对小尺寸，低成本的模块，可放置在智能手机附近，并以小至2.5 mm的包装从115.2 kbit/sec传输到4 mbit/sec数据速率。
尽管rf技术正在侵入用于遥控器的ir技术，但ir仍然是娱乐系统遥控器的主要领导者。这种大批量使用使这些部件保持低成本和竞争力，并使它们成为将智能手机和平板电脑的数据连接耦合的解决方案。
例如，考虑到vishay tfdu4301-tt1 115.2 kb/sec低-profile收发器，结合了ir发射器和pin光电二极管（图2）。远程控制范围高达12米，全双工数据链路可在2.4 v下工作，并使用分离式电源，允许发射器和接收器使用不同的功率电平，可以独立开关，并且可以小于1待机模式下的μa。
图2：齐平或直角表面贴装红外线收发器模块提供大批量的低成本优势
小型，高速链路可以使用rohm rpm973-h11e2a等部件，支持更高速率的4 mbit/sec数据速率。此功能还可以降至2.4 v，在空闲模式（1 ma）内消耗更多功率，但包括功能内置的完整远程控制。这简化了传感器模块的警报和警报类型，因为已建立的代码集是开箱即用。
这些低成本收发器模块捆绑在一起的技术数量非常之多。调制器和解调器有助于区分噪声和信号。但请注意，像麦克风输入插孔一样，并非所有手机或平板电脑都具有irda，因此如果您的目标是您可能想要oem或支持的特定智能手机或平板电脑，这是一种i/o技术。
usb
usb端口标准已成为有线外设的通用互连介质。 usb长度限制在几米，非常适合小巧紧凑的高速链路。但是，与其通用名称不同，有几种不同的标准和专有usb连接器。
最广泛部署的usb是usb 2.x，其峰值大约为480 mbits/sec。例如，传统支持意味着usb 2.0仍将支持usb 1.1 12 mbit/sec速率，因此锁定到所需速率可确保未来几代标准的可访问性。
可以利用几个优秀的独立usb外围设备接口设备为现代手机创建紧凑的嵌入式附件。以microchip的简单14引脚mcp2221-i/sl为例。它直接从usb端接口和获取电源，并提供本地端uart和i 2 c端口。这些都是大多数微控制器所共有的，使其易于直接连接。请注意gpio矩阵，包括a/d和d/a转换器（图3）。这使得该部件成为一个很好的解决方案，因为它包含通用连接介质中的通信和数据采集。
图3：单芯片usb接口还包含用于外部通信的通用uart和i 2 c接口。 gpio引脚可以是数字输入或输出，也可以是模拟。
usb的一个有趣的好处是它提供了一个可桥接的单片方式，可以连接到各种固定功能，如以太网，ata， smbus和spi，仅举几例。关于下一代智能手机是否需要实施usb 3.x或是否代表太多成本和复杂性问题，仍在继续争论。 5 gbit/sec数据速率比480 mbit/sec数据速率2.0快一个数量级，但3.1 10 gbit/sec风味即将到来。
无需电线
p>
无线互连技术为分布式传感器阵列应用提供了最佳解决方案。许多优秀的高速无线协议可用于将来自各种共址位置的数据路由到中央处理单元和通信集线器。
虽然智能手机和连接的平板电脑可能内置3g和4g连接，这不是连接本地化传感器的方法。这些蜂窝网络在全球范围内运行，国家和国际法律和标准可能禁止私人部署竞争的无线电波链路。但是，对于某些应用程序，这种特殊的一致性和许可可能不是问题;如果利用全球蜂窝网络是您设计的一部分，那么像lime microsystem lms7002m这样的蜂窝连接设备可以为全球连接提供cdma，gsm，hspa，lte，td-scdma和wcdma协议覆盖。
大多数设计的实用方法是利用广泛部署和低成本的无线协议，大多数智能手机和平板电脑都提供直接支持。使用单片wi-fi收发器芯片的一个优点是能够创建相当庞大的分布式传感器网络。可以部署低成本的无线路由器和交换机，并且可以远距离传输传感器信息。
ti支持的简单支持部件如ti的simplelink系列产品cc3100r11mrgc封装了2.4 ghz 16 mbit/sec wi-fi 802.11 b/g/n功能网络以及内部arm处理器。针对物联网（iot），嵌入式堆栈可同时处理八个tcp或udp套接字以及两个同时使用的tls和ssl套接字，为几乎任何传感器提供足够的高速连接。然而，真正的高清和高帧率视频可能是一个问题，特别是如果它具有扩展的调色板和红外灵敏度。
大多数智能手机和平板电脑实现的其他常见协议与传感器阵列一起使用的是蓝牙，尤其是蓝牙低功耗。同样，由于传统支持和双模设备，可以利用低速模式以及更高速模式。对于1 mbit及以下的部件，stmicroelectronics bluenrgqtr（该公司bluenrg系列的成员）等部件利用了4.x版的蓝牙低能耗模式。嵌入式arm处理器具有完整的嵌入式协议栈，可提供完整的链路控制和主机安全性（图4）。更重要的是，这部分可以在绘制10 ma峰值时充当主设备或从设备。
图4：专用通信外围设备芯片实现了rf收发器以及电源管理，安全性，i/o和时序，使这些部件成为低功耗和分布式智能手机传感器阵列的理想解决方案。
当需要54 mbit/sec的速度来更高速地连接到要求更高的传感器时，模块化的epcos（tdk）模块值得考虑。 b30931d7020y918的工作电压为1.8 v，提供uart输出，便于嵌入式接口。接收时最高可达65 ma，传输时最高可达345 ma。如果54 mbit/sec的速度让这个单元更快地进入睡眠状态，整体功率可能会降低。
总的来说，工程师应该注意开放插座的数量或系留设备的数量可能分别是对wi-fi和蓝牙的限制，因此在提交之前验证您的拓扑约束。
可以使用的其他接口是可用于传输高速数据的视频流（如果你不关心影响显示器）。显示存储器可用于存储hdmi端口的数据块，例如，重复突发。虽然对于输出数据的高速突发可能是一个新颖的想法，但这对大多数人来说并不实用。
正如我们在本文中所展示的那样，对于大多数应用来说，插件和无线端口都是现代的智能手机和平板电脑足够灵活，支持得足以处理在不久的将来可能出现的任何传感器问题。因此，请选择您的技术并继续。
苹果将推出搭载其自研5nm处理器的Mac产品
蓄电池在线监测系统的功能与特点是什么
特斯拉“第9版”软件：“开始开启完全自动驾驶功能”
OPPOR9S和荣耀9如何选择?华为荣耀9与OPPOR9S全方位区别评测
爱立信在全球斩获116个5G商用合同，华为面临巨大危机
智能手机的数据端口解决方案
用NE555来DIY制作寻光机器人
华高科发布了2018年半年度业绩预告修正公告
路虎将推出一款全新的跨界SUV车型，有望采用双电机纯电系统
网络分析仪的原理及应用
主动红外入侵探测器的安装环境_主动红外探测器的安装注意事项
联通上线5G升级包 9.9元即可畅享5G流量
嵌入式状态监测与故障诊断装置设计
智能硬件创新设计行业走势及战略布局
基于LINUX的嵌入式浏览器的设计与实现
华为史上最好看手机今天发布 叫板iPhone7
带鱼屏+升降镜头？颜值超高，但看到处理器？再见？
适用于传输少量数据的蓝牙低能耗技术
IBM助力客户斩获多项IDC中国未来企业大奖
三种write mode，你真的理解吗？
智能手机正在取代分立式手持式仪器，就像pc和笔记本电脑取代更大，更笨重，更昂贵的设备一样：成为用户界面和流程引擎。发生这种情况时，需要在夹式，插入式或无线传感器/传感器之间建立更好，更快的数据端口。
本文介绍了常见的智能手机数据端口，并介绍了工程师使用这些解决方案的方法连接各种传感器和外围设备，根据需要利用智能手机作为高分辨率显示器，触摸屏，流程引擎和链接到云。
一开始
早期的计算机使用像rs-232这样的便捷串口连接外围设备和终端以及计算机到计算机连接的事实标准。打印机，绘图仪，编程器，在线仿真器以及各种通用和专用工具利用串行端口实现轻松通用的连接。然而，虽然智能手机上不再提供流行的基于uart的rs-232端口，但串行连接仍然是一种方式。最低成本和最简单的i/o链路解决方案是音频输入和音频输出端口，它们是使用小型立体声输入/输出音频插孔即可访问。例如，插入耳机插孔，提供两个（立体声44.1 khz）音频输出，能够使用低成本的双绞线或屏蔽电缆可靠地传输两个独立的modem数据流。
这种解决方案很有吸引力，因为它是一种低成本，精心设计，易于理解的技术，由多家优质制造商提供支持。 maxim 73m2901ce-igv/f ic调制解调器就是一个很好的例子，其波特率为300波特至9600波特。由于音频流是独立的，因此您可以分离输入和输出数据速率。高噪声环境可以使用更可靠的bell 103a进行输入，并在出路时使用9600波特v.32数据流。在这两种情况下，这些都是相对较慢的数据传输速率，因此这些类型的应用通常用于非数据密集和标记化控制和状态。
多通道桶式插孔，如2.5 mm tensility 50-00401可以在简单的插入式电缆中提供单声道输入通道和立体声输出通道（图1）。作为低成本的螺栓固定式传感器接口，简单的电路可以使用ask，fsk或psk调制为智能手机提供原始或处理过的数据。甚至频率计数器模式也可以提供门控，更新的读数。
图1：成本最低的连接可以使用多声道桶式插孔将音频流输入和走出智能手机。这里，两个输出流和一个输入流共用一个公共接地外壳。
请注意，并非所有手机和/或平板电脑都具有直接单声道或立体声麦克风或线路输入功能。一些支持带麦克风的耳机可能会实现一个包含音频的3声道插头。旧的粘贴式声学耦合橡胶外壳和支架在这里不是一个优雅的解决方案，但可以在手机或平板电脑oem时使用作为设备的一部分。
值得注意的是，调制解调器的数据速率限制主要受到承载信号的电话线特性的限制。由于电话线不再是限制因素，因此没有理由不能使用音频输出端口或连接到智能手机的专用硬件来实现更高速的调制解调器。对于具有更高数据速率的卓越音频通道的智能手机尤其如此。
irda收发器
可以利用成帧串行异步uart数据包结构的无线视距端口是irda。这些收发器是相对小尺寸，低成本的模块，可放置在智能手机附近，并以小至2.5 mm的包装从115.2 kbit/sec传输到4 mbit/sec数据速率。
尽管rf技术正在侵入用于遥控器的ir技术，但ir仍然是娱乐系统遥控器的主要领导者。这种大批量使用使这些部件保持低成本和竞争力，并使它们成为将智能手机和平板电脑的数据连接耦合的解决方案。
例如，考虑到vishay tfdu4301-tt1 115.2 kb/sec低-profile收发器，结合了ir发射器和pin光电二极管（图2）。远程控制范围高达12米，全双工数据链路可在2.4 v下工作，并使用分离式电源，允许发射器和接收器使用不同的功率电平，可以独立开关，并且可以小于1待机模式下的μa。
图2：齐平或直角表面贴装红外线收发器模块提供大批量的低成本优势
小型，高速链路可以使用rohm rpm973-h11e2a等部件，支持更高速率的4 mbit/sec数据速率。此功能还可以降至2.4 v，在空闲模式（1 ma）内消耗更多功率，但包括功能内置的完整远程控制。这简化了传感器模块的警报和警报类型，因为已建立的代码集是开箱即用。
这些低成本收发器模块捆绑在一起的技术数量非常之多。调制器和解调器有助于区分噪声和信号。但请注意，像麦克风输入插孔一样，并非所有手机或平板电脑都具有irda，因此如果您的目标是您可能想要oem或支持的特定智能手机或平板电脑，这是一种i/o技术。
usb
usb端口标准已成为有线外设的通用互连介质。 usb长度限制在几米，非常适合小巧紧凑的高速链路。但是，与其通用名称不同，有几种不同的标准和专有usb连接器。
最广泛部署的usb是usb 2.x，其峰值大约为480 mbits/sec。例如，传统支持意味着usb 2.0仍将支持usb 1.1 12 mbit/sec速率，因此锁定到所需速率可确保未来几代标准的可访问性。
可以利用几个优秀的独立usb外围设备接口设备为现代手机创建紧凑的嵌入式附件。以microchip的简单14引脚mcp2221-i/sl为例。它直接从usb端接口和获取电源，并提供本地端uart和i 2 c端口。这些都是大多数微控制器所共有的，使其易于直接连接。请注意gpio矩阵，包括a/d和d/a转换器（图3）。这使得该部件成为一个很好的解决方案，因为它包含通用连接介质中的通信和数据采集。
图3：单芯片usb接口还包含用于外部通信的通用uart和i 2 c接口。 gpio引脚可以是数字输入或输出，也可以是模拟。
usb的一个有趣的好处是它提供了一个可桥接的单片方式，可以连接到各种固定功能，如以太网，ata， smbus和spi，仅举几例。关于下一代智能手机是否需要实施usb 3.x或是否代表太多成本和复杂性问题，仍在继续争论。 5 gbit/sec数据速率比480 mbit/sec数据速率2.0快一个数量级，但3.1 10 gbit/sec风味即将到来。
无需电线
p>
无线互连技术为分布式传感器阵列应用提供了最佳解决方案。许多优秀的高速无线协议可用于将来自各种共址位置的数据路由到中央处理单元和通信集线器。
虽然智能手机和连接的平板电脑可能内置3g和4g连接，这不是连接本地化传感器的方法。这些蜂窝网络在全球范围内运行，国家和国际法律和标准可能禁止私人部署竞争的无线电波链路。但是，对于某些应用程序，这种特殊的一致性和许可可能不是问题;如果利用全球蜂窝网络是您设计的一部分，那么像lime microsystem lms7002m这样的蜂窝连接设备可以为全球连接提供cdma，gsm，hspa，lte，td-scdma和wcdma协议覆盖。
大多数设计的实用方法是利用广泛部署和低成本的无线协议，大多数智能手机和平板电脑都提供直接支持。使用单片wi-fi收发器芯片的一个优点是能够创建相当庞大的分布式传感器网络。可以部署低成本的无线路由器和交换机，并且可以远距离传输传感器信息。
ti支持的简单支持部件如ti的simplelink系列产品cc3100r11mrgc封装了2.4 ghz 16 mbit/sec wi-fi 802.11 b/g/n功能网络以及内部arm处理器。针对物联网（iot），嵌入式堆栈可同时处理八个tcp或udp套接字以及两个同时使用的tls和ssl套接字，为几乎任何传感器提供足够的高速连接。然而，真正的高清和高帧率视频可能是一个问题，特别是如果它具有扩展的调色板和红外灵敏度。
大多数智能手机和平板电脑实现的其他常见协议与传感器阵列一起使用的是蓝牙，尤其是蓝牙低功耗。同样，由于传统支持和双模设备，可以利用低速模式以及更高速模式。对于1 mbit及以下的部件，stmicroelectronics bluenrgqtr（该公司bluenrg系列的成员）等部件利用了4.x版的蓝牙低能耗模式。嵌入式arm处理器具有完整的嵌入式协议栈，可提供完整的链路控制和主机安全性（图4）。更重要的是，这部分可以在绘制10 ma峰值时充当主设备或从设备。
图4：专用通信外围设备芯片实现了rf收发器以及电源管理，安全性，i/o和时序，使这些部件成为低功耗和分布式智能手机传感器阵列的理想解决方案。
当需要54 mbit/sec的速度来更高速地连接到要求更高的传感器时，模块化的epcos（tdk）模块值得考虑。 b30931d7020y918的工作电压为1.8 v，提供uart输出，便于嵌入式接口。接收时最高可达65 ma，传输时最高可达345 ma。如果54 mbit/sec的速度让这个单元更快地进入睡眠状态，整体功率可能会降低。
总的来说，工程师应该注意开放插座的数量或系留设备的数量可能分别是对wi-fi和蓝牙的限制，因此在提交之前验证您的拓扑约束。
可以使用的其他接口是可用于传输高速数据的视频流（如果你不关心影响显示器）。显示存储器可用于存储hdmi端口的数据块，例如，重复突发。虽然对于输出数据的高速突发可能是一个新颖的想法，但这对大多数人来说并不实用。
正如我们在本文中所展示的那样，对于大多数应用来说，插件和无线端口都是现代的智能手机和平板电脑足够灵活，支持得足以处理在不久的将来可能出现的任何传感器问题。因此，请选择您的技术并继续。
苹果将推出搭载其自研5nm处理器的Mac产品
蓄电池在线监测系统的功能与特点是什么
特斯拉“第9版”软件：“开始开启完全自动驾驶功能”
OPPOR9S和荣耀9如何选择?华为荣耀9与OPPOR9S全方位区别评测
爱立信在全球斩获116个5G商用合同，华为面临巨大危机
智能手机的数据端口解决方案
用NE555来DIY制作寻光机器人
华高科发布了2018年半年度业绩预告修正公告
路虎将推出一款全新的跨界SUV车型，有望采用双电机纯电系统
网络分析仪的原理及应用
主动红外入侵探测器的安装环境_主动红外探测器的安装注意事项
联通上线5G升级包 9.9元即可畅享5G流量
嵌入式状态监测与故障诊断装置设计
智能硬件创新设计行业走势及战略布局
基于LINUX的嵌入式浏览器的设计与实现
华为史上最好看手机今天发布 叫板iPhone7
带鱼屏+升降镜头？颜值超高，但看到处理器？再见？
适用于传输少量数据的蓝牙低能耗技术
IBM助力客户斩获多项IDC中国未来企业大奖
三种write mode，你真的理解吗？