基于STM32的VLC音频传输系统
发布时间：2021-04-03 21:33
针对可见光通信技术应用,该文提出了一种基于STM32的可见光通信音频传输系统,采用白光LED实现可见光强度调制通信。系统包括服务器、发射端和接收端3个模块。服务器用于存储音频文件并控制播放,在播放音乐时采用UDP协议实现网络通信,将音频数据传输给发射端;发射端由STM32单片机控制接收音频数据并解码,解码后的信号经LED驱动电路调制为可见光信号;接收端采用光电检测元件BPX65将接收到的光信号转换为电信号,再经互阻放大和滤波电路等处理,使扬声器播放出声音。
【文章来源】：实验技术与管理. 2020,37(07)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
可见光通信原理示意图
本文设计并实现了一个基于UDP网络协议和可见光通信技术的局域网音频传输系统,并使用STM32F107VC作为主控芯片。系统主要用于近距离传输音频信号，因此采用模拟音频信号进行可见光调制，在简化设计的同时降低了成本。该系统由服务器、发射端和接收端组成，如图2所示。(1）服务器用于存储音乐文件，在播放时读取音乐文件并将文件通过UDP协议以数据流的方式发送给发射端。
发射端电路实现了信号调制和可见光发射功能，如图3所示，包含音频信号调整和可见光调制2部分。调制是指使待传输的信号加载到光波的过程，可见光调制就是通过改变载波的振幅、强度、频率等方法，使可见光携带信息[11-12]，可通过三极管放大电路来实现，如图3中可见光调制部分。这部分电路利用LED的光调制特性将调整后的音频模拟电信号转换为光信号，其工作原理是为白光LED提供适当的偏置电流和调制电流，同时实现通信和照明功能。白光LED根据结构，可分为单芯片和多芯片2种类型。单芯片型的LED是将蓝光、紫光或某一单色LED作为光源，配合荧光粉发白光，调制速率和发光效率较高，适于作为通信调制光源。传输音频信号不需要很大的带宽，出于经济性和实用性的考虑，本系统采用市面上常见的LWW5SM作为光源。电路中选用的运算放大器型号为LM833，具有16 MHz的增益带宽，其余元件取值已在图中标出。音频信号调整部分对前级VS1053音频解码模块输出的音频模拟信号进行放大和滤波，便于后级可见光发射电路依据电流信号调制光信号；采用电容C1将由前级输入音频信号中的直流分量去除，然后通过一个带RC低通滤波的反向比例器对其进行放大或者缩小并去掉高频噪声。
【参考文献】：
期刊论文
[1]The design and performance analysis of optical wireless ACO-MC-CDMA system in the presence of clipping noise[J]. Kejun JIA,Li HAO. Science China（Information Sciences）. 2018(02)
[2]基于白光LED可见光通信的音频传输系统[J]. 李志全,谢锐杰,王聪,刘同磊,李文超,顾而丹,牛力勇. 发光学报. 2016(07)
[3]可见光通信应用前景与发展挑战[J]. 宋小庆,赵梓旭,陈克伟,廖自力. 激光与光电子学进展. 2015(08)
[4]高速可见光通信中关键使能技术研究[J]. 李荣玲,商慧亮,雷雨,王一光,王源泉,陆肖元,迟楠. 激光与光电子学进展. 2013(05)
[5]室内可见光通信中的分数间隔均衡技术[J]. 王俊波,谢秀秀,曹玲玲,盛明,冯敏. 光学精密工程. 2012(01)
[6]可见光通信及其关键技术研究[J]. 丁德强,柯熙政. 半导体光电. 2006(02)
博士论文
[1]高速可见光通信的调制关键技术研究[D]. 李建锋.北京邮电大学 2015
[2]室内可见光通信系统关键技术研究[D]. 何胜阳.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]基于STM32的室内LED可见光通信系统研究[D]. 王先.山东大学 2014
[2]室内可见光通信系统调制与解调技术研究[D]. 云文岳.长春理工大学 2008
本文编号：3117124
【文章来源】：实验技术与管理. 2020,37(07)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
可见光通信原理示意图
本文设计并实现了一个基于UDP网络协议和可见光通信技术的局域网音频传输系统,并使用STM32F107VC作为主控芯片。系统主要用于近距离传输音频信号，因此采用模拟音频信号进行可见光调制，在简化设计的同时降低了成本。该系统由服务器、发射端和接收端组成，如图2所示。(1）服务器用于存储音乐文件，在播放时读取音乐文件并将文件通过UDP协议以数据流的方式发送给发射端。
发射端电路实现了信号调制和可见光发射功能，如图3所示，包含音频信号调整和可见光调制2部分。调制是指使待传输的信号加载到光波的过程，可见光调制就是通过改变载波的振幅、强度、频率等方法，使可见光携带信息[11-12]，可通过三极管放大电路来实现，如图3中可见光调制部分。这部分电路利用LED的光调制特性将调整后的音频模拟电信号转换为光信号，其工作原理是为白光LED提供适当的偏置电流和调制电流，同时实现通信和照明功能。白光LED根据结构，可分为单芯片和多芯片2种类型。单芯片型的LED是将蓝光、紫光或某一单色LED作为光源，配合荧光粉发白光，调制速率和发光效率较高，适于作为通信调制光源。传输音频信号不需要很大的带宽，出于经济性和实用性的考虑，本系统采用市面上常见的LWW5SM作为光源。电路中选用的运算放大器型号为LM833，具有16 MHz的增益带宽，其余元件取值已在图中标出。音频信号调整部分对前级VS1053音频解码模块输出的音频模拟信号进行放大和滤波，便于后级可见光发射电路依据电流信号调制光信号；采用电容C1将由前级输入音频信号中的直流分量去除，然后通过一个带RC低通滤波的反向比例器对其进行放大或者缩小并去掉高频噪声。
【参考文献】：
期刊论文
[1]The design and performance analysis of optical wireless ACO-MC-CDMA system in the presence of clipping noise[J]. Kejun JIA,Li HAO. Science China（Information Sciences）. 2018(02)
[2]基于白光LED可见光通信的音频传输系统[J]. 李志全,谢锐杰,王聪,刘同磊,李文超,顾而丹,牛力勇. 发光学报. 2016(07)
[3]可见光通信应用前景与发展挑战[J]. 宋小庆,赵梓旭,陈克伟,廖自力. 激光与光电子学进展. 2015(08)
[4]高速可见光通信中关键使能技术研究[J]. 李荣玲,商慧亮,雷雨,王一光,王源泉,陆肖元,迟楠. 激光与光电子学进展. 2013(05)
[5]室内可见光通信中的分数间隔均衡技术[J]. 王俊波,谢秀秀,曹玲玲,盛明,冯敏. 光学精密工程. 2012(01)
[6]可见光通信及其关键技术研究[J]. 丁德强,柯熙政. 半导体光电. 2006(02)
博士论文
[1]高速可见光通信的调制关键技术研究[D]. 李建锋.北京邮电大学 2015
[2]室内可见光通信系统关键技术研究[D]. 何胜阳.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]基于STM32的室内LED可见光通信系统研究[D]. 王先.山东大学 2014
[2]室内可见光通信系统调制与解调技术研究[D]. 云文岳.长春理工大学 2008
本文编号：3117124
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