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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号201910282615.0(22)申请日2019.04.09(71)申请人南昌大学地址330000江西省南昌市红谷滩新区学府大道999号(72)发明人鄢秋荣 戴伟辉 洪珠 杨晟韬 方哲宇 (74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人胡群(51)Int.Cl.H04B10/116(2013.01)H04L29/06(2006.01)H04L29/08(2006.01)H04W4/80(2018.01)(54)发明名称一种可见光多媒体数据下载装置和方法(57)摘要本发明提供了一种可见光多媒体数据下载装置和方法，包括多个服务器、多个终端和云端；所述服务器包括主机、蓝牙接收模块、FPGA信号处理模块A、触摸显示屏和LED发射单元；所述终端包括PIN探测模块、FPGA信号处理模块B、USB接口单元和手机；所述主机与蓝牙接收模块信号连接，用于主机接收来自手机通过蓝牙发送的多媒体数据下载信号或取消多媒体数据下载信号；所述主机通过VGA与触摸显示屏相连，用于触摸显示屏显示服务器所处的工作状态以及通过点击触摸显示屏向主机发送服务指令；本发明通过手机APP扫码和手机下载多媒体数据，以极低的手机数据流量实现多媒体数据的下载，且通信速率高、误码率低，让用户有更佳体验感。权利要求书3页说明书7页附图5页CN110113099A2019.08.09CN110113099A1.一种可见光多媒体数据下载装置，其特征在于：包括多个服务器、多个终端和云端；所述服务器包括主机、蓝牙接收模块、FPGA信号处理模块A、触摸显示屏和LED发射单元；所述终端包括PIN探测模块、FPGA信号处理模块B、USB接口单元和手机；所述主机与蓝牙接收模块信号连接，用于主机接收来自手机通过蓝牙发送的多媒体数据下载信号或取消多媒体数据下载信号；所述主机通过VGA与触摸显示屏相连，用于触摸显示屏显示服务器所处的工作状态以及通过点击触摸显示屏向主机发送服务指令；所述服务器主机通过网线与云端相连，用于服务器向云端发送服务请求信号；用于云端向服务器发送服务请求允许信号或服务请求禁用信号、多媒体数据；所述主机、FPGA信号处理模块A、LED发射单元依次连接，用于服务器向终端发送多媒体数据；所述PIN探测模块、FPGA信号处理模块B、USB接口单元、手机依次连接，用于终端接收服务器发送的多媒体数据。2.根据权利要求1所述的一种可见光多媒体数据下载装置，其特征在于：所述LED发射单元包括预均衡电路、放大电路和LED驱动电路；所述预均衡电路由电阻R1、R2、电容C1组成，所述电阻R1、电容C1并联连接，输出接电阻R2再接地构成预均衡电路；所述放大电路由电阻R3、R4和运算放大器AD8066组成，所述预均衡电路的输出接运算放大器AD8066的同相输入端，所述运算放大器AD8066的反相输入端通过R3接地，输出端经电阻R4与反相输入端相连构成反馈放大电路；所述LED驱动电路由电阻R6、场效应管Q1、Q2和LED灯组成，所述场效应管Q1、Q2并联连接，源极接地，栅极接电阻R5，漏极与电阻R6、LED灯串联接5V电源；所述预均衡电路的输入端输入FPGA信号处理模块A输出的调制编码信号；所述预均衡电路的输出信号输入放大电路的输入端，放大后的信号通过电阻R5输入LED驱动电路，然后通过LED灯转换为光信号形式发送出去。3.根据权利要求1所述的一种可见光多媒体数据下载装置，其特征在于：所述PIN探测模块包括光电探测器PC10-6、第一级放大电路、第二级放大电路和阈值比较电路；所述第一级放大电路由电阻R7、R8、R9和运算放大器AD8620 A组成；所述第二级放大电路由电阻R10、滑动变阻器R11和运算放大器AD8620 B组成；所述阈值比较电路由电位器R12和比较器LM393组成，所述比较器LM393的反相输入端与电位器R12的中间调整端相连，电位器R12另外两端一端接地一端接5V电源；所述光电探测器PC10-6将接收到的光信号转换为电信号，输入至第一级放大电路的输入端，信号经光电转换和放大后输入至第二级放大电路的输入端，信号经过第二级放大后输入至阈值比较电路的正相输入端，将信号的幅值与阈值比较电路设置好的阈值进行比较，高于阈值的信号输出高电平，低于阈值的信号输出低电平。4.根据权利要求1所述的一种可见光多媒体数据下载装置，其特征在于：所述服务器中主机的网络接口与云端的网络接口通过网线连接，所述终端的USB接口单元与手机通过数据线连接，所述服务器的LED发射单元与终端的PIN探测模块对齐，三者组成可见光多媒体数据下载的场景。5.一种可见光多媒体数据下载方法，其特征在于：包括以下步骤：1】扫描二维码，服务器和终端开始工作：点击手机APP图标将手机APP打开，手机开始扫描二维码，扫码成功后，服务器、终端准权 利 要 求 书1/3页2CN110113099A2备工作，服务器进入初始状态，触摸显示屏显示对应状态画面，终端也进入初始状态，手机APP上同时也显示对应初始状态画面；2】服务器向云端发送服务请求信号：2.1】通过服务器的触摸显示屏上显示的初始状态画面，用户可以按需在触摸显示屏上进行一系列操作，进行操作后，服务器的主机即可收到服务请求功能指令；2.2】在服务器主机收到服务请求功能指令后，服务器输出服务请求信号，并通过主机网口发送给云端，服务器进入服务请求状态；3】云端接收到服务器发送的服务请求信号，并反馈服务请求结果：3.1】云端通过网线接收到服务器发送的服务请求信号，并将服务请求信号输入至云端数据库；3.2】云端数据库会将收到的服务请求信号进行数据比对：如果数据比对结果一致则表示服务请求通过，准备通过网线发送服务请求允许信号，云端进入服务请求允许状态；如果数据对比结果存在差异则表示服务请求禁用，准备通过网线发送服务请求禁用信号，云端进入服务请求禁用状态；4】云端传输服务请求允许信号或服务请求禁用信号、多媒体数据至服务器：若云端处于服务请求禁用状态，则云端会将服务请求禁用信号发送出去，服务器主机会接收到服务请求禁用信号，云端返回至初始状态，不会传输多媒体数据给服务器；若云端处于服务请求允许状态，则云端会将服务请求允许信号发送出去，服务器主机会接收到服务请求允许信号，云端进入多媒体数据待发送工作状态，准备将用户所需多媒体数据通过网线送到服务器；5】服务器接收云端发送的服务请求允许信号或服务请求禁用信号、多媒体数据：5.1】若服务器主机接收到是的服务请求允许信号，则服务器处于服务请求允许状态，并且在触摸显示屏亮显对应状态，再点击触摸显示屏键，则服务器主机会准备接收多媒体数据，服务器进入多媒体数据接收工作状态；若服务器主机接收到是的服务请求禁用信号，则服务器处于服务请求禁用状态，并且在触摸显示屏亮显对应状态，再点击触摸显示屏键，服务器返回到初始状态；5.2】在服务器进入多媒体数据接收工作状态后，则服务器主机开始接收通过网线从云端发送过来的多媒体数据，并将多媒体数据缓存在主机内存，缓存完毕，服务器进入多媒体数据待发送状态，云端返回至初始状态；6】服务器主机发送多媒体数据至终端：6.1】将手机通过数据线连接USB接口单元，打开手机蓝牙开关，点击手机APP内设键发送多媒体数据下载信号至服务器蓝牙接收模块，蓝牙接收模块接收到多媒体数据下载信号并传输至服务器主机，服务器主机接收到该信号后，开始将缓存在服务器主机内存的多媒体数据发送至终端，服务器进入多媒体数据发送工作状态；也可点击手机APP内设键，发送取消多媒体数据下载信号至服务器蓝牙接收模块，蓝牙接收模块接收到取消多媒体数据下载信号并传输至服务器主机，服务器主机接收到该信号后，清除缓存在服务器主机内存的多媒体数据，服务器返回到初始状态；6.2】在服务器进入多媒体数据发送工作状态后，服务器主机开始将多媒体数据传输至FPGA信号处理模块A，FPGA信号处理模块A将多媒体数据进行调制编码并转发至LED发射单权 利 要 求 书2/3页3CN110113099A3元，LED发射单元开始将处理后的多媒体数据电信号转换成光信号形式，并发射出去；7】终端下载服务器主机缓存的多媒体数据：在服务器进入多媒体数据发送工作状态后，服务器的LED发射单元与终端的PIN探测模块自动对齐，终端的PIN探测模块开始接收多媒体数据光信号，并将其转化为电信号形式，将该电信号放大和比较提取后，送入FPGA信号处理模块B解调解码，FPGA信号处理模块B将解调解码后的多媒体数据通过USB接口单元传送给手机存储，待所需多媒体数据全部下载完成；8】多媒体数据下载完成后的工作选择：手机接收完多媒体数据后，若还需进行其它多媒体数据下载，点击触摸显示屏的触摸键，则服务器返回到初始状态，再重复上述操作即可完成多媒体数据的再一次下载；若需结束多媒体数据下载，点击触摸显示屏的触摸键，将手机从USB接口电路中断开，而后服务器返回到扫码前的非工作状态。权 利 要 求 书3/3页4CN110113099A4一种可见光多媒体数据下载装置和方法技术领域[0001]本发明涉及可见光通信技术领域，具体为一种可见光多媒体数据下载装置和方法。背景技术[0002]可见光通信技术是利用快速亮灭闪烁的光脉冲来传输信息，能够同时实现LED灯照明与通信的双重功能。该通信技术绿色低碳、以近乎零耗能实现通信，还有极高的安全性，与光纤通信拥有同样的优点，高带宽，高速率。[0003]目前，人们获取多媒体数据的途径主要是网络，通过WiFi无线网络、3G和4G移动网络等可以获取海量多媒体数据。WiFi无线网络使用便捷，最大的问题是功耗高、安全性低、稳定性差、且存在很大时延；3G和4G移动网络使用范围广泛，但存在固话资费相对较高，通信速率受到容量限制，覆盖范围受到地域限制等问题。发明内容[0004]本发明针对上述背景技术中存在的问题，提出一种可见光多媒体数据下载装置和方法，除了具有通信速率高、安全性能高、误码率低和功耗低等优点之外，还可以实现以极低手机数据流量实现大容量多媒体数据下载，让用户可以在任何有该服务器和终端一体设备的场所下载多媒体数据，有极大的实用性。[0005]为实现上述目的，本发明实施方式的一方面提供一种可见光多媒体数据下载装置，包括多个服务器、多个终端和云端；所述服务器包括主机、蓝牙接收模块、FPGA信号处理模块A、触摸显示屏和LED发射单元；所述终端包括PIN探测模块、FPGA信号处理模块B、USB接口单元和手机；[0006]所述主机与蓝牙接收模块信号连接，用于主机接收来自手机通过蓝牙发送的多媒体数据下载信号或取消多媒体数据下载信号；[0007]所述主机通过VGA与触摸显示屏相连，用于触摸显示屏显示服务器所处的工作状态以及通过点击触摸显示屏向主机发送服务指令；[0008]所述服务器主机通过网线与云端相连，用于服务器向云端发送服务请求信号；用于云端向服务器发送服务请求允许信号或服务请求禁用信号、多媒体数据；[0009]所述主机、FPGA信号处理模块A、LED发射单元依次连接，用于服务器向终端发送多媒体数据；[0010]所述PIN探测模块、FPGA信号处理模块B、USB接口单元、手机依次连接，用于终端接收服务器发送的多媒体数据。[0011]进一步的，所述LED发射单元包括预均衡电路、放大电路和LED驱动电路；所述预均衡电路由电阻R1、R2、电容C1组成，所述电阻R1、电容C1并联连接，输出接电阻R2再接地构成预均衡电路；所述放大电路由电阻R3、R4和运算放大器AD8066组成，所述预均衡电路的输出接运算放大器AD8066的同相输入端，所述运算放大器AD8066的反相输入端通过R3接地，输说 明 书1/7页5CN110113099A5出端经电阻R4与反相输入端相连构成反馈放大电路；所述LED驱动电路由电阻R6、场效应管Q1、Q2和LED灯组成，所述场效应管Q1、Q2并联连接，源极接地，栅极接电阻R5，漏极与电阻R6、LE