【正文】 我們可以在這個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上做更多雙向的數(shù)據(jù)通訊，把一些安全性要求更高的操作放到硬件上來完成，從而實(shí)現(xiàn)更高的安全保障，提供更多的功能，適用更多的應(yīng)用場景。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也很簡單。更多的可能性 拉卡拉的使用場景還是太簡單了。所以，其安全性還有待研究。（見參考資料1） 但是根據(jù)我們觀察，貌似拉卡拉的電路板上并沒有特殊的安全相關(guān)模塊。使用專用安全算法，保證一機(jī)一密，一次一密。當(dāng)然，我們還可以在數(shù)據(jù)本身叫上校驗(yàn)和糾錯(cuò)。如果手機(jī)能處理高頻率的信號(hào)，后面的低頻率信號(hào)就可以用來校驗(yàn)前面的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性 拉卡拉用了一個(gè)取巧的方式。 數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?每次通訊報(bào)文在100字節(jié)左右（50個(gè)漢字左右）（見參考資料1）。 有些手機(jī)的Mic不認(rèn)非標(biāo)準(zhǔn)的采樣率。 c)例如同一段音頻信號(hào)，使用A手機(jī)AudioRecord采樣出來，波峰的值大概是32000；另外找一個(gè)手機(jī)可能是3200，根據(jù)我們的多種不同手機(jī)測試，發(fā)現(xiàn)可以相差10倍。這個(gè)問題可以在解碼的時(shí)候，根據(jù)特定的前導(dǎo)碼來判斷。我們發(fā)現(xiàn)，在個(gè)別手機(jī)上，接收到的音頻波形跟其他手機(jī)相比，是反相的。不同android手機(jī)的問題 a) 根據(jù)對(duì)拉卡拉的輸入輸出信號(hào)的分析，我們發(fā)現(xiàn)拉卡拉使用的是調(diào)幅方式，頻率為9600HZ和4800HZ的音頻信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換的問題 耳機(jī)線傳輸一般是1250HZ~9600HZ之間的交流音頻信號(hào)。相關(guān)的一些技術(shù)問題 編碼上如何編碼表示數(shù)據(jù)，如何校驗(yàn)和糾錯(cuò)，如何濾波和解碼數(shù)據(jù)。 c)傳輸上使用什么樣的調(diào)制方式，采用什么樣的波特率、頻率。 其中的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是（細(xì)節(jié)本文暫不討論）： a)如果刷卡失敗，則手機(jī)APP拿到的是一段失敗提示信息。 手機(jī)APP通過AudioRecord對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行采樣，拿到數(shù)字信號(hào)。 在刷卡槽刷卡后，卡的信息傳遞給芯片。 手機(jī)應(yīng)用會(huì)調(diào)用android api的AudioTrack，通過L和R線路給拉卡拉手機(jī)刷卡設(shè)備發(fā)送一段通知信號(hào)（L和R表達(dá)的信息是一樣的，只是波形是反相的，L的高電平對(duì)應(yīng)于R的低電平，還沒搞清楚拉卡拉為什么這么設(shè)計(jì)）。 先在手機(jī)上打開拉卡拉的應(yīng)用。手機(jī)與拉卡拉音頻通訊示意圖 手機(jī)與拉卡拉的音頻通訊大概結(jié)構(gòu)見上圖，大概的流程是： 3.刷卡時(shí)電路板拿到銀行卡信息，再通過A\D模塊轉(zhuǎn)換成音頻傳輸給手機(jī)。電路板最右面的芯片處理輸入信號(hào)和轉(zhuǎn)換刷卡數(shù)據(jù)的A\D（音頻\數(shù)字）處理模塊，它是整個(gè)系統(tǒng)的核心。（見參考資料2） 而iphone、htc、三星、小米等手機(jī)都是國際標(biāo)準(zhǔn)，M和Gnd的順序是反向的。因?yàn)榇嬖趦蓚€(gè)不一樣的標(biāo)準(zhǔn)，國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。其中L和R是接收手機(jī)往外輸出信號(hào)的接口，M是輸出信號(hào)到手機(jī)的接口。左邊的四根引線，對(duì)應(yīng)于耳機(jī)插頭上的4個(gè)區(qū)域。 總體來說，這個(gè)電路板很簡單。 上面左右是一個(gè)常見的拉卡拉設(shè)備，挺好看的。 2.所以，顯然拉卡拉在某些應(yīng)用場景比一些其他的移動(dòng)支付方式更有優(yōu)勢(shì)。目前來說，移動(dòng)支付里，最方便的肯定是支付寶的快捷支付；但考慮國內(nèi)目前的安全環(huán)境，用戶把銀行卡和密碼托管給一個(gè)網(wǎng)站來管理，明顯不如用的時(shí)候輸入一下的方式更能被接受。為什么說更強(qiáng)大呢？因?yàn)樵谑謾C(jī)應(yīng)用app的這一層，拉卡拉可以做很多很多方便的功能，這樣借助于類似傳統(tǒng)的刷卡服務(wù)，提供一系列現(xiàn)在支付寶也正在大力發(fā)展的生活服務(wù)等功能。拉卡拉刷卡器 大家都知道，拉卡拉就是一個(gè)手機(jī)刷卡器。為了了解單片機(jī)上計(jì)時(shí)器的原理，我們先從最原始的計(jì)時(shí)工具——日晷和日歷說起。音頻信號(hào)頻率計(jì)為了驗(yàn)證單片機(jī)可以順利的讀取高低電平信號(hào)并研究這個(gè)信號(hào)頻率上的范圍和精度，也為了研究arduino時(shí)鐘的設(shè)置，我制作了一個(gè)音頻信號(hào)頻率計(jì)，（就是均勻交替的高低電平信號(hào)），通過計(jì)時(shí)器，得到方波每個(gè)波谷的長度（因?yàn)槭莑m358反置），進(jìn)而計(jì)算出這個(gè)方波的頻率。不過固定好還是要涂焊錫，只有面接觸，才能保證信號(hào)質(zhì)量，否則，雜波很夸張。輸出端自然要連在arduino的數(shù)字端口上，這不用解釋。一般電腦是兩個(gè)聲道，充分利用了lm358的兩個(gè)放大器，而放大器5v的電源寄生在arduino上也就可以了。國外那個(gè)網(wǎng)站（就是做Audioserial軟件的那個(gè)用的是lm324，是4個(gè)放大器在一起，原理一致不做解釋）所使用的我繼續(xù)花了個(gè)接線圖，注意這個(gè)圖是為了省空間在元件下面走線了。注意這里，lm358的放大倍數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了本身5v的電源電壓的能力，這我們不必考慮太多，關(guān)鍵是在R1放上一個(gè)大電阻讓放大倍數(shù)足夠使arduino識(shí)別高低電平就可以了。這里我們使用lm358作為放大器。因?yàn)殡娔X音頻輸出大概只有幾十毫伏，而arduino使用的avr單片機(jī)數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)的高電平則是5v。 首先是簡單的電路部分。注意連接方式。另外，iphone用戶也不必發(fā)愁，雖然蘋果能鎖死usb，但是在國外，偉大的極客們?cè)缇臀虺稣l也無法鎖死音頻端口的事實(shí)。事實(shí)上，網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)流傳了android利用音頻線與串口通信的程序，請(qǐng)去電子市場搜索和下載AudioSerialOut程序，一目了然。有人說，ADK就好了？不過ADK需要新的成本，以及復(fù)雜的配置，這些配置對(duì)于一般用戶來說太難以解釋了，就是極客也很難上手。這樣在電話線上載入網(wǎng)絡(luò)通信，就避免了重新布線入戶的成本。原因很簡單，電話是最普及的音頻設(shè)備，甚至說是最普及和最簡單的遠(yuǎn)程通信裝置，即使在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代也是這樣。而原來聲卡中最重要的數(shù)模轉(zhuǎn)換器也被盡量的簡化掉了，因?yàn)槲覀冎恍枰?或1，或者多幾個(gè)數(shù)字而已。不過，這個(gè)信號(hào)的傳遞所使用的頻率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了音頻的所謂2020kHz定義，但是我們看到，原理還是一樣的。這樣我們就用按鍵完成了一段指令的輸入，又經(jīng)過一系列的信號(hào)的傳遞和轉(zhuǎn)換，完成了對(duì)遠(yuǎn)程終端的控制。）那么，有什么現(xiàn)成的例子可以證明這個(gè)在音頻設(shè)備間使用數(shù)字信號(hào)的想法是可行的呢？電話。不過，模擬信號(hào)才是音頻設(shè)備的重頭戲，不信看看森海塞爾耳機(jī)和高保真功放的價(jià)格。正是因?yàn)槲覀兒雎粤恕罢Z氣”之類的我們無法把握的信息，“紙條”才方便傳遞，數(shù)字信號(hào)就是這個(gè)道理。這種”紙條“，我們就叫做數(shù)字信號(hào)。不過我們?nèi)绻麚Q個(gè)方式，使用紙條的話，只要語義清晰，中間有人傳下去，到最后隊(duì)尾收到的肯定是隊(duì)頭想要表達(dá)的內(nèi)容。聲音有強(qiáng)弱的差異，也就是所謂的在模擬信號(hào)中電壓的大小，聲卡或者其他音頻處理設(shè)備要負(fù)責(zé)將他們轉(zhuǎn)化和還原，并不是一件簡單的事情。做過這個(gè)實(shí)驗(yàn)的人就發(fā)現(xiàn)，每次成功的概率不是很高，語音反復(fù)重復(fù)的過程很中可能因?yàn)橹車捻懧暠换烊攵鴱氐缀鸵郧安灰粯?。最簡單的例子便是兩個(gè)手機(jī)上《會(huì)說話的tom貓》對(duì)著喊話，如果我們按照原理說，這兩部手機(jī)不僅實(shí)現(xiàn)了通信，還是無線通信。不過我們換個(gè)思路去思考，在這個(gè)音頻的傳遞過程中，我們?nèi)舭涯切C(jī)械振動(dòng)的采集和產(chǎn)生設(shè)備換成其他的我們想要的信號(hào)產(chǎn)生和接受裝置，那么原則上我們是可以實(shí)現(xiàn)這些裝置與電子設(shè)備的通信的，例如，電腦上的聲卡可以幫助我們實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備的拓展。而如果這些設(shè)備想復(fù)原聲音，只需要將信號(hào)再次返回給數(shù)模轉(zhuǎn)換器，重新轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，驅(qū)動(dòng)音響等設(shè)備產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)械振動(dòng)，傳到耳朵里就是聲音了。音頻就是指我們?nèi)硕Ｄ苈牭降臋C(jī)械振動(dòng)所對(duì)應(yīng)的頻率范圍，一般在20Hz到20kHz之間。只要最后功率能達(dá)到驅(qū)動(dòng)應(yīng)用電路就可以了。 ，不曾考究過。 ，發(fā)光二接管亮了。 做好以后像下面這樣，ugly but works: 3. 實(shí)驗(yàn) 音頻輸出找了個(gè)Android simple frequency generator的軟件，它可以調(diào)整輸出頻率和波形，結(jié)果發(fā)現(xiàn)輸出16448HZ的方波的時(shí)候輸出電壓最大。升壓完了之后經(jīng)過FET組成的橋整流電路，再經(jīng)D1調(diào)整以后就得到直流輸出。 2. 電路 這是電路和對(duì)應(yīng)的元器件型號(hào)表（價(jià)目都列出來了）： J1接耳塞一路輸出（另外一路還可以留作他用）。而手機(jī)的耳塞插孔4有一根是GND，還有一根則是麥克風(fēng)MIC輸入。 下面是我的實(shí)驗(yàn)過程: 1. 手機(jī)的耳塞插孔簡介 手機(jī)耳塞插孔線都是由四根線組成，也就是插頭前面分成四部分，1和2是兩路音頻輸出，這個(gè)對(duì)所有耳機(jī)插孔都是兼容的，極個(gè)別廠商也許會(huì)有例外？至少我沒