随着电子技术对物联网，机器对机器通信和连接设备的关注，设计工程师一直在寻找一种崇高的通信技术模式，以在两个电子设备之间交换信息。虽然已经有很多选项可供选择，例如BLE，NFC，RFID，LoRa，Sigfox等，但一家名为Chirp的公司开发了一种SDK，该SDK允许通过简单地使用设备扬声器和麦克风来通过声音交换数据，而无需削皮。最重要的是，SDK是独立于平台的，并且还支持低功耗数据通信。
SDK将数据编码为唯一的音频流，并通过设备扬声器播放该音频流，然后，任何设备都可以使用麦克风拾取该音频流并对其进行解码，以获取实际消息。该SDK是跨平台的，并且已经支持Android，iOS，Windows和python等。它也可以用于ARM等微控制器平台，并支持ESP32和Raspberry Pi等开发平台。为了进一步了解Chirp及其可能的应用，Circuit Digest与Chirp的首席技术官Daniel Jones博士进行了讨论，讨论了几个问题。答案概括如下
1.线性调频脉冲背后的技术是什么？
线性调频是一种使用声波传输信息的方法。与使用无线电频率的Wi-Fi或蓝牙相反，Chirp将数据编码为可以使用任何计算机扬声器播放（发送）并通过任何计算机麦克风接收的音调，而无需任何其他硬件（例如RF芯片）。这使得Chirp可以在任何带有扬声器和麦克风的消费类设备上使用，例如手机，笔记本电脑，PA系统等，甚至可以通过YoutTube流或电视广播来传输信息。
通过扬声器播放的编码可听音质容易受到人类的影响，听起来像一小段数字鸟乐，因此得名“ chirp”。但是我们还可以利用以下事实：计算机扬声器和麦克风实际上也可以使用人耳无法听到的超声波频率工作，这样我们还可以通过听不到的声音传输信息。
2.我们周围有许多无线通信协议，例如BLE，NFC，RFID，LoRa等。为什么我们仍然需要线性调频？它有什么独特之处？
原因之一是Chirp的摩擦极低。与蓝牙或Wi-Fi不同，我可以使用Chirp立即发起一对多通信，与周围的每个人共享一条消息，而无需与他们配对。它使与房间或桌子周围的所有人快速轻松地共享内容变得容易得多。与以前从未见过的人建立联系或与以前从未见过的机器进行交互时，它非常方便。例如，打开智能储物柜或共享名片等。
除此之外，很多时候我们还看到Chirp也用于点对点通信中。例如，印度的一家公共汽车公司Shuttl正在公共汽车司机和乘客之间使用Chirp来检查该人是否已登上公共汽车以及他的票是否已被兑换。
3.是否可以与Chirp建立网状通信？我可以与多个设备通信吗？
是的，要记住的关于声音的关键事项之一是它是一种太多类型的通信，这意味着在我们发射器的可听范围内的任何附近物体都将听到声音并接收数据。这既有优势也有局限性。优点是，多播共享非常容易。对于网状网络之类的事情，它可能会起作用，但是您需要在彼此的听觉范围内的一系列接收器。因此，通常我们倾向于将chi声用于一个或多个广播场景。
4. Chirp如何不加任何要求地工作？这会导致数据安全问题吗？
我们有一个很小的演示应用程序，称为“ Chirp Messenger”（可在Android和iOS商店中购买），用于显示我们的SDK的工作方式。要发送消息，用户可以键入消息，然后按发送，这会将消息嵌入声音中并通过我的手机扬声器播放。因此，附近运行我们开发人员套件的任何设备都可以通过麦克风接收这些音频。这些音频被解码为组成频率，并进行纠错以抵消噪声和失真的影响，以获得实际的消息。通过这种方式，Chirp可以完全免费释放声音，仅需听取声音并将其解码即可。
通过Chirp发送敏感数据时，可以使用一些安全隐患，例如将一些安全特征分层到现有协议上。由于Chirp只是一种传输介质，因此您可以将任何声音嵌入到这些音调中。例如，您可以使用RSA或AES加密对数据进行加密，然后再通过芯片将其发送，然后使用公共密钥密码术对其进行解密。
5. Chirp是否足够小，可以与低功耗嵌入式控制器一起使用？它消耗多少功率？
我们努力尽可能优化我们的SDK。我们拥有一支了不起的嵌入式DSP团队，他们削减了代码中所有不必要的位和字节，以减少CPU周期。原因是，我们看到采用的最大领域之一是嵌入式现场芯片。特别是如果您想与低功耗和低规格的IoT设备进行通信。我们的SDK甚至可以在运行频率为90Mhz且小于100kB RAM的ARM Cortex M4处理器上运行。
在我们的开发板上，当积极聆听时，Cortex-M4控制器的功率测量值约为20mA，而在每秒90M个周期的声音唤醒模式下，功率测量值小于10uA。声音唤醒模式使用Vesper制造商的超低功率麦克风，该麦克风始终使麦克风保持零功率。这样，麦克风将主动列出声音，并且当听到声时，它将使Cortex控制器从睡眠模式唤醒以解码数据。
6. Chirp通信的通信范围和有效载荷是多少？
就范围而言，这完全取决于扬声器传输信号的声音大小。广播的音量越高，范围越远，这是因为要接收麦克风必须首先听到的信息。通过控制发射装置的声压级，我们可以非常简单地控制范围。在远端，您可以向整个体育场广播a声，在数百米之外传输您的数据，或者您可以降低扬声器的音量，在一个房间内传输数据。
就数据速率而言，声学通道是有噪声的，因此它不是可与蓝牙或Wi-Fi竞争的速率。我们正在谈论的是每秒数百位，而不是兆位。这意味着建议将Chirp用于发送小数据（如令牌值等）。我们最快的协议以2.5kb / sec的速度运行，但这是针对短距离NFC风格的方案。在很长的范围内，数据速率将是每秒10位。
7.由于数据是通过声波交换的，因此如何免受环境噪声的影响？
显然，从餐厅到工业场景，我们周围的环境都异常嘈杂，始终存在背景噪声。我们最初来自伦敦大学学院计算机科学实验室的研究，该实验室主要研究如何在嘈杂的环境中进行声学交流的问题。我们有多位博士和教授试图解决这个问题。这是许多研究的重点，我们在这一领域拥有多项专利。
为了证明这一点，我们在英国的一座核电站中成功运营。我们由一家名为EDF energy的公司提供服务，可以在令人难以置信的震耳欲聋的背景环境中发送超过80米范围的超声波有效载荷，而我们必须佩戴防御者，最高可达100分贝。在18小时的设备测试中，我们仍然能够获得100％的数据完整性。
8. Chirp将支持哪些其他低功耗硬件平台？
我们已经有了一个针对ARM Cortex M4和M7的稳定的SDK，接下来我们将致力于仅发送针对ARM Cortex M0的SDK，这是一个没有浮点架构的定点处理器。我们还通过Arduino平台支持ESP32，并且也已经开始考虑对FPGA的支持以及极其高效的处理。
9.目前在何处使用线性调频脉冲，您能给我们几个示例用例吗？
接近检测是一个非常好的应用程序。因为只有附近的人才能听到您的chi声，所以可以将其用作启发来了解您周围的人。Chirp被称为Roblox的巨大社交游戏平台使用，它是年轻游戏玩家有效地使用超声波chi来发现附近其他人的一种方式。通过这种方式，我可以拿出手机，它将充当房间中其他玩家发现的超声波信标，以启动游戏会话。
我们还将与一家大型会议室公司建立合作伙伴关系，以帮助他们使用Chirp进行室内导航。当您在建筑物中从一个房间走到另一个房间时，让您的设备知道自己在哪个房间是非常重要的。通过这个组织，我们正在使用rp声作为笔记本电脑或移动设备告知您当前正在哪个房间以及使您可以连接到会议室。
10. Chirps SDK的许可条款是什么？涉及什么样的忠诚度？
对于小型企业，爱好者和DIY制造商Chirp完全免费提供多达10,000个每月的活跃用户。这是因为我们确实希望看到人们使用我们的技术，而开发人员社区也在尝试这项技术。除此之外，我们还希望支持小型企业。对于大型企业和客户，我们倾向于向他们收取年费