CN116318268A - 一种时域载波通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种时域载波通信方法,所述通信方法应用于无线充电***,***包括分别设有无线通信模块与线圈的发射端和接收端,方法步骤包括:发射端激活发射端无线通信模块,并生成发射端无线通信地址;发射端将无线通信地址通过载波的方式发送给接收端;接收端线圈捕获到载波电压后,对接收到的载波信号进行处理,并将处理后的数据进行广播;发射端无线通信模块扫描到广播数据后,将广播数据内容与无线通信地址进行比对,若广播数据和发射端无线通信地址一致,则发射端向接收端发起无线通信模块连接动作。与现有技术相比,本发明能够确保无线通信模块连接的唯一性,解决因为发生错误连接,而导致数据传递错误,从而导致的无线充电等问题。
Description
技术领域
本发明涉及载波通信技术领域,尤其是涉及一种时域载波通信方法。
背景技术
电子产品的总体趋势表明,无线充电在消费类电子设备中被广泛采用,这是由无线充电***的诸多便利性决定的。随着市场需求的增加,研发无线充电等突破性充电技术的需求日益提高。目前,无线充电技术已趋于发展成熟,对于无线充电***细节上的研发需求也愈精益求精,以获得具备更加稳定、传输距离更远、传输效率更高等诸多优点的无线电能传输***。
对于需要身份识别及信息传递等功能的可充电蓄电设备及产品,其有线充电通常具有根据国家标准制定的通讯协议,在手动将适配器接入电源并连接至待充电设备后通过线路直接连接传输信息,用于识别待充电设备与适配器是否匹配、检测连接状态、充电是否完成等。对于无线充电***而言,发射端与接收端通过磁场耦合无线的传输能量,发射端与接收端之间无线路连接,在信息传递及身份识别等方面可能会无法实现充电通讯协议的问题。在无线充电***中,在不具备近场通信等技术支持的情况下,可能无法实现发射与接收端之间的状态确认、相互识别与通信等。同时,在无线充电实际应用场景中,发射端及接收端的数量不固定,即可能存在多个发射端及接收端,在每个发射、接收端内分别存在无线通信模块等近场通信设备,多个无线通信模块设备之间可能会发生错误连接,造成数据传递错误,从而导致无法充电等问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种时域载波通信方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种时域载波通信方法,所述通信方法应用于无线充电***,所述无线充电***包括发射端和接收端,所述发射端和接收端分别设有相配合的无线通信模块以及发射端线圈和接收端线圈,所述通信方法的步骤包括:
发射端激活发射端无线通信模块,并生成发射端无线通信地址,所述无线通信地址包括起始信号和数据信号;
发射端将无线通信地址以载波的形式,通过发射端线圈以耦合的方式将载波电压输送到接收端线圈;
接收端线圈捕获到载波电压后,激活接收端无线通信模块,对接收到的载波信号进行处理,并将处理后的数据进行广播;
发射端无线通信模块扫描到广播数据后,将广播数据内容与生成的发射端无线通信地址进行比对,若广播数据和发射端无线通信地址一致,则发射端向接收端发起无线通信模块连接动作,直至连接完成,开始数据通信。
进一步的,所述载波为设定频率下的方波。
进一步的,所述无线通信地址包括起始信号和数据信号。
进一步的,所述载波信号中:
起始信号包括设定频率下持续时间为ts的方波和为持续ts’低电平的起始信号关闭波形;
数据信号中表示0的信号包括定频率下持续时间为t0方波和持续时间为t0’的关闭波形;
数据信号中表示1的信号包括定频率下持续时间为t1方波和持续时间为t1’的关闭波形。
进一步的,所述起始信号、数据信号中表示0的信号和数据信号中表示1的信号的关闭波形的持续时间相同,即ts’=t0’=t1’。
进一步的,所述起始信号、数据中0的信号和数据中的1的信号的关闭波形为持续的低电平。
进一步的,所述载波的频率由发射端线圈产生。
进一步的,所述发射端在执行所述通信方法时执行以下步骤:
发射端进行***初始化,
判断无线通信模块是否连接,若已连接则结束流程;
若未连接则通过发射端线圈将无线通信地址通过载波的方式发送给接收端;
发射端无线通信模块扫描并接收广播数据;
判断广播数据是否与发出的载波数据一致,若不一致则继续扫描直至扫描到目标广播数据;
若一致则发射端无线通信模块与接收端无线通信模块建立连接,并返回判断无线通信模块是否连接的步骤。
进一步的,所述接收端在执行所述通信方法时执行以下步骤:
接收端进行***初始化;
接收端进行信号捕获,并判断是否捕获到信号;
若接收端捕获到信号,启动定时器用于数据处理;
若未捕获到信号,进而在定时器定时结束之后,接收起始信号;
接受完起始信号后继续接收数据信号,从而完成一帧数据接收;
判断获得的连续两帧数据中是否一致;
在获得连续两帧相同的数据后,将数据打包成广播数据,向外进行广播,直到发射端无线通信模块扫描确认完成后进行无线通信模块连接。
进一步的,所述接收端在定时器未到的时间内,接收端重复捕获信号的过程,直至定时器时间到接收到起始信号,若接收的不是起始信号则重复捕获;
若在接收到起始信号后未完成数据信号的接收则重复捕获信号流程;
若在完成一帧数据接收后,接收到的第二帧数据与第一帧数据不同则继续重复捕获信号流程,直至完成连续两帧相同信号的接收。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1)本发明提供的时域载波通信方法,通过发射端线圈将无线通信地址通过载波的方式通过线圈传递到接收端,接收端捕获载波数据后,将数据打包成广播数据广播,发射端扫描到广播数据,与自身无线通信地址对比确认后完成无线通信模块连接,随后开始数据通讯。该方法可以应用于多发射端和/或多接收端的场景,可以确保无线通信模块连接的唯一性,解决因为发生错误连接,而导致数据传递错误,从而导致的无线充电等问题。
2)本发明提供的时域载波通信方法,由无线充电***的发射端谐振线圈产生所述载波所需频率,无需额外添加线圈。
附图说明
图1为本发明一种时域载波通信方法的方法流程图;
图2为应用本发明一种时域载波通信方法的无线充电***的结构示意图;
图3为本发明一种时域载波通信方法各载波信号的示意图;
图4为本发明提供的一种时域载波通信方法发射端的流程图;
图5为本发明提供的一种时域载波通信方法接收端的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
作为本发明的其中一种实施方式,提供一种时域载波通信方法,该通信方法应用于无线充电***,无线充电***包括分别设有无线通信模块和线圈的发射端和接收端,所述无线通信模块可采用蓝牙、RF、wifi、蜂窝数据等无线通信的其中一种。
如图1所示,所述一种时域载波通信方法步骤包括:
S1:发射端激活发射端无线通信模块,并生成发射端无线通信地址,所述无线通信地址包括起始信号和数据信号;
S2:发射端将无线通信地址以载波的形式,通过发射端线圈以耦合的方式将载波电压输送到接收端线圈;
S3:接收端线圈捕获到载波电压后,激活接收端无线通信模块,对接收到的载波信号进行处理,并将处理后的数据进行广播;
S4:发射端无线通信模块扫描到广播数据后,将广播数据内容与生成的发射端无线通信地址进行比对,若广播数据和发射端无线通信地址一致,则发射端向接收端发起无线通信模块连接动作,直至连接完成,开始数据通信。
实施例2:
作为本发明的其中一种实施方式,本实施例中的无线通信模块采用蓝牙模块,如图2所示为该实施例的时域载波通信方法原理图。如图所示,在无线充电***中,利用蓝牙作为发射、接收端之间的近场通信技术。发射端及接收端部分可以包含电源、AC-DC整流电路、DC-DC降压电路、DC-AC逆变电路、发射、接收端线圈、MCU、负载、弱点电源电路及蓝牙通讯电路。
主要通过无线充电***内用于相互耦合传输电能的线圈产生所需频率,占空比50%,利用频率产生不同的脉冲数,来进行数据识别,无需额外添加线圈。其中,占空比50%的方波和为0的低电平构成一个单元,由发射端MCU控制构成何种单元及单元的数量等,接收端MCU用于捕获载波信号并处理数据。首先由发射端逆变电路的功率电路部分输出一个较低的电压,用于激活发射端蓝牙,由MCU控制生成MAC地址。随后发射端线圈通过耦合的方式将该电压输送到接收端线圈,接收端捕获到该电压,激活接收端蓝牙,对接收到的载波信号进行处理,随后将该数据广播。发射端扫描到广播数据内容后,与自身的蓝牙MAC地址进行比对,如载波得到的数据和发射端蓝牙MAC地址一致,发射端则向接收端发起蓝牙连接动作,直至连接完成,开始数据通信。
图3为一种时域载波通信方法信号示意图。如图所示,起始信号(start)为产生所需频率,占空比50%的方波,持续时间ts,关闭波形(低电平),持续ts’;数据“0”为产生所需频率,占空比50%的方波,持续时间t0,关闭波形(低电平),持续t0’;数据“1”为产生所需频率,占空比50%的方波,持续时间t1,关闭波形(低电平),持续t1’。其中,所需频率可以是通过线圈产生的85kHz频率(频率可根据需求改变),ts、ts’、t0、t0’、t1、t1’可以分别为800us、1000us、400us、1000us、1200us、1000us。当ts、ts’、t0、t0’、t1、t1’分别为800us、1000us、400us、1000us、1200us、1000us时,完成一次数据传递的时间为19.4ms(最长时间)。
图4为一种时域载波通信方法发射端流程图。发射端在***初始化完成后,蓝牙处于未连接状态,此时通过发射端将蓝牙MAC地址(起始信号(1位)+数据(6字节,即48位))通过载波的方式,发送给接收端。同时,发射端蓝牙扫描接收到的广播数据,确认是否与发出的载波数据一致,若一致则与接收端蓝牙建立连接,反之则继续扫描直至扫描到目标广播数据进而建立蓝牙连接。
图5为一种时域载波通信方法接收端流程图。接收端在***初始化完成后开始捕获信号(50%的方波),捕获到信号后启动20kHz定时器用于数据处理。当信号是为0的低电平方波时捕获则捕获不到方波信号,进而在定时器时间到了之后开始接收start信号,接受完start信号后继续接收48位的数据信号,从而完成一帧数据接收,在获得连续两帧相同的数据后,将数据打包成广播数据,向外进行广播,直到发射端蓝牙扫描确认完成后进行蓝牙连接。如图,在定时器未到的时间内,接收端会重复捕获信号的过程,直至定时器时间到接收到start信号,若接收的不是start信号则重复捕获。若在接收到start信号后未完成48位数据信号的接收则重复捕获信号流程。若在完成一帧数据接收后,接收到的第二帧数据与第一帧数据不同则继续重复捕获信号流程,直至完成连续两帧相同信号的接收,从而打包、广播、发射端蓝牙扫描确认、随后进行蓝牙连接。
综上所述,本实施例提供了一种可以适用于设备无线充电的时域载波通信方法,主要通过线圈产生所需频率,占空比50%,利用频率产生不同的脉冲数,来进行数据识别。通过发射端线圈将蓝牙MAC地址通过载波的方式传递到接收端,接收端捕获载波数据后,将数据打包成广播数据广播,发射端扫描到广播数据,与自身MAC对比确认后完成蓝牙连接,随后开始数据通讯。该方法可以应用于多发射端和/或多接收端的场景,可以确保蓝牙连接的唯一性,解决因为发生错误连接,而导致数据传递错误,从而导致的无线充电等问题。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种时域载波通信方法,其特征在于,所述通信方法应用于无线充电***,所述无线充电***包括发射端和接收端,所述发射端和接收端分别设有相配合的无线通信模块以及发射端线圈和接收端线圈,所述通信方法的步骤包括:
发射端激活发射端无线通信模块,并生成发射端无线通信地址,所述无线通信地址包括起始信号和数据信号;
发射端将无线通信地址以载波的形式,通过发射端线圈以耦合的方式将载波电压输送到接收端线圈;
接收端线圈捕获到载波电压后,激活接收端无线通信模块,对接收到的载波信号进行处理,并将处理后的数据进行广播;
发射端无线通信模块扫描到广播数据后,将广播数据内容与生成的发射端无线通信地址进行比对,若广播数据和发射端无线通信地址一致,则发射端向接收端发起无线通信模块连接动作,直至连接完成,开始数据通信。
2.根据权利要求1所述的一种时域载波通信方法,其特征在于,所述载波为设定频率下的方波。
3.根据权利要求1所述的一种时域载波通信方法,其特征在于,所述无线通信地址包括起始信号和数据信号。
4.根据权利要求3所述的一种时域载波通信方法,其特征在于,所述载波信号中:
起始信号包括设定频率下持续时间为ts的方波和为持续ts’低电平的起始信号关闭波形;
数据信号中表示0的信号包括定频率下持续时间为t0方波和持续时间为t0’的关闭波形;
数据信号中表示1的信号包括定频率下持续时间为t1方波和持续时间为t1’的关闭波形。
5.根据权利要求4所述的一种时域载波通信方法,其特征在于,所述起始信号、数据信号中表示0的信号和数据信号中表示1的信号的关闭波形的持续时间相同,即ts’=t0’=t1’。
6.根据权利要求4所述的一种时域载波通信方法,其特征在于,所述起始信号、数据中0的信号和数据中的1的信号的关闭波形为持续的低电平。
7.根据权利要求1所述的一种时域载波通信方法,其特征在于,所述载波的频率由发射端线圈产生。
8.根据权利要求1所述的一种时域载波通信方法,其特征在于,所述发射端在执行所述通信方法时执行以下步骤:
发射端进行***初始化,
判断无线通信模块是否连接,若已连接则结束流程;
若未连接则通过发射端线圈将无线通信地址通过载波的方式发送给接收端;
发射端无线通信模块扫描并接收广播数据;
判断广播数据是否与发出的载波数据一致,若不一致则继续扫描直至扫描到目标广播数据;
若一致则发射端无线通信模块与接收端无线通信模块建立连接,并返回判断无线通信模块是否连接的步骤。
9.根据权利要求1所述的一种时域载波通信方法,其特征在于,所述接收端在执行所述通信方法时执行以下步骤:
接收端进行***初始化;
接收端进行信号捕获,并判断是否捕获到信号;
若接收端捕获到信号,启动定时器用于数据处理;
若未捕获到信号,进而在定时器定时结束之后,接收起始信号;
接受完起始信号后继续接收数据信号,从而完成一帧数据接收;
判断获得的连续两帧数据中是否一致;
在获得连续两帧相同的数据后,将数据打包成广播数据,向外进行广播,直到发射端无线通信模块扫描确认完成后进行无线通信模块连接。
10.根据权利要求9所述的一种时域载波通信方法,其特征在于,
所述接收端在定时器未到的时间内,接收端重复捕获信号的过程,直至定时器时间到接收到起始信号,若接收的不是起始信号则重复捕获;
若在接收到起始信号后未完成数据信号的接收则重复捕获信号流程;
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