CN100376084C - 一种曼彻斯特编码的解码方法及应用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种曼彻斯特编码的解码方法，特点是第一单片机在信号发送数据前把数据组织成一个数据帧，该数据帧包括同步码和校验码，在同步码前还设置有前导码，在对同步码进行解码之前第二单片机首先以中断方式对前导码进行无线数据解码，并判断前导码是否正确，在判断前导码是正确后再通过第二单片机直接采样数据端口，并结合一个定时器定时方式对前导码之后的同步码和数据解码，否则继续监测接收信号，优点在于可以在数据输出端口输出的杂波中辨识出正确有效的数据，可以有效地提高数据接收的灵敏度，并提高通信距离，降低产品成本；应用于相关产品(如汽车轮胎压力监测系统)上时可以很好地解决成本与可靠性之间的矛盾。
Description
技术领域
本发明涉及一种编码的解码方法，尤其是涉及一种曼彻斯特编码的解码方法及应用装置。
背景技术
现有的曼彻斯特编码广泛应用于各种低速通讯装置中，如在现在广泛使用的汽车轮胎压力监测系统中，通过安装在每个轮胎内的传感器，精确地测量轮胎的气压、温度等物理量，并将这些信息通过无线方式传输到安装在驾驶室内的汽车轮胎压力监测系统接收器上，使驾驶员随时掌握汽车轮胎的压力和温度状况，并在轮胎气压和温度出现异常情况时报警，促使驾驶员及时解决轮胎故障，消除事故隐患，从而保障行车安全。
汽车轮胎压力监测系统是以无线方式传送轮胎传感器检测的数据，为了提高汽车轮胎压力监测系统的无线数据通信的可靠性和稳定性，目前主要有两种解决方式：1、提高发送功率，2、提高接收灵敏度。
但是，由于民用类无线产品发射功率都是受限制的，并且由于汽车轮胎压力监测系统中的传感器模块都是由电池供电的，提高发射功率无疑会大大缩短电池的使用寿命，因此这个方法是不可取的。
提高接收灵敏度是一个可行的解决方法，但目前方法的不足之处是需要增加部分电路，并因此而增加了产品成本。
而在接收端对曼彻斯特编码的解码方面目前也存在两种解码模式，一是数据端口实时采样软件解码，二是通过曼彻斯特的特有上升沿和下降沿以中断方式解码。但是由于接收芯片在没有数据接收的时候仍然有杂波输出，这给数据解码带来了很大的问题，若采用纯粹的数据采样解码则会影响汽车轮胎压力监测系统的键盘、LCD显示和声光报警等处理装置；而采用中断方式解码，由于单片机只能响应一种中断，也会给解码过程带来麻烦，因此说目前所采用的对曼彻斯特编码的两种解码方法都存在着缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的曼彻斯特编码的解码方法，可有效地提高数据接收的灵敏度，提高通信距离，降低产品成本，并解决应用于相关产品上时成本与可靠性之间的矛盾。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种曼彻斯特编码的解码方法，第一单片机在发送信号数据前把数据组织成一个数据帧，该数据帧包括同步码和校验码，在同步码前还设置有前导码，在对同步码进行解码之前第二单片机首先以中断方式对前导码进行无线数据解码，并判断前导码是否正确，在判断前导码是正确后再通过第二单片机直接采样数据端口，并结合一个定时器定时方式对前导码之后的同步码和数据解码，否则第二单片机继续监测接收信号。
所述的判断前导码是否正确的具体过程为：定义曼彻斯特编码的“1”为下降沿，“0”为上升沿，第①步，具有中断功能的第二单片机与射频接收芯片的数据输出引脚连接的I/O口在数据从高电平下降到低电平时，产生一个单片机中断，同时给数据“1”，接收累加器加1，并从该时刻开始定时器计时；第②步，在下一次端口中断来临时，判断定时器定时时间是否溢出，若下一次中断为定时器溢出中断，则转到第③步，若下一次中断不是定时器溢出中断，则停止定时器计时，读出定时器计时时间，同时数据“1”接收计数器加1，定时器清零重新计时，等待下一次中断；第③步，判断数据“1”接收计数器是否为大于10，若是则整个前导码接收正确，跳转到第④步，若数据“1”接收计数器计数值小于10，则数据“1”接收计数器清零，第二单片机重新监测前导码，返回第①步；第④步，开始同步码和数据解码。
所述的前导码最好是OxFFh、OxFEh两个字节。
所述的第④步的具体步骤如下：第④-1步，第二单片机开始采样数据端口，并保存当前采样的数据“0”或者“1”到数据缓冲器；第④-2步，当第二单片机检测到数据时，判断数据是否产生跳变，是则转入第④-3步，不是则返回第④-1步；第④-3步，开启定时器计时，并等待下一次定时器溢出中断；第④-4步，判断定时器是否溢出中断，是则转入第④-5步，否则返回第④-3步；第④-5步，保存本次数据，并继续接收后续数据；第④-6步，将数据缓冲区内部接收进来的数据与同步码比较，判断是否相等，若相等，则进入第⑤步；若与同步码不相等，那么之前的所有数据解码均视为无效，第二单片机开始重新监测前导码；第⑤步，以同样方式接收数据和CRC8校验码，当数据接收次数累加器达到通信协议中规定的数据长度时，停止接收数据，转入第⑥步；第⑥步，对数据进行CRC8校验，若数据校验正确，则结束解码；若校验出错，则丢弃本次数据，返回第①步。
一种使用上述解码方法的应用装置，包括发射装置和一个接收装置，所述的发射装置包括一个具有压力、温度、加速度和电压检测及后信号处理功能的智能传感器、一个4-8位的第一单片机、一个射频发射芯片和一个发射天线，所述的接收装置包括一个接收天线、一个射频接收芯片和一个第二单片机，所述的智能传感器与汽车轮胎接触，所述的射频接收芯片的数据输出端口与所述的第二单片机的I/O接口连接，所述的智能传感器与汽车轮胎接触，所述的射频接收芯片的数据输出端口与所述的第二单片机的I/O接口连接，所述的第二单片机以中断方式对接收信号中的前导码进行无线数据解码，所述的第二单片机对直接采样数据端口的前导码之后的同步码和数据解码。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过在信号发送数据前把数据组织成一个包括同步码和校验码的数据帧，并在同步码前设置前导码，在对同步码进行解码之前首先以中断方式对前导码进行无线数据解码，并判断前导码是否正确，这种方法只需要单片机的一个外部中断口作为曼彻斯特编码信号的输入，并且只需要单片机的一个内部定时/计数器，作为曼彻斯特编码信号的时钟，就可以实现对曼彻斯特编码进行高效实时的解码；设置的前导码可以在数据输出端口输出的杂波中辨识出正确有效的数据，可以有效地提高数据接收的灵敏度，并提高通信距离，降低产品成本；应用于相关产品(如汽车轮胎压力监测系统)上时可以很好地解决成本与可靠性之间的矛盾。本发明可以用于多种领域，适合于对资源要求苛刻、系统成本要求严格的领域中对有线或者无线数据信号的解码。
附图说明
图1为本发明方法的主流程图；
图2为本发明方法的前导码解码的子流程图；
图3为本发明方法的前导码解码后的子流程图；
图4为本发明的汽车轮胎压力监测系统的曼彻斯特编码的帧格式；
图5为本发明的应用装置汽车轮胎压力监测系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，以汽车轮胎压力监测系统为例，它包括发射装置1和接收装置2，发射装置包括一个型号为NPXII的智能传感器11，它具有压力、温度、加速度和电压检测及后信号处理功能，一个型号为PCH7970的具有8位单片机内核的第一单片机12、一个型号为的TDK5111F射频发射芯片13和一个发射天线14，接收装置2包括一个接收天线21、一个型号为的TDA5211射频接收芯片22和一个型号为的HT49R50A-1第二单片机23，第二单片机23还连接有键盘24和TN型液晶显示屏25，智能传感器11与汽车轮胎接触，射频接收芯片22的数据输出端口与第二单片机23的I/O接口连接。为了实现本发明的曼彻斯特编码解码方法，利用第一单片机在信号发送数据前把数据组织成一个数据帧，这个数据帧主要包括以下内容：
| 前导码 | 同步码 | 数据1 | 数据n | CRC8校验码 |
为了配合软件解码，设计前导码为两个字节的数据：OxFFh，OxFEh。
首先假定曼彻斯特编码的数据“0”、“1”持续的时间为T1，数据波形的误差时间为±t1，那么每个可靠数据“0”或“1”波形持续时间为t2：(T1-t1)<＝t2<＝(T1+t1)。
由t2可以得出每个数据波形持续的最长时间为t3，t3＝(T1+t1)；最短时间为t4，t4＝(T1-t1)。
曼彻斯特编码的“1”定义为下降沿“
”，相应的“0”定义为上升沿“
”
在具体解码时采用了两种特殊的处理方式。
1、针对前导码。设置前导码是OxFFh、OxFEh这两个字节，因为该数据除了最后一个bit为“0”之外，其他的全部是“1”，那么这个前导码的前15bit的数据波形是一样的，因此我们只要判断两个“1”之间的时间间隔是在指定的曼彻斯特编码数据有效脉冲宽度范围之内就正确，否则就错误，因此，针对前导码我们设计以中断方式对无线数据解码。
2、针对前导码之后的数据。因为这个部分的数据是任意的，其脉冲波形也是任意的。简单以上面针对前导码的解码方法是行不通的。考虑到该数据波形的任意性，我们通过单片机直接采样数据端口，并结合一个定时器定时方式来解码数据，但是每次定时和采样动作在数据沿发生改变的时刻。
对前导码软件解码的具体实现步骤如下：第①步，具有中断功能的第二单片机23与射频接收芯片22的数据输出引脚连接的I/O口在数据从高电平下降到低电平时，产生一个单片机中断，同时给数据“1”接收累加器加1，并从该时刻开始定时器计时；第②步，在下一次端口中断来临时，判断定时器定时时间是否溢出，若下一次中断为定时器溢出中断，说明不是曼彻斯特编码的数据“1”，则转到第③步，若下一次中断不是定时器溢出中断，则停止定时器计时，读出定时器计时时间，这个时间处于t2有效时间范围之内，则上次数据“1”累计正确，同时数据“1”接收计数器加1，定时器清零重新计时，等待下一次中断；第③步，判断接收数据“1”计数器是否为大于10，若是则整个前导码接收正确，同时表明接下来的可能是同步码，跳转到第④步，若接收数据“1”计数器计数值小于10，则说明当前脉冲不是真正的数据前导码，计数器清零重新监测前导码，返回第①步；第④步，当接收完最后一个前导码“0”之后，第二单片机23关闭该端口的外部中断功能，第二单片机23开始接收同步码、数据和CRC8校验的数据，并开始同步码和数据解码，具体步骤如下：第④-1步，第二单片机23开始采样数据端口，并保存当前采样的数据“0”或者“1”到数据缓冲器；第④-2步，当检测到数据时，判断数据是否产生跳变，是则转入第④-3步，不是则返回第④-1步；第④-3步，开启定时器计时，这个定时的时间为曼彻斯特编码的有效数据脉冲的最长时间t3，之后，第二单片机23处理其他任务，并等待下一次定时器溢出中断；第④-4步，判断定时器是否溢出中断，是则转入第④-5步，否则返回第④-3步；第④-5步，定时器溢出中断，保存本次数据，并继续接收后续数据；第④-6步，判断数据接收次数为16次，将数据缓冲区内部接收进来的数据与同步码比较，判断是否相等，若相等，则进入第⑤步；若与同步码不相等，那么之前的所有数据解码均视为无效，开始重新监测前导码；若数据接收次数不为16，那么同步码还没有接收完毕，返回第④-1步继续接收同步码；第⑤步，以同样方式接收数据和CRC8校验码，当数据接收次数累加器达到通信协议中规定的数据长度时，停止接收数据，转入第⑥步；第⑥步，对数据进行CRC8校验，若数据校验正确，则说明此次数据接收正确，则结束解码，第二单片机23作其它的相应处理函数；若校验出错，说明本次数据解码错误，则丢弃本次数据，返回第①步。
Claims (5)
1.一种曼彻斯特编码的解码方法，其特征在于第一单片机在发送信号数据前把数据组织成一个数据帧，该数据帧包括同步码和校验码，在同步码前还设置有前导码，在对同步码进行解码之前第二单片机首先以中断方式对前导码进行无线数据解码，并判断前导码是否正确，在判断前导码是正确后再通过第二单片机直接采样数据端口，并结合一个定时器定时方式对前导码之后的同步码和数据解码，否则第二单片机继续监测接收信号。
2.如权利要求1所述的一种曼彻斯特编码的解码方法，其特征在于所述的判断前导码是否正确的具体过程为：定义曼彻斯特编码的“1”为下降沿，“0”为上升沿，第①步，具有中断功能的第二单片机与射频接收芯片的数据输出引脚连接的I/O口在数据从高电平下降到低电平时，产生一个单片机中断，同时给数据“1”接收累加器加1，并从该时刻开始定时器计时；第②步，在下一次端口中断来临时，判断定时器定时时间是否溢出，若下一次中断为定时器溢出中断，则转到第③步，若下一次中断不是定时器溢出中断，则停止定时器计时，读出定时器计时时间，同时数据“1”接收计数器加1，定时器清零重新计时，等待下一次中断；第③步，判断数据“1”接收计数器是否为大于10，若是则整个前导码接收正确，跳转到第④步，若数据“1”接收计数器计数值小于10，则数据“1”接收计数器清零，第二单片机重新监测前导码，返回第①步；第④步，开始同步码和数据解码。
3.如权利要求1或2所述的一种曼彻斯特编码的解码方法，其特征在于所述的前导码为0xFFh、0xFEh两个字节。
4.如权利要求2所述的一种曼彻斯特编码的解码方法，其特征在于所述的第④步的具体步骤如下：第④-1步，第二单片机开始采样数据端口，并保存当前采样的数据“0”或者“1”到数据缓冲器；第④-2步，当第二单片机检测到数据时，判断数据是否产生跳变，是则转入第④-3步，不是则返回第④-1步；第④-3步，开启定时器计时，并等待下一次定时器溢出中断；第④-4步，判断定时器是否溢出中断，是则转入第④-5步，否则返回第④-3步；第④-5步，保存本次数据，并继续接收后续数据；第④-6步，将数据缓冲区内部接收进来的数据与同步码比较，判断是否相等，若相等，则进入第⑤步；若与同步码不相等，那么之前的所有数据解码均视为无效，第二单片机开始重新监测前导码；第⑤步，以同样方式接收数据和CRC8校验码，当数据接收次数累加器达到通信协议中规定的数据长度时，停止接收数据，转入第⑥步；第⑥步，对数据进行CRC8校验，若数据校验正确，则结束解码；若校验出错，则丢弃本次数据，返回第①步。
5.一种使用权利要求1的解码方法的应用装置，包括发射装置和一个接收装置，所述的发射装置包括一个具有压力、温度、加速度和电压检测及后信号处理功能的智能传感器、一个4-8位的第一单片机、一个射频发射芯片和一个发射天线，所述的接收装置包括一个接收天线、一个射频接收芯片和一个第二单片机，其特征在于所述的智能传感器与汽车轮胎接触，所述的射频接收芯片的数据输出端口与所述的第二单片机的I/O接口连接，所述的第二单片机以中断方式对接收信号中的前导码进行无线数据解码，所述的第二单片机对直接采样数据端口的前导码之后的同步码和数据解码。
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