CN103984606B - 一种勘探专用电子芯片的id搜索系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种勘探专用电子芯片的ID搜索系统及方法，通过生成一双伪码数，能够解决当通讯速率较低、噪声较高、抗干扰能力较弱的情况下搜索在线勘探专用电子雷管数目耗时长、搜索不完全的问题；同时，所述勘探专用电子芯片的ID搜索方法能够有效的高速的搜索出在线的勘探专用电子芯片，具有很好的推广应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及电子芯片领域，特别涉及一种勘探专用电子芯片的ID搜索系统及方法。
背景技术
目前，很多领域都要用到ID序列号进行身份识别，在同时有多个器件的情况下，就需一种搜索算法找出这些ID序列号以确定其身份。
常用的搜索算法：基于二进制Bit位算法。采用的是二叉树型结构，搜索过程从根结点开始沿各分节点进行搜索，直到匹配到器件的ID码即叶子为止；后续的搜索按照同样的方式找到总线上所有的器件代码，这种算法的缺点是耗时过长。为了提高效率，后续的又采了基于二进制树的防碰撞算法，改进后算法通过锁定碰撞的比特位，减少数据冗余，减少数据通讯，效率有一定的提高。
对于勘探专用电子芯片来说，每发勘探专用电子芯片都有唯一的16字节的ID号，假如有碰撞的为8字节，即使采用改进后搜索方法，每发勘探专用电子芯片ID号至少需要匹配64次（即8*8）才能够找到，若是随机的ID号，最坏情况下每发需要匹配128次（即16*8）才能够找到。在现场实施爆破作业时，往往需要搜索50发甚至100发勘探专用电子芯片，加上现场环境复杂，通讯距离远，阻抗，噪声较高，通讯速率一般较低，那么耗时将更长。并且上述算法的抗干扰能力较弱，在有干扰的情形下无法对在线勘探专用电子雷管数目进行准确搜索。
有鉴于此，上述算法针对现实使用情况尚有待改进和优化。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种勘探专用电子芯片的ID搜索系统及方法，以解决现有技术中电子芯片的搜索系统存在的抗干扰能力弱，耗时过长等问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种勘探专用电子芯片的ID搜索方法，其中，包括以下步骤：
S1、结合勘探专用电子芯片的16字节ID号或勘探专用电子芯片的内部随机数生成一双伪码数；
S2、勘探专用电子芯片根据接收到的匹配码，核对双伪码数是否与匹配码相同，若相同则返回该勘探专用电子芯片的的ID号，若不相同则无返回。
所述的勘探专用电子芯片的ID搜索方法，其中，所述步骤S1中结合勘探专用电子芯片的16字节ID号生成一双伪码数具体包括：
S110、根据勘探专用电子芯片的16字节ID号，借用CRC16原理，计算出CRC16；
S120、计算出CRC16后，将其拆分成2个字节，该2个字节的数据即为双伪码数。
所述的勘探专用电子芯片的ID搜索方法，其中，S1中结合勘探专用电子芯片的16字节ID号生成一双伪码数还包括：
S130、根据双伪码数的长度，屏蔽双伪码数的高位。
所述的勘探专用电子芯片的ID搜索方法，其中，所述步骤S1中结合勘探专用电子芯片的内部随机数生成一双伪码数具体包括：
S111、勘探专用电子芯片的内部的单片机内设置有一16位定时器，用它来产生一个比较离散的数据，然后进行异或移位操作生成双字节数；
S112、将生成的双字节数拆分成2个字节，该2个字节的数据即为双伪码数。
一种勘探专用电子芯片的ID搜索系统，其中，包括：
生成单元，用于结合勘探专用电子芯片的16字节ID号或勘探专用电子芯片的内部随机数生成一双伪码数；
搜索单元，用于勘探专用电子芯片根据接收到的匹配码，核对双伪码数是否与匹配码相同，若相同则返回该勘探专用电子芯片的的ID号，若不相同则无返回。
所述的勘探专用电子芯片的ID搜索系统，其中，所述生成单元中结合勘探专用电子芯片的16字节ID号生成一双伪码数具体包括：根据勘探专用电子芯片的16字节ID号，借用CRC16原理，计算出CRC16；计算出CRC16后，将其拆分成2个字节，该2个字节的数据即为双伪码数。
所述的勘探专用电子芯片的ID搜索系统，其中，所述生成单元中结合勘探专用电子芯片的内部随机数生成一双伪码数具体包括：勘探专用电子芯片的内部的单片机内设置有一16位定时器，用它来产生一个比较离散的数据，然后进行异或移位操作生成双字节数；将生成的双字节数拆分成2个字节，该2个字节的数据即为双伪码数。
有益效果：
本发明提供的一种勘探专用电子芯片的ID搜索系统及方法，通过生成一双伪码数，能够解决当通讯速率较低、噪声较高、抗干扰能力较弱的情况下搜索在线勘探专用电子雷管数目耗时长、搜索不完全的问题；同时，所述勘探专用电子芯片的ID搜索方法能够有效的高速的搜索出在线的勘探专用电子芯片，具有很好的推广应用前景。
附图说明
图1为本发明提供的一种勘探专用电子芯片的ID搜索方法的流程图。
图2为本发明提供的一种勘探专用电子芯片的ID搜索方法中结合勘探专用电子芯片16字节ID号生成双伪码数的流程图。
图3为本发明提供的一种勘探专用电子芯片的ID搜索方法中结合勘探专用电子芯片内部随机数生成双伪码数的流程图。
图4为本发明提供的一种勘探专用电子芯片的ID搜索方法的较佳实施例的具体搜索流程图。
图5为本发明提供的一种勘探专用电子芯片的ID搜索方法中CMD1和CMD2搜索结果的示意图。
图6为本发明提供的一种勘探专用电子芯片的ID搜索系统的结构框图。
具体实施方式
本发明提供了一种勘探专用电子芯片的ID搜索系统及方法。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，其为本发明提供的一种勘探专用电子芯片的ID搜索方法的流程图。如图所示，所述勘探专用电子芯片的ID搜索方法包括以下步骤：
S1、结合勘探专用电子芯片的16字节ID号或勘探专用电子芯片的内部随机数生成一双伪码数；
S2、勘探专用电子芯片根据接收到的匹配码，核对双伪码数是否与匹配码相同，若相同则返回该勘探专用电子芯片的的ID号，若不相同则无返回。
下面分别针对上述步骤进行具体描述：
所述步骤S1为双伪码数生成步骤。具体来说，长ID号压缩后，若采用一个字节，则重复的概率偏高，为了快速解决重复的问题，勘探专用电子芯片设计成双伪码数，即两个字节的短伪码数。短伪码数的长度选择取决于搜索长度。一般设计成搜索最大数量的两倍,尽量保证伪码数有多的冗余空间。公式：2^n >= 2x ，若计算后n不是整数，则n往大的方向取整。
例如，勘探专用电子芯片常用的数量是50发，2^7=128，即128>2*50；因此伪码长度取7Bit，每个字节短伪码数值取的范围为0~127。当搜索勘探专用电子芯片的双伪码数时，搜索到的双伪码数与搜索指令匹配时，则返回该勘探专用电子芯片16字节的ID号。
在本发明中，提供了两种双伪码数的生成方法：一种为结合勘探专用电子芯片16字节的ID号生成双伪码数的算法，一种为结合勘探专用电子芯片内部随机数生成双伪码数的算法。
第一种方法：结合勘探专用电子芯片16字节ID号生成双伪码数的方法，如图2所示。
结合勘探专用电子芯片16字节ID号生成双伪码数的算法。
由于每发勘探专用电子芯片拥有唯一的16字节ID号，根据此特性，我们借用CRC16原理，根据ID号计算出一个CRC16值来生成伪码，CRC码是数据通信领域中最常用的一种差错检验码，CRC16则能算出65536种组合；我们这里只关心它们算出不重合数的概率。
步骤一：
M=f(x)=CRC16(ID16)；
步骤二：
计算出CRC16后，将其拆分成2个字节，该2个字节的数据即为双伪码数，根据伪码数的长度，可能要屏蔽伪码数的高位，如上面伪码长度为7Bit时，就要屏蔽最高位。
第二种方法：结合勘探专用电子芯片内部随机数来生成双伪码数的方法，例如单片机内部定时器计数器的值，AD值，或者其它方法等，如图3所示。
步骤一：
勘探专用电子芯片由于单片机采用的是内部RC，所以不同芯片之间差异很大，单片机内部有一个16位定时器，用它来产生一个比较离散的数据，然后进行异或移位操作生成双字节数。
步骤二：
生成的双字节数，将其拆分成2个字节，该2个字节的数据即为双伪码数，根据伪码数的长度，可能要屏蔽伪码数的高位，如上面伪码长度为7Bit时，就要屏蔽最高位。
通过上述两种双伪码数生成方法、两次查找搜索，有效的高速的搜索出在线的勘探专用电子芯片。
所述步骤S2为搜索过程。勘探专用电子芯片根据接收到的匹配码，核对双伪码数是否与匹配码相同，若相同则返回该勘探专用电子芯片的的ID号，若不相同则无返回。具体来说，在本实施例中，搜索方法采用搜索短伪码的方式进行，主机每300ms分别发送一次匹配码，勘探专用电子芯片根据主机发送的匹配码核对自己的伪码是否与匹配码相同，若相同则返回该发勘探专用电子芯片的的ID号及校验信息，若不相同则无返回。上位机接收到数据后，并校验信息是否合法。所述搜索方法的概述如下表1：
下面结合图4，对搜索方法进行详细描述：
主机发送复位（RESET）指令，将总线上所有勘探专用电子芯片复位，成功执行该操作后发送一个搜索并生成双伪码数指令CMD1，勘探专用电子芯片处于就绪状态，生成了算法1的短伪码数。
搜索指令分为三类：第一种为标准搜索指令CMD3（EFH）、第二种为广义搜索指令CMD4（EEH）、第三种为匹配禁止CMD5指令（EDH）。标准搜索指令包括EFH+数据+校验和，用于搜索所有在线勘探专用电子芯片；广义搜索指令包括ECH+数据+校验和，这种方式为分段查找，查找具有该段匹配码的所有勘探专用电子芯片，该方式缩小搜索范围，能够快速查找到勘探专用电子芯片，也可以快速的判断总线上是否还有电子芯片，为快速搜索打下基础；匹配禁止指令为搜索到一个ID号，则该发勘探专用电子芯片处于休眠状态，不参与下次搜索。
具体搜索指令参见下表2
搜索指令发出后，开始实际的搜索过程。主机每300ms发送一次匹配码，勘探专用电子芯片根据匹配指令，首先进行低字节伪码匹配操作，若在线勘探专用电子芯片无ID号返回，则进行高字节伪码匹配；若有返回，主机核对勘探专用电子芯片返回的ID号+校验和，判断数据是否合法。若合法则进行匹配禁止操作。
在实际的设计中为了加快搜索，我们先使用广义搜索。
主机发送指令EEH+E0表示全部的伪码，指令EEH+F0，代表0~15的伪码，指令EEH+F1代表16~31的伪码，依次类推，在线勘探专用电子芯片根据自己的伪码进行匹配。若有此数据区段内的伪码，则返回一个字节数据，此数据不做具体要求。主机接收到返回的数据，则跳入表3标准搜索过程，进行该区段内的搜索，该区段搜索完成进入下一次广义搜索过程。主机和勘探专用电子芯片的广义搜索过程如下表3。
而主机和勘探专用电子芯片的标准搜索过程如表4所示。
当前的一次搜索模式完成,并不意味着搜索结束，理论上来讲短伪码数并不能完全解决伪码数重复的问题，因此第一次搜索后，需要再次判断总线上是否还有勘探专用电子芯片，此时在发送广义搜索指令CMD4（EEH+E0）指令，若收到回应，则证明还没有搜索完全。此时再次发送一个搜索并生成双伪码指令（CMD2），没有SLEEP电子芯片，生成了算法2的双伪码数，再次进行表4的标准搜索方式。
经大量数据测试：测试条件：勘探专用电子芯片50枚，测试次数1000次，ID号为16字节随机ID（每次ID都不一样）。
搜索成功率100%,其中一次搜索就完成的约占15%，要两次搜索完成的约占85%；
数据分布结果：
第一次CMD1搜索绝大多数都能搜索48枚以上。
第二次CMD2只需搜索少量的几枚。
搜索结果如图5示。由图中可以看出，搜索效率对比：新的算法时间约为40S-80S之间，而旧的二制算法则需求240S左右，大大的提高了效率，节省了时间。考虑到安全可靠，实际方案中会设计成三次搜索模式，即一次模式1，两次模式2的方式。
本发明的关键在于：双伪码数的应用、两种不同的双伪码数生成算法以及ID搜索方法。能够解决当通讯速率较低、噪声较高、抗干扰能力较弱的情况下搜索在线勘探专用电子雷管数目耗时长、搜索不完全的问题。
进一步地，标准搜索指令查询过程中，在线的勘探专用电子芯片生成的伪码数难免会有重复，两发勘探专用电子芯片同时回ID号时，主机收到的信息肯定会不正确，此时主机可以暂时记住有冲突的数。因为我们采用的是双伪码数，可能在后续的搜索过程其中的一个已经被搜出并禁止了，此时的以前位置数的匹配码时估计就只有一个电子芯片了。因而在一次搜索后，可以再次匹配有冲突的，快速搜索出剩下的ID号。
本发明还提供了一种勘探专用电子芯片的ID搜索系统，如图6所示，其包括：
生成单元100，用于结合勘探专用电子芯片的16字节ID号或勘探专用电子芯片的内部随机数生成一双伪码数；
搜索单元200，用于勘探专用电子芯片根据接收到的匹配码，核对双伪码数是否与匹配码相同，若相同则返回该勘探专用电子芯片的的ID号，若不相同则无返回。
进一步地，所述的勘探专用电子芯片的ID搜索系统中，所述生成单元中结合勘探专用电子芯片的16字节ID号生成一双伪码数具体包括：根据勘探专用电子芯片的16字节ID号，借用CRC16原理，计算出CRC16；计算出CRC16后，将其拆分成2个字节，该2个字节的数据即为双伪码数。
进一步地，所述的勘探专用电子芯片的ID搜索系统中，所述生成单元中结合勘探专用电子芯片的内部随机数生成一双伪码数具体包括：勘探专用电子芯片的内部的单片机内设置有一16位定时器，用它来产生一个比较离散的数据，然后进行异或移位操作生成双字节数；将生成的双字节数拆分成2个字节，该2个字节的数据即为双伪码数。
上述各个部分的功能都已经在上述方法中进行了详细介绍，这里就不再冗述了。
综上所述，本发明提供的一种勘探专用电子芯片的ID搜索系统及方法，通过生成一双伪码数，能够解决当通讯速率较低、噪声较高、抗干扰能力较弱的情况下搜索在线勘探专用电子雷管数目耗时长、搜索不完全的问题；同时，所述勘探专用电子芯片的ID搜索方法能够有效的高速的搜索出在线的勘探专用电子芯片，具有很好的推广应用前景。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种勘探专用电子芯片的ID搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、结合勘探专用电子芯片的16字节ID号或勘探专用电子芯片的内部随机数生成一双伪码数；
S2、勘探专用电子芯片根据接收到的匹配码，核对双伪码数是否与匹配码相同，若相同则返回该勘探专用电子芯片的的ID号，若不相同则无返回；
长ID号压缩后，勘探专用电子芯片设计成双伪码数，即两个字节的短伪码数；
所述短伪码数的长度选择取决于搜索长度，设计成搜索最大数量的两倍;
具体搜索过程：先使用广义搜索，主机发送指令EEH+F0代表0~15区段的伪码，发送指令EEH+F1代表16~31区段的伪码，在线勘探专用电子芯片根据自己的伪码进行匹配，若有0~15区段或者16~31区段内的伪码，则返回一个字节数据；主机接收返回的数据，则跳入标准搜索过程，进行对应区段内的搜索，对应区段搜索完成进入下一次广义搜索过程。
2.根据权利要求1所述的勘探专用电子芯片的ID搜索方法，其特征在于，所述步骤S1中结合勘探专用电子芯片的16字节ID号生成一双伪码数具体包括：
S110、根据勘探专用电子芯片的16字节ID号，借用CRC16原理，计算出CRC16；
S120、计算出CRC16后，将其拆分成2个字节，该2个字节的数据即为双伪码数。
3.根据权利要求2所述的勘探专用电子芯片的ID搜索方法，其特征在于，S1中结合勘探专用电子芯片的16字节ID号生成一双伪码数还包括：
S130、根据双伪码数的长度，屏蔽双伪码数的高位。
4.根据权利要求1所述的勘探专用电子芯片的ID搜索方法，其特征在于，所述步骤S1中结合勘探专用电子芯片的内部随机数生成一双伪码数具体包括：
S111、勘探专用电子芯片的内部的单片机内设置有一16位定时器，用它来产生一个比较离散的数据，然后进行异或移位操作生成双字节数；
S112、将生成的双字节数拆分成2个字节，该2个字节的数据即为双伪码数。
5.一种勘探专用电子芯片的ID搜索系统，其特征在于，包括：
生成单元，用于结合勘探专用电子芯片的16字节ID号或勘探专用电子芯片的内部随机数生成一双伪码数；
搜索单元，用于勘探专用电子芯片根据接收到的匹配码，核对双伪码数是否与匹配码相同，若相同则返回该勘探专用电子芯片的的ID号，若不相同则无返回；
勘探专用电子芯片设计成双伪码数，即两个字节的短伪码数；
所述短伪码数的长度选择取决于搜索长度，设计成搜索最大数量的两倍；
具体搜索过程：先使用广义搜索，主机发送指令EEH+F0代表0~15区段的伪码，发送指令EEH+F1代表16~31区段的伪码，在线勘探专用电子芯片根据自己的伪码进行匹配，若有0~15区段或者16~31区段内的伪码，则返回一个字节数据，主机接收返回的数据，则跳入标准搜索过程，进行对应区段内的搜索，对应区段搜索完成进入下一次广义搜索过程。
6.根据权利要求5所述的勘探专用电子芯片的ID搜索系统，其特征在于，所述生成单元中结合勘探专用电子芯片的16字节ID号生成一双伪码数具体包括：根据勘探专用电子芯片的16字节ID号，借用CRC16原理，计算出CRC16；计算出CRC16后，将其拆分成2个字节，该2个字节的数据即为双伪码数。
7.根据权利要求5所述的勘探专用电子芯片的ID搜索系统，其特征在于，所述生成单元中结合勘探专用电子芯片的内部随机数生成一双伪码数具体包括：勘探专用电子芯片的内部的单片机内设置有一16位定时器，用它来产生一个比较离散的数据，然后进行异或移位操作生成双字节数；将生成的双字节数拆分成2个字节，该2个字节的数据即为双伪码数。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171114 |