CN104422837B - 识别系统、实体装置、识别装置及实体装置的识别方法 - Google Patents
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Abstract
一种识别系统、实体装置、识别装置及实体装置的识别方法。该识别系统包括：一实体装置以及一识别装置；该实体装置具备耦接至一识别检测引脚的一路径电路；该识别装置传输一探测信号至该识别检测引脚，并经由该检测引脚接收一反射信号，其中该反射信号藉由该探测信号反应于该路径电路的阻抗特性而产生，该识别装置依据该反射信号所反应的该路径电路的阻抗特性而获得该实体装置的一辨识信息。本发明的识别系统可减少用于识别的引脚的数量，并有效地利用实体装置的阻抗特性来识别辨识信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种识别技术，且特别涉及一种识别系统、实体装置、识别装置及实体装置的识别方法。
背景技术
近年来，许多产品的附件越来越多元化，例如电子产品随附的耳机、触控笔、生物医学装置对应的可替换式消耗品等。由于每样附件的规格不同，产品开发商会依据不同规格在主机端分别设定对应的组态。并且，为了避免客户购买到非原厂的附件商品而保障客户的权益，产品开发商也会详加思考如何让产品能够检测附件的规格是否符合原厂设定。藉此，为了让主机端能够识别不同的附件，产品开发商常会设计主机端装置以使其可以读取附件的识别信息，并可利用此附件的识别信息进行相应的组态调整。
例如，产品开发商通常会将附件的辨识信息存入例如是电子可擦除可编程只读存储器（electrically erasable programmable read only memory，EEPROM）的附件存储器中，并利用电源及接地引脚、信号传送引脚以及信号接收引脚等多种用途的引脚来与主机端装置进行识别信息的读取。或是，产品开发商也可以在附件中加入设计好的电阻电路，让主机端装置可以输入特定电压至此电阻电路后获得分压后的信号，藉以辨别附件的辨识信息。然而，上述这些识别技术皆需要两个以上的引脚才可达成，导致附件的生产成本会因而提升。藉此，如何利用简易的方式来让主机端装置可以轻易地识别附件中的辨识信息，并降低附件的生产成本，便是这种识别技术中所欲解决的问题。
因此，需要提供一种识别系统、实体装置、识别装置及实体装置的识别方法来解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种识别系统、实体装置、识别装置及实体装置的识别方法，藉以减少用于识别检测的引脚数量，并利用实体装置中路径电路的阻抗特性来作为辨识信息的识别依据。
本发明提供一种识别系统，该识别系统包括：一实体装置以及一识别装置；该实体装置具有耦接至一识别检测引脚的一路径电路；该识别装置传输一探测信号至该识别检测引脚，并经由该检测引脚接收一反射信号，其中该反射信号藉由该探测信号反应于该路径电路的阻抗特性而产生，该识别装置依据该反射信号所反应的该路径电路的阻抗特性而获得该实体装置的一辨识信息。
在本发明的一实施例中，上述的路径电路的阻抗特性包括至少一个路径长度。
在本发明的一实施例中，上述的路径电路包括由至少两种不同阻抗特性的路径负载，其中上述至少两个不同阻抗特性的路径负载电性连接。
在本发明的一实施例中，上述的识别装置包括阻抗特性识别列表，依据比对上述列表可获得上述实体装置的识别信息。
在本发明的一实施例中，上述的识别装置包括信号撷取器，信号撷取器用以撷取、分析上述反射信号。
另一观点而言，本发明提供一种实体装置，该实体装置包括：一本体以及一路径负载装置；该本体具备一识别检测引脚；该路径负载装置具备耦接至该识别检测引脚的一路径电路，其中当一探测信号被传输至该识别检测引脚时，一反射信号藉由该探测信号反应于该路径电路的阻抗特性而被产生，其中该实体装置的一辨识信息从依据该反射信号所反应的该路径电路的阻抗特性而获得。
另一观点而言，本发明提供一种识别装置，该识别装置适用于识别具备一识别检测引脚的实体装置，该识别装置包括：一信号产生单元以及一信号分析单元；该信号产生单元经由该识别检测引脚传输一探测信号至该实体装置，并经由该识别检测引脚接收一反射信号，其中该反射信号藉由该探测信号反应于该路径负载装置中一路径电路而产生；该信号分析单元依据该反射信号所反应的该路径电路的阻抗特性而获得该实体装置的一识别信息。
另一观点而言，本发明提供一种实体装置的识别方法，该识别方法包括：传输一探测信号至该实体装置的一识别检测引脚，其中该实体装置具备耦接至一识别检测引脚的一路径电路；经由该识别检测引脚接收一反射信号，其中该反射信号藉由该探测信号反应于该路径电路的阻抗特性而产生；以及依据该反射信号所反应的该路径电路的阻抗特性而获得该实体装置的一辨识信息。
基于上述，本发明的实施例所述的识别装置利用时域反射（Time DomainReflectometry；TDR）技术来对待测实体装置的识别检测引脚传输一个检测信号，并依据由检测信号产生的反射信号的波形来获得实体装置中路径电路的阻抗特性。藉此，识别装置便可利用路径电路的阻抗特性来作为实体装置的辨识信息，可大幅减少用于识别检测的引脚数量。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依据本发明的一实施例说明一种识别系统的方框图。
图2A至图2H是说明以时域反射技术量测不同路径电路的示意图。
图3是依据本发明的一实施例说明识别系统的实体装置的识别方法的流程图。
图4A及4B是依据本发明的一实施例说明藉由阻抗特性的路径长度获得辨识信息的示意图。
图5是依据本发明的一实施例说明藉由不同阻抗特性的路径负载识别辨识信息的示意图。
主要组件符号说明：
具体实施方式
为了减少用于识别检测的引脚数量，本发明的实施例提出一种识别系统、实体装置、识别装置及实体装置的识别方法。此识别系统中的识别装置经由实体装置的识别检测引脚传输/接收信号，传输的信号经过实体装置中内部电路阻抗特性的响应而产生反射信号。识别装置依据接收的反射信号来获得内部电路阻抗特性，从而获得实体装置的辨识信息。藉此，开发人员不再需要藉由多个引脚来识别附件的辨识信息，并且更有利于开发人员设计附件的辨识信息。以下提出符合本发明精神的诸多实施例以供参考，但本发明的精神并不仅限于下述实施例。
图1是依据本发明的一实施例说明一种识别系统的方框图。请参照图1，识别系统10包括实体装置100及识别装置110。识别装置110耦接至实体装置100的识别检测引脚105。识别装置110与实体装置100之间可藉由缆线（cable）搭配连接器（connector）来进行电性连接、通信、检测及存取，如同轴电缆（Coaxial cable）搭配N型（type N）或BNC（bayonetneill concelman）型连接器以及双绞线（twisted pair）搭配RJ-45连接器。在一实施例中，识别装置110可利用探针（probe）而不是连接器与实体装置100的识别检测引脚105耦接。然而，视应用本实施例者所采用的传输接口而定，本发明的实施例对于实体装置100与识别装置110之间的耦接方式并不受限于此。若采用以探针方式与识别装置110与实体装置100的识别检测引脚105相互耦接时，则仅需单一接点便可作为信号输入以及输出的引脚，便可达到本发明的实施例的识别系统利用最少引脚进行实体装置100的识别的目的。
在本发明的实施例中，识别装置110利用时域反射技术以作为对实体装置100进行识别的依据。时域反射技术通常运用在量测印刷电路板（printed circuit board；PCB）或是其他组件的阻抗（impedance）和负载（load）的路径（trace）长度等阻抗特性。在本发明的实施例中，时域反射技术藉由传送探测信号至印刷电路板或其他组件的内部电路的一端点，此端点便会产生经由探测信号而响应于内部电路的反射信号。藉此，开发人员便可藉由信号撷取器撷取、分析反射信号，并观察反射信号以得知内部电路的阻抗特性。
图2A至2H是说明以时域反射技术量测不同路径电路的示意图。请参照图2A，假设反射信号响应于阻抗Z01的电压为1/2伏特（Voltage；V）时（如图2A左图所示），当反射信号的波形出现微幅下降时，即反射信号受到并联的电容C1的影响。接着，反射信号的波形又提升至1/2伏特时，则可知反射信号经过串联的阻抗Z02。因此，可藉由观察波形得知路径电路200为分路电容不连续（shunt C discontinuity）型（如图2A右图所示）。
请参照图2B，假设反射信号响应于阻抗Z01的电压为1/2伏特时（如图2B左图所示），当反射信号的波形出现微幅上升时，即反射信号受到串联的电感L1的影响。接着，反射信号的波形又下降至1/2伏特时，则可知反射信号经过串联的阻抗Z02。因此，可藉由观察波形得知路径电路210为串联电感不连续（series L discontinuity）型（如图2B右图所示）。
图2C至2F为阻抗、电容及电感以不同串联或并联形式所构成的路径电路220、230、240及250的示意图（如图2C至图2F右图所示），以及各路径电路220、230、240及250响应于反射信号上的波形（如图2C至图2F左图所示）。由于图2A与图2B已说明反射信号响应于并联电容和串连电感的波形，相关描述请参照上述图2A与图2B的示意图。
请参照图2G，假设反射信号响应于阻抗Z01的电压为1/2伏特时（如图2G左图所示），当反射信号的波形出现下降时，即反射信号受到并联的电容C1的影响。接着，当反射信号的电压快速提升至V时，则可知为开路（open）电路。因此，可藉由观察波形得知路径电路260为电容终结（capacitive termination）型（如图2G右图所示）。
请参照图2H，假设反射信号响应于阻抗Z01的电压为1/2伏特时（如图2H左图所示），当反射信号的波形出现上升时，即反射信号受到串联的电感L1的影响。接着，当反射信号的电压快速下降至0时，则可知为短路（short）电路。因此，可藉由观察波形得知路径电路270为电感终结（inductive termination）型（如图2H右图所示）。
经由上述图2A至图2H的说明可得知，不同的路径电路能响应于反射信号的波形的不同变化。因此，本发明实施例可应用此技术于辨识信息的设计上，设计不同电性组件组合而成的路径电路，或者在识别装置110预先储存实体装置100中路径电路的对照表以供识别。此外，使用时域反射技术识别实体装置100的辨识信息时，仅需要使用单一传输引脚（识别检测引脚105）来传输/接收信号，识别装置110不需要提供额外电源来量测。
请重新参照图1，实体装置100包括路径负载装置101，且路径负载装置101包括路径电路103，其中路径电路103与识别检测引脚耦接。实体装置100可以是耳机（Earphone）、麦克风（Microphone）及扬声器（speaker）等具备各种电性组件组合而成的路径电路的电子装置。
识别装置110包括信号产生单元113及信号分析单元115。信号产生单元113及信号分析单元115可以是具有运算功能的芯片组、微处理器或微控制器（micro control unit，MCU）。信号产生单元113及信号分析单元115是用以处理本实施例的识别装置110所有作业用途的处理单元或微处理器，且可用以处理本实施例的时域反射技术的所有作业。识别装置110可以是桌上型计算机、平板计算机及笔记本型计算机等具备处理时域反射技术的电子装置。
由上述说明可知，运用时域反射技术可方便开发人员得知路径电路的阻抗特性，以下将详细说明本发明实施例所提供实体装置100的识别方法，从而方便开发人员利用具备时域反射技术的识别装置110来识别实体装置100的辨识信息。
图3是依据本发明的一实施例说明识别系统10的实体装置100的识别方法的流程图。请参照图3，本实施例的识别方法适用于图1的识别系统10。下文中，将搭配识别系统10中的各项组件说明本发明实施例所述的识别方法。本方法的各个流程可依照实施情形而随之调整，且并不仅限于此。
在步骤S310中，识别装置110的信号产生单元113传输探测信号至实体装置100的识别检测引脚105，其中实体装置100具备耦接至识别检测引脚105的路径电路103。详言之，信号产生单元113具备像是步阶脉冲电压产生器（step pulse voltage generator）的探测信号产生器来产生探测信号，由于识别装置110与实体装置100的识别检测引脚105耦接，探测信号则经由识别检测引脚105传输至路径电路103。
在步骤S330中，识别装置110的信号产生单元113经由识别检测引脚105接收反射信号，其中反射信号藉由探测信号反应于路径电路103的阻抗特性而产生。详言之，由于路径电路103可能是由不同阻抗、电容及电感所构成的电路，当出现阻抗不连续性的现象时，探测信号经过阻抗变化之处将产生反射信号。反射信号会循探测信号的相反路径来传送，因此信号产生单元113可经由识别检测引脚105接收到反射信号。
在步骤S350中，信号分析单元115依据反射信号所反应的路径电路103的阻抗特性而获得实体装置100的辨识信息。详言之，由于反射信号是经由阻抗的变化而产生，不同的阻抗特性将响应于反射信号的波形上。信号分析单元115可先藉由信号取样器（sampler）对反射信号进行取样，且对反射信号进行运算而获得实体装置100的辨识信息。举例而言，计算路径电路103的负载路径长度或阻抗大小。
在一实施例中，识别装置110包括阻抗特性识别列表，信号分析单元115可依据阻抗特性识别列表以获得实体装置100的识别信息。举例而言，开发人员可在阻抗特性识别列表中储存多组不同厂牌的实体装置100所对应的阻抗特性，信号分析单元115可将分析反射信号所产生的辨识信息与阻抗特性识别列表比对，即可得知当前识别的实体装置100是否为自家产品。或者，开发人员可在阻抗特性识别列表中储存多组不同型号的实体装置100所对应的阻抗特性，亦可藉由比对分析反射信号所产生的辨识信息与阻抗特性识别列表，以得知当前识别的实体装置100是否为特定型号。
在另一实施例中，识别装置110也可以包括信号撷取器，信号撷取器用以撷取、分析反射信号。举例而言，信号撷取器可依据时序撷取、分析反射信号的波形，再经由如同示波器（oscilloscope）的检视配备显示反射信号的波形，或是经由电子仪表呈现分析的反射信号的数值，开发人员即可观察波形或数值以判断当前识别的实体装置100的辨识信息是否正确。
由于运用时域反射技术可得知当前识别的实体装置100的阻抗特性，在一实施例中，图1的路径电路103的阻抗特性包括至少一个路径长度。以下将举一实施例说明如何利用路径长度来识别图1的实体装置100的辨识信息。
图4A及4B是依据本发明的一实施例说明藉由阻抗特性的路径长度获得辨识信息的示意图。请先参照图4A，图4A为一般常见的多层板的印刷电路板。举例而言，若依据4密耳（mil）的线宽线距来设计印刷电路板上的负载路径，则在1公分（厘米，cm）×1公分面积上可规划出50公分长度的负载路径。
图4B绘示为图1中识别装置110传输的探测信号经过图4A的印刷电路板中的路径电路所产生的反射信号的波形。在图4B中可以观察到，反射信号的波形中有一段时间为延迟反射时间T的平稳波形。由于反射信号会依据路径电路中阻抗的改变而变动，当反射信号的波形中出现平稳的波形时，则可得知反射信号尚未经过阻抗的变化之处。此外，可藉由量测延迟反射时间T的时间长度来推算对应的路径的长度，其可依据下列公式（1）：
L＝T×P×1/2...（1），
其中L为路径的长度，P为导线传导参数。导线传导参数P可以是7.79公寸（分米，inch）/纳秒（ns），假设路径长度L为50公寸，则可依据公式（1）推算延迟反射时间T为12.84纳秒，或者假设路径长度L为100公寸，则可依据公式（1）推算延迟反射时间T为25.67纳秒。然而，视应用本实施例者所采用的阻抗而定，本发明实施例对于导线传导参数P并不仅限于此。
由于经由量测反射信号中部分波形的时间可以得知路径电路中的部分路径的长度，因此，开发人员可利用不同路径长度的组合，在图4A的印刷电路板或是其他组件上规划不同的辨识信息。或者，可以经由量测的路径长度判断是否为预设型号。
而在另一实施例中，图1的路径电路103由至少两种不同阻抗特性的路径负载所电性连接而成。以下将举一实施例说明如何利用不同阻抗特性的路径负载来识别图1的实体装置100的辨识信息。
图5是依据本发明的一实施例说明藉由不同阻抗特性的路径负载识别辨识信息的示意图。请参照图5，实体装置500包括阻抗Z1、Z2及Z3所构成的路径电路。图5下方所示为图1的识别装置110传输的探测信号经过实体装置500的路径电路所产生的反射信号的波形。在图5中可以观察到，阻抗Z2对应于反射信号的波形的电压值为V0，阻抗Z1对应于反射信号的波形的电压值为V1，且阻抗Z3对应于反射信号的波形的电压值为V2。
一般而言，藉由反射信号的波形推算路径电路内各阻抗的阻抗值必须先计算反射系数ρ，其可依据下列公式（2）：
ρ＝Vre/Vin...（2），
其中Vre为反射信号的电压，Vin为探测信号的电压。以阻抗510所量测得的电压V1为例，则电压V1为反射信号的电压Vre与探测信号的电压Vin之和。假设图1的识别装置110与实体装置500耦接接口的电阻值为ZC，则可依据下列公式（3）：
V1＝Vin(1+(Z1-ZC)/(Z1+ZC))...（3），
且可依据下列公式（4）：
Z1＝ZC(V1/Vin)/((V1/Vin)+2)...（4）
推算得知阻抗Z1的阻抗值。假设耦接界面的电阻值ZC大于阻抗Z1，则可由公式（3）得知探测信号的电压Vin大于阻抗Z1的电压V1。
依据上述实施例，开发人员可在附件的路径电路中设计不同阻抗特性的路径负载，或者依据附件的路径电路制定阻抗特性识别列表，以方便开发人员识别附件的辨识信息。
综上所述，本发明识别系统中的识别装置经由实体装置的识别检测引脚传输/接收信号，并依据接收的信号来获得实体装置的辨识信息。藉此，本发明实施例所述的识别系统可仅利用单一识别检测引脚来获得辨识信息，并且藉由实体装置的阻抗特性来帮助开发人员识别及设计实体装置的辨识信息。
虽然本发明已以实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，应当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当视所附的权利要求书的范围所界定者为准。
Claims (18)
1.一种识别系统，该识别系统包括：
一实体装置，该实体装置具备耦接至单一识别检测引脚的一路径电路；以及
一识别装置，该识别装置传输一探测信号至该单一识别检测引脚，并经由该单一识别检测引脚接收一反射信号，其中该反射信号的波形藉由该探测信号依据一时序反应于该路径电路的阻抗特性而产生，该识别装置依据该时序分析该反射信号的该波形而获得该实体装置的一辨识信息。
2.如权利要求1所述的识别系统，其中该路径电路包括由至少两种不同阻抗特性的路径负载电性连接而成的路径电路。
3.如权利要求1所述的识别系统，其中该路径电路的阻抗特性包括至少一路径长度。
4.如权利要求1所述的识别系统，其中该识别装置包括一阻抗特性识别列表，该阻抗特性识别列表依据该列表以获得该实体装置的该识别信息。
5.如权利要求1所述的识别系统，其中该识别装置包括一信号撷取器，该信号撷取器用以撷取、分析该反射信号。
6.一种实体装置，该实体装置包括：
一本体，该本体具备单一识别检测引脚；以及
一路径负载装置，该路径负载装置具备耦接至该单一识别检测引脚的一路径电路，
其中当一探测信号被传输至该单一识别检测引脚时，一反射信号的波形藉由该探测信号依据一时序反应于该路径电路的阻抗特性而被产生，其中该实体装置的一辨识信息从依据该时序分析该反射信号的该波形而获得。
7.如权利要求6所述的实体装置，其中该路径电路包括由至少两种不同阻抗特性的路径负载电性连接而成的路径电路。
8.如权利要求6所述的实体装置，其中该路径电路的阻抗特性包括至少一路径长度。
9.一种识别装置，该识别装置适用于识别具备单一识别检测引脚的实体装置，该识别装置包括：
一信号产生单元，该信号产生单元经由该单一识别检测引脚传输一探测信号至该实体装置，并经由该单一识别检测引脚接收一反射信号，其中该反射信号的波形藉由该探测信号依据一时序反应于该路径负载装置中一路径电路而产生；以及
一信号分析单元，该信号分析单元依据该时序分析该反射信号的该波形而获得该实体装置的一识别信息。
10.如权利要求9所述的识别装置，其中该路径电路包括由至少两种不同阻抗特性的路径负载电性连接而成的路径电路。
11.如权利要求9所述的识别装置，其中该路径电路的阻抗特性包括至少一路径长度。
12.如权利要求9所述的识别装置，其中该识别装置包括一阻抗特性识别列表，该阻抗特性识别列表依据该列表以获得该实体装置的该识别信息。
13.如权利要求9所述的识别装置，其中该识别装置包括一信号撷取器，该信号撷取器用以撷取、分析该反射信号。
14.一种实体装置的识别方法，该实体装置的识别方法包括：
传输一探测信号至该实体装置的单一识别检测引脚，其中该实体装置具备耦接至单一识别检测引脚的一路径电路；
经由该单一识别检测引脚接收一反射信号，其中该反射信号的波形藉由该探测信号依据一时序反应于该路径电路的阻抗特性而产生；以及
依据该时序分析该反射信号的该波形而获得该实体装置的一辨识信息。
15.如权利要求14所述的实体装置的识别方法，其中该路径电路包括由至少两种不同阻抗特性的路径负载电性连接而成的路径电路。
16.如权利要求14所述的实体装置的识别方法，其中该路径电路的阻抗特性包括至少一路径长度。
17.如权利要求14所述的实体装置的识别方法，其中依据该反射信号所反应的该路径电路的阻抗特性而获得该实体装置的该辨识信息的步骤包括：
依据一阻抗特性识别列表以获得该实体装置的该识别信息。
18.如权利要求14所述的实体装置的识别方法，还包括：
藉由一信号撷取器撷取、分析该反射信号。
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