CN105553624A - 一种可预测的数据通信编码 - Google Patents

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Abstract

一种可预测的数据通信编码，编码波形规则如下：两位二进制数据“10”占用两个时钟周期，第一个时钟周期为高电平，第二个时钟周期为低电平；两位二进制数据“01”占用两个时钟周期，第一个时钟周期为低电平，第二个时钟周期为高电平；两位二进制数据“11”占用四个时钟周期，第一和第二个时钟周期为高电平，第三和第四个时钟周期为低电平；两位二进制数据“00”占用四个时钟周期，第一和第二个时钟周期为低电平，第三和第四个时钟周期为高电平。本发明结合了曼切斯编码和UART通信协议的优点，与曼切斯特编码相同的是采用上升沿和下降沿来区分不同的数据，而区别在于：本发明还利用了信号脉宽，即使相同的边沿，宽度不一样的脉宽，所代表的数据也不一样。

Description

一种可预测的数据通信编码
技术领域
本发明涉及一种通信协议方式，具体是一种可预测的数据通信编码。
背景技术
随着智能终端音频口通信技术的出现，通过智能终端音频口，为提高智能终端的感知和获取外部数据能力提供一种新的思路和解决方案。但是，由于音频口的设计主要用于传输音频信号，其可处理的数据频率在20Hz～20KHz之间，因此通信带宽的不足，限制了音频通信的通信速率。同时，音频口上数据的传输都是微弱的交流信号，信号幅度一般小于400mV，容易受到外界噪声的干扰。虽然现在国内外对于语音通信协议的研究已经非常成熟，但是这些协议针对的是语音信号，并不能直接应用于音频口的通信。目前，应用在智能终端常用的通信编码方式有2FSK和曼切斯特编码，虽然，这两种通信方式可以满足低速率数据采集和传输的要求，但是在充分利用音频频率资源和提高音频频带范围内的通信速率上尚有不足。因此，结合手机音频口通信的特点，设计一个适合音频口数据通信的协议，有效提升数据传输速率，具有重要意义。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种可预测的数据通信编码，保证在音频口资源受限和数据传输误码率尽可能低的前提下，提高数据传输速率。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种可预测的数据通信编码，编码波形规则如下：
两位二进制数据“10”占用两个时钟周期，第一个时钟周期为高电平，第二个时钟周期为低电平；
两位二进制数据“01”占用两个时钟周期，第一个时钟周期为低电平，第二个时钟周期为高电平；
两位二进制数据“11”占用四个时钟周期，第一和第二个时钟周期为高电平，第三和第四个时钟周期为低电平；
两位二进制数据“00”占用四个时钟周期，第一和第二个时钟周期为低电平，第三和第四个时钟周期为高电平。
所述可预测的数据通信编码进行数据传输的方法，步骤如下：
(1)传输数据前，编码模块处在空闲状态，输出为低电平；
(2)以二进制码10为数据帧的起始位，即在开始一个字节的数据传输之前先输出一个二进制码10表示数据帧的开始；
(3)将一个字节从低位到高位依次按照两位一组进行拆分四组，每组是“11”、“00”、“10”和“01”中任意一种，编码模块根据每组的具体数据选择所述可预测的数据通信编码中对应的编码波形输出，
(4)以二进制码01为数据帧的终止位，即全部数据输出完成后再输出一个二进制码01表示表示数据帧的结束；
(5)传输数据完毕后，编码模块恢复空闲状态，输出为低电平。
与现有技术相比较，本发明具备的有益效果：
(1)本发明结合了曼切斯编码和UART通信协议的优点，与曼切斯特编码相同的是采用上升沿和下降沿来区分不同的数据，而区别在于：本发明还利用了信号脉宽，即使相同的边沿，宽度不一样的脉宽，所代表的数据也不一样。
(2)本发明除了无直流分量的特性外，还结合了串口通信协议在低速数据传输的优点，比较于曼切斯特编码，误码率更低，在传输效率上提高了25％。
附图说明
图1为本发明所述可预测的数据通信编码的波形图。
图2为实施例2的不同编码方式波形图对比。
具体实施方式
实施例1
一种可预测的数据通信编码，编码波形规则如下：
一号码型：两位二进制数据“10”占用两个时钟周期，第一个时钟周期为高电平，第二个时钟周期为低电平，如图1中(a)所示。
二号码型：两位二进制数据“01”占用两个时钟周期，第一个时钟周期为低电平，第二个时钟周期为高电平，如图1中(b)所示。
三号码型：两位二进制数据“11”占用四个时钟周期，第一和第二个时钟周期为高电平，第三和第四个时钟周期为低电平，如图1中(c)所示。
四号码型：两位二进制数据“00”占用四个时钟周期，第一和第二个时钟周期为低电平，第三和第四个时钟周期为高电平，如图1中(d)所示。
所述可预测的数据通信编码进行数据传输的方法，步骤如下：
(1)传输数据前，编码模块处在空闲状态，输出为低电平；
(2)以二进制码10为数据帧的起始位，即在开始一个字节的数据传输之前先输出一个二进制码10表示数据帧的开始；
(3)将一个字节从低位到高位依次按照两位一组进行拆分四组，每组是“11”、“00”、“10”和“01”中任意一种，编码模块根据每组的具体数据选择所述可预测的数据通信编码中对应的编码波形输出，
(4)以二进制码01为数据帧的终止位，即全部数据输出完成后再输出一个二进制码01表示表示数据帧的结束；
(5)传输数据完毕后，编码模块恢复空闲状态，输出为低电平。
本发明所述数据通信编码的可预测性表现如下：
本发明所述数据通信编码的一个码型表示两位二进制数据，在数据传输中，跟在在前码型后的在后码型是四种码型中的任意一种。
假设在前码型为一号码型，意味着第一时钟周期为高电平，第二时钟周期为低电平，第一时钟周期的终了时刻/第二时钟周期的初始时刻为下降沿。
在前码型传输完毕后，即开始传输在后码型，若第二时钟周期的终了时刻为上升沿，则可预测在后码型为一号码型或者三号码型，可排除在后码型为二号码型和四号码型的可能性，当下降沿触发时，可计算高电平脉宽，即可确定在后码型是一号码型或者三号码型，判断方法为：若高电平脉宽为两个时钟周期，则在后码型为三号码型；若高电平脉宽为一个时钟周期，则在后码型为一号码型。
若第二时钟周期的终了时刻不是上升沿而是持续的低电平，则可预测在后码型为二号码型或者四号码型，可排除在后码型为一号码型和三号码型的可能性，当上升沿触发时，可计算出在前码型的下降沿到在后码型的上升沿的之间低电平的保持时间，用低电平的保持时间减去在前码型的低电平时间，得到在后码型的低电平时间，若在后码型的低电平时间为两个时钟周期，则在后码型为四号码型；若在后码型的低电平时间为一个时钟周期，则在后码型为二号码型。
实施例2
本例所述一个字节的二进制码为01001110，按照本发明所述可预测的数据通信编码方法得到的波形图如图2所示。图2同时给出了二进制码01001110以NRZ、manchester、差分manchester三种编码方式得到的波形图，另外还给出了时钟的波形图。
实施例3
Step1：上层应用将需要发送的数据写入发送缓存中，发送缓存大小为32字节。
Step2：当编码模块检测到发送缓存中存在数据时，从发送缓存中取出一个字节的数据。
Step3：编码模块将一个字节从低位到高位依次按照两位一组进行拆分四组，每组是“11”、“00”、“10”和“01”中任意一种，编码模块根据每组的具体数据选择所述可预测的数据通信编码中的对应编码波形输出。
Step4：将一帧数据高低电平的时间脉宽依序存放在一个数组中。
Step5：根据脉宽数组的值设置定时器高低电平的输出。
Step6：重复Step2～Step5，直到缓存中的数据编码完毕。

Claims (2)

1.一种可预测的数据通信编码，其特征在于，编码波形规则如下：
两位二进制数据“10”占用两个时钟周期，第一个时钟周期为高电平，第二个时钟周期为低电平；
两位二进制数据“01”占用两个时钟周期，第一个时钟周期为低电平，第二个时钟周期为高电平；
两位二进制数据“11”占用四个时钟周期，第一和第二个时钟周期为高电平，第三和第四个时钟周期为低电平；
两位二进制数据“00”占用四个时钟周期，第一和第二个时钟周期为低电平，第三和第四个时钟周期为高电平。
2.根据权利要求1所述可预测的数据通信编码进行数据传输的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)传输数据前，编码模块处在空闲状态，输出为低电平；
(2)以二进制码10为数据帧的起始位，即在开始一个字节的数据传输之前先输出一个二进制码10表示数据帧的开始；
(3)将一个字节从低位到高位依次按照两位一组进行拆分四组，每组是“11”、“00”、“10”和“01”中任意一种，编码模块根据每组的具体数据选择所述可预测的数据通信编码中对应的编码波形输出，
(4)以二进制码01为数据帧的终止位，即全部数据输出完成后再输出一个二进制码01表示表示数据帧的结束；
(5)传输数据完毕后，编码模块恢复空闲状态，输出为低电平。
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Assignee: Guangxi Weihua Information Technology Co.,Ltd.

Assignor: GUANGXI University

Contract record no.: X2022450000623

Denomination of invention: A Predictable Data Communication Coding

Granted publication date: 20190405

License type: Common License

Record date: 20221230

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