CN108600136A - 玩具和移动终端传输数据的方法及传输数据的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子技术领域，涉及一种玩具和移动终端传输数据的方法，包括：玩具产生周期性磁场信号作为载波信号C(t)；玩具将要发送的数据设置为预设数制的码流S(t)，调制在载波信号C(t)上，获得调制后的磁场信号D(t)；移动终端获取来自玩具的磁场信号D(t)；移动终端利用预设的数字低通滤波算法还原出码流S(t)。本发明还提出一种传输数据的系统。本发明实施方式的玩具和移动终端传输数据的方法及传输数据的系统，充分利用了移动终端普遍安装有磁传感器的优势，通过接收玩具的磁场信号，还原出玩具传输的数据，并且磁传输成本远远小于蓝牙或者WiFi传输，充分实现了较低成本的数据传输方法。

Description

玩具和移动终端传输数据的方法及传输数据的系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种玩具和移动终端传输数据的方法及传输数据的系统。

背景技术

随着玩具和移动通信行业的发展，搭配APP的玩具能够提供越来越丰富的玩法，也受到用户的喜爱。手机、平板电脑等移动终端通常需要获取玩具的数据，例如需要玩具与APP互动中的某些信息传输到手机，实现这种传输的一种方式通常是利用蓝牙或者WiFi模块来实现，但由于蓝牙或者WiFi模块成本比较高，这对于成本敏感的玩具来说本身是一个不利因素，需要一种较低成本的数据传输方法。

发明内容

本发明的实施方式旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的实施方式需要提供一种玩具和移动终端传输数据的方法及传输数据的系统。

本发明实施方式的玩具和移动终端传输数据的方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1，玩具产生周期性磁场信号作为载波信号C(t)；

步骤2，玩具将要发送的数据设置为预设数制的码流S(t)，调制在载波信号C(t)上，获得调制后的磁场信号D(t)；其中，D(t)＝S(t)*C(t)；

步骤3，移动终端获取来自玩具的磁场信号D(t)；

步骤4，移动终端利用预设的数字低通滤波算法还原出码流S(t)。

一种实施方式中，玩具设置有电磁铁和驱动电路，移动终端设置有磁传感器，

则步骤1包括：

玩具通过驱动电路驱动电磁铁，产生正弦波或者矩形波磁场信号作为载波信号C(t)；

步骤3包括：

移动终端通过磁传感器获取磁场信号D(t)。

一种实施方式中，载波信号C(t)的频率为fc，数据发送速率为T，则按公式设置频率fc；其中，bit代表单位比特。

一种实施方式中，步骤3包括：

移动终端确定连续获取到来自玩具预定数量的标识，则开始接收磁场信号D(t)；

移动终端确定玩具传输的数据的报文长度项达到预设的长度，则停止接收磁场信号D(t)。

一种实施方式中，数字低通滤波算法包括数字RC一阶低通滤波或FIR低通滤波。

本发明还同时提出一种传输数据的系统，其特征在于，该系统包括玩具和移动终端，

其中，玩具包括：

载波信号产生模块，用于产生周期性磁场信号作为载波信号C(t)；

调制模块，用于将玩具要发送的数据设置为预设数制的码流S(t)，调制在载波信号C(t)上，获得调制后的磁场信号D(t)；其中，D(t)＝S(t)*C(t)；

移动终端包括：

磁场信号获取模块，用于获取来自玩具的磁场信号D(t)；

码流还原模块，用于利用预设的数字低通滤波算法还原出码流S(t)。

一种实施方式中，载波信号产生模块包括电磁铁和驱动电路，则载波信号产生模块具体用于通过驱动电路驱动电磁铁，产生正弦波或者矩形波磁场信号作为载波信号C(t)；

磁场信号获取模块包括磁传感器，则磁场信号获取模块具体用于通过磁传感器获取来自玩具的磁场信号D(t)。

一种实施方式中，载波信号C(t)的频率为fc，数据发送速率为T，则按公式′发置频率fc；其中，bit代表单位比特。

一种实施方式中，磁场信号获取模块，具体用于确定连续获取到来自玩具预定数量的标识，则开始接收磁场信号D(t)；在确定玩具传输的数据的报文长度项达到预设的长度后，停止接收磁场信号D(t)。

一种实施方式中，数字低通滤波算法包括数字RC一阶低通滤波或FIR低通滤波。

本发明实施方式的玩具和移动终端传输数据的方法及传输数据的系统，充分利用了移动终端普遍安装有磁传感器的优势，通过接收玩具的磁场信号，还原出玩具传输的数据，并且磁传输成本远远小于蓝牙或者WiFi传输，充分实现了较低成本的数据传输方法。

本发明的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的玩具和移动终端传输数据的方法的流程示意图；

图2是本发明实施方式的传输数据的系统的组成示意图；

图3是本发明实施方式的玩具和移动终端传输数据的方法的原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅可用于解释本发明的实施方式，而不能理解为对本发明的实施方式的限制。

请参阅图1，本发明实施方式的玩具和移动终端传输数据的方法。

该方法包括：

步骤1，玩具产生周期性磁场信号作为载波信号C(t)。

步骤2，玩具将要发送的数据设置为预设数制的码流S(t)，调制在载波信号C(t)上，获得调制后的磁场信号D(t)；其中，D(t)＝S(t)*C(t)。

步骤3，移动终端获取来自玩具的磁场信号D(t)。

步骤4，移动终端利用预设的数字低通滤波算法还原出码流S(t)。

如图2所示，图2是本发明提出的一种传输数据的系统的组成示意图，该系统包括玩具和移动终端，

其中，玩具包括：

载波信号产生模块，用于产生周期性磁场信号作为载波信号C(t)。

调制模块，用于将玩具要发送的数据设置为预设数制的码流S(t)，调制在载波信号C(t)上，获得调制后的磁场信号D(t)；其中，D(t)＝S(t)*C(t)。

移动终端包括：

磁场信号获取模块，用于获取来自玩具的磁场信号D(t)。

码流还原模块，用于利用预设的数字低通滤波算法还原出码流S(t)。

本发明中玩具和移动终端传输数据的方法，可以由传输数据的系统中玩具和移动终端作为动作主体来完成，也可以由玩具和移动终端中的各个模块来完成。具体地，步骤1可以由玩具中的载波信号产生模块作为动作执行主体来完成，步骤2可以由玩具中的调制模块作为动作执行主体来完成，步骤3可以由移动终端中的磁场信号获取模块作为动作执行主体来完成，步骤4可以由移动终端中的码流还原模块作为动作执行主体来完成。

在步骤1中，载波信号产生模块包括电磁铁和驱动电路，玩具中的载波信号产生模块通过驱动电路驱动电磁铁，产生周期性磁场信号作为载波信号C(t)，其中，周期性磁场信号可以是正弦波或者矩形波磁场信号，还可以是其他周期性磁场信号。

如图3所示，图3是本发明实施方式的玩具和移动终端传输数据的方法的原理示意图。图3中，R1和R2分别表示电阻，Q表示晶体管，D2表示二极管，L表示电感，VCC表示供电电压，VSS表示接地点，矩形波表示调制的磁场信号。

在步骤2中，玩具中的调制模块将玩具要发送的数据设置为预设数制的码流S(t)，调制在载波信号C(t)上，获得调制后的磁场信号D(t)；其中，D(t)＝S(t)*C(t)。例如，玩具要发送出去的数据是一串二进制码流S(t)，数据也可以是其他数制的码流，例如八进制、十进制或者十六进制，在此不做限定。调制模块将玩具要发送的一串二进制码流S(t)调制在载波信号C(t)，得到调制后的磁场信号：D(t)＝S(t)*C(t)。

本发明中，数据格式是自定义的。例如要发送玩具的ID＝0x5555，它的二进制码流是0b0101010101010101。发送的数据可以是数值型的静态数据，也可以是动态产生的数据。以玩具属性作为例子，玩具的颜色，款式，角色，甚至重量，生产日期这些都可以当做要传输的数据。

根据奈奎斯特定理，在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fc大于信号中最高频率fmax的2倍时(fc＞2fmax)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍。即玩具中设置频率fc时，让数据发送速率远远小于bit*fc的结果。

具体地，载波信号C(t)的频率为fc，数据发送速率为T，则按公式设置频率fc；其中，bit代表单位比特。数据发送速率T的单位是bit/s，而频率的单位是1/s，为了方便二者比较，用频率乘以bit。

步骤3中，移动终端中磁场信号获取模块获取来自玩具的磁场信号D(t)。移动终端可以是智能手机、平板电脑、穿戴式的智能手表、增强现实的智能眼镜、虚拟现实的头盔等。具体地，移动终端的磁场信号获取模块设置有磁传感器，磁场信号获取模块通过磁传感器获取磁场信号D(t)。

由于数据传输会存在功耗，为了节省功耗，本发明中设置了传输的启动和结束的控制，即步骤3包括：

移动终端确定连续获取到来自玩具预定数量的标识，则开始接收磁场信号D(t)。

移动终端确定玩具传输的数据的报文长度项达到预设的长度，则停止接收磁场信号D(t)。

例如，移动终端的磁传感器，从静默状态到侦测有载波信号开始，如果连续接收到3个字节的0x55，那么我们认为是数据的开始。3个字节对应着前文的预定数量，0x55对应着前文中提到的标识，本发明还可以根据实际情况在通信协议里面去约定标识类型和标识的数量，在此不做限定。

在传输的数据里，数据的报文长度项达到预设的长度，即移动终端上的APP在接收到约定的长度后，视为传输数据已经结束，移动终端中磁场信号获取模块停止接收磁场信号D(t)。

步骤4中，码流还原模块利用预设的数字低通滤波算法还原出码流S(t)。具体地，数字低通滤波算法包括数字RC一阶低通滤波或FIR低通滤波。数字低通滤波算法可以根据成本和实现难易程度等因素来选择。若载波频率为fc，使用数字RC一阶低通滤波时，截止频率可以设定在fo＝fc/3。

相对于传统的蓝牙传输或者WiFi传输方案，本方案最大的价值在于充分利用了移动终端普遍安装有磁传感器的优势，通过接收玩具的磁场信号，还原出玩具传输的数据，并且磁传输成本远远小于蓝牙或者WiFi传输，充分实现了较低成本的数据传输方法。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的实施方式的不同结构。为了简化本发明的实施方式的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明的实施方式可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明的实施方式提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理模块的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，″计算机可读介质″可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的实施方式的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明的各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种玩具和移动终端传输数据的方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1，玩具产生周期性磁场信号作为载波信号C(t)；

步骤2，玩具将要发送的数据设置为预设数制的码流S(t)，调制在载波信号C(t)上，获得调制后的磁场信号D(t)；其中，D(t)＝S(t)*C(t)；

步骤3，移动终端获取来自玩具的磁场信号D(t)；

步骤4，移动终端利用预设的数字低通滤波算法还原出码流S(t)。

2.如权利要求1所述玩具和移动终端传输数据的方法，其特征在于，玩具设置有电磁铁和驱动电路，移动终端设置有磁传感器，

则步骤1包括：

玩具通过驱动电路驱动电磁铁，产生正弦波或者矩形波磁场信号作为载波信号C(t)；

步骤3包括：

移动终端通过磁传感器获取磁场信号D(t)。

3.如权利要求2所述玩具和移动终端传输数据的方法，其特征在于，载波信号C(t)的频率为fc，数据发送速率为T，则按公式设置频率fc；其中，bit代表单位比特。

4.如权利要求1所述玩具和移动终端传输数据的方法，其特征在于，步骤3包括：

移动终端确定连续获取到来自玩具预定数量的标识，则开始接收磁场信号D(t)；

移动终端确定玩具传输的数据的报文长度项达到预设的长度，则停止接收磁场信号D(t)。

5.如权利要求1至4中任意一项所述玩具和移动终端传输数据的方法，其特征在于，数字低通滤波算法包括数字RC一阶低通滤波或FIR低通滤波。

6.一种传输数据的系统，其特征在于，该系统包括玩具和移动终端，

其中，玩具包括：

载波信号产生模块，用于产生周期性磁场信号作为载波信号C(t)；

调制模块，用于将玩具要发送的数据设置为预设数制的码流S(t)，调制在载波信号C(t)上，获得调制后的磁场信号D(t)；其中，D(t)＝S(t)*C(t)；

移动终端包括：

磁场信号获取模块，用于获取来自玩具的磁场信号D(t)；

码流还原模块，用于利用预设的数字低通滤波算法还原出码流S(t)。

7.如权利要求6所述传输数据的系统，其特征在于，载波信号产生模块包括电磁铁和驱动电路，则载波信号产生模块具体用于通过驱动电路驱动电磁铁，产生正弦波或者矩形波磁场信号作为载波信号C(t)；

磁场信号获取模块包括磁传感器，则磁场信号获取模块具体用于通过磁传感器获取来自玩具的磁场信号D(t)。

8.如权利要求7所述传输数据的系统，其特征在于，载波信号C(t)的频率为fc，数据发送速率为T，则按公式′发置频率fc；其中，bit代表单位比特。

9.如权利要求6所述传输数据的系统，其特征在于，磁场信号获取模块，具体用于确定连续获取到来自玩具预定数量的标识，则开始接收磁场信号D(t)；在确定玩具传输的数据的报文长度项达到预设的长度后，停止接收磁场信号D(t)。

10.如权利要求6至9中任意一项所述传输数据的系统，其特征在于，数字低通滤波算法包括数字RC一阶低通滤波或FIR低通滤波。