CN110148292A - 一种无线遥控编解码方法及编解码装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无线遥控编解码方法及编解码装置，该方法包括：在无线遥控发射端，当检测到遥控按键按下时，依次生成同步码、地址码、数据码以及校验码，得到编码信号，其中同步码使用高、低电平按照预设组合规则生成，地址码、数据码中使用单个电平分别表示数字0、1，校验码使用地址码、数据码生成得到，将得到的编码信号进行发送；在无线遥控接收端，接收编码信号，读取编码信号中同步码，根据读取的同步码控制依次读取地址码、数据码、校验码进行解码，并根据解码得到的地址码、校验码对数据码进行校验。本发明具有实现方法简单、成本低、通信带宽利用率高、无线遥控响应速度快以及抗干扰性强等优点。

Description

一种无线遥控编解码方法及编解码装置

技术领域

本发明涉及无线遥控技术领域，尤其涉及一种无线遥控编解码方法及编解码装置。

背景技术

无线遥控设备已广泛应用在各个领域中，目前无线遥控普遍都是使用315M/433M的收发模块以及专用编解码芯片来实现，即发射部分由PT2262编码芯片及315M/433M射频发射电路组成，接收部分由PT2272解码芯片及315M/433M射频接收电路组成，PT2262/2272最多只有12位（A0-A11）三态地址端管脚（悬空、接高电平、接低电平），任意组合可提供531441地址码，PT2262最多只有6位（D0-D5）数据端管脚，一般使用4位，设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。

现有技术中基于2262的无线遥控编解码时，通信数据格式通常是由同步码、地址码、数据码组成一个完整的码字，同步码、地址码、数据码中通过高低电平脉宽的不同组合形成数字0、1、f：两个窄脉冲表示“0”；两个宽脉冲表示“1”；一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“f”，“f”表示地址码“悬空”，一个数字必须是高->低->高->低多次电平反转才能组成，解码芯片PT2272接收到信号后，将地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，但是该种编码方式所需的数据量大，使得通信带宽利用率低，且需要经过两次比较核对过程，使得按键无线响应延时大，不能快速、高效的响应无线遥控器按键的操作。

如图1所示，参考编解码芯片的时钟，一个周期时间为a，一个窄脉冲需要4a，一个宽脉冲需要12a，两个窄脉冲组成数字“0”，两个宽脉冲组成数字“1”，一宽一窄组成数字“f”，则每个数字需要固定的32个周期时间，由于PT2262芯片的限制，为了通信的稳定，芯片工作频率相对低，以通用的10K频率计算为例，以通用的10k频率计算，一个时钟时间为0.1ms，编码数字0需要32个时钟，即一个数字组成需要高达3.2ms。

传统的无线遥控编解码方法中一个完整帧数据的组成如图2所示，包括同步码、地址码以及数据码，其中同步码由4个周期的高电平与124个周期的低电平组成，需要占用128个时钟即12.8ms，地址码最高提供12位，通过芯片外围的电阻决定数字“0”、“1”、“f”，总共有531441种地址组合，需要3.2x12=38.4ms，数据码一般用4位，通过监测到按键位置组合数据码，需要3.2x4=12.8ms，一帧总时间为64ms，同时解码芯片接收到编码信号后，需要通过连续两次的地址码与数据码是否一致来实现纠错，所以输出一个按键解析总共需要（12.8+38.4+12.8）*2=128ms，编解码所需占用的通信带宽较大，且无法快速响应按键的操作。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、成本低、带宽利用率高、无线遥控响应速度快以及抗干扰性强的无线遥控编解码方法及编解码装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种无线遥控编解码方法，包括：

在无线遥控发射端，当检测到有遥控指令时，依次生成同步码、地址码、数据码以及校验码，得到编码信号，其中所述同步码使用高、低电平按照预设组合规则生成，所述数据码根据所述遥控指令转换得到，所述地址码、数据码中使用单个电平分别表示数字0、1，所述校验码使用所述地址码、所述数据码生成得到，将得到的所述编码信号进行发送；

在无线遥控接收端，接收所述编码信号，读取所述编码信号中同步码，根据读取的同步码控制依次读取所述地址码、数据码、校验码进行解码，并根据解码得到的地址码、校验码对得到的数据码进行校验。

作为本发明方法的进一步改进：所述同步码为使用高、低电平按照3T时长的低电平、T时长的高电平以及T时长的低电平的组合规则生成，其中T为单个电平的持续时间。

作为本发明方法的进一步改进：所述同步码、地址码、数据码分别采用定时器计时产生各段的高、低电平。

作为本发明方法的进一步改进：所述校验码采用3位编码，将所述地址码与所述数据码进行位相加后，取相加结果的最后3位得到所述校验码。

作为本发明方法的进一步改进：所述生成同步码、地址码、数据码以及校验码采用单片机，所述地址码采用28位，所述数据码采用4位。

作为本发明方法的进一步改进：所述进行解码时，具体判断解码得到的所述同步码是否符合所述预设组合规则，如果是读取所述地址码、数据码、校验码进行解码，否则丢弃或阻隔接收到的信号。

作为本发明方法的进一步改进：所述读取所述地址码、数据码、校验码时，在所述同步码完成后间隔指定时长的位置取第一个地址位，后续每间隔指定距离选取一个取值点，并使得在单个电平的中部进行取值，由所述取值点时的电平对应解码为数字0或1，分别解码得到所述地址码、数据码、校验码。

作为本发明方法的进一步改进：所述进行校验的步骤包括：将解码得到的地址码与预先约定的地址码进行比对，以及使用解码得到的地址码、数据码计算校验码，并将计算得到的校验码与解码得到的校验码进行比较，如果均匹配，则判定解码得到的数据码为有效输出。

一种无线遥控编解码装置，包括：

编码模块，用于在无线遥控发射端，当检测到有遥控指令时，依次生成同步码、地址码、数据码以及校验码，得到编码信号，其中所述同步码使用高、低电平按照预设组合规则生成，所述数据码根据所述遥控指令转换得到，所述地址码、数据码中使用单个电平分别表示数字0、1，所述校验码使用所述地址码、所述校验码生成得到，将得到的所述编码信号进行发送；

解码模块，用于在无线遥控接收端，接收所述编码信号，读取所述编码信号中同步码，如果符合所述预设组合规则，分别读取所述地址码、数据码、校验码进行解码，并根据解码得到的地址码、校验码判定得到的数据码的有效性。

作为本发明装置的进一步改进：所述编码模块和/或所述解码模块采用单片机。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明无线遥控编解码方法及编解码装置，通过对地址码与数据码编码时，使用单个电平表示数字“0”与“1”，相比于传统需要多个电平的组合表示一个数字，可以大幅度减少一帧数据的输出时间，减少通信所需占用的通信带宽，从而提高通信带宽的利用率，使得无线遥控响应延时小、响应速度快。

2、本发明无线遥控编解码方法及编解码装置，编码时对一帧码段组成进行优化，通过由同步码、地址码、数据码以及校验码形成一个完整数据帧，同步码使用高、低电平按照预设组合规则生成，同时由地址码、数据码来生成校验码，在一帧中同时包含同步码、地址码以及校验码，解码时由同步码、地址码、校验码可以实现三重检测机制，在一帧内就能准确地解码输出一个遥控指令，而无需如传统编解码方式必须经过连续两帧才能解析输出一个按键值，可以大幅度增强遥控之间的抗干扰性。

3、本发明无线遥控编解码方法及编解码装置，通过使用高、低电平按照3:1:1的组合规则生成同步码，可以有效避免地址码、数据码的任意组合形成了同步码而造成误检，从而实现帧与帧之间的准确区分，同时依据特定的高低电平组合规则，在接收端可以利用该组合规则来判断接收到信号的有效性，确保信号的有效性，避免信号干扰。

4、本发明无线遥控编解码方法及编解码装置，进一步采用单片机进行编码、解码，成本低、体积小且没有地址位的限制，地址码采用28位、数据码采用 4位、校验码采用3位，完成一帧编解码所需时间少。

附图说明

图1是传统无线遥控编解码方法中数字表示的原理示意图。

图2是传统无线遥控编解码方法中一帧完整数据的组成原理示意图。

图3是本实施例无线遥控编解码方法的实现流程示意图。

图4是本实施例实现数字以及同步码编码的原理示意图。

图5是本实施例中一个完整数据帧的组成结构示意图。

图6是本实施例无线遥控编解码装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图3所示，本实施例无线遥控编解码方法的步骤包括：

S1. 在无线遥控发射端，当检测到遥控指令时，依次生成同步码、地址码、数据码以及校验码，得到编码信号，其中同步码使用高、低电平按照预设组合规则生成，数据码根据遥控指令转换得到，地址码、数据码中使用单个电平（高、低电平）分别表示数字0、1，校验码使用地址码、校验码生成得到，将得到的编码信号进行发送；

S2. 在无线遥控接收端，接收编码信号，读取编码信号中同步码，根据读取的同步码控制依次读取地址码、数据码、校验码进行解码，将其中各数字0、1解码为对应的高、低电平，并根据解码得到的地址码、校验码对得到的数据码进行校验。

本实施例上述无线遥控编解码方法，编码时对一帧码段组成进行优化，通过由同步码、地址码、数据码以及校验码形成一个完整数据帧，同步码使用高、低电平按照预设组合规则生成，由同步码判断接收到的无线信号是否需要解码以及作为帧与帧之间的间隔与区分，地址码与数据码使用单个电平表示数字“0”与“1”，相比于传统需要多个电平的组合表示一个数字，可以大幅度减少一帧数据的输出时间，提高通信带宽的利用率以及无线遥控响应速度，无效遥控响应延时小、响应速度快，同时由地址码、数据码来生成校验码，在一帧中同时包含同步码、地址码以及校验码，解码时由同步码、地址码、校验码可以实现三重检测机制，在一帧内就能准确地解码输出一个遥控指令，而无需如传统编解码方式必须经过连续两帧才能解析输出一个按键值，可以确保通信稳定、正确，提高遥控之间的抗干扰性。

上述遥控指令可以为按键式遥控指令，无线遥控发射器上设置按键，当检测到有按键按下时，依次按照上述方法生成包含同步码、地址码、数据码以及校验码的编码信号后进行发送，其中数据码根据按键的状态对应转换得到，遥控接收端接收到编码信号后进行解码，则由同步码、地址码以及校验码，在一帧内就能准确地解码输出一个按键值；当然遥控指令也可以采用其他方式产生，如触控式，通过检测无线遥控发射器上触控操作来检测是否有遥控指令，具体可以根据实际需求配置。

本实施例中，同步码为使用高、低电平按照3T时长的低电平、T时长的高电平以及T时长的低电平的组合规则生成，其中T为单个电平的持续时间。单个电平的长度可以根据实际需求设置，以单个电平的长度为1ms为例，如图4所示，由1ms的低电平表示数字“0”，1ms的高电平表示数字“1”，则同步码按照1.5ms的低电平->0.5ms的高电平->0.5ms的低电平组合构成。通过按照上述组合规则生成同步码，高、低电平按照3:1:1配置，同步码后的一个单电平的编码方式能与同步码产生明显的区别，可以有效避免地址码、数据码的任意组合形成了同步码而造成误检，从而可以快速、准确的判断出一帧的起始位置，实现帧与帧之间的准确区分，同时依据特定的高低电平组合规则，在接收端可以利用该组合规则来判断接收到信号的有效性，确保信号的有效性，避免信号干扰。可以理解的是，同步码还可以根据实际需求采用其他高、低电平的组合规则，以实现帧与帧之间的区分以及信号有效性的判定。

本实施例进行解码时，通过判断解码得到的同步码是否符合预设组合规则，如果是，读取地址码、数据码、校验码进行解码，否则丢弃或阻隔接收到的信号。本实施例具体在接收到无线遥控信号时，首先判断同步码是否满足1.5ms的低电平->0.5ms的高电平->0.5ms的低电平组合的组合规则，对于不满足预设组合规则的信号丢弃，不进入后续地址码的解析，可以避免错误、干扰信号的不必要解码操作。

本实施例中，同步码、地址码、数据码分别采用定时器计时产生各段的高、低电平，如同步码中三段电平的编码在单片机中采用定时器计时反转电平实现，在对应的解码中采用边沿触发中断中开停定时器计时实现这三段电平时间的计算，以高低电平持续时间是否为1.5ms、0.5ms、0.5ms作为同步码的判断。传统的软件延时方式，如采用循环语句进行长时间的空操作或空语句，会占用大量的MCU时间资源，且代码执行可以被中断等打断，延时进度低、抖动大。本实施例通过采用定时器利用定时计数来生成同步码、地址码、数据码，时间精度高，高优先级的计时精度只与MCU晶振有关，且不会影响子函数的正常执行，可以进一步提高无线遥控的精度以及控制效率。

本实施例中，校验码采用3位编码，将地址码与数据码进行位相加后，取相加结果的最后3位得到校验码，能够充分利用地址码、数据码信息实现校验，相比于比传统的奇偶校验位具有更高的校验准确性。

本实施例中生成同步码、地址码、数据码以及校验码采用单片机，通过使用单片机来实现编码、解码，相比于传统的专用编码芯片，成本低、体积小且没有地址位的限制，地址码具体采用28位，数据码采用4位，在单片机中采用定时器计时反转电平实现28位地址位的编码以及4位数据码的编码。本实施例一帧完整数据具体如图5所示，以时间为主轴，时间控制使用定时器实现，一帧数据由同步码、地址码、数据码、校验码4个部分组成，同步码由1.5ms的低电平、0.5ms的高电平、0.5ms的低电平组成，同步码后由28位的地址码与4位的数据码组成一个32位数据，28位的地址码可以提供268435456中设备地址，远高于传统的PT2262芯片的地址空间，且软地址可以在程序中灵活增加与更改，3位的校验码跟随数据码后输出，校验码采用地址码与数据码的所有位进行位相加后的值取后三位得到。

本实施例中，读取地址码、数据码、校验码时，在同步码完成后间隔指定时长的位置取第一个地址位，后续每间隔指定距离选取一个取值点，并使得在单个电平的中部进行取值，由取值点时的电平对应解码为数字0或1，分别解码得到地址码、数据码、校验码。同步码对于任意对之间的无线通信收发双方都是已知、确定的，而不同的设备的地址码不同，本实施例对地址码解码时通过采用间隔固定时间读取单个电平中间点值的方式实现数字0与1的解析，可以确保地址码的正确解码，进一步提高解码的精度，使得正确解析出遥控指令。

在具体应用实施例中，当同步码中0.5ms的低电平完成后电平拉高，开始地址码的输出，同步码完成后的第一个电平上升沿后0.5ms取第一个地址位，后续每间隔1ms取一个点，即地址码的第一个取值点在同步码完成拉高后的0.5ms位置，后续的点及数据码、检验码都按间隔1ms取值，总共取35个点，前28位为地址位，后4位为数据位，32个点后的3个点数据为校验码，如图5所示，图中各箭头分别指示各取值点，在取值点时的电平为高表示数字“1”，取值点电平为低表示数字“0”，地址码总共28位，数据码由无线按键的状态决定，总共4位，28位的地址码与4位的数据码进行位相加取结果的后三位为校验码，完成一帧编解码需要时间仅需1.5+0.5+0.5+28+4+3ms=37.5ms，相比于传统的编解码方式，能够大大减少一帧数据输出的时间。

本实施例中，进行校验的步骤包括：将解码得到的地址码与预先约定的地址码进行比对，以及使用解码得到的地址码、数据码计算校验码，并将计算得到的校验码与解码得到的校验码进行比较，如果均匹配，则判定解码得到的数据码为有效输出。通过使用解码得到的地址码、校验码共同判定数据码的有效性，仅当地址码以及校验码同时匹配时，判定为数据有效，可以进一步提高遥控的抗干扰性。

如图6所示，本实施例无线遥控编解码装置包括：

编码模块，用于在无线遥控发射端，当检测到无线遥控器中有按键按下时，依次生成同步码、地址码、数据码以及校验码，得到编码信号，其中同步码使用高、低电平按照预设组合规则生成，数据码根据按键的状态转换得到，地址码、数据码中使用单个电平分别表示数字0、1，校验码使用地址码、数据码生成得到，将得到的编码信号进行发送；

解码模块，用于在无线遥控接收端，接收编码信号，读取编码信号中同步码，根据读取的同步码控制依次读取所述地址码、数据码、校验码进行解码，并根据解码得到的地址码、校验码对得到的数据码进行校验。

本实施例中，编码模块、解码模块使用单片机，具体可以采用STC15F104E单片机。传统PT2262芯片最多提供12位的地址位，而且需要依靠电路板中焊接电阻来设置地址位的高低电平形成地址密钥，地址位少而且不方便更改，不能根据需要修改、定制通信协议，如加通信校验码机制。本实施例通过采用单片机实现编码、解码，单片机的成本低、体积小，可以极大的减少实现无线遥控的成本，且单片机工作频率高，没有地址位的限制，软地址可以在程序中灵活增加与更改，灵活性强且可以大幅度增强遥控之间的抗干扰性。

在具体应用实施例中，编码模块主要由单片机与无线发射模块组成，单片机检测到按键按下后，将按键值转换为对应的数据码，通过地址码与数据码的所有位相加的值取后三位得到校验码，至此编码的数据完成，单片机控制无线高频发射模块对应的I/O口进行编码输出，编码的时间控制采用定时器方式，其中通过先输出1.5ms的低电平，然后将电平拉高0.5ms，再拉低0.5ms，同步码编码完成，后续地址码、数据码与检验码一个数字电平为1ms，根据设备地址码、按键形成的数据码、计算生成的校验码的数字0或1输出对应时间的低电平与高电平，从而完成一帧的编码。

本实施例中，解码模块主要由单片机与无线接收模块组成，无线接收模块的数据输出脚与单片机的一个I/0口相连，无线接收模块没有接收到对应频率的无线电波时，该引脚为高电平，单片机对该I/0口配置为触发中断，当中断发生后，程序进入同步码解析段，解析段的电平是否满足1.5ms的电平、0.5ms的高电平、0.5ms的低电平这个组合，电平持续时间采用定时器计时，满足则表示接收的无线信号有效且是正确的设备发过来的，如不满足则退出解析，同步码解析成功后，在同步码0.5ms的低电平结束后的0.5ms取第一个地址码的位值，后续按1ms的时间间隔取值，总共取35个值后结束一帧的解码；35个解码值中前32个为28位的地址码与4位的数据码，后面三个位校验码，将解析到的前32位进行位和运算后取后3位得到计算的校验和，将解析得到的28位地址码与通信对之间约定的地址码进行对比，28位地址码完全相等并且计算的校验和与解析得到的校验和完全相等，数据码才判断为有效输出；解析成功后将对应的数据码的值在对应的4个输出I/O口用高低电平体现，实现无线遥控控制响应，随后系统进入等待解析的状态，如果解析不成功则解析出错，丢掉解析得到的值，系统进入等待解析的状态，以此循环。

假设单片机（如STC15F104E）工作频率为12Mhz，单片机的一个时钟时间为a=（1/12*10⁶ ）s，石英晶振的频率容限按较差的50ppm计算 ，即600Hz的频率正负偏差，单片机一个时钟的时间偏差为b=±a*50/1x10⁶ s，一帧编码的时间为35.5ms，所以在一帧编码中时间偏差为((35.5x10^-3/a)*b )=±1.775us；采用本实施例上述无线遥控编解码方法时，地址码、数据码、校验码的一个电平时间为1ms，在0.5ms的中间点连续取值，左右有0.5ms的误差容限，解码一帧数据最大误差为1.775*2=3.55us，远低于该编解码中0.5ms的误差容限，即本申请上述无线遥控编解码方法、装置不会因为时钟问题而产生取值误差，抗干扰能力强、通信带宽利用率高且通信响应快。

本实施例无线遥控编解码装置中编码模块、解码模块可分别设置在无线遥控发射器、无线遥控接收器中，如应用于无线遥控器中时，编码模块设置在无线遥控发射器以发射遥控信号、解码模块设置在无线遥控接收器中以响应遥控信号，编码模块、解码模块还可以同时布置在一个同时具备发射、接收功能的无线遥控器中，如手机、平板等移动设备等，即可以发射无线遥控信号，也能够接收无线遥控信号进行解码。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种无线遥控编解码方法，其特征在于，包括：

在无线遥控发射端，当检测到有遥控指令时，依次生成同步码、地址码、数据码以及校验码，得到编码信号，其中所述同步码使用高、低电平按照预设组合规则生成，所述数据码根据所述遥控指令转换得到，所述地址码、数据码中使用单个电平分别表示数字0、1，所述校验码使用所述地址码、所述数据码生成得到，将得到的所述编码信号进行发送；

在无线遥控接收端，接收所述编码信号，读取所述编码信号中同步码，根据读取的同步码控制依次读取所述地址码、数据码、校验码进行解码，并根据解码得到的地址码、校验码对得到的数据码进行校验。

2.根据权利要求1所述的无线遥控编解码方法，其特征在于：所述同步码为使用高、低电平按照3T时长的低电平、T时长的高电平以及T时长的低电平的组合规则生成，其中T为单个电平的持续时间。

3.根据权利要求1所述的无线遥控编解码方法，其特征在于：所述同步码、地址码、数据码分别采用定时器计时产生各段的高、低电平。

4.根据权利要求1所述的无线遥控编解码方法，其特征在于：所述校验码采用3位编码，将所述地址码与所述数据码进行位相加后，取相加结果的最后3位得到所述校验码。

5.根据权利要求1所述的无线遥控编解码方法，其特征在于：所述生成同步码、地址码、数据码以及校验码采用单片机，所述地址码采用28位，所述数据码采用4位。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的无线遥控编解码方法，其特征在于：所述进行解码时，具体判断解码得到的所述同步码是否符合所述预设组合规则，如果是读取所述地址码、数据码、校验码进行解码，否则丢弃或阻隔接收到的信号。

7.根据权利要求6所述的无线遥控编解码方法，其特征在于：所述读取所述地址码、数据码、校验码时，在所述同步码完成后间隔指定时长的位置取第一个地址位，后续每间隔指定距离选取一个取值点，并使得在单个电平的中部进行取值，由所述取值点时的电平对应解码为数字0或1，分别解码得到所述地址码、数据码、校验码。

8.根据权利要求1～5中任意一项所述的无线遥控编解码方法，其特征在于：所述进行校验的步骤包括：将解码得到的地址码与预先约定的地址码进行比对，以及使用解码得到的地址码、数据码计算校验码，并将计算得到的校验码与解码得到的校验码进行比较，如果均匹配，则判定解码得到的数据码为有效输出。

9.一种无线遥控编解码装置，其特征在于，包括：

编码模块，用于在无线遥控发射端，当检测到有遥控指令时，依次生成同步码、地址码、数据码以及校验码，得到编码信号，其中所述同步码使用高、低电平按照预设组合规则生成，所述数据码根据所述遥控指令转换得到，所述地址码、数据码中使用单个电平分别表示数字0、1，所述校验码使用所述地址码、所述数据码生成得到，将得到的所述编码信号进行发送；

解码模块，用于在无线遥控接收端，接收所述编码信号，读取所述编码信号中同步码，根据读取的同步码控制依次读取所述地址码、数据码、校验码进行解码，并根据解码得到的地址码、校验码对得到的数据码进行校验。

10.根据权利要求9所述的无线遥控编解码装置，其特征在于，所述编码模块和/或所述解码模块采用单片机。