CN111739276B - 一种用于电子引信的通讯协议和通讯方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于电子引信的通讯协议和通讯方法，其中下行通讯对下行数据“0”和“1”的编码根据总线电压差波形中高电平和低电平持续时间的相对长短，因此降低了起爆器与电子引信之间时钟匹配程度的要求，电子引信上行通讯数据后，起爆器会立即下行反馈给电子引信，让电子引信确认上行通讯数据是否被正确接收。

Description

一种用于电子引信的通讯协议和通讯方法
技术领域
本发明涉及电子引信领域，尤其涉及一种用于电子引信的通讯协议和通讯方法。
背景技术
电子引信使用二总线技术，与起爆器组成通讯网络。如本发明说明书附图1所示，总线1和总线2既是供电线，又是信号线。一般来说，下行通讯(起爆器至电子引信的通讯)根据电压信号编码下行数据，具体为根据总线电压波形编码下行数据，其中总线电压波形为总线1与总线2的电压差的波形。类似地，上行通讯(电子引信至起爆器的通讯)通过电流信号发送上行数据，具体为电子引信通过控制总线的电流，向起爆器发送上行数据。在此基础上，通过定义具体的通讯协议，以确保通讯的可靠性和即时性。
现有的同类产品中，下行通讯协议的种类有频率调制、脉宽调制和幅度调制等，其中，频率调制是用总线电压波形的频率表示数据“0”和“1”，如用低频波形表示“0”，高频波形表示“1”，其中，脉宽调制是用总线电压波形不同的脉宽表示数据“0”和“1”，如用窄脉宽表示“0”，宽脉宽表示“1”，其中，幅度调制是用总线电压幅度表示数据“0”和“1”，如用低电平表示“0”，用高电平表示“1”。但是，以上下行通讯协议需要起爆器和电子引信间的时钟频率匹配程度较高，因为频率“高”、“低”，脉冲“宽”、“窄”，高、低电平的持续时间，这些关键判据，都和时钟频率有关。如果起爆器和电子引信间的时钟频率匹配程度不够高，就会造成数据误判。此外，电压波形的频率在通讯过程中变化较大，是通讯传输的不稳定因素。“高”、“低”频率，“宽”、“窄”脉冲间的差别越大，对信号识别越有利。但是频率的高低变化对信号传输是不利的，信号传输稳定性变低，易受干扰。如幅度调制时，传输数据“101010”时波形频率较高，传输数据“111000”时波形频率较低。
上行通讯协议的种类有脉宽调制和幅度调制等，其中，脉宽调制是用总线电流波形不同脉宽表示数据“0”和“1”，其中，幅度调制是用总线电流幅度表示数据“0”和“1”，如增大电流表示“1”，不增大电流表示“0”。类似地，上述上行通讯协议也需要起爆器和电子引信间的时钟频率具有较高的匹配程度。而且，上行通讯数据是否被起爆器正确接收无法确定。在幅度调制中，不增大电流表示“0”和电子引信无响应无法区分。
发明内容
本发明的主要优势在于提供一种用于电子引信的通讯协议和通讯方法，其中在所述用于电子引信的通讯协议和通讯方法中，下行通讯对下行数据“0”和“1”的编码根据总线电压差波形中高电平和低电平持续时间的相对长短，因此降低了起爆器与电子引信之间时钟匹配程度的要求。
本发明的另一优势在于提供一种用于电子引信的通讯协议和通讯方法，其中所述用于电子引信的通讯协议和通讯方法在实现通讯过程中，信号传输时频率变化小，提高了信号传输的稳定性和抗干扰能力。
本发明的另一优势在于提供一种用于电子引信的通讯协议和通讯方法，其中所述用于电子引信的通讯协议和通讯方法在电子引信上行通讯数据后，起爆器会立即下行反馈给电子引信，让电子引信确认上行通讯数据是否被正确接收。
本发明的另一优势在于提供一种用于电子引信的通讯协议和通讯方法，其中所述用于电子引信的通讯协议和通讯方法在电子引信上行通讯时，无论上行数据是“0”还是“1”，都增大总线电流，产生一个电流脉冲，因此能够区分上行数据是“0”的情况和电子引信无响应(如电子引信死机)的情况。
为了实现本发明上述至少一个目的，本发明提供一种用于电子引信的通讯方法，其适用于电子引信使用二总线技术与起爆器组成的通讯网络，包括步骤：
S100、响应于所述起爆器，在所述总线的总线电压差波形上反映为产生一个下降沿，同时开启一个第一检测时间窗；
S101、当上行数据为“1”时，增大总线电流，在所述总线的总线电流波形上反映为产生电流脉冲；
S102、当在所述第一检测时间窗内检测到电流脉冲后，确认所述上行数据为“1”，进而在总线上生成下行数据“1”；和
S103、所述电子引信在检测到所述下行数据“1”后，确认所述上行数据“1”被正确上传。
根据本发明的另一方面，本发明还进一步提供一种用于电子引信的通讯方法，其适用于电子引信使用二总线技术与起爆器组成的通讯网络，包括步骤：
S100、响应于所述起爆器，在所述总线的总线电压差波形上反映为产生一个下降沿，同时开启一个第一检测时间窗；
S110、当上行数据为“0”时，先保持总线电流不变；
S120、当在所述第一检测时间窗内未检测到电流脉冲后，响应于所述起爆器，在所述总线的总线电压差波形上反映为产生一个上升沿，同时开启一个第二检测时间窗；
S130、在检测到所述上升沿后，增大总线电流，在所述总线的总线电流波形上反映为产生电流脉冲；
S140、当在所述第二检测时间窗内检测到电流脉冲后，确认所述上行数据为“0”，进而在总线上生成下行数据“0”；和
S150、所述电子引信在检测到所述下行数据“0”后，确认所述上行数据“0”被正确上传。
在本发明的一个实施例中，在步骤S102中，所述在总线上生成下行数据“1”，具体在所述总线电压差波形上反映为在所述下行数据传输过程中的高电平的持续时间长于低电平的持续时间。
在本发明的一个实施例中，在步骤S140中，所述在总线上生成下行数据“0”，具体在所述总线电压差波形上反映为在所述下行数据传输过程中的高电平的持续时间短于低电平的持续时间。
在本发明的一个实施例中，在所述步骤S103或所述步骤S150后还包括步骤：产生一个通讯结束标志位，具体在所述总线电压差波形上反映为控制其保持低电平持续时间超过所述通讯结束标志位的阈值，其中所述通讯结束标志位的阙值为5个bit数据的长度。
在本发明的一个实施例中，在所述步骤S100前还包括步骤：产生一个通讯起始标志位，具体在所述总线电压差波形上反映为控制其保持高电平持续时间超过通讯起始标志位的阈值，其中所述通讯起始标志位的阈值为1个bit数据的长度。
在本发明的一个实施例中，在所述步骤S100前还包括步骤：产生一个上行起始标志位，具体在所述总线电压差波形上反映为起始于一个电压下降沿，中间经历过一个电压上升沿后，在第二个电压下降沿结束，其中，在所述上行起始标志位中，高电平持续时间与低电平持续时间相等。
通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例的电子引信使用二总线技术，与起爆器组成通讯网络的示意图；
图2为本发明实施例的当下行通讯的下行数据为“1”时，总线电压差的波形图，其中高电平的持续时间长于低电平的持续时间；
图3为本发明实施例的当下行通讯的下行数据为“0”时，总线电压差的波形图，其中高电平的持续时间短于低电平的持续时间；
图4为本发明实施例的当上行通讯的上行数据为“1”时，总线电流的波形图和总线电压差的波形图；
图5为本发明实施例的当上行通讯的上行数据为“0”时，总线电流的波形图和总线电压差的波形图；
图6为本发明实施例的通讯结束标志位所对应的总线电压差的波形图；
图7为本发明实施例的通讯起始标志位所对应的总线电压差的波形图；
图8为本发明实施例的上行起始标志位所对应的总线电压差的波形图；
图9为本发明实施例的用于电子引信的通讯方法的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参考本发明说明书附图1，示出了电子引信使用二总线技术，与起爆器组成的通讯网络。总线1和总线2既是供电线，又是信号线。在本发明中，下行通讯为起爆器至电子引信的通讯，上行通讯为电子引信至起爆器的通讯。下行通讯(即起爆器至电子引信的通讯)根据电压信号编码下行数据，具体为根据总线电压波形编码下行数据，其中总线电压波形为总线1与总线2的电压差的波形。类似地，上行通讯(即电子引信至起爆器的通讯)通过电流信号发送上行数据，具体为电子引信通过控制总线的电流，向起爆器发送上行数据。在此基础上，通过定义具体的通讯协议，以确保通讯的可靠性和即时性。
参考本发明说明书附图2和附图3所示，在下行通讯过程中，1个bit的下行数据传输从总线电压差波形的一个下降沿开始，中间经过一个上升沿后，在第二个下降沿结束。具体地，如说明书附图2所示，若传输的下行数据为“1”，则在这一过程中，总线电压差波形的高电平的持续时间长于低电平的持续时间。相应地，如说明书附图3所示，若传输的下行数据为“0”，则在这一过程中，总线电压差波形的高电平的持续时间短于低电平的持续时间。
可以理解的是，在所述用于电子引信的通讯协议和通讯方法中，下行通讯对下行数据“0”和“1”的编码根据总线电压差波形中高电平和低电平持续时间的相对长短，因此降低了起爆器与电子引信之间时钟匹配程度的要求。
参考本发明说明书附图4和附图5所示，上行数据传输配合下行数据同时进行。首先起爆器使总线电压差波形上产生一个下降沿，同时开启第一检测时间窗。电子引信检测到该下降沿后，准备向起爆器发送上行数据。若上行数据是“1”，如附图4所示，则电子引信在检测到该下降沿后，增大总线电流，产生一个电流脉冲。起爆器在第一检测时间窗内检测到该电流脉冲后，确认上行数据是“1”。起爆器按照前述下行通讯的规则，在总线上生成一个下行数据“1”。电子引信在总线上检测到该下行数据“1”，确认上行数据“1”已经被正确上传。若上行数据是“0”，如附图5所示，则电子引信在检测到该下降沿后，首先使总线电流保持不变。起爆器在第一检测时间窗内没有检测到电流脉冲。随后起爆器使总线电压差波形上产生一个电压上升沿，同时开启第二检测时间窗。电子引信在检测到该上升沿后，增大总线电流，产生一个电流脉冲。起爆器在第二检测时间窗内检测到该电流脉冲，确认上行数据是“0”。起爆器按照前述下行通讯的规则，在总线上生成一个下行数据“0”。电子引信在总线上检测到该下行数据“0”，确认上行数据“0”已经被正确上传。
可以理解的是，所述用于电子引信的通讯协议和通讯方法在电子引信上行通讯数据后，起爆器会立即下行反馈给电子引信，让电子引信确认上行通讯数据是否被正确接收。并且，无论上行数据是“0”还是“1”，都增大总线电流，产生一个电流脉冲，因此能够区分上行数据是“0”的情况和电子引信无响应(如电子引信死机)的情况。
进一步地，如本发明说明书附图6所示，所述用于电子引信的通讯协议和通讯方法定义一个通讯结束标志位，用以标志本次通讯结束。所述通讯结束标志位的阈值优选地为5个bit数据的长度。换句话说，起爆器控制总线电压差波形保持低电平，当该低电平的持续时间超过所述通讯结束标志位的阈值时，本次通讯结束，且之后的总线电压差应继续保持低电平。
类似地，如本发明说明书附图7所示，所述用于电子引信的通讯协议和通讯方法定义一个通讯起始标志位，用以标志本次通讯开始。新的一次通讯开始，需等待前一次通讯结束，然后起爆器先发送通讯起始标志位。如前所述，前一次通讯结束后，总线电压差波形保持低电平。起爆器控制总线电压差波形产生一个高电平，当该高电平持续时间超过通讯起始标志位的阈值时，标志本次通讯开始。所述通讯起始标志位的阈值优选地为1个bit数据的长度。
更进一步地，如本发明说明书附图8所示，所述用于电子引信的通讯协议和通讯方法定义一个上行起始标志位，即在数据通讯过程中，若起爆器需要电子引信上传数据，需要由起爆器发送上行起始标志位，该上行起始标志位发送完成后，电子引信开始上传数据。该上行起始标志位起始于总线电压差波形的一个电压下降沿，中间经历过一个电压上升沿后，在第二个电压下降沿结束。在这一过程中，总线电压差波形的高电平持续时间与低电平持续时间相等。
根据本发明上述实施例的用于电子引信的通讯协议，如图9所示，本发明进一步提供一种用于电子引信的通讯方法，其适用于电子引信使用二总线技术与起爆器组成的通讯网络，包括步骤：
S100、响应于所述起爆器，在所述总线的总线电压差波形上反映为产生一个下降沿，同时开启一个第一检测时间窗；
S101、当上行数据为“1”时，增大总线电流，在所述总线的总线电流波形上反映为产生电流脉冲；
S102、当在所述第一检测时间窗内检测到电流脉冲后，确认所述上行数据为“1”，进而在总线上生成下行数据“1”；和
S103、所述电子引信在检测到所述下行数据“1”后，确认所述上行数据“1”被正确上传。
可以理解的是，在步骤S102中，所述在总线上生成下行数据“1”，具体在所述总线电压差波形上反映为在所述下行数据传输过程中的高电平的持续时间长于低电平的持续时间。
根据本发明上述实施例的用于电子引信的通讯协议，如图9所示，本发明进一步提供一种用于电子引信的通讯方法，其适用于电子引信使用二总线技术与起爆器组成的通讯网络，包括步骤：
S100、响应于所述起爆器，在所述总线的总线电压差波形上反映为产生一个下降沿，同时开启一个第一检测时间窗；
S110、当上行数据为“0”时，先保持总线电流不变；
S120、当在所述第一检测时间窗内未检测到电流脉冲后，响应于所述起爆器，在所述总线的总线电压差波形上反映为产生一个上升沿，同时开启一个第二检测时间窗；
S130、在检测到所述上升沿后，增大总线电流，在所述总线的总线电流波形上反映为产生电流脉冲；
S140、当在所述第二检测时间窗内检测到电流脉冲后，确认所述上行数据为“0”，进而在总线上生成下行数据“0”；和
S150、所述电子引信在检测到所述下行数据“0”后，确认所述上行数据“0”被正确上传。
可以理解的是，在步骤S140中，所述在总线上生成下行数据“0”，具体在所述总线电压差波形上反映为在所述下行数据传输过程中的高电平的持续时间短于低电平的持续时间。
进一步地，在所述步骤S103或所述步骤S150后还包括步骤：产生一个通讯结束标志位，具体在所述总线电压差波形上反映为控制其保持低电平持续时间超过所述通讯结束标志位的阈值，其中所述通讯结束标志位的阙值为5个bit数据的长度。
进一步地，在所述步骤S100前还包括步骤：产生一个通讯起始标志位，具体在所述总线电压差波形上反映为控制其保持高电平持续时间超过通讯起始标志位的阈值，其中所述通讯起始标志位的阈值为1个bit数据的长度。
进一步地，在所述步骤S100前还包括步骤：产生一个上行起始标志位，具体在所述总线电压差波形上反映为起始于一个电压下降沿，中间经历过一个电压上升沿后，在第二个电压下降沿结束，其中，在所述上行起始标志位中，高电平持续时间与低电平持续时间相等。
本领域技术人员会明白附图中所示的和以上所描述的本发明实施例仅是对本发明的示例而不是限制。
由此可以看到本发明目的可被充分有效完成，用于解释本发明功能和结构原理的该实施例已被充分说明和描述，且本发明不受基于这些实施例原理基础上的改变的限制。因此，本发明包括涵盖在附属权利要求书要求范围和精神之内的所有修改。

Claims (5)

1.一种用于电子引信的通讯方法，其适用于电子引信使用二总线技术与起爆器组成的通讯网络，其特征在于，包括步骤：
S100、响应于所述起爆器，在所述总线的总线电压差波形上反映为产生一个下降沿，同时开启一个第一检测时间窗；
S110、当上行数据为“0”时，先保持总线电流不变；
S120、当在所述第一检测时间窗内未检测到电流脉冲后，响应于所述起爆器，在所述总线的总线电压差波形上反映为产生一个上升沿，同时开启一个第二检测时间窗；
S130、在检测到所述上升沿后，增大总线电流，在所述总线的总线电流波形上反映为产生电流脉冲；
S140、当在所述第二检测时间窗内检测到电流脉冲后，确认所述上行数据为“0”，进而在总线上生成下行数据“0”；和
S150、所述电子引信在检测到所述下行数据“0”后，确认所述上行数据“0”被正确上传。
2.根据权利要求1所述的用于电子引信的通讯方法，其特征在于，在所述步骤S140中，所述在总线上生成下行数据“0”，具体在所述总线电压差波形上反映为在所述下行数据传输过程中的高电平的持续时间短于低电平的持续时间。
3.根据权利要求2所述的用于电子引信的通讯方法，其特征在于，在所述步骤S150后，还包括步骤：产生一个通讯结束标志位，具体在所述总线电压差波形上反映为控制其保持低电平持续时间超过所述通讯结束标志位的阈值，其中所述通讯结束标志位的阙值为5个bit数据的长度。
4.根据权利要求2所述的用于电子引信的通讯方法，其特征在于，在所述步骤S100前，还包括步骤：产生一个通讯起始标志位，具体在所述总线电压差波形上反映为控制其保持高电平持续时间超过通讯起始标志位的阈值，其中所述通讯起始标志位的阈值为1个bit数据的长度。
5.根据权利要求2所述的用于电子引信的通讯方法，其特征在于，在所述步骤S100前，还包括步骤：产生一个上行起始标志位，具体在所述总线电压差波形上反映为起始于一个电压下降沿，中间经历过一个电压上升沿后，在第二个电压下降沿结束，其中，在所述上行起始标志位中，高电平持续时间与低电平持续时间相等。
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