CN112235218A

CN112235218A - 曼彻斯特信号解码方法及装置

Info

Publication number: CN112235218A
Application number: CN202011469592.3A
Authority: CN
Inventors: 胡建国; 李洋; 王德明; 吴劲; 林格; 王金桥
Original assignee: Guangzhou Intelligent City Development Institute
Current assignee: Guangzhou Intelligent City Development Institute
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-01-15
Anticipated expiration: 2040-12-15
Also published as: CN112235218B

Abstract

本发明提供一种曼彻斯特信号解码方法及装置。所述方法包括：对半个etu内的同步曼彻斯特输入信号进行采样，以获取采样信号；确定所述采样信号的脉冲数达到预设个数，将所述采样信号的电平调整为低电平；对调整为低电平后的采样信号进行解码，以获取所述半个etu内的曼彻斯特解码信号。本发明提供的曼彻斯特信号解码方法及装置，可以准确、稳定地实现曼彻斯特信号的解码。

Description

曼彻斯特信号解码方法及装置

技术领域

本发明涉及信号调制解调技术领域，具体涉及一种曼彻斯特信号解码方法及装置。

背景技术

非接触式RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）设备的通信过程中，如果标签芯片回复阅读器的过程中采用OOK（On-Off Keying，通断键控）调制方式，那么编码调制的过程中就会出现一定数量的脉冲。在1个etu（elementary time unit，基本时间单元）内，调制以出现的位置不同来表示不同的编码信息。

RFID设备在通信中，标签芯片会回复阅读器成千上万比特经过编码后的数据，这就会在信号线上形成大量调制或不调制、调制不同的位置等多种组合，这给编码信号的准确解码以及数据处理的稳定性、容错性带来很大的挑战。

在1个etu内，调制出现的位置决定了其表达的不同曼彻斯特编码信号。然而，在实际应用中，会出现多个标签芯片同时应答的复杂情况，而且多个标签芯片的应答并不是严格同步的，实际上其相位之间会出现一定幅度的相位差，从而导致调制波形的误触发。如果直接采样，很容易造成解码失败，通讯中断。

因此，如何对调制进行处理，以便准确、稳定的实现对曼彻斯特信号的解码，具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种曼彻斯特信号解码方法及装置。

本发明提供的曼彻斯特信号解码方法，包括：

对半个基本时间单元etu内的同步曼彻斯特输入信号进行采样，以获取采样信号；

确定所述采样信号的脉冲数达到预设个数，将所述采样信号的电平调整为低电平；

对调整为低电平后的采样信号进行解码，以获取所述半个etu内的曼彻斯特解码信号。

在一个实施例中，所述对半个etu内的同步曼彻斯特输入信号进行采样之前，还包括：

接收曼彻斯特输入信号；

根据解码时钟域，对所述曼彻斯特输入信号进行多级寄存，以获取所述同步曼彻斯特输入信号。

在一个实施例中，所述预设个数为3、4、5或6。

本发明还提供一种曼彻斯特信号解码设备，包括整形单元以及解码单元；

所述整形单元包括：

脉冲检测电路，用于对半个etu内的同步曼彻斯特输入信号进行采样，以获取采样信号，并检测所述采样信号中的脉冲；

整形电路，与所述脉冲检测电路连接，用于确定所述采样信号的脉冲数达到预设个数，将所述采样信号的电平调整为低电平；

所述解码单元与所述整形电路连接，用于对调整为低电平后的采样信号进行解码，以获取所述半个etu内的曼彻斯特解码信号。

在一个实施例中，本发明还提供的曼彻斯特信号解码设备还包括同步单元；

所述同步单元包括多个串联的D触发器，用于接收曼彻斯特输入信号，并根据解码时钟域，对所述曼彻斯特输入信号进行多级寄存，以获取所述同步曼彻斯特输入信号。

本发明还提供一种曼彻斯特信号解码装置，包括：

采样模块，用于对半个etu内的同步曼彻斯特输入信号进行采样，以获取采样信号；

整形模块，用于确定所述采样信号的脉冲数达到预设个数，将所述采样信号的电平调整为低电平；

解码模块，用于对调整为低电平后的采样信号进行解码，以获取所述半个etu内的曼彻斯特解码信号。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一种的曼彻斯特信号解码方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一种的曼彻斯特信号解码方法的步骤。

本发明提供的曼彻斯特信号解码方法及装置，通过对信号采样并判断采样信号的脉冲数是否达到预设个数的方式，可以准确识别曼彻斯特信号的调制；再通过采取将采样信号的电平调整为低电平的方式对信号进行修正，可以为后续解码提供稳定可靠的波形。因此，本发明提供的曼彻斯特信号解码方法，可以准确、稳定地实现曼彻斯特信号的解码。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。

图1为本发明提供的曼彻斯特信号解码方法的流程示意图；

图2为本发明提供的曼彻斯特信号解码设备的结构示意图；

图3为本发明提供的曼彻斯特信号解码设备中整形单元的结构示意图；

图4为本发明提供的曼彻斯特信号解码设备中解码单元的结构示意图；

图5本发明提供的曼彻斯特信号解码装置的结构示意图；

图6本发明提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的曼彻斯特信号解码方法的流程示意图。参照图1，本发明提供的曼彻斯特信号解码方法可以包括：

S110、对半个基本时间单元etu内的同步曼彻斯特输入信号进行采样，以获取采样信号；

S120、确定采样信号的脉冲数达到预设个数，将采样信号的电平调整为低电平；

S130、对调整为低电平后的采样信号进行解码，以获取半个etu内的曼彻斯特解码信号。

本发明提供的曼彻斯特信号解码方法的执行主体可以是电子设备、电子设备中的部件、集成电路、或芯片。该电子设备可以是移动电子设备，也可以为非移动电子设备。示例性的，移动电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机（ultra-mobile personal computer，UMPC）、上网本或者个人数字助理（personal digital assistant，PDA）等，非移动电子设备可以为服务器、网络附属存储器（Network Attached Storage，NAS）、个人计算机（personal computer，PC）、电视机（television，TV）、柜员机或者自助机等，本发明不作具体限定。

下面以计算机执行本发明提供的曼彻斯特信号解码方法为例，详细说明本发明的技术方案。

需要说明的是，etu（基本时间单元）指的是1比特数据传输的持续时间，其具体的大小取决于曼彻斯特输入信号的传输速率。例如，当根据曼彻斯特输入信号的传输速率计算得出其传输1比特数据所需的时间为128个周期T时，etu的大小则为128T。

曼彻斯特编码有三种序列：时序D为在1个etu内的前半段时间，副载波调制载波；时序E为在1个etu内的后半段时间，副载波调制载波；时序F为在1个etu内不存在调制。假设1etu为9.44us，调制时数据以四个脉冲的形式存在，副载波频率为载波频率的16分频，那么当调制出现时，一个电平信号要维持8个载波周期T。

根据曼彻斯特编码的以上性质可知，如果曼彻斯特信号进行过调制，则脉冲的出现是以半个etu为单位的。例如，对于1个etu的曼彻斯特信号而言，脉冲可能出现在前半个etu内，或者出现在后半个etu内。

因此，可以对半个etu内的同步曼彻斯特输入信号进行采样，以获取采样信号。

在获取到采样信号后，可以检测采样信号中的脉冲并计数，然后将脉冲数与预设个数进行比较，以确定是否对采样信号进行“整形”。

具体地，若脉冲数达到预设个数，则可以确定该半个etu内的曼彻斯特输入信号进行过调制，应当对采样信号进行“整形”，然后对“整形”后的采样信号进行解码操作。

若脉冲数小于预设个数，则可以确定该半个etu内的曼彻斯特输入信号未进行过调制，则不对采样信号进行“整形”，而是直接对采样信号进行解码操作，以获取该半个etu内的曼彻斯特解码信号。

具体地，对于正常的曼彻斯特输入信号而言，其在半个etu内的脉冲数量为4个。但实际上，由于在多张卡同时响应时，不同卡感应回复存在一定的相位差以及系统使用环境的因素，都会导致脉冲数量检测的误差。

因此，为了解决这个问题，在本发明的一个实施例中，预设个数为3、4、5或6。

通过放宽判断曼彻斯特信号是否经过调制的条件，可以有效增加解码的容错率，提高解码的稳定性以及准确度。

上述“整形”的具体操作为将采样信号的电平调整为低电平。

在将采样信号的电平调整为低电平后，即可对采样信号进行解码，以获取半个etu内的曼彻斯特解码信号。在获取到相应的两个半个etu内的曼彻斯特解码信号后，即可确定一个etu内的完整的曼彻斯特解码信号。

本发明提供的曼彻斯特信号解码方法，通过对信号采样并判断采样信号的脉冲数是否达到预设个数的方式，可以准确识别曼彻斯特信号的调制；再通过采取将采样信号的电平调整为低电平的方式对信号进行修正，可以为后续解码提供稳定可靠的波形。因此，本发明提供的曼彻斯特信号解码方法，可以准确、稳定地实现曼彻斯特信号的解码。

进一步地，在一个实施例中，在步骤S110之前，本发明提供的曼彻斯特信号解码方法还可以包括：

接收曼彻斯特输入信号；

根据解码时钟域，对曼彻斯特输入信号进行多级寄存，以获取同步曼彻斯特输入信号。

需要说明的是，对于进行解码操作的解码时钟域而言，曼彻斯特输入信号可能是异步信号，因此会形成亚稳态。而在亚稳态下进行解码操作会影响解码的准确性以及稳定性。

因此，通过在接收到曼彻斯特输入信号后，对曼彻斯特输入信号进行多级寄存，以使曼彻斯特输入信号的时钟域与解码时钟域同步，进而形成与解码时钟域同步的同步曼彻斯特输入信号，可以避免亚稳态对解码的影响，并提高解码的效率。

综上所述，本发明提供的曼彻斯特信号解码方法，通过同步、整形和解码的层层关联，有效降低了解码电路实现的难度，提高了解码系统的稳定性、容错率，可以快捷高效的识别出信号调制，并对其进行修正，从而准确地实现曼彻斯特调制后的解码。另外，得益于本发明提供的曼彻斯特信号解码方法中对调制的识别，可以有效过滤掉误触发，具有很强的鲁棒性。

本发明还提供一种曼彻斯特信号解码设备，如图2-4所示，该曼彻斯特信号解码设备包括：整形单元210以及解码单元220。

整形单元210包括脉冲检测电路（未示出），用于对半个etu内的同步曼彻斯特输入信号进行采样，以获取采样信号，并检测采样信号中的脉冲。

具体地，脉冲检测电路包括：

8位计数器211：在识别到编码信号第一个下降沿即启动计数，计数对象为解码时钟上升沿。通过对解码时钟进行计数确定1etu内的各个位置，如头部、中间、尾部等；

脉冲检测模块212：对编码信号进行采样，实时检测脉冲是否存在，如有则输出标志给整形状态机214用以启动8位计数器211，给4位计数器213用以对脉冲进行计数。

整形单元210还包括整形电路（未示出）；整形电路与脉冲检测电路连接，用于确定采样信号的脉冲数达到预设个数，将采样信号的电平调整为低电平。

具体地，整形电路可以包括：

4位计数器213，与脉冲检测模块212连接，用于对采样信号中的脉冲数进行计数，每隔1/2etu归零一次，用于给数据处理模块215提供触发条件；

整形状态机214，与8位计数器211连接；整形状态机214定义了两个状态A、B；A为空闲，B为工作，状态以有无脉冲作为跳转的触发；B中由8位计数器211作为触发条件，每1/2个etu对脉冲的数量进行一次判断；

数据处理模块215，与整形状态机214连接，用于在8位计数器211与4位计数器213的条件同时满足的情况下，对采样信号进行整形；例如，在8位计数器211计数到1/2etu时，4位计数器213的值在3到6之间，则把这段时间内的采样信号全部输出为低电平。

如图4所示，解码单元220包括：

8位计数器2201，用于在整形信号第一个脉冲到来时开始计数，计数对象为解码单元时钟上升沿，计数值用于定义1etu内的各个位置；

16位采样寄存器2202，用于按照8位计数器2201的当前计数值，每隔8T对整形后的信号采样一次，在1etu内采16次，用于解码数据判断；

逻辑检测电路2203：根据16位采样寄存器2202中的解码数据与设定的样式指示当前的解码逻辑；例如，当解码数据为“1111111100000000”时，则指示逻辑1；当解码数据为“0000000011111111”时，则指示逻辑0；当解码数据为“0000000000000000”时，则指示解码冲突；当解码数据为“1111111111111111”时，则指示无调制；

解码状态机2204，与8位计数器2201以及逻辑检测电路2203连接；解码状态机2204用于控制解码的状态，例如空闲、采样、解码寄存等状态；

数据寄存器2205，与解码状态机2204连接，用于根据解码状态机2204中的状态对数据、参数值进行寄存，如寄存比特数、字节数等；

串并转换电路2206，与逻辑检测电路2203连接，用于将逻辑检测电路2203解码后的串行数据变成并行数据输出到指定模块；

出错处理电路2207，与逻辑检测电路2203连接，用于实时检测不符合协议规定的波形是否存在，如有，则中断解码过程，指示错误标志输出给后续模块处理；例如：在接收数据过程中，逻辑检测电路2203在某个时间检测到不调制波形，此时可认为出错；

输出控制电路2208，与数据寄存器2205连接，用于根据解码状态机2204的当前状态、逻辑检测电路2203中的信号、出错处理电路2207中的错误标志，输出写入信号、接收状态标志、输出字节数、输出比特数等信号。

本发明还提供一种曼彻斯特信号解码装置，该装置与上文描述的曼彻斯特信号解码方法可相互对应参照。

图5为本发明提供的曼彻斯特信号解码装置的结构示意图，如图5所示，该装置包括：

采样模块510，用于对半个etu内的同步曼彻斯特输入信号进行采样，以获取采样信号；

整形模块520，用于确定采样信号的脉冲数达到预设个数，将采样信号的电平调整为低电平；

解码模块530，用于对调整为低电平后的采样信号进行解码，以获取半个etu内的曼彻斯特解码信号。

本发明提供的曼彻斯特信号解码装置，通过对信号采样并判断采样信号的脉冲数是否达到预设个数的方式，可以准确识别曼彻斯特信号的调制；再通过采取将采样信号的电平调整为低电平的方式对信号进行修正，可以为后续解码提供稳定可靠的波形。因此，本发明提供的曼彻斯特信号解码方法，可以准确、稳定地实现曼彻斯特信号的解码。

在一个实施例中，本发明提供的曼彻斯特信号解码装置还包括同步模块（未示出），用于：

接收曼彻斯特输入信号；

本发明还提供一种电子设备，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器（processor）610、通信接口（communication interface）620、存储器（memory）630和通信总线（bus）640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行上述各方法实施例提供的曼彻斯特信号解码方法的步骤，例如包括：

确定采样信号的脉冲数达到预设个数，将采样信号的电平调整为低电平；

对调整为低电平后的采样信号进行解码，以获取半个etu内的曼彻斯特解码信号。

此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例提供的曼彻斯特信号解码方法的步骤，例如包括：

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例提供的曼彻斯特信号解码方法的步骤，例如包括：

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种曼彻斯特信号解码方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的曼彻斯特信号解码方法，其特征在于，所述对半个etu内的同步曼彻斯特输入信号进行采样之前，还包括：

接收曼彻斯特输入信号；

3.根据权利要求1所述的曼彻斯特信号解码方法，其特征在于，所述预设个数为3、4、5或6。

4.一种曼彻斯特信号解码设备，其特征在于，包括：整形单元以及解码单元；

所述整形单元包括：

5.根据权利要求4所述的曼彻斯特信号解码设备，其特征在于，还包括同步单元；

6.一种曼彻斯特信号解码装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的曼彻斯特信号解码装置，其特征在于，还包括：

同步模块，用于：

接收曼彻斯特输入信号；

8.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述的曼彻斯特信号解码方法的步骤。

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述的曼彻斯特信号解码方法的步骤。