CN114499560A - 无线电通信的信号解调方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种无线电通信的信号解调方法、装置、设备及存储介质，该无线电通信的信号解调方法，包括：检测是否采集到A/D转换器的输出数据；若是，则通过第一状态机采集A/D转换器的当前电压值，并根据当前电压值和预设电压参考值记录电压采样次数；检测是否捕获到码元周期；若是，则通过第二状态机根据采样次数和捕获到的码元周期，对输出数据进行解调。本申请可以实现无线电通信的信号解调的低成本和高兼容性。

Description

无线电通信的信号解调方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本申请属于无线电通信技术领域，具体涉及一种无线电通信的信号解调方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

随着通信技术的发展和人民生活品质的提升，市场上出现了数量更多、覆盖更广的无线充产品。但是无线充电技术目前还不够完善，无线电通信存在不稳定、易受干扰等特点。

根据无线充电器技术规范Qi协议，要求收发设备能良好地解调，而目前市场上出现了种类繁多的无线充电产品，有不同线圈尺寸、耦合距离等参数，同时也出现了使用私有协议的产品不完全兼容Qi协议的情况。因此，以往固定的集成解调方案已无法满足多变的需求，对产品的芯片选型、开发造成极大的困难。且现有无线充电相关产品有很多是成本敏感型产品，而高成本的解调方案也将极大的限制这类产品的发展。

发明内容

本申请提出一种无线电通信的信号解调方法、装置、设备及存储介质，可以实现无线电通信的信号解调的低成本和高兼容性。

本申请第一方面实施例提出了一种无线电通信的信号解调方法，包括：

检测是否采集到A/D转换器的输出数据；

若是，则通过第一状态机采集A/D转换器的当前电压值，并根据所述当前电压值和预设电压参考值记录电压采样次数；

检测是否捕获到码元周期；

若是，则通过第二状态机根据所述采样次数和捕获到的码元周期，对所述输出数据进行解调。

在本申请一些实施例中，所述根据所述当前电压值和预设电压参考值记录电压采样次数，包括：

计算所述当前电压值和所述预设电压参考值的差值，并判断所述差值是否属于预设区间内；

若是，则所述电压采样次数加1；

若否，且所述差值小于所述预设区间的下限值，则判断电平标记位是否指示低电平信号，若是则所述电压采样次数加1；若否，则将电平标记位重置，使其指示低电平信号，并触发所述第二状态机；

若否，且所述差值大于所述预设区间的上限值，则判断电平标记位是否指示高电平信号，若是则所述电压采样次数加1；若否，则将电平标记位重置，使其指示高电平信号，并触发所述第二状态机。

在本申请一些实施例中，所述根据所述当前电压值和预设电压参考值记录电压采样次数之后，还包括：

判断电压采样次数是否大于或等于第一阈值；

若是，则触发所述第二状态机，并退出第一状态机。

在本申请一些实施例中，判断电压采样次数是否大于或等于第一阈值之后，还包括：

若否，则判断电压采样次数是否大于或等于第二阈值；所述第二阈值小于所述第一阈值；

若是，则对所述预设电压参考值进行校准，并将电压采样次数重置为第三阈值，以及退出所述第一状态机；所述第三阈值小于所述第二阈值；

若否，则退出所述第一状态机。

在本申请一些实施例中，根据所述电压采样次数和捕获到的码元周期，对所述输出数据进行解调，包括：

根据所述电压采样次数确定捕获的码元周期的周期时长；

根据所述周期时长将所述输出数据转化为比特数据。

在本申请一些实施例中，根据所述电压采样次数确定捕获的码元周期的周期时长，包括：

判断所述电压采样次数是否大于或等于所述第一阈值；

若是，则确定当前捕获到超长周期；若否，则判断所述电压采样次数是否大于或等于所述第二阈值；

若是，则确定当前捕获到长周期；若否，则判断所述电压采样次数是否大于或等于所述第三阈值；

若是，则确定当前捕获到短周期；若否，则确定当前捕获到超短周期。

在本申请一些实施例中，根据所述周期时长将所述输出数据转化为比特数据，包括：

若当前捕获到短周期，则判断当前通信状态是否为正常开始状态；

若是，则判断当前是否捕获到一个短周期，若捕获到一个短周期，则存入比特数据1，若未捕获到一个短周期，则记录获取到一个短周期；

若否，则判断当前捕获到的连续短周期数目是否小于8，若是，则将捕获到的连续短周期数目加1，若否则退出所述第二状态机。

在本申请一些实施例中，根据所述采样次数对所述输出数据进行解调，还包括：

若当前捕获到长周期，则判断当前已捕获到的连续短周期数目是否达到八个；

若是，则存入比特数据0；

若否，则退出所述第二状态机。

在本申请一些实施例中，根据所述采样次数对所述输出数据进行解调，还包括：

若当前捕获到超长周期，则判断当前通信状态是否为正常开始状态；

若当前捕获到超长周期，则判断当前通信状态是否为正常开始状态；

若是，则判断当前是否已捕获到一个短周期；

若是，则存入比特数据1。

在本申请一些实施例中，存入比特数据1之后，所述方法还包括：

判断存入的所有比特数据是否构成字节；

若是，则通过第三状态机对当前字节进行存储或丢包处理，以及通过第四状态机对存储的所有字节进行整体处理。

在本申请一些实施例中，所述对当前字节进行存储或丢包处理，包括：

判断当前字节的第一个比特数据是否等于0；

若是，则判断当前字节的最后一个比特数据是否等于1；

若是，则对当前字节的比特数据进行奇偶检验；

若奇偶校验成功，则对当前字节进行存储；若奇偶校验不成功，则对当前字节进行丢包处理。

在本申请一些实施例中，所述对存储的所有字节进行整体处理，包括：

判断当前存储的字节总长度是否大于或等于2；

若是，则对当前存储的所有字节进行异或校验；

若异或校验成功，则输出解调结果；

若异或校验不成功，则对当前存储的所有字节进行丢包处理。

在本申请一些实施例中，所述方法还包括：

配置定时器以预设频率触发预设中断处理函数，所述预设中断处理函数用于启动A/D转换器进行数据转换，并将所述第一程序标志位设置为1；所述第一程序标志位等于1指示采集到A/D转换器的输出数据，并触发所述第一状态机。

在本申请一些实施例中，所述检测是否采集到A/D转换器的输出数据之前，还包括：

通过电路模块对输入信号进行预处理，得到供A/D转换器采样的直流分量。

在本申请一些实施例中，所述电路模块包括包络检波电路和调整电路，所述对输入信号进行预处理，包括：

通过包络检波电路从输入信号中分离出指定调制信号；

通过调整电路对所述指定调制信号进行电压调整，为所述A/D转换器采样提供直流分量。

在本申请一些实施例中，所述电路模块包括限压电路、滤波电路及电压调整电路；

所述通过电路模块对所述指定调制信号进行电压调整，包括：

通过所述限压电路对所述指定调制信号进行幅值限制；

通过所述滤波电路对所述指定调制信号进行滤波；

通过所述电压调整电路接入直流电源，为滤波后的指定调制信号增加直流分量。

本申请第二方面的实施例提供了一种无线电通信的信号解调装置，所述装置包括：

输出检测模块，用于检测是否采集到A/D转换器的输出数据；

电压采样模块，用于若是，则通过第一状态机采集A/D转换器的当前电压值，并根据所述当前电压值和预设电压参考值记录电压采样次数；

周期检测模块，用于检测是否捕获到码元周期；

数据解调模块，用于若是，则通过第二状态机根据所述采样次数和捕获到的码元周期，对输出数据进行解调。

本申请第三方面的实施例提供了一种微控制单元，所述微控制单元包括微处理器、A/D转换器及计数器，所述计数器用于记录电压采样次数，所述微处理器用于执行如第一方面所述的无线电通信的信号解调方法。

本申请第四方面的实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如第一方面所述基于机器学习的元数据调优方法的步骤。

本申请第五方面的实施例提供了一种存储有计算机可读指令的存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行如第一方面所述基于机器学习的元数据调优方法的步骤。

本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例提供的无线电通信的信号解调方法，通过第一状态机采集A/D转换器的电压并记录电压采样次数，且在电压采样过程中可检测是否捕获到码元周期，并可以根据记录的电压采样次数确定和检测到的对应码元周期，通过第二状态机对AD转换器的输出数据进行解调，如此，只要MCU中具有A/D转换器和计数器，通过状态机对A/D转换器的电压值进行采样，采样过程中还可检检测码元周期，然后根据电压采样次数和检测到的码元周期，便可实现无线电通信的信号解调，解码过程简单方便，无需额外的运放器件，且程序较为精简，不占用MCU过多的资源，解码效率较高，且无需其它额外的元器件，实现成本较低。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本申请实施例提供的电路模块框图结构示意图；

图2示出了本申请实施例提供的电路模块的具体结构示意图；

图3示出了本申请实施例中检波得到的解调信号的频响特性曲线；

图4示出了本申请实施例中经过调整模块调整后的解调信号的频响特性曲线；

图5示出了本申请实施例提供的无线电通信的信号解调方法流程示意图；

图6示出了本申请实施例提供的第一状态机的逻辑示意图；

图7示出了本申请实施例提供的第二状态机的逻辑示意图；

图8示出了本申请实施例提供的第三状态机的逻辑示意图；

图9示出了本申请实施例提供的第四状态机的逻辑示意图；

图10示出了本申请实施例提供的无线电通信的信号解调方法整体流程示意图；

图11示出了本申请实施例提供的定时器配置的流程示意图；

图12示出了本申请实施例提供的另一信号解调方法的流程示意图；

图13示出了本申请实施例提供的无线电通信的信号解调装置的结构示意图；

图14示出了本申请一实施例所提供的一种计算机设备的结构示意图；

图15示出了本申请一实施例所提供的一种存储介质的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

下面结合附图来描述根据本申请实施例提出的一种无线电通信的信号解调方法、装置、设备及存储介质。

本实施例对现有无线电通信中的解调技术进行研究分析，现有方案大多基于以下三种机制：1)基于运算放大器搭建的方案，主要将检波后的信号最终输出为方波数字信号，由MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)直接测量方波边沿时长该方案需要一个多路运放器件，阻容器件参数需要通过准确计算，否则会影响信号质量；2)基于MCU内置比较器的方案，主要是将检波后的信号，经过分压电路等输入到MCU内部比较器，MCU比较信号翻转时间差来解析。该方案外围虽精简，但需要MCU内部集成有比较器，致使该类型的MCU较少且价格昂贵；3)基于集成专用解调电路的电源管理芯片方案，一种是将检波后的信号输入到电源管理芯片，电源管理芯片内集成的解调电路将输出解调后的信号，由MCU直接测量方波边沿时长解码。另一种是设计专用MCU，将解调模块集成于片上。该类型方案成本相对高，解调质量完全取决于集成电路，不可修正，不兼容多种协议，检波覆盖面较小。另外，随着人民生活品质的提升，市场上出现了种类繁多的无线充电产品，有不同线圈尺寸、耦合距离等参数，同时也出现了使用私有协议的产品不完全兼容Qi协议的情况，现有固定的集成的解调方案已无法满足多变的需求，从而对产品的芯片选型、开发造成困难。

基于上述问题，本实施例提出了一种无线电通信的信号解调方法，该方法基于具有A/D转换器和计数器的微控制单元，主要用于无线电通信过程中对通信数据进行解调，该信号可理解为通信数据的调制信号，如ASK信号。

本实施例在对通信数据进行解调之前，还通过图1所示的电路模块对其进行相应的预处理，得到供A/D转换器采样的直流分量，使得A/D转换器的输入数据受温度、电压等的影响较小，能够满足Qi协议及其他无线电通信的解调解码需求。且该电路模块可由阻容器件构成，无需额外的运放器件，硬件制造成本较低。

如图1所示，该电路模块包括包络检波电路和调整电路，输入信号从线圈两端的输入接口IN1和IN2接入，然后进入包络检波电路，该包络检波电路可以从输入信号中分离出频响特性较好的指定调制信号，从而提高了后续解调过程中数据的稳定性。其中，指定调制信号具体可以根据输入信号的特性和具体调制解调方法进行确定，本实施例对其不作具体限定，例如，可以但不限于为2KHz的幅值调制信号。

如图2所示，包络检波电路可以包括两个二极管(第一二极管和第二二极管)、第一电阻、第二电阻及第一电容，其中，两个二极管分别与两个输入接口IN1和IN2连接，用于接入输入信号。两个二极管的正向输出端均与第一电阻的输入端连接。第一电阻的输出端分别与第一电容、第二电阻及提调整电路连接。输入信号接入该包络检波电路之后，通过第一电阻和第一电容组成的检波结构对输入信号进行检波，且可通过设置第二电阻的不同阻值对检波结果进行调整，以得到上述指定调制信号。

其中，指定调制信号为幅值调制信号，且所述幅值调制信号的频率取值范围大于或等于1600Hz，并小于或等于2400Hz，本实施例中通过该包络检波电路得到2KHz的幅值调制信号，其频响(频率响应)特性曲线如图3所示，由图可知，该2KHz的幅值调制信号具有较好的频响特性。

得到上述指定调制信号之后，可以通过调整电路对指定调制信号进行电压调整，为A/D转换器采样提供直流分量。

如图1和图2所示，该调整电路包括限压电路、滤波电路及电压调整电路，上述指定调制信号依次经过限压电路、滤波电路及电压调整电路的处理之后，通过输出接口将处理后的数据输送至MCU，以供MCU内部的A/D转换器进行采样。

其中，限压电路的功能是去除信号的直流分量，并对信号的交流分量进行幅值限制，防止开关瞬间过高的电压超过A/D转换器的采样范围，保护MCU等器件。如图2所示，该限压电路包括第二电容和第三二极管，且第二电容的输入端连接包络检波电路的输出端，第二电容的输出端分别连接第三二极管和滤波电路，且第三二极管的反向输入端接地设置。

滤波电路可以但不限于为RC滤波电路，可滤去较高频率的噪声。如图2所示，该滤波电路包括第三电阻和第三电容，且第三电阻的输入端连接限压电路，第三电阻的输出端分别连接第三电容和电压调整电路，且第三电容接地设置。

电压调整电路用于为A/D转换器采样提供直流分量，如图2所示，该电压调整电路可包括第四电容、第四电阻和第五电阻，其中第四电容的输入端连接滤波电路的输出端，第四电容的输出端分别与第四电阻、第五电阻及输出接口连接，且第四电阻外接直流电源，第五电阻接地。该外接直流电源用于增强A/D转换器采样的直流分量，具体电压值可根据实际需要进行设定，例如可以是3.3伏，5伏等。

本实施例中，上述指定调制信号通过调整电路进行电压调整之后，可得A/D转换器的输入信号，该输入信号的频响(频率响应)特性曲线如图4所示，由图可知，该输入信号具有较好的频响特性。可降低调制信号受温度、电压等的影响，有利于满足Qi协议的解码需求。

在得到上述A/D转换器的输入信号之后，可通过本实施例提供的信号解调方法对该输入信号进行信号解调(在数据通信过程中，将数字信号与无线电传播的模拟信号相互转换，继而进行通信)。该信号解调方法基于A/D转换器和定时器进行，在进行信号解调之前先对A/D转换器和定时器进行相关配置，包括：初始化、电压参考值确定、定时器配置。

上述初始化可理解为，在每次进行信号解调之前，MCU对时钟、外设等进行初始化配置，避免之前的数据对本次信号解调产生影响。

电压参考值是在进行信号解调时，用来判断A/D转换器的当前电压高低的比较值，可理解为A/D转换器无调制信号时的稳定电压值。可在无调制信号的情况下，多次对A/D转换器的电压进行采样，根据多次采样的平均值可确定该电压参考值，即下述预设电压参考值。

定时器可用于设置对A/D转换器的采样率(如32KHz、16KHz)，本实施例可根据实际需要确定采样频率，然后可配置定时器以该采样频率(即为预设频率)触发预设中断处理函数。该预设中断处理函数可用于：清除定时器中断指令，并启动A/D转换器进行数据转换，以及触发执行具体信号解调过程。

在做好上述相关配置之后，可基于该配置对接收到的输入数据进行信号解调，如图5所示，该信号解调方法可包括以下处理步骤：

步骤S1，检测是否采集到A/D转换器的输出数据。

MCU可实时或定时采集A/D转换器的输出数据，并检测是否采集到A/D转换器的输出数据，以便在采集到A/D转换器的输出数据时，可及时对该输出数据进行信号解调。

本实施例可设置第一程序标志位Flag_ADC，以指示是否采集到A/D转换器的输出数据，并触发第一状态机。具体地，可设置第一程序标志位Flag_ADC等于1时指示采集到A/D转换器的输出数据，第一程序标志位Flag_ADC等于0时指示未采集到A/D转换器的输出数据。并可设置第一程序标志位Flag_ADC等于1时触发第一状态机，继而可通过该第一状态机自动执行下述步骤S2。另外，上述预设中断处理函数在每次启动A/D转换器进行数据转换之后，可设置第一程序标志位等于1，以触发执行下述的具体信号解调过程。

步骤S2，若是，则通过第一状态机采集A/D转换器的当前电压值，并根据当前电压值和预设电压参考值记录电压采样次数。

其中，电压采样次数记为Count，可理解为电平持续的采样累积次数，即采样前电平持续高电平或低电平，电平变化时电压采样次数Count清零。电平持续状态(高电平或低电平)可用电平标记位Flag_level表示，电平标记位Flag_level等于1表示采样前持续高电平；电平标记位Flag_level等于0表示采样前持续低电平。

第一状态机由Flag_ADC触发后，可采集A/D转换器的当前电压值ADC_data，然后结合预设电压参考值ADC_ref，根据当前电压值ADC_data和预设电压参考值ADC_ref的关系判断出输入信号的高低电平，并对电压采样次数Count和电平持续状态Flag_level进行记录。

如图6所示，第一状态机由第一程序标志位Flag_ADC等于1触发后，可先计算当前电压值ADC_data和预设电压参考值ADC_ref的差值，并判断差值是否属于预设区间内。该预设区间可参照预设电压参考值ADC_ref的设定过程，根据预设电压参考值ADC_ref的数值波动进行确定，或者根据实际情况，在接入调制信号后多次检测A/D转换器的电压值，并根据多次检测的电压值波动范围确定该预设区间，例如可设置为[-20,20]。若该差值在预设区间内，则说明当前电压值ADC_data和预设电压参考值ADC_ref相当，可认为该次电压采集为有效采集，则电压采样次数加1。

若该差值未在预设区间内，且小于预设区间的下限值，说明该当前电压值ADC_data偏小，可能不是数据传输产生的电压，需要进行进一步判断，即则判断电平标记位是否指示低电平信号(是否为0)，若是，则说明此前A/D转换器持续低电平，此次采集到电压应是本次无线电通信的开始信号，A/D转换器相应的电压稍微偏低是正常现象，所以该次电压采集也为有效采集，则电压采样次数加1。若电平标记位没有指示低电平信号，则说明此前A/D转换器持续高电平，但检测到的当前电压值ADC_data偏小，可能是本次通信的完成，此时可认为捕获到一个周期(码元周期)时长，可触发第二状态机对A/D转换器的输出数据进行解调。鉴于之后A/D转换器将持续低电平(未通信时为低电压)则可以将电平标记位重置为0，使其指示低电平信号，并触发第二状态机，使其进行信号解调。

若该差值未在预设区间内，且大于预设区间的上限值，则说明该当前电压值ADC_data偏大，可能不是数据传输产生的电压，需要进行进一步判断，即判断电平标记位是否指示高电平信号(是否等于1)，若是，则说明此前A/D转换器持续高电平，在持续高电压后，A/D转换器相应的电压稍微偏高也是正常现象，所以该次电压采集也为有效采集，则电压采样次数加1。若电平标记位没有指示高电平信号，则说明此前A/D转换器持续低电平，但检测到的当前电压值ADC_data偏大，可能是本次通信的开始，也说明上次通信已结束，可认为捕获到一个周期时长，可触发第二状态机对A/D转换器的输出数据进行解调。鉴于之后A/D转换器将持续高电平(通信时为高电压)，则可将电平标记位重置为1，使其指示高电平信号。

本实施例在根据当前电压值和预设电压参考值记录电压采样次数之后，还可进行以下处理：判断电压采样次数是否大于或等于第一阈值；若是，则触发第二状态机，并退出第一状态机。

该第一阈值即为上述极大值，其可根据实际情况，通过多次试验获得，本实施例对其具体获取过程和具体取值不作具体限定，例如其可以为300、500等。本实施例可定时去判断当前电压采样次数是否大于或等于该第一阈值，若是，则说明已经获取到足够多的数据，当前可能已捕获一个较长的周期时长，可以启动第二状态机对接收到的数据进行解调，并将上述第一程序标志位Flag_ADC设置为0，并退出第一状态机，中止电压采样。

若当前电压采样次数小于该第一阈值，可进一步判断电压采样次数是否大于或等于第二阈值。若是，则对预设电压参考值进行校准，并将电压采样次数重置为第三阈值，以及退出第一状态机；若否，则退出第一状态机。

其中，第二阈值小于第一阈值，第三阈值小于第二阈值。同样，该第二阈值和第三阈值可根据实际情况，通过多次试验获得，本实施例对其具体获取过程和具体取值不作具体限定，例如其可分别为200和100。

通常，若上述电压采样次数Count的总值超过一定值(即第二阈值)以后，可认为该阶段无数据交互，可以对预设电压参考值ADC_ref进行再校准，以减小因温度、耦合度、充电功率等变化导致的偏差，从而实现对系统的负反馈控制，使得该信号解调方法可以对外围电路参数、线圈耦合参数等具有更大的宽容性，更有利于满足Qi协议及其他无线电通信协议的解码需求。

步骤S3，检测是否捕获到码元周期。

参照上述根据当前电压值和预设电压参考值记录电压采样次数的过程，本实施可根据当前电压值和预设电压参考值检测是否捕获到码元周期。并可设置第二程序标志位Flag_capture，用于表示当前是否捕获到一个周期时长。具体地，可设置第二程序标志位Flag_capture等于1表示已捕获到一个周期时长，并可触发运行第二状态机对A/D转换器的输出数据进行解调。MCU可通过检测第二程序标志位Flag_capture的值来检测是否捕获到码元周期。

步骤S4，若是，则通过第二状态机根据采样次数和捕获到的码元周期，对输出数据进行解调。

参照上述第二程序标志位Flag_capture的设置，本实施例若检测到第二程序标志位Flag_capture等于1则认为捕获到一个码元周期(若检测到第二程序标志位Flag_capture等于0则表示未捕获到一个码元周期)。捕获到码元周期可认为至少已经捕获到一个比特数据，则可启动第二状态机，并对A/D转换器的输出数据进行解调。

解调过程中，可先根据电压采样次数count确定捕获的码元周期的周期时长，理论上，电压采样次数count的值较大则可能捕获到长周期，电压采样次数count的值较小则可能捕获到短周期，某些情况下可能还会有超长周期和超短周期(如当前传输数据较多则可能会形成超长周期；或有干扰信号触发第二状态机则可能会形成超短周期)。

具体地，参照上述根据当前电压值和预设电压参考值记录电压采样次数的过程，可通过以下处理确定捕获到的周期时长：先判断电压采样次数是否大于或等于第一阈值，若是，则说明该阶段无数据交互，且已经获取到相当多的数据，可能已经捕获到一个完整字节(记录11个比特数据可判断获取到一个完整字节)，则可确定当前捕获到超长周期。

若电压采样次数小于该第一阈值，则说明本次通信还没有捕获到完整字节，当前捕获到的周期时长不是超长周期。可进一步判断电压采样次数是否大于或等于第二阈值，若是，则说明该阶段无数据交互，且已经获取到足够多的数据，可能有一个小的数据包待发送(记录8个比特数据即判断一个数据包待发送)，则可确定当前捕获到一个长周期。

若电压采样次数小于该第二阈值，则说明本次通信还没有捕获到上述数据包，当前捕获到的周期时长不是超长周期，也不是长周期。可进一步判断电压采样次数是否大于或等于第三阈值，若是，则说明本次通信虽没有捕获到上述数据包，但也获取比特数据，是有效通信，可确定当前捕获到短周期。若电压采样次数小于该第三阈值，则说明本次通信还没有获取到比特数据，不是有效通信，可确定当前捕获到超短周期。

需要说明的是，本实施例中判断码元周期的第一阈值、第二阈值及第三阈值与前述记录电压采样次数过程中的第一阈值、第二阈值及第三阈值相同，只是本实施例的较佳实施方式，本实施例对此不做具体限定，两组数据也可以不同，只要能准确判断码元周期时长即可。

如图7所示，MCU检测到第二程序标志位Flag_capture等于1时启动第二状态机，在按照上述操作确定当前捕获的码元周期的周期时长之后，可根据确定的周期时长进一步将A/D转换器的输出数据转化为比特数据。

本实施例可设置第三程序标志位Flag_start，设置第四程序标志位Flag_half。其中，第三程序标志位Flag_start取值0到9，用于累计已捕获到的连续的短周期个数，并记录协议通信是否开始的状态，等于0表示当前没有数据通信或通信异常，第三程序标志位Flag_start等于1-9任意值时均表示通信正常。其中，第三程序标志位Flag_start等于2表示已捕获到连续的两个短周期(一个短周期不构成连续，所以通常Flag_start不等于1)，第三程序标志位Flag_start等于3表示已捕获到连续的三个短周期，第三程序标志位Flag_start等于8表示已捕获到八个短周期，且记录8个短周期即判断为一个数据包待发送，并不再累加，而第三程序标志位Flag_start等于9，则仅表示数据通信正常开始。第四程序标志位Flag_half取值0或1，等于1时表示当前捕获到一个短周期，等于0则表示当前未捕获短周期。

在一些实施方式中，参照上述判断码元周期的过程，若确定当前周期时长为超短周期，则明本次通信还没有获取到比特数据，不是有效通信，无需进行比特数据转化，可将电压采样次数count重置为0，将上述第二程序标志位Flag_capture也重置为0，并退出第二状态机。

如图7所示，若当前捕获到短周期，第二状态机进行比特数据转化的过程可包括以下处理：先判断当前通信状态是否为正常开始状态，即判断第三程序标志位Flag_start是否等于9；若是，则判断当前是否捕获到一个短周期，即判断第四程序标志位Flag_half是否等于1，若等于1，则存入比特数据1，并将第四程序标志位Flag_half重置为0。若不等于1，则记录获取到一个短周期，即将第四程序标志位Flag_half重置为1，并退出第二状态机。

若第三程序标志位Flag_start不等于9，则判断当前捕获到的连续短周期数目是否小于8，若是，则将捕获到的连续短周期数目加1，即第三程序标志位Flag_start加1，退出第二状态机。若当前捕获到的连续短周期数目不小于8(等于8)则表示有一个数据包待发送，可退出所述第二状态机(进入其它进程进项对数据包进行相应处理)。

如图7所示，若当前捕获到长周期，第二状态机进行比特数据转化的过程可包括以下处理：先判断当前已捕获到的连续短周期数目是否达到八个；若是，则存入比特数据0；若否，则退出第二状态机。

具体地，上述已捕获到的连续短周期数目达到八个可包括两种情况，第一种是第三程序标志位Flag_start等于8，第二种是第三程序标志位Flag_start等于9且第四程序标志位Flag_half不等于1。上述未捕获到的连续短周期数目达到八个也包括两种情况，第一种是第三程序标志位Flag_start小于8，第二种是第三程序标志位Flag_start等于9且第四程序标志位Flag_half等于1。退出第二状态机之前可将第三程序标志位Flag_start和第四程序标志位Flag_half均重置为0。

如图7所示，若当前捕获到超长周期，第二状态机进行比特数据转化的过程可包括以下处理：先判断当前通信状态是否为正常开始状态；若是，则判断当前是否捕获到一个短周期，即判断第四程序标志位Flag_half是否等于1；若是，则说明当前有两个周期，可存入比特数据1，并将第四程序标志位Flag_half重置为0。若否，则将第三程序标志位Flag_start重置为0，并退出第二状态机。

另外，上述存入比特数据时，可将判断出的比特值存入数据缓存空间Buf_bit。退出第二状态机时，均将电压采样次数count和第二程序标志位Flag_capture均置为0。

本实施例加可设置第五程序标志位Flag_11bit，和第六程序标志位Flag_finish，第五程序标志位Flag_11bit等于1表示已捕获满11个bit(等于0表示未捕获满11个bit)，即一个完整的Byte，可触发运行第三状态机。第六程序标志位Flag_finish等于1表示已捕获完成一个数据包(等于0表示未捕获完成一个数据包)，可触发运行第四状态机。

如图7所示，每次存入比特数据1之后，还可以判断存入的所有比特数据是否构成字节，即是否已捕获满11个bit；若是，则可以将上述第五程序标志位Flag_11bit设置为1，以启动第三状态机，对当前字节进行存储或丢包处理。若否，则说明当前已捕获完成一个数据包，可将第六程序标志位Flag_finish设置为1。以及将第六程序标志位Flag_finish设置为1，以启动第四状态机，对存储的所有字节进行整体处理。

如图8所示，通过第三状态机对当前字节进行存储或丢包处理时，可以先判断当前字节的第一个比特数据(即Buf_bit的第1位)是否等于0，若是，则判断当前字节的最后一个比特数据(即Buf_bit的第11位)是否等于1，若当前字节的最后一个比特数据等于1，则对当前字节的比特数据进行奇偶检验；若奇偶校验成功，则对当前字节进行存储；若奇偶校验不成功，则对当前字节进行丢包处理。

其中，对当前字节的比特数据进行奇偶检验时，先对Buf_bit的第2-9位进行奇偶检验计算，并校验Buf_bit的第2-9位的校验数据的和是否等于Buf_bit的第10位的校验数据，若是，则奇偶校验成功；若否，则奇偶校验不成功。

上述第三状态机判断机制中，若判断结果为否，则均将第五程序标志位Flag_11bit重置为0，并退出第三状态机。

如图9所示，对当前字节完成存储或丢包处理之后，第四状态机对存储的所有字节进行整体处理，可先判断当前存储的字节总长度是否大于或等于2；若是，则对当前存储的字节进行异或校验；若异或校验成功，则输出解调结果，并将字节总长度size设置为0，然后将第六程序标志位Flag_finish重置为0，并退出第四状态机。若当前存储的字节总长度不大于2，或者异或校验不成功，则对当前存储的所有字节进行丢包处理，之后也将字节总长度size设置为0，然后将第六程序标志位Flag_finish重置为0，并退出第四状态机。

其中，对当前存储的字节进行异或校验时，先将除最后1个字节以外的数据进行异或校验，得到异或校验结果，然后验证该异或校验结果是否等于最后1个字节的检验数据，若是异或校验成功；若否，则异或校验不成功。

需要说明的是，上述通过电压采样次数确定码元周期，并通过周期时长对A/D转换器的输出数据进行解调的具体过程只是本实施例的较佳实施方式，本实施例并不以此为限，只要能根据采样次数和码元周期对A/D转换器的输出数据进行解调即可。且上述各程序标志位的设置也只是本实施例为便于MCU进行识别和处理进行的可行性设置，本实施例也不以此为限。例如，也可以在通过电压采样次数count的值确定捕获到的码元周期时长之后，直接根据周期时长确定是否存储数据，以及存储几个字节等。

为便于更好地理解本申请，本实施例结合图6-图12对该无线电通信的信号解调过程进行详细描述，如图10所示，该信号解调方法可通过一个主函数实现，改主函数包括初始化、电压参考值确定、定时器配置及数据解调四个子流程，首先是，在进行数据解调之前，MCU对时钟、外设等进行初始化配置，避免之前的数据对本次信号解调产生影响。其次是，多次对A/D转换器的电压进行采样，根据多次采样的平均值确定该电压参考值(即上述的预设电压参考值)。然后，进行定时器配置子流程，配置定时器以预设频率触发预设中断处理函数，如图12所示，预设中断处理函数可清除定时器中断指令，并启动A/D转换器进行数据转换，将A/D转换器的输出数据存储到ADC_data数据库，以及设置第一程序标志位Flag_ADC触发数据解调子流程，之后可退出该预设中断处理函数。如图11所示，该数据解调子流程可先启动第一状态机，按照如图6所示，进行A/D转换器的电压采集并记录电压采样次数。然后如图7所示，启动第二状态机，对电压采样次数进行处理，以确定捕获到的码元周期时长，并根据该码元周期时长对A/D转换器的输出数据进行解调(具体可参见上述信号解调过程)。在当前通信已存储完整字节候，可启动第三状态机，如图8所示，判断存储的比特数据的起始位、结束位、奇偶校验位等是否符合要求，符合要求即将数据储存到字节缓存器Buf_Byte，不符合要求即进行丢包处理(丢弃数据)。在当前通信已捕获完成一个数据包时，可启动第四状态机，如图9所示，判断该数据包的字节数是否大于或等于2，以及最后一位异或校验是否正确，正确则输出解调结果，错误则进行丢包处理，即完成一个数据包的解调，也可认为完成一次无线电通信。当再有数据包传输时可按照上述数据解调再次进行信号解调，在此不再赘述。

本实施例提供的无线电通信的信号解调方法，通过第一状态机采集A/D转换器的电压并记录电压采样次数，且在电压采样过程中可检测是否捕获但码元周期，并可以根据记录的电压采样次数确定和检测到的对应码元周期，通过第二状态机对A/D转换器的输出数据进行解调，如此，只要MCU中具有A/D转换器和计数器，通过状态机对A/D转换器的电压值进行采样，采样过程中还可检检测码元周期，然后根据电压采样次数和检测到的码元周期，便可实现无线电通信的信号解调，解码过程简单方便，无需额外的运放器件，且程序较为精简，不占用MCU过多的资源，解码效率较高，且无需其它额外的元器件，实现成本较低。

基于上述无线电通信的信号解调方法相同的构思，本实施例还提供一种无线电通信的信号解调装置，用于实现上述无线电通信的信号解调方法，如图13所示，该装置包括：

输出检测模块，用于检测是否采集到A/D转换器的输出数据；

电压采样模块，用于若是，则通过第一状态机采集A/D转换器的当前电压值，并根据当前电压值和预设电压参考值记录电压采样次数；

周期检测模块，用于检测是否捕获到码元周期；

数据解调模块，用于若是，则通过第二状态机根据采样次数和捕获到的码元周期，对输出数据进行解调。

本申请的上述实施例提供的无线电通信的信号解调装置与本申请实施例提供的无线电通信的信号解调方法出于相同的发明构思，至少能够实现无线电通信的信号解调方法所能够实现的有益效果，在此不再赘述。

基于上述无线电通信的信号解调方法相同的构思，本实施例还提供一种微控制单元，所述微控制单元包括微处理器、A/D转换器及计数器，所述计数器用于记录电压采样次数，所述微处理器用于执行上述任一实施方式的无线电通信的信号解调方法。

本申请的上述实施例提供的微控制单元与本申请实施例提供的无线电通信的信号解调方法出于相同的发明构思，至少能够实现无线电通信的信号解调方法所能够实现的有益效果，在此不再赘述。

本申请实施方式还提供一种电子设备，以执行上述无线电通信的信号解调方法。请参考图14，其示出了本申请的一些实施方式所提供的一种电子设备的示意图。如图14所示，电子设备8包括：处理器800，存储器801，总线802和通信接口803，处理器800、通信接口803和存储器801通过总线802连接；存储器801中存储有可在处理器800上运行的计算机程序，处理器800运行计算机程序时执行本申请前述任一实施方式所提供的无线电通信的信号解调方法。

其中，存储器801可能包含高速随机存取存储器(RAM：Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口803(可以是有线或者无线)实现该装置网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网、广域网、本地网、城域网等。

总线802可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。其中，存储器801用于存储程序，处理器800在接收到执行指令后，执行程序，前述本申请实施例任一实施方式揭示的无线电通信的信号解调方法可以应用于处理器800中，或者由处理器800实现。

处理器800可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器800中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器800可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器801，处理器800读取存储器801中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本申请实施例提供的电子设备与本申请实施例提供的无线电通信的信号解调方法出于相同的发明构思，具有与其采用、运行或实现的方法相同的有益效果。

本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的无线电通信的信号解调方法对应的计算机可读存储介质，请参考图15，其示出的计算机可读存储介质为光盘30，其上存储有计算机程序(即程序产品)，计算机程序在被处理器运行时，会执行前述任意实施方式所提供的无线电通信的信号解调方法。

需要说明的是，计算机可读存储介质的例子还可以包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。

本申请的上述实施例提供的计算机可读存储介质与本申请实施例提供的无线电通信的信号解调方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。

需要说明的是：

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下示意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种无线电通信的信号解调方法，其特征在于，包括：

检测是否采集到A/D转换器的输出数据；

若是，则通过第一状态机采集A/D转换器的当前电压值，并根据所述当前电压值和预设电压参考值记录电压采样次数；

检测是否捕获到码元周期；

若是，则通过第二状态机根据所述采样次数和捕获到的码元周期，对所述输出数据进行解调。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述当前电压值和预设电压参考值记录电压采样次数，包括：

计算所述当前电压值和所述预设电压参考值的差值，并判断所述差值是否属于预设区间内；

若是，则所述电压采样次数加1；

若否，且所述差值小于所述预设区间的下限值，则判断电平标记位是否指示低电平信号，若是则所述电压采样次数加1；若否，则将电平标记位重置，使其指示低电平信号，并触发所述第二状态机；

若否，且所述差值大于所述预设区间的上限值，则判断电平标记位是否指示高电平信号，若是则所述电压采样次数加1；若否，则将电平标记位重置，使其指示高电平信号，并触发所述第二状态机。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前电压值和预设电压参考值记录电压采样次数之后，还包括：

判断电压采样次数是否大于或等于第一阈值；

若是，则触发所述第二状态机，并退出第一状态机。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，判断电压采样次数是否大于或等于第一阈值之后，还包括：

若否，则判断电压采样次数是否大于或等于第二阈值；所述第二阈值小于所述第一阈值；

若是，则对所述预设电压参考值进行校准，并将电压采样次数重置为第三阈值，以及退出所述第一状态机；所述第三阈值小于所述第二阈值；

若否，则退出所述第一状态机。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述电压采样次数和捕获到的码元周期，对所述输出数据进行解调，包括：

根据所述电压采样次数确定捕获的码元周期的周期时长；

根据所述周期时长将所述输出数据转化为比特数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述电压采样次数确定捕获的码元周期的周期时长，包括：

判断所述电压采样次数是否大于或等于所述第一阈值；

若是，则确定当前捕获到超长周期；若否，则判断所述电压采样次数是否大于或等于所述第二阈值；

若是，则确定当前捕获到长周期；若否，则判断所述电压采样次数是否大于或等于所述第三阈值；

若是，则确定当前捕获到短周期；若否，则确定当前捕获到超短周期。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述周期时长将所述输出数据转化为比特数据，包括：

若当前捕获到短周期，则判断当前通信状态是否为正常开始状态；

若是，则判断当前是否捕获到一个短周期，若捕获到一个短周期，则存入比特数据1，若未捕获到一个短周期，则记录获取到一个短周期；

若否，则判断当前捕获到的连续短周期数目是否小于8，若是，则将捕获到的连续短周期数目加1，若否则退出所述第二状态机。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述采样次数对所述输出数据进行解调，还包括：

若当前捕获到长周期，则判断当前已捕获到的连续短周期数目是否达到八个；

若是，则存入比特数据0；

若否，则退出所述第二状态机。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述采样次数对所述输出数据进行解调，还包括：

若当前捕获到超长周期，则判断当前通信状态是否为正常开始状态；

若是，则判断当前是否已捕获到一个短周期；

若是，则存入比特数据1。

10.根据权利要求7或9所述的方法，其特征在于，存入比特数据1之后，所述方法还包括：

判断存入的所有比特数据是否构成字节；

若是，则通过第三状态机对当前字节进行存储或丢包处理，以及通过第四状态机对存储的所有字节进行整体处理。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述对当前字节进行存储或丢包处理，包括：

判断当前字节的第一个比特数据是否等于0；

若是，则判断当前字节的最后一个比特数据是否等于1；

若是，则对当前字节的比特数据进行奇偶检验；

若奇偶校验成功，则对当前字节进行存储；若奇偶校验不成功，则对当前字节进行丢包处理。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述对存储的所有字节进行整体处理，包括：

判断当前存储的字节总长度是否大于或等于2；

若是，则对当前存储的所有字节进行异或校验；

若异或校验成功，则输出解调结果；

若异或校验不成功，则对当前存储的所有字节进行丢包处理。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

配置定时器以预设频率触发预设中断处理函数，所述预设中断处理函数用于启动A/D转换器进行数据转换，并将所述第一程序标志位设置为1；所述第一程序标志位等于1指示采集到A/D转换器的输出数据，并触发所述第一状态机。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测是否采集到A/D转换器的输出数据之前，还包括：

通过电路模块对输入信号进行预处理，得到供A/D转换器采样的直流分量。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述电路模块包括包络检波电路和调整电路，所述对输入信号进行预处理，包括：

通过包络检波电路从输入信号中分离出指定调制信号；

通过调整电路对所述指定调制信号进行电压调整，为所述A/D转换器采样提供直流分量。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述电路模块包括限压电路、滤波电路及电压调整电路；

所述通过电路模块对所述指定调制信号进行电压调整，包括：

通过所述限压电路对所述指定调制信号进行幅值限制；

通过所述滤波电路对所述指定调制信号进行滤波；

通过所述电压调整电路接入直流电源，为滤波后的指定调制信号增加直流分量。

17.一种无线电通信的信号解调装置，其特征在于，所述装置包括：

输出检测模块，用于检测是否采集到A/D转换器的输出数据；

电压采样模块，用于若是，则通过第一状态机采集A/D转换器的当前电压值，并根据所述当前电压值和预设电压参考值记录电压采样次数；

周期检测模块，用于检测是否捕获到码元周期；

数据解调模块，用于若是，则通过第二状态机根据所述采样次数和捕获到的码元周期，对输出数据进行解调。

18.一种微控制单元，其特征在于，包括微处理器、A/D转换器及计数器，所述计数器用于记录电压采样次数，所述微处理器用于执行权利要求1-16任一项所述的无线电通信的信号解调方法。

19.一种电子设备，包括存储器、处理器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，所述处理器运行所述计算机程序以实现如权利要求1-16任一项所述的方法。

20.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行实现如权利要求1-16中任一项所述的方法。

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