CN1190877C - 一种用于识别电池的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种电池系统包括电池装置,用于在例如移动电话这样的电池功率接收设备的电池工作过程中提供工作电能;一个电池信息电路,与该电池装置形成为一个整体,用于与该电池功率接收设备相组合。所述电池信息电路和所述电池功率接收设备能够相互通信,并且具有用于在该电池信息电路和电池功率接收设备中存储标识信息和电池信息的装置。本发明的特征在于该电池系统进一步包括:一个装置,如果存储在电池信息电路中的识别信息与存储在电池功率接收设备的识别信息相一致,则该装置用于使用存储在电池功率接收设备中的电池信息作为实际电池信息。另外,本发明涉及一种在电池功率接收设备与电池组之间进行通信的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池系统,其中包括:电池装置,用于在电池功率接收装置的电池操作过程中提供操作功率;电池信息电路,其与该电池装置形成一个整体,用于与电池功率接收装置相组装;所述电池信息电路和所述电池功率接收装置能够相互通信,并且用于在该电池信息电路和在该电池功率接收装置中各自具有用于存储识别信息和电池信息的装置。
本发明还涉及一种在电池功率接收装置与电池组之间进行通信的方法,该电池组包括与电池信息电路形成一个整体的电池装置,其中电池信息电路和电池功率接收装置各自包括用于存储电池识别信息和电池信息的存储器。
背景技术
移动电话技术的发展导致了对电池和电池组领域中的发展的类似需求,并且更加具体来说是对用于在移动电话中传送电池信息的方法的需求。电话必须利用电池来提供移动能力。电池对于移动电话的用户来说是关键的,因为电池能够使用户自由地移动而不被束缚在一个固定的电源上。
因此,为了充分地使移动电话的应用最大化,从第一个观点来看,使用户从一个连接的电池获得最大的性能是非常重要的。这例如可以通过对电池进行正确地充电并且总是能够识别电池的确切充电状态而实现。这使得用户得知该电话还剩下多少待机时间。这种类型的信息使得用户能够智能地判断是否在电池中的电量不能满足他们的需要或者是否需要对电池充电。但是,从第二个观点来看,为了有助于用户从电池获得最佳性能,例如通过根据给定的标准对电池充电和放电,使得移动电话本身能够从连接的电池获得最佳性能是重要的。这种标准一般被称为参数,并且可能包含最小和最大充电和放电温度、最大充电电流和电压等等。
由于为了获得最佳性能,这种标准是对电池特定的,因此在电池供电设备领域中的一种众所周知的解决方案是提供一种所谓的“智能”电池或者电池系统。这种电池系统包括一个电池以及能够对例如移动电话这样的电池供电设备提供电池信息的微处理器或者状态机。
用于小型手持电子设备特别是移动电话中的电池系统不同于普通电池系统之处在于,在与移动电话和用于移动电话的附件的其它卖主的竞争中,重量轻并且使用时长,即不对该电池重新充电时该设备能够使用的时间,是极其重要的。
因此,为了使制造成本最小化,仅仅采用较小的存储容量。从而,存储在电池组中的电池信息必须被尽可能的压缩。这可以通过限制存储于电池组中的电池信息而实现,例如通过以相对较低的精度表示电池参数。
但是,对于电池供电设备中的存储容量,由于用来处理电池供电设备的复杂功能的当前先进电路,使得存储容量相对较大。因此电池供电设备可能包含相对较先进的电池信息,例如通过用于相对较高的精度来表示电池的参数。
美国专利No.5,350,993公开一种电池组,其可选择地连接到电子设备和电池充电器。电子设备或者电池充电器判断所连接的电池组是否为一个兼容的器件。如果判断所连接的电池为适合等,则把电能从电池组传送到该电子设备或者从电池充电器传送到该电池组。电子设备或电池充电器从电池组接收一个电信号,其中包含可以识别该电池组的类型的电池信息。因此,从该专利得知通过检验一些类型的识别信息可以判断该电池组是否兼容。
但是,根据该专利,当电池组从该电子设备上卸下时,必须总是要从该电池组请求电池信息。因此,如果与该电子设备中的精度相比在该电池组中用相对较低的精度来表示电池参数,则不必要的低精度将被用于判断该电池组的当前性能。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种电池系统,其能够选择最适合的电池信息。
当在开篇中所提到的电池系统具有如下特征时可以实现该目的,其中该电池系统进一步包括一个装置,如果存储在电池信息电路中的识别信息与存储在电池功率接收设备的识别信息相一致,则该装置用于使用存储在电池功率接收设备中的电池信息作为实际电池信息。
从而,如果存储在电池信息电路中的识别信息与存储在电池功率接收设备中的识别信息相一致,则不需要把电池信息从电池信息电路传送到电池信息接收设备。另外,当例如电池参数这样的电池信息采用与在电池信息电路中的精度相比相对较高的精度在电池功率接收设备中表示,则获得使用该电池装置的更好性能。
当该电池系统进一步包括用于检测一个电池信息电路或者多个电池信息电路随后连接到该电池功率接收设备上的装置时,当一个电池连接到电池接收设备上时,可以检验该识别信息是否如上文所述那样相一致。
特别当该电池系统进一步包括用于分别在每一次连接和第二次连接过程中在电池信息电路和电池功率接收设备中存储识别信息的装置。从而,如上文所述判断识别信息是否一致的检验仅仅需要在电池与电池接收设备的互连过程中检验一次。
在一个优选实施例中,该电池系统进一步包括一个装置,如果存储在电池信息电路中的识别信息不与存储在电池功率接收电路中的识别信息相一致,则该装置采用在电池信息电路中的电池信息作为实际电池信息。从而当在电池功率接收电路中的电池信息不是最新时,即该电池信息不能被用作为实际电池信息,则实际电池信息可以从电池信息电路获得。
当该电池系统进一步包括用于产生作为随机或伪随机二进制码信息的识别信息的装置时,错误地把在电池功率接收电路中的电池信息当作实际电池信息的危险被最小化。
在一个优选实施例中,该电池系统进一步包括用于判断电池装置是否可识别的装置。因此,它保证所期望信息的类型是正确的,从而发生错误的危险被最小化。
当该电池系统进一步包括用于确定电池与电池功率接收设备之间的通信协议的装置时,可以从多种预选的协议中选择一个协议。
在一个优选实施例中,该电池系统进一步包括一个装置,其用于执行该电池是否可识别的判断,电池与电池功率接收设备之间的通信协议的判断,以及如果通信成功则通过连续两次通信,以及如果通信失败最多进行三次通信,来确认该识别信息。从而,可以进一步使电池被错误识别的危险最小化,同时它保证尝试识别电池的过程被适当地终止。
本发明的第二个目的是提供一种在电池功率接收设备与电池组之间进行通信的方法,该方法能够选择最适合的电池信息。
当在开篇中所述的方法具有如下特征时可以实现该目的,其中该方法包括如下步骤:在电池信息电路中存储识别信息;在电池功率接收设备中存储识别信息;如果存储在电池信息电路中的识别信息与存储在电池功率接收设备中的识别信息相一致,则使用存储在电池功率接收设备中的电池信息作为实际电池信息。
从而,如果存储在电池信息电路中的识别信息与存储在电池功率接收设备中的识别信息相一致,则不需要把电池信息从电池组传送到电池功率接收设备。另外,当例如电池参数这样的电池信息采用与在电池信息电路中的精度相比相对较高的精度在电池功率接收设备中表示,则获得使用该电池装置的更好性能。
本方法的优选实施例在从属权利要求10-16中给出。
附图说明
从下文结合优选实施例参照附图的描述中将更加完整的说明本发明,其中:
图1示出根据本发明的一个装置,
图2示出与电池的一部分相接一个电子设备的一部分,
图3为用于与上述传输相关的一个字节的例子,
图4示出字节的传输,
图5示出用于在电池功率接收设备与电池组之间进行通信的方法的流程图,以及
图6示出如果通信成功则连续执行两次通信,以及如果通信失败则最多执行三次通信的通信方法的流程图。
具体实施方式
图1示出一个装置101,其中包括一个电子设备102和连接到其上面的一个电池或电池组103。该装置101进一步包括把该电子设备102与电池103相连接的多个接线104,105,106,从而允许在电子设备102与电池103之间进行通信。
电子设备102包括一个收发信机108,其在下文中也称为第一通信装置,以及一个微控制器109。收发信机108和微控制器109适合于交换数据,该数据在图中由参考标号110和111示出。微控制器109可以把信息通过接线111发送到收发信机108。类似地,接线110可以被用于把数据从收发信机108传送到微控制器109。收发信机108可以是一个通用异步收发信机(UART)。
该电池包括一个或多个电池单元113、微控制器114(其可以是一个状态机)、电池信息获取单元115、收发信机117和存储器116。应当指出,收发信机117在下文中也称为第二通信装置。并且,收发信机117可以是一个通用异步收发信机(UART)。
接线104和105被用于把电能从电池103提供到电子设备102。例如,接线104可以连接到在电池103中的电池单元113的正电极,并且接线105可以连接到在电池103中的电池单元113的电池负电极(GND)。
包含在电子设备102中的收发信机108通过接线106连接到电池103中的收发信机117,允许进行数字串行通信,包括在第一和第二通信装置之间传送由多个数位所构成的字节。存储器116适合于存储多个数据信息,例如电池的标识号、电池的最大容量、电池的当前容量,等等。
微控制器114连接到收发信机117、电池信息获取单元115和存储器116。电池信息获取单元115连接到电池单元113并且适合于从电池单元113获取电池信息,例如当前电池容量等等。当由微控制器114发出指示时,电池信息获取单元115适合于把信息发送到微控制器114。微控制器114适合于在存储器116存储和获取信息,并且通过收发信机117把该信息发送到电子设备102。
图2示出与电池103的一部分相接的电子设备102的一部分,并且示出与图1中的接线106相关的适合于连接电子设备102和电池103的接线106。图2的左侧示出电子设备102的一部分,而图2的右侧示出电池103的一部分。如图4中所示,电子设备102和电池103通过接线201相连接。
电子设备102包括一个控制单元202和一个通用异步收发信单元203,即所谓的UART。类似地,电池103包括一个控制单元204。电子设备102和电池103适合于通过接口201传输数据。该传输通过一个上拉电阻207、开关205以及开关206。在电子设备中的开关205被控制单元202所连接和控制。类似地,在电池103中的开关206被控制单元204所连接和控制。
开关205和开关206都连接到地电势。这使得控制单元202、204能够轮流地在接口201上发送信息。从电子设备102到电池103的信息传送由控制单元202所控制。控制单元202适合于控制开关205,从而把信息发送到电池103中。例如,当开关205开路时,上拉电阻207把通信线路106上的电势拉到高电平。另一方面,当开关闭合时,在通信线路106上的电势处于低电平。从而,通过控制开关205的位置,控制单元202控制在通信线路106上的电势,并且当通信线路连接到电池103时,信息可以从电子设备102发送到电池103。
类似地,控制单元204可以通过开关206把信息从电池103发送到电子设备102。由在电子设备102中的开关205所产生的数据被在一个类似于电子设备102中的UART 203的UART 211中接收。
在一个优选实施例中,包含多个数位的字节在电子设备102与电池103之间发送。这些字节的格式在图3中示出。
图3示出由多个数位所构成可以用于与上述传输相关的一个字节的例子。字节300被分为三个部分:第一部分301包括两个开始数位,第二部分302包括多个数据位,以及第三部分303包括一个停止数位。
第一部分301包括两个开始数位304、305、并且用于表示在发送过程中字节300的开始。最好,该开始数位具有不同的数值,例如开始数位304为逻辑“0”,而开始数位305为逻辑“1”。第二部分302包括多个数据位(例如8个),其具有取决于被发送的信息的数值。第三部分303包括一个停止数位,用于表示该字节的结束。从下文中将更加清楚。例如当所发送字节被具有对应于停止数位的数值的一个信号电平的时间段所隔开,或者当所发送字节具有固定的长度时,该停止数位通常不是必要的。
图4为示出在电子设备102和电池103之间在通信线路106上字节的传送的时序图。请注意,时间增加方向为从图中的左侧到右侧。
该图示出从电子设备102通过通信线路106发送到电池103的第一字节401,随后第二字节通过通信线路106在相反方向发送,即从电池103到电子设备102。
示出第一字节的传输和第二字节的传输的时间间隔由在图中的405所示的时间间隔所分离。时间间隔405的持续时间由用于反转通信方向的所需响应时间和最小设置时间而确定。
在电池中的一个或多个电子装置,例如微处理器114可以处于有效状态或者处于节电状态。在节电状态中,通信线处于所谓的空闲状态。从而,在电子设置102和电池103之间没有传送字节的时间段中,可以减小这些电子装置的功耗。
在传送第一字节之前,传输线路处于空闲状态,其中在传输线路上的信号电平等于逻辑“0”电平。在该图中,空闲周期状态由参考标号403所表示。控制单元202通过使传输线路106上的信号电平变为高电平,而把传输线路置于所谓的有效状态,如在图中的时间段404所示。时间段404是所谓的唤醒时间段,其中在该电池中的一个或多个电子装置被从节电状态置于正常功耗状态。
如图的右侧所示,字节402之后跟随着时间间隔406,其中在传输线路106上的信号电平等于逻辑“1”电平,即类似于由时间间隔405所示的状态。时间间隔406的最小持续时间由用于反转通信的方向的所需响应时间和最小设置时间而确定。时间间隔406之后从逻辑“1”电平转为逻辑“0”电平,表示传输线路106被置于空闲状态的情况。另外,该转变可以表示一个新字节传送的开始,即该转变对应于新的开始字节的开端。当时间间隔406超过给定的预定数值时,通信线路可以到达空闲状态。
通过传输线路106传送的字节可以包括指令以及数据。指令可以包括由电子设备102所发送的所谓的只读指令,并且指示电池103从存储器116读取指定的信息,并且在响应中把该信息作为一个或多个数据字节发送。例如,只读指令可以指示电池发送关于额定容量或电池序号的信息。该指令还可以包括所谓的读/写指令。例如,指令使得对电池的当前剩余容量进行读取或写入。另外,指令组可以包括发送和接收电池通信总线的修订信息的指令,以及读取和写入动态标识号的指令。
修订信息确定所支持的通信总线修订。在交换电池通信总线的修订号之后,微控制器109、114可以使用由电子设备102和电池103所支持的一种普通通信标准。从而,即使其中一个仅仅支持比另一个更新的通信标准,也可以获得电子设备102和电池之间的通信。
动态标识号被用于通信的目的。电子设备102适合于把给定的动态标识号存储在电池103的存储器116以及电子设备102的存储器中。当电池103连接到电子设备102时,该动态标识号可以被存储,而且只要电池103连接到电子设备102,也可以在一个任意时间存储。
当电池连接到电子设备102时,动态标识号被从电池103传送到电子设备102。在此之后,来自电池103的动态标识号与存储在电子设备102中的一个或多个动态标识号相比较。如果电池的动态标识号不对应于来自电子设备102的动态标识号,这意味着该电池已经由另一个装置所使用,或者它可能是一个全新的电池。因此,电子设备102没有关于该电池状态的当前信息,并且电子设备将从电池102提取信息,例如,关于该电池102的当前剩余容量的信息。另一方面,如果电池的动态标识号对应于来自电子设备102的动态标识号,则电池还没有被另一个装置所使用,并且该电子设备可以使用存储于电子设备中关于该电池的信息,而不是从电池提取的信息。是否使用来自电子设备102的信息或者来自电池103的信息取决于存储在电池103中的另一个信息,例如表示自从与电子设备断开时该电池是否已经被重新充电的信息。如果是这种情况,则移动电话从电池提取电池容量。如果不是这种情况,移动电话使用关于电池容量的以前存储的内部信息。为什么要使用内部存储的信息而不使用来自电池的信息的理由是该电子设备由于具有较大的可用存储器通常能够用较高的精度存储该信息。
应当指出,该电子设备可以是一个移动电话或者电池充电器。例如,移动电话和电池充电器可以执行上述动态标识号的读取和写入,并且据此判断是否使用以前存储的关于电池103的信息,或者从电池103提取该信息。
错误处理本质上基于对命令和数据的回应机制,即对命令和数据的回传。参见图4,第一字节401可以由电子设备102发送到电池103。当字节401被电池103所接收时,该字节被作为字节402从电池103回传到电子设备102。当字节402被在电子设备102接收时,字节402被与原来发送的字节401相比较。如果字节401和402不一致,则检测出一个错误。
对于写入命令,可以用如下方式执行回传。首先,由电子设备102所发送的字节401被电池103所接收。其次,所接收的字节被写入到电池103的一个非易失存储器116。第三,该字节被从电池的非易失存储器读出。以及最后,所读取的字节被从电池103回传到电子设备102,并且执行错误检测。因此,还检查该字节是否被正确地写入到存储器116。
请注意,上述错误检测还可以对从电池103发送到电子设备102的字节执行。
图5示出用于在电池功率接收设备与电池组之间进行通信的方法的流程图。该方法在步骤501开始。在步骤502,它确定正确的电池或电池类型是否附着在电池功率接收设备或者电子设备上,例如移动电话。这是通过如下步骤而执行的:把要求标识信息的请求发送到电池,接收这种标志信息,并且把该标识信息与以前存储在电子设备中的标识信息相比较。如果该标识信息是可识别的,则该电池被认为是一个正确的类型,否则,该电子设备在步骤503被确定为处于“未就绪”状态,直到连接一个可识别电池为止。
假设该电池是可识别的,则在步骤504中该电子设备向该电池要求进一步的标识信息。另外,在步骤504中,检查对该请求的响应。如果该响应包含一个特定代码,表明连接一个新的以前未被使用的电池(是),则该电子设备可以把该电池用作为一个新的电池。这包括电子设备可以向该电池请求电池信息,或者该电子设备可以使用表示如上文所述识别的电池的特定类型的以前存储的电池信息。该电池信息可以包括电池的实际电量和其它参数,例如可选择地用于对该电池进行充电和放电的参数。
在步骤507中,一个所谓的动态码被从电子设备发送到电池(即,该电池信息电路)。在步骤507中,该动态码还存储在该电子设备中用于以后对该特定电池的识别。
另外,如果确定没有连接一个新的电池,则该响应被检查,以判断该响应是否包含一个已知的动态码,即一个以前存储的动态码。这在步骤505中执行。
如果在步骤505中检查的结果为“是”,即该响应包含一个已知的动态码,该方法继续执行如上文所述的步骤507。
如果在步骤505中检查的结果为“否”,即该响应包含一个未知的动态码,则该电子设备确定它不包含关于所连接电池的当前或实际电池信息。因此信息被从该电池本身提取。
如果正确类型的电池被在步骤502中识别,则该电子设备将接受该电池并且从该电子设备本身或从电池中获得实际电池信息。
在使用电子设备过程中,该电子设备能够计算它对电池电能的使用,并且与电池中的表示相比非常精确地存储该信息。因此,最好使用在电子设备中表示的电池信息,而不从该电池中提取信息。
在一个优选实施例中,当用于检测电池的连接的装置提供一个信号时,在步骤502执行检测电池的正确类型的步骤。
另外,在一个优选实施例中,在提供上述信号之后,该动态码被存储在电池信息电路和该电子设备中。
另外,在一个优选实施例中,在步骤507产生该动态码作为一个随机或伪随机代码。
可以执行该流程作为在微控制器109中的程序的一部分。
图6示出如果通信成功则进行连续两次通信,并且如果通信失败则最多执行三次通信的通信方法的流程图。在步骤601中,该方法开始,并且在步骤602中,通过设置cnt=0,把一个计数器初始化为0。步骤603表示用在步骤603中执行的三个不同的子方法M1、M2和M3分别连续执行三次。
子方法M1是用于保证该电子设备和电池信息电路使用相同的通信协议的方法。
子方法M2是保证该电池为正确或已知类型的方法。这也被称为“认证”。
子方法M3是用于保证该动态码以及该电池为可识别的一种方法。
在步骤604中,计数器cnt增加1。然后,在步骤605中,确认一个子方法是否被正确执行,以及计数器cnt是否等于1,即cnt=1。如果两个条件都为“真”,则在步骤603重新开始该方法。
另外,在步骤606中,确认一个子方法执行的结果是否为“伪”以及计数器是否小于2,即cnt<2。如果两个条件都为“真”,则在步骤603重新开始该方法。
在步骤607中,确认失败的次数是否小于2。如果是这样,则在步骤608中该电子设备就绪。否则,该设备未就绪。这种状态例如可以通过在特定的时间内停止该电子设备的使用或者简单的等待连接另一个电池而处理。
尽管本发明的方法和装置的优选实施例已经在附图中示出并且在上文中详细描述,应当知道本发明不限于所公开的实施例而是包括多种重新排列、改进和代替,而不脱离所附要求权利中提出的本发明的精神。
Claims (16)
1.一种电池系统,其中包括:
电池装置,用于在电池功率接收设备的电池工作过程中提供工作电能;
一个电池信息电路,与该电池装置形成为一个整体,用于与该电池功率接收设备相组合;
所述电池信息电路和所述电池功率接收设备能够相互通信,并且在该电池信息电路和电池功率接收设备中各自具有用于存储识别信息和电池信息的装置;
其特征在于该电池系统进一步包括:
一个装置,如果存储在电池信息电路中的识别信息与存储在电池功率接收设备的识别信息相一致,则该装置用于使用存储在电池功率接收设备中的电池信息作为实际的电池信息。
2.根据权利要求1所述的电池系统,其特征在于该电池系统进一步包括用于检测一个电池信息电路或者多个电池信息电路随后连接到该电池功率接收设备上的装置。
3.根据权利要求2所述的电池系统,其特征在于该电池系统进一步包括用于分别在第一次连接和第二次连接的过程中在电池信息电路和电池功率接收设备中存储识别信息的装置。
4.根据权利要求1-3之一所述的电池系统,其特征在于该电池系统进一步包括一个装置,如果存储在电池信息电路中的识别信息不与存储在电池功率接收设备中的识别信息相一致,则该装置采用在电池信息电路中的电池信息作为实际的电池信息。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的电池系统,其特征在于该电池系统进一步包括用于产生作为随机或伪随机二进制码信息的识别信息的装置。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的电池系统,其特征在于该电池系统进一步包括用于判断电池装置是否可识别的装置。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的电池系统,其特征在于该电池系统进一步包括用于确定电池与电池功率接收设备之间的通信协议的装置。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的电池系统,其特征在于该电池系统进一步包括一个装置,其用于执行该电池装置是否可识别的判断,电池与电池功率接收设备之间的通信协议的判断,以及通过如果通信成功则连续两次通信,以及如果通信失败则最多进行三次通信,来确认该识别信息。
9.一种在电池功率接收设备(102)与电池组之间进行通信的方法,该电池组(103)包括一个电池装置(113)和一个与该电池装置形成为一个整体的一个电池信息电路(114,115,116,117),
其中该电池信息电路与电池功率接收设备各自包括用于存储电池识别信息和电池信息的存储器;
其特征在于该方法包括如下步骤:
-在电池信息电路中存储识别信息;
-在电池功率接收设备中存储识别信息;
-如果存储在电池信息电路中的识别信息与存储在电池功率接收设备中的识别信息相一致,则使用存储在电池功率接收设备中的电池信息作为实际的电池信息。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于该方法进一步包括如下步骤:检测一个电池信息电路或者多个电池信息电路随后连接到该电池功率接收设备上。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于该方法进一步包括如下步骤:分别在第一次连接和第二次连接的过程中在电池信息电路和电池功率接收设备中存储识别信息。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的方法,其特征在于该方法进一步包括如下步骤:如果存储在电池信息电路中的识别信息不与存储在电池功率接收设备中的识别信息相一致,则采用在电池信息电路中的电池信息作为实际的电池信息。
13.根据权利要求9-11中任一项所述的方法,其特征在于该方法进一步包括如下步骤:产生作为随机或伪随机二进制码信息的识别信息。
14.根据权利要求9-11中任一项所述的方法,其特征在于该方法进一步包括如下步骤:判断电池装置是否可识别。
15.根据权利要求9-11中任一项所述的方法,其特征在于该方法进一步包括如下步骤:确定电池与电池功率接收设备之间的通信协议。
16.根据权利要求9-11中任一项所述的方法,其特征在于该方法进一步包括如下步骤:执行该电池装置是否可识别的判断,电池与电池功率接收设备之间的通信协议的判断,以及通过如果通信成功则连续两次通信,以及如果通信失败则最多进行三次通信,来确认该识别信息。
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