本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種一對(duì)多無(wú)線充電通信方法。

背景技術(shù)：

就當(dāng)前的無(wú)線技術(shù)類型來(lái)看，主流的無(wú)線技術(shù)有rf（射頻）27mhz無(wú)線技術(shù)、藍(lán)牙和2.4g無(wú)線技術(shù)。所謂2.4g無(wú)線技術(shù)，其頻段處于2.405ghz-2.485ghz（科學(xué)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)）之間，所以簡(jiǎn)稱為2.4g無(wú)線技術(shù)。這個(gè)頻段里是國(guó)際規(guī)定的免費(fèi)頻段，是不需要向國(guó)際相關(guān)組織繳納任何費(fèi)用的。這就為2.4g無(wú)線技術(shù)可發(fā)展性提供了必要的有利條件。而且2.4g無(wú)線技術(shù)不同于之前的27mhz無(wú)線技術(shù)，它的工作方式是全雙工模式傳輸，在抗干擾性能上要比27mhz有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。這個(gè)優(yōu)勢(shì)決定了它的超強(qiáng)抗干擾性以及最大可達(dá)10米的傳輸距離。此外2.4g無(wú)線技術(shù)還擁有理論上2m的數(shù)據(jù)傳輸速率，比藍(lán)牙的1m理論傳輸速率提高了一倍。這就為以后的應(yīng)用層提高了可靠的保障。綜合2.4g、藍(lán)牙以及27mhz這三種常用的無(wú)線傳輸技術(shù)，2.4g有著自己獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)所在。相比藍(lán)牙它的產(chǎn)品制造成本更低，提供的數(shù)據(jù)傳輸速率更高。相比同樣免費(fèi)的27mhz無(wú)線技術(shù)它的抗干擾性、最大傳輸距離以及功耗都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出。

基于無(wú)線傳輸技術(shù)穩(wěn)定性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸速率高以及傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，可以較好的應(yīng)用于基于帶外rf通信的磁共振無(wú)線電能的傳輸，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多無(wú)線充電通信。

目前，無(wú)線充電通信可采用多種方式，大致可分為兩類：帶內(nèi)通信和帶外通信。帶內(nèi)通信采用能量線圈作為信號(hào)收發(fā)器，優(yōu)點(diǎn)是成本較低、實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是信號(hào)抗干擾能力較弱、通信距離較短、數(shù)據(jù)傳輸速率較低。帶外通信采用獨(dú)立的通信線圈或者微波天線作為信號(hào)收發(fā)器，包括rf（射頻）通信和ble4.0（藍(lán)牙低功耗4.0協(xié)議）通信，帶外通信的優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離較遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)速率快，但是，ble4.0通信的缺點(diǎn)是成本較高，實(shí)現(xiàn)方式較復(fù)雜，因此，從效率、成本、抗干擾性等考慮，rf通信能夠?qū)崿F(xiàn)一對(duì)多無(wú)線充電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，從而提出了一種一對(duì)多無(wú)線充電通信方法，該通信方法實(shí)現(xiàn)了一個(gè)充電底座給多個(gè)接收設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)和能量的傳遞。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種一對(duì)多無(wú)線充電通信方法，基于充電底座（即發(fā)送端）、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、rf2.4g無(wú)線傳輸模塊和接收端，并定義充電底座傳輸同步數(shù)據(jù)包到接收端，接收端傳輸通信數(shù)據(jù)包到充電底座，其特征在于，該方法包括如下步驟：（1）通過(guò)rf2.4g無(wú)線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)通信時(shí)序的設(shè)置，并定義一個(gè)時(shí)間單元（timeunit）為50ms，每一幀時(shí)長(zhǎng)為300ms，包括6個(gè)時(shí)間單元，每個(gè)時(shí)間單元包括前25ms的同步單元和后25ms的數(shù)據(jù)單元，所述通信時(shí)序的設(shè)置的具體步驟包括：①在第1個(gè)時(shí)間單元，當(dāng)定時(shí)器為1ms時(shí)，rf處于幀頭狀態(tài)，此時(shí)，充電底座將標(biāo)記幀頭的同步數(shù)據(jù)包通過(guò)spi（串行外設(shè)接口）發(fā)送給接收端，說(shuō)明一幀開(kāi)始；②接收端提前處于接收狀態(tài)，在同步單元收到同步頭包；③在第2個(gè)時(shí)間單元，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)為（50~100）ms+1ms時(shí)，充電底座發(fā)送標(biāo)記無(wú)通信的同步數(shù)據(jù)包給接收端，當(dāng)接收端收到該同步數(shù)據(jù)包后過(guò)（25~50）ms發(fā)送通信數(shù)據(jù)包給充電底座，通信數(shù)據(jù)包包括接收端的參數(shù)信息，具體有接收電流、電壓和功率參數(shù)信息，充電底座在（75~150）ms時(shí)設(shè)置為接收模式，并收到通信數(shù)據(jù)包；④在第3個(gè)時(shí)間單元，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)為（100~200）ms+1ms時(shí)，充電底座發(fā)送標(biāo)記有通信的同步數(shù)據(jù)包給接收端，當(dāng)接收端收到該同步數(shù)據(jù)包后，過(guò)（25~50）ms發(fā)送連接認(rèn)證數(shù)據(jù)包給充電底座，連接認(rèn)證數(shù)據(jù)包包括設(shè)備的認(rèn)證信息，充電底座在（125~250）ms時(shí)設(shè)置為接收模式，并收到認(rèn)證數(shù)據(jù)包，在收到認(rèn)證數(shù)據(jù)包后，就認(rèn)為充電底座和接收端已經(jīng)成功建立連接，從而進(jìn)入充電狀態(tài)；⑤在第6個(gè)時(shí)間單元，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)為（500+1）ms時(shí)，rf處于幀尾狀態(tài)，此時(shí)，充電底座將標(biāo)記幀尾的同步數(shù)據(jù)包通過(guò)spi發(fā)送給接收端，說(shuō)明一幀結(jié)束；⑥以后在每一幀的第2個(gè)時(shí)間單元，充電底座都會(huì)收到該接收設(shè)備的通信數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，并根據(jù)參數(shù)信息決定接收設(shè)備所處的狀態(tài)；（2）在步驟（1）完成通信時(shí)序的設(shè)置的同時(shí)，通過(guò)軟件架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)一對(duì)多充電過(guò)程，假設(shè)充電底座在第一幀的第2個(gè)時(shí)間單元收到通信數(shù)據(jù)包，則內(nèi)部軟件標(biāo)記為第2個(gè)已分配時(shí)間單元（簡(jiǎn)稱allocated2），并在下一個(gè)時(shí)間單元收到認(rèn)證數(shù)據(jù)包，則第一個(gè)接收設(shè)備與充電底座建立連接并開(kāi)始充電；（3）充電底座與第二個(gè)接收建立連接，除第2個(gè)時(shí)間單元外都可以進(jìn)行連接，假設(shè)在第二幀的第1個(gè)時(shí)間單元收到通信數(shù)據(jù)包，則軟件標(biāo)記為allocated1，并在下一個(gè)時(shí)間單元收到認(rèn)證數(shù)據(jù)包后，第二個(gè)接收設(shè)備開(kāi)始充電；（4）接下來(lái)，充電底座與第三個(gè)接收設(shè)備建立連接，除每一幀的第1個(gè)和第2個(gè)時(shí)間單元外都可以進(jìn)行連接，假設(shè)在第二幀的第5個(gè)時(shí)間單元收到通信數(shù)據(jù)包，則軟件標(biāo)記為第2個(gè)已分配時(shí)間單元（allocated5），并在下一個(gè)時(shí)間單元收到認(rèn)證數(shù)據(jù)包后，則第三個(gè)接收設(shè)備開(kāi)始充電；（5）以此類推，充電底座與第n個(gè)接收設(shè)備建立連接時(shí)，除被已分配時(shí)間單元外都可以進(jìn)行連接，并在下一個(gè)時(shí)間單元收到認(rèn)證數(shù)據(jù)包后（跳過(guò)已經(jīng)被分配的時(shí)間單元），則第n個(gè)接收設(shè)備開(kāi)始充電；（6）在運(yùn)行上述步驟時(shí)，當(dāng)有接收設(shè)備移除或異常，只要有1個(gè)接收設(shè)備正常，則充電底座都處于充電狀態(tài)。

優(yōu)選的：上述步驟（1）中的第③小步驟的定時(shí)器計(jì)數(shù)為（50+1）ms時(shí)，充電底座發(fā)送標(biāo)記無(wú)通信的同步數(shù)據(jù)包給接收端，當(dāng)接收端收到該同步數(shù)據(jù)包后過(guò)25ms發(fā)送通信數(shù)據(jù)包給充電底座。

優(yōu)選的：上述步驟（1）中的第④小步驟的定時(shí)器計(jì)數(shù)為（100+1）ms時(shí)，充電底座發(fā)送標(biāo)記有通信的同步數(shù)據(jù)包給接收端，當(dāng)接收端收到該同步數(shù)據(jù)包后，過(guò)25ms發(fā)送連接認(rèn)證數(shù)據(jù)包給充電底座，連接認(rèn)證數(shù)據(jù)包包括設(shè)備的認(rèn)證信息，充電底座在125ms時(shí)設(shè)置為接收模式。

本發(fā)明的有益效果是：該方法是基于rf2.4g無(wú)線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，采用無(wú)線傳輸技術(shù)具有穩(wěn)定性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸速率高以及傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，可以較好的應(yīng)用于基于帶外rf通信的磁共振無(wú)線電能的傳輸，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多無(wú)線充電通信；其次，該方法中的軟件架構(gòu)通過(guò)結(jié)合rf無(wú)線通信時(shí)序完成發(fā)送端和接收端之間數(shù)據(jù)和能量的傳遞以及狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)了一對(duì)多無(wú)線充電。

附圖說(shuō)明

圖1，本發(fā)明的軟件架構(gòu)的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及優(yōu)選的方案對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

本發(fā)明涉及的硬件模塊主要包括四大部分：發(fā)送端(即充電底座)、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊（dram）、rf2.4g無(wú)線傳輸模塊、接收端(電能接收器)。首先定義發(fā)送端傳輸同步數(shù)據(jù)包到接收端，接收端傳輸通信數(shù)據(jù)包到發(fā)送端。先將發(fā)送端同步數(shù)據(jù)包傳輸給dram，然后，通過(guò)spi將數(shù)據(jù)搬到rffifo（無(wú)線射頻芯片的緩存器）中，然后數(shù)據(jù)通過(guò)rf無(wú)線傳輸?shù)浇邮斩藃ffifo中，再通過(guò)spi將音頻數(shù)據(jù)搬到dram中，最后數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮斩?；反之，將接收端通信?shù)據(jù)包傳輸給dram，然后，通過(guò)spi將數(shù)據(jù)搬到rf（無(wú)線射頻芯片）fifo中，然后數(shù)據(jù)通過(guò)rf無(wú)線傳輸?shù)浇邮斩藃ffifo中，再通過(guò)spi將音頻數(shù)據(jù)搬到dram中，最后數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨l(fā)送端（作為master端）；

為了實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接收端一對(duì)多充電通信的功能，本發(fā)明采用無(wú)線射頻發(fā)送和接收進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃枷?。通過(guò)制定合理的通信時(shí)序和軟件架構(gòu)實(shí)現(xiàn)一對(duì)多充電功能。

所述一對(duì)多無(wú)線充電功能是指一個(gè)充電底座給多個(gè)接收設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)和能量的傳遞，本發(fā)明的能量傳輸定義了5種工作狀態(tài)：即初始化狀態(tài)、連接認(rèn)證狀態(tài)、能量傳輸狀態(tài)、發(fā)送端異常狀態(tài)以及接收端異常狀態(tài)。

所述初始化狀態(tài)主要是指發(fā)送端和接收端一系列初始化操作，當(dāng)接收設(shè)備異常時(shí)，設(shè)備移除或各項(xiàng)指標(biāo)恢復(fù)正常都會(huì)回到初始化狀態(tài)。

所述連接狀態(tài)是指接收端能夠獲得足夠的能量進(jìn)行數(shù)據(jù)通信操作，在該階段，發(fā)送端必須提供通信時(shí)序的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，發(fā)送端表面的一個(gè)或者多個(gè)接收設(shè)備獲得足夠的啟動(dòng)能量并檢測(cè)到同步碼信號(hào)后將進(jìn)行通信連接操作，當(dāng)至少有一個(gè)接收端設(shè)備完成通信連接操作并沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)壓或過(guò)溫等本地異常狀態(tài)，發(fā)送端設(shè)備進(jìn)入能量傳輸狀態(tài)。

所述能量傳輸狀態(tài)是指發(fā)送端設(shè)備持續(xù)同時(shí)接收一個(gè)或者多個(gè)接收端設(shè)備的數(shù)據(jù)包并根據(jù)數(shù)據(jù)包的內(nèi)容進(jìn)行功率調(diào)整控制。同時(shí)在能量傳輸狀態(tài)下，發(fā)送端設(shè)備可能進(jìn)行新接收端設(shè)備的通信連接操作并記錄其相關(guān)參數(shù)信息。

所述發(fā)送端異常狀態(tài)是指充電底座出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)壓和過(guò)溫現(xiàn)象,在該狀態(tài)必須先停止能量傳輸，在連接狀態(tài)或能量傳輸狀態(tài)，若檢測(cè)到充電底座出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)壓和過(guò)溫現(xiàn)象則進(jìn)入發(fā)送端異常狀態(tài)。

所述接收端異常狀態(tài)是指接收設(shè)備出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)壓和過(guò)溫現(xiàn)象，在該狀態(tài)必須先停止能量傳輸，在連接狀態(tài)或能量傳輸狀態(tài)，若檢測(cè)到接收設(shè)備出現(xiàn)過(guò)流、過(guò)壓和過(guò)溫現(xiàn)象則進(jìn)入接收端異常狀態(tài)。

本發(fā)明通信時(shí)序的一種實(shí)施方式如下：通過(guò)rf2.4g無(wú)線傳輸模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，首先定義一個(gè)時(shí)間單元為50ms，每一幀時(shí)長(zhǎng)為300ms，包括6個(gè)時(shí)間單元，每個(gè)時(shí)間單元包括前25ms的同步單元和后25ms的數(shù)據(jù)單元，具體步驟包括：①在第1個(gè)時(shí)間單元，當(dāng)定時(shí)器為1ms時(shí)，rf處于幀頭狀態(tài)，此時(shí)，充電底座將標(biāo)記幀頭的同步數(shù)據(jù)包通過(guò)spi（串行外設(shè)接口）發(fā)送給接收端，說(shuō)明一幀開(kāi)始；②接收端提前處于接收狀態(tài)，在同步單元收到同步頭包；③在第2個(gè)時(shí)間單元，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)為（50+1）ms時(shí)，充電底座發(fā)送標(biāo)記無(wú)通信的同步數(shù)據(jù)包給接收端，當(dāng)接收端收到該同步數(shù)據(jù)包后過(guò)25ms發(fā)送通信數(shù)據(jù)包給充電底座，通信數(shù)據(jù)包包括接收端的參數(shù)信息，具體有接收電流、電壓和功率參數(shù)信息，充電底座在75ms時(shí)設(shè)置為接收模式，并收到通信數(shù)據(jù)包；④在第3個(gè)時(shí)間單元，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)為（100+1）ms時(shí)，充電底座發(fā)送標(biāo)記有通信的同步數(shù)據(jù)包給接收端，當(dāng)接收端收到該同步數(shù)據(jù)包后，過(guò)25ms發(fā)送連接認(rèn)證數(shù)據(jù)包給充電底座，連接認(rèn)證數(shù)據(jù)包包括設(shè)備的認(rèn)證信息，充電底座在125ms時(shí)設(shè)置為接收模式，并收到認(rèn)證數(shù)據(jù)包，在收到認(rèn)證數(shù)據(jù)包后，就認(rèn)為充電底座和接收端已經(jīng)成功建立連接，從而進(jìn)入充電狀態(tài)；⑤在第6個(gè)時(shí)間單元，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)為（500+1）ms時(shí)，rf處于幀尾狀態(tài)，此時(shí)，充電底座將標(biāo)記幀尾的同步數(shù)據(jù)包通過(guò)spi發(fā)送給接收端，說(shuō)明一幀結(jié)束；⑥以后在每一幀的第2個(gè)時(shí)間單元，充電底座都會(huì)收到該接收設(shè)備的通信數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，并根據(jù)參數(shù)信息決定接收設(shè)備所處的狀態(tài)。

如附圖1所示，是本發(fā)明的軟件架構(gòu)的流程圖，該軟件架構(gòu)是整個(gè)一對(duì)多無(wú)線充電的核心，該架構(gòu)通過(guò)rf無(wú)線通信完成發(fā)送端和接收端之間數(shù)據(jù)和能量的傳遞，從而實(shí)現(xiàn)了一對(duì)多無(wú)線充電。以下結(jié)合該附圖來(lái)說(shuō)明1個(gè)充電底座，3個(gè)接收設(shè)備的實(shí)施例：假設(shè)充電底座在第一幀的第2個(gè)時(shí)間單元收到通信數(shù)據(jù)包，則軟件標(biāo)記為allocated2，并在下一個(gè)時(shí)間單元收到認(rèn)證數(shù)據(jù)包，則第一個(gè)接收設(shè)備與充電底座建立連接并開(kāi)始充電；此時(shí)，充電底座與第二個(gè)接收設(shè)備建立連接，除第2個(gè)時(shí)間單元外都可以進(jìn)行連接，假設(shè)在第二幀的第1個(gè)時(shí)間單元收到通信數(shù)據(jù)包，則軟件標(biāo)記為allocated1，并在下一個(gè)時(shí)間單元收到認(rèn)證數(shù)據(jù)包，則第二個(gè)接收設(shè)備開(kāi)始充電；同理，充電底座與第三個(gè)接收設(shè)備建立連接，除第每一幀的第1個(gè)和第2個(gè)時(shí)間單元外都可以進(jìn)行連接，假設(shè)在第二幀的第5個(gè)時(shí)間單元收到通信包，則軟件標(biāo)記為allocated5，并在下一個(gè)時(shí)間單元收到認(rèn)證數(shù)據(jù)包，則第三個(gè)接收設(shè)備開(kāi)始充電。

本發(fā)明基于無(wú)線傳輸?shù)姆€(wěn)定性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸速率高及傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)；為實(shí)現(xiàn)一對(duì)多無(wú)線充電通信，充電底座軟件定義了初始化狀態(tài)、連接認(rèn)證狀態(tài)、能量傳輸狀態(tài)、發(fā)送端異常狀態(tài)以及接收端異常狀態(tài)，并完成了與接收設(shè)備之間能量的傳遞。rf通信時(shí)序?qū)⒊潆姷鬃投鄠€(gè)接收設(shè)備發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的時(shí)間都定義清楚，使rf通信更可靠無(wú)誤。