本发明无线充电技术领域，尤其涉及一种无线充电系统的信号处理方法、接收端及存储介质。
背景技术
在qi（qi是全球首个推动无线充电技术的标准化组织-无线充电联盟推出的“无线充电”标准，具备便捷性和通用性两大特征）标准的无线充电设备中，能量发射端发射到能量接收端的通信信号是通过2fsk(二进制频移键控)的方式传输的，而与传统2fsk信号不同的是：依qi标准的通讯协议，同一系统的不同阶段，通信载波频率fop与调制频率fmod并不固定，且fop与fmod之间的频率差较小。
qi标准的无线充电设备，其在正常工作过程中通过不同频率的能量信号来传输不同的功率，而2fsk信号通讯有可能发生在任何能量信号频率点，且qi标准中为保证传输能量稳定性规定了载波频率fop与调制频率fmod的周期差-最大值为282ns、最小值仅为32ns。同时，由于无线充电系统中能量接收端所收到的信号为电感耦合过来的信号，从而导致其接收到的信号并非单频正弦信号，而是可能掺杂有大量高频噪声。
传统的2fsk解调方法主要是相干解调、滤波非相干解调与正交相乘非相干解调三种方式；由于qi标准通信协议的限制，其载波频率fop与调制频率fmod差异较小，如果使用传统方法进行解调，整个系统就需要非常高的精度来分辨不同的频率，无论用模拟或者数字方式时间都将大增加整个电路的成本；同时，在同一系统的不同通信阶段载波频率fop有可能是110～205khz之间的任意值，更大大增加了整个解调系统的成本。
也就是说，现有技术中无法利用频段传输电能。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术缺陷，本发明提供一种无线充电系统的信号处理方法、接收端及存储介质，旨在利用频段传输电能，实现低成本，解调速度快，易于调试，对通信载波频率是否固定没有要求，且精度较高。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种无线充电系统的信号处理方法，应用于接收端，其中，所述无线充电系统包括发射端和多个接收端，发射端通过发射线圈发射信号到已完成认证连接的多个接收端；发射端通过接收端的id号进行识别认证，判断处于无线充电范围内的接收端是否已授权的接收端；
所述接收端的信号处理方法包括：
接收端将接收线圈上的信号发送至解调芯片的比较器的输入端，对所述比较器的输出值进行采样并获取一个周期内的采样点的个数；
根据一个周期内的采样点的个数对信号进行解调；
根据信号的解调结果以及接收端的需求选择性合成完整的数据帧；
对完整的数据帧进行校验并输出校验结果，所述校验为判断所要连接的负载是否为授权进行无线充电的负载。
所述的无线充电系统的信号处理方法，其中，所述接收端将接收线圈上的信号发送至解调芯片的比较器的输入端，对所述比较器的输出值进行采样并获取一个周期内的采样点的个数具体包括：
将接收线圈上的信号发送至解调芯片的比较器的输入端；
通过2mhz频率读取所述的比较器的输出值；
将所述比较器的输出值通过第一低通滤波器以滤除高频信号；
采样并获取一个周期内的采样点的个数。
所述的无线充电系统的信号处理方法，其中，所述将所述比较器的输出值通过第一低通滤波器以滤除高频信号具体包括：
将所述比较器的输出值通过一截止频率为250khz，采样频率为2mhz的第一低通滤波器以滤除高频信号。
所述的无线充电系统的信号处理方法，其中，所述采样并获取一个周期内的采样点的个数具体包括：
判断通过第一低通滤波器后的比较器的输出值是否由0变为1；
如是，则输出周期计数器的计数值作为一个周期内的采样点的个数，并将所述周期计数器的计数值修改为1；
如否，则所述周期计数器的计数值加1后，继续通过2mhz频率读取所述比较器的输出值。
所述的无线充电系统的信号处理方法，其中，所述根据一个周期内的采样点的个数对信号进行解调具体包括：
根据一个周期内的采样点的个数获取多个周期内的采样点的个数和；
通过第二低通滤波器滤除多个周期内的采样点的个数和的上下波动部分；
根据滤除上下波动部分的多个周期的采样点的个数和检测频率抖动；
如果存在频率抖动，则消除所述频率抖动并输出比特0或比特1；
如果不存在频率抖动，则输出比特0或比特1。
所述的无线充电系统的信号处理方法，其中，所述根据一个周期内的采样点的个数获取多个周期内的采样点的个数和具体包括：
判断所述周期计数器是否有输出值；
如果所述周期计数器有输出值，则根据预设算法获取256个周期内的采样点的个数和：
所述预设算法为：sumtbuff＝sumtbuff+t_counter-tbuffer[255]；
其中，sumtbuff为256个周期内的采样点的个数和，t_counter为周期计数器的计数值；tbuffer[255]为缓存器tbuffer的第256个缓存值，其中缓存器tbuffer用于存储周期计数器t_counter的输出值，所述缓存器tbuffer的深度为256，且符合先入先出的规则；
更新所述缓存器tbuffer；
如果所述周期计数器无输出值，则继续判断所述周期计数器是否有输出值。
所述的无线充电系统的信号处理方法，其中，所述通过第二低通滤波器滤除多个周期内的采样点的个数和的上下波动部分具体包括：
通过一截止频率为5khz且采样频率为210khz的第二低通滤波器滤除多个周期内的采样点的个数和的上下波动部分。
所述的无线充电系统的信号处理方法，其中，
将所述第二低通滤波器的当前值减去所述第二低通滤波器的前一个的值以获取一当前数据值；
判断当前数据值与前一个数据值是否相等；
如果相等，则数据值计数器加1，再判断数据值计数器的计数值是否大于第一阈值；
如果不相等，则数据值计数器清零，再判断数据值计数器的计数值是否大于第一阈值；
如是，则将数据值计数器、数据值累加器以及修饰累加器的计数值均清零，再将当前数据值赋给前一个数据值且将当前数据值累加至数据值累加器中；
如否，再将当前数据值赋给前一个数据值且将当前数据值累加至数据值累加器中；
判断数据值累加器的累加值的绝对值是否小于等于第二阈值；
如是，则清零所述修饰累加器的计数值，并输出；
如否，则判断当前数据值累加器的累加值的绝对值是否大于31；
如果当前数据值累加器的累加值的绝对值大于31，则判断当前数据值累加器的累加值是否大于0；
如果当前数据值累加器的累加值的绝对值不大于31，则将修饰累加器的计数值修改为当前数据值累加器的累加值，并输出；
如果当前数据值累加器的累加值大于0，则将修饰累加器的计数值修改为31，并输出；
如果当前数据值累加器的累加值小于0，则将修饰累加器的计数值修改为-31，并输出。
一种接收端，其中，所述接收端包括：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无线充电系统的信号处理程序，所述无线充电系统的信号处理程序被所述处理器执行时实现如上所述的无线充电系统的信号处理方法的步骤。
一种存储介质，其中，所述存储介质存储有无线充电系统的信号处理程序，所述无线充电系统的信号处理程序被处理器执行时实现如上所述无线充电系统的信号处理方法的步骤。
本发明公开了一种无线充电系统的信号处理方法、接收端及存储介质，所述方法包括：接收端将接收线圈上的信号发送至解调芯片的比较器的输入端，对所述比较器的输出值进行采样并获取一个周期内的采样点的个数；根据一个周期内的采样点的个数对信号进行解调；根据信号的解调结果合成完整的数据帧；对完整的数据帧进行校验并输出。本发明利用频段传输电能，更加符合qi标准的fsk信号，且成本低，解调速度快，易于调试，对通信载波频率是否固定没有要求，且精度较高。
附图说明
图1是本发明无线充电系统的信号处理方法的较佳实施例的流程图；
图2是本发明无线充电系统的信号处理方法的较佳实施例中步骤s10的流程图；
图3是本发明无线充电系统的信号处理方法的较佳实施例中采样并获取一个周期内的采样点个数的流程图；
图4是本发明无线充电系统的信号处理方法的较佳实施例中步骤s20的流程图；
图5是本发明无线充电系统的信号处理方法的较佳实施例中根据滤除上下波动部分的多个周期的采样点的个数和检测频率抖动的流程图；
图6为本发明接收端的较佳实施例的运行环境示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明较佳实施例所述的无线充电系统的信号处理方法，如图1所示，一种无线充电系统的信号处理方法，应用于接收端，其中，所述无线充电系统包括发射端和多个接收端，发射端通过发射线圈发射信号到已完成认证连接的多个接收端；发射端通过接收端的id号进行识别认证，判断处于无线充电范围内的接收端是否已授权的接收端；所述接收端的信号处理方法包括：
步骤s10、接收端将接收线圈上的信号发送至解调芯片的比较器的输入端，对所述比较器的输出值进行采样并获取一个周期内的采样点的个数；
步骤s20、根据一个周期内的采样点的个数对信号进行解调；
步骤s30、根据信号的解调结果以及接收端的需求选择性合成完整的数据帧；
步骤s40、对完整的数据帧进行校验并输出校验结果，所述校验为判断所要连接的负载是否为授权进行无线充电的负载。
本发明的无线充电系统的信号处理方法舍弃了传统2fsk相干解调与非相干解调的一贯做法，根据qi标准中2fsk信号的特性，模拟电路部分仅用一个比较器代替adc采样电路，同时数字部分最高仅用2mhz的时钟频率即可实现对该fsk信号的解调。
具体地，功率无线充接收端及通讯协议中，由于发射端产生正弦波的方式是通过pwm（pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制）控制，此方式可以更加容易的控制输出信号的频率与占空比，同时也导致了信号频谱复杂，不能通过一般的fsk方式进行解调。由于pwm调制方式其占空比是变化的，但其周期是固定不变的，因此本发明通过检测信号周期点数，并以该点数为信号进行处理，从而得到编码数据；算法固定256个周期之和为处理对象，每检测到一个周期结束，输出一次最近的256个周期计数之和，然后根据该和值的变化趋势进行数据判断。
进一步地，如图2所示，所述步骤s10包括：
s11、将接收线圈上的信号发送至解调芯片的比较器的输入端；
s12、通过2mhz频率读取所述的比较器的输出值；
s13、将所述比较器的输出值通过第一低通滤波器以滤除高频信号；
s14、采样并获取一个周期内的采样点的个数。
其中，所述步骤s13具体包括:将所述比较器的输出值通过一截止频率为250khz，采样频率为2mhz的第一低通滤波器以滤除高频信号。
其中，如图3所示，所述s14具体包括:
s141、判断通过第一低通滤波器后的比较器的输出值是否由0变为1；
s142、如果通过第一低通滤波器后的比较器的输出值是由0变为1，则输出周期计数器的计数值作为一个周期内的采样点的个数，并将所述周期计数器的计数值修改为1；
s143、如果通过第一低通滤波器后的比较器的输出值不是由0变为1，，则所述周期计数器的计数值加1后，继续通过2mhz频率读取所述比较器的输出值。
其中，0表示原始信号源代码，1表示二次处理完成的信号代码。
在实际应用中，线圈上的信号进入芯片在经过比较器与0电平比较之后，通过2mhz频率读取比较器输出值，则该值可视为2mhz的1bit采样数据，为保证输入信号的波形其抖动不至于影响后面的解码算法，将此数据先过一个低通滤波器，滤除其频率较高的抖动波形，然后再进行解调与解码处理。
其中，t_counter是周期计数器，长度为5bit，通过固定的频率计数，每次遇到上升沿输出数据并清零重新计数，在计数过程中无需考虑溢出问题。
进一步地，如图4所示，所述步骤s20包括：
s21、根据一个周期内的采样点的个数获取多个周期内的采样点的个数和；
s22、通过第二低通滤波器滤除多个周期内的采样点的个数和的上下波动部分；
s23、根据滤除上下波动部分的多个周期的采样点的个数和检测频率抖动；
s24、如果存在频率抖动，则消除所述频率抖动并输出比特0或比特1；
s25、如果不存在频率抖动，则输出比特0或比特1。
其中，此时的比特0和比特1是代表电能信号经过二次处理完成后在频段上形成信号代码。
其中，所述步骤s21具体包括：判断所述周期计数器是否有输出值；如果所述周期计数器有输出值，则根据预设算法获取256个周期内的采样点的个数和；所述预设算法为：
sumtbuff＝sumtbuff+t_counter-tbuffer[255]；
其中，sumtbuff为256个周期内的采样点的个数和，t_counter为周期计数器的计数值；tbuffer[255]为缓存器tbuffer的第256个缓存值，其中缓存器tbuffer用于存储周期计数器t_counter的输出值，所述缓存器tbuffer的深度为256，且符合先入先出的规则；
更新所述缓存器tbuffer；如果所述周期计数器无输出值，则继续判断所述周期计数器是否有输出值。
其中，所述步骤s22具体包括:通过一截止频率为5khz且采样频率为210khz的第二低通滤波器滤除多个周期内的采样点的个数和的上下波动部分。
进一步地，如图5所示，所述步骤s23具体包括：
s231、将所述第二低通滤波器的当前值减去所述第二低通滤波器的前一个的值以获取一当前数据（delta）值；
其中，delta表示一种编程里的判断数据；
s232、判断当前数据（delta）值与前一个数据值是否相等；
s233、如果当前数据（delta）值与前一个数据（delta）值相等，则数据（delta）值计数器加1，再执行s235；
s234、如果当前数据（delta）值与前一个数据（delta）值不相等，则数据（delta）值计数器清零，再执行s235；
s235、判断数据（delta）值计数器的计数值是否大于第一阈值；
s236、如果数据（delta）值计数器的计数值大于第一阈值，则将数据（delta）值计数器、数据（delta）值累加器以及修饰累加器的计数值均清零，再执行s237；如果数据（delta）值计数器的计数值不大于第一阈值，则直接执行s237；
s237、将当前数据（delta）值赋给前一个数据（delta）值且将当前数据（delta）值累加至数据（delta）值累加器中；
s238、判断数据（delta）值累加器的累加值的绝对值是否小于等于第二阈值；
s239、如果当前数据（delta）值累加器的累加值的绝对值小于等于第二阈值，则清零所述修饰累加器的计数值，并输出；
s240、如果当前数据（delta）值累加器的累加值的绝对值不小于等于第二阈值，则判断当前数据（delta）值累加器的累加值的绝对值是否大于31；
其中，“31”是不可变动的，因为31是在频率信号与电能信号转换构成中一个固定参数比较值；
s241、如果当前数据（delta）值累加器的累加值的绝对值大于31，则判断当前数据（delta）值累加器的累加值是否大于0；
s242、如果当前数据值累加器的累加值的绝对值不大于31，则将修饰累加器的计数值修改为当前数据值累加器的累加值，并输出；
s243、如果当前数据（delta）值累加器的累加值大于0，则将修饰累加器的计数值修改为31，并输出；
s244、如果当前数据（delta）值累加器的累加值小于0，则将修饰累加器的计数值修改为-31，并输出。
其中，第一阈值和第二阈值为常数，tbuffe是周期计数tbuffer，用于保存t_counter的输出值深度为256，先入先出；sumtbuff是周期计数tbuffer成员之和，定为15bit，初始值为-2840；如果计数器t_counter有输出，首先计算最近的256个周期的点数之和，然后将该输出值存入周期计数tbuffer中，在此以后以周期计数tbuffer成员之和sumtbuff为对象进行后续处理。
sumtbuff即为256个周期点数之和，因为qi标准中规定初始的fop为170～180khz，而256×2mhz÷180khz≈2844，所以为降低初始阶段sumtbuff中的直流分量将其初始值为-2840。由于采样及干扰等原因，即便是在单频信号的情况下，sumtbuff数据也必然会出现一定的波动，此处以sumtbuff作为一个输入信号，其点数和的上下波动可视为频率较高处的噪声。
因此在整个处理过程中首先通过低通滤波器lpf2将sumtbuff中点数和的上下波动部分进行平滑处理。平滑后的sumtbuff曲线其反映的便是频率的变化，此时将其进行差分；同时将差分后的信号进行处理，从而消除和值中的抖动与偏置，仅余变化值，从而进行判断。
本发明的无线充电系统的信号处理方法，不需要复杂的模拟电路，其数字电路部分所要求的最高频率也仅有2mhz，且在该频率下只有简单的加法操作，主要工作频率在210khz以下。相比于现有的fsk解码方法，本方法的实现更加契合qi标准的fsk信号，且成本低，解调速度快，易于调试，对fop是否固定没有要求，且精度较高。
进一步地，如图6所示，基于上述无线充电系统的信号处理方法，本发明还相应提供了一种接收端（可以是智能手机等电子产品），所述接收端包括处理器10、存储器20及显示器30。图6仅示出了接收端的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
所述存储器20在一些实施例中可以是所述接收端的内部存储单元，例如接收端的硬盘或内存。所述存储器20在另一些实施例中也可以是所述接收端的外部存储设备，例如所述接收端上配备的插接式硬盘，智能存储卡（smartmediacard,smc），安全数字（securedigital,sd）卡，闪存卡（flashcard）等。进一步地，所述存储器20还可以既包括所接收端的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器20用于存储安装于所述接收端的应用软件及各类数据，例如所述安装接收端的程序代码等。所述存储器20还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器20上存储有无线充电系统的信号处理程序40，该无线充电系统的信号处理程序40可被处理器10所执行，从而实现本申请中无线充电系统的信号处理方法。
所述处理器10在一些实施例中可以是一中央处理器（centralprocessingunit,cpu），微处理器或其他数据处理芯片，用于运行所述存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执行所述无线充电系统的信号处理方法等。
所述显示器30在一些实施例中可以是led显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及oled（organiclight-emittingdiode，有机发光二极管）触摸器等。所述显示器30用于显示在所述接收端的信息以及用于显示可视化的用户界面。所述接收端的部件10-30通过系统总线相互通信。
在一实施例中，当处理器10执行所述存储器20中无线充电系统的信号处理程序40时实现以下步骤：
接收端将接收线圈上的信号发送至解调芯片的比较器的输入端，对所述比较器的输出值进行采样并获取一个周期内的采样点的个数；
根据一个周期内的采样点的个数对信号进行解调；
根据信号的解调结果合成完整的数据帧；
对完整的数据帧进行校验并输出。
本发明还提供一种存储介质，其中，所述存储介质存储有无线充电系统的信号处理程序，所述无线充电系统的信号处理程序被处理器执行时实现所述无线充电系统的信号处理方法的步骤；具体如上所述。
综上所述，本发明提供一种无线充电系统的信号处理方法、接收端及存储介质，所述方法包括：接收端将接收线圈上的信号发送至解调芯片的比较器的输入端，对所述比较器的输出值进行采样并获取一个周期内的采样点的个数；根据一个周期内的采样点的个数对信号进行解调；根据信号的解调结果合成完整的数据帧；对完整的数据帧进行校验并输出。本发明利用频段传输电能，更加符合qi标准的fsk信号，且成本低，解调速度快，易于调试，对通信载波频率是否固定没有要求，且精度较高。
当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件（如处理器，控制器等）来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。