基于射频遥控芯片的无线通信装置和无线通信方法与流程

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种基于2.4ghz遥控芯片的无线通信方法。

背景技术：

所谓2.4ghz无线技术，其频段处于2.405ghz～2.485ghz之间，所以简称为2.4g无线技术。这个频段里是国际规定的免费频段，是不需要向国际相关组织缴纳任何费用的，这就为2.4g无线技术可发展性提供了必要的有利条件。而且2.4g无线技术不同于之前的27mhz无线技术，它的工作方式是全双工模式传输，在抗干扰性能上要比27mhz有着绝对的优势，这个优势决定了它的超强抗干扰性以及更远的传输距离。此外，2.4g无线技术还拥有理论上2m的数据传输速率，比蓝牙的1m理论传输速率提高了一倍，这就为以后的应用层提高了可靠的保障。综合2.4ghz、蓝牙以及27mhz这三种常用的无线传输技术，2.4ghz有着自己独到的优势所在：相比蓝牙，它的产品制造成本更低，提供的数据传输速率更高；相比同样免费的27mhz无线技术，它的抗干扰性、最大传输距离以及功耗都远远超出。

但射频遥控芯片还存在一个关键性的问题就是要求数据收发具备很高的响应时效性，即当被操控时，遥控器按键被按下并发送相应指令，被控设备要实时响应，若频道被干扰亦或同步时间过长将失去实时性的特点，从而给人以延迟感使操控体验很差。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种基于射频遥控芯片的无线通信装置，以及一种基于射频遥控芯片的无线通信方法，能使遥控设备信号收发具备响应时效性。本发明采用的技术方案是：

一种基于射频遥控芯片的无线通信方法，包括：

在发射端，

按键处理模块接收到按键信号启动第一时钟管理模块，并使第一状态机进入正常工作模式；

第一数据分包分组模块接收按键信号并进行组包，每个数据包包括同步头、载荷数据、以及校验码；并对数据包进行编码；

载荷数据的前m比特作为一个定时计数器；在每个发射周期内，发送端依次发送多个数据包，数据包在发射周期内的位置由载荷数据前m比特的值决定；载荷数据的第m+1比特开始为按键直接映射值；

第一数据分包组包模块每间隔1/2^m发射周期发送一个数据包给数字调制模块，数字调制模块每发射周期跳频一次；依次在多个频点中跳转；该多个频点分属于不同的多个信道；将调制后的信号发送给rf发射模块进行发射。

进一步地，若按键失效或无按键操作，发射端在一个设定的延时时间内持续发射数据包，然后控制关闭第一时钟管理模块，进入睡眠状态。

进一步地，载荷数据的前两比特作为一个定时计数器；在每个发射周期内，发射端发送第一个数据包时载荷数据的前两比特为2'b00，发送第二个数据包时载荷数据的前两比特为2'b01，发送第三个数据包时载荷数据的前两比特为2'b10，发送第四个数据包时载荷数据的前两比特为2'b11；

第一数据分包组包模块每间隔1/4发射周期发送一个数据包给数字调制模块。

在发射端，第一数据分包分组模块将数据包用16倍扩频码编码。

一种基于射频遥控芯片的无线通信方法，包括：

在接收端，

启动第二时钟管理模块，rf接收模块接收信号，将信号发送给数字解调模块进行解调；

解调后的信号发送给第二分包组包模块，第二分包组包模块先进行数据包解码；

第二分包组包模块在默认频点搜索同步头，如果同步头搜索成功后分析收到的载荷数据的前m比特来判断这个数据包处于目前频点内的位置；并根据该数据包的位置来调整接收端的定时计数器，使得接收端定时计数器和发射端定时计数器同步，达到和发送端同步跳频的目的；

接收端在正常通行模式下，按照与发射周期相同的接收周期，依次在与发射端对应的多个频点中跳转。

进一步地，经过分析处理后的数据包通过第二状态机发给显示模块显示。

进一步地，接收端异常处理：

接收端之前已经接收到正确的数据包，如果在随后的3～4个接收周期内没有正确接收到数据包，则接收端从正常的跳频工作模式跳转到默认频点继续搜索同步头；但是如果再随后的3～4个接收周期内没有正确接收到数据包，则以6～8个接收周期为间隔，开启3～4个接收周期长度的搜索窗；搜索窗内在默认频点搜索同步头；

接收端之前没有接收到正确的数据包，如果随后的3～4个接收周期内没有正确接收到数据包，则以6～8个接收周期为间隔，开启3～4个接收周期长度的搜索窗；搜索窗内在默认频点搜索同步头。

一种基于射频遥控芯片的无线通信装置，包括发射端和接收端；

发射端包括：按键处理模块、第一状态机、第一时钟管理模块、第一数据分包组包模块、数字调制模块、rf发射模块；

接收端包括：rf接收模块、第二状态机、数字解调模块、第二时钟管理模块、第二数据分包组包模块、显示模块；

发射端和接收端依上述的基于射频遥控芯片的无线通信方法，而相互通信。

本发明的优点在于：采用本发明的通信方法能使遥控设备信号收发具备响应时效性。本发明的无线通信方法使的传输距离更远，抗干扰能力更强，并且相比带mcu的方案功耗更低，体积更小，价格更便宜也更可靠。

附图说明

图1为本发明的结构组成示意图。

图2a和图2b为本发明的接收端数据包接收异常时的处理示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，基于射频遥控芯片的无线通信装置，包括发射端和接收端；

发射端包括：按键处理模块、第一状态机、第一时钟管理模块、第一数据分包组包模块、数字调制模块、rf发射模块；

接收端包括：rf接收模块、第二状态机、数字解调模块、第二时钟管理模块、第二数据分包组包模块、显示模块；

上述发射端设置于遥控器上，接收端设置于被遥控设备上，比如遥控车；

发射端功能：

s101，发射端上电后，按下按键处理模块外接的按键(向前键/向后键/向左键/向右键/加速键/备选键)，按键处理模块接收到按键信号启动第一时钟管理模块，并使第一状态机进入正常工作模式；

s102，第一数据分包分组模块接收按键信号并进行组包，每个数据包包括同步头、载荷数据、以及校验码；将数据包用16倍扩频码编码；

同步头长度为32比特；

载荷数据的前两比特作为一个定时计数器；在每8毫秒的发射周期内，发射端发送第一个数据包时载荷数据的前两比特为2'b00，发送第二个数据包时载荷数据的前两比特为2'b01，发送第三个数据包时载荷数据的前两比特为2'b10，发送第四个数据包时载荷数据的前两比特为2'b11；2'b表示二进制；

载荷数据的第三比特开始为按键直接映射值，比如某个按键被按下则对应该按键比特位的值为1，没有按下则为0；一个简单的例子是载荷数据为八位，则后六比特位按键直接映射值；当然载荷数据长度也可以更长，比如16位，则可以把前3或4比特作为定时计数器，其余比特为按键直接映射值；

s103，第一数据分包组包模块每间隔1/4发射周期(2ms)发送一个数据包给数字调制模块，数字调制模块每发射周期(8ms)跳频一次；依次在第一频点2420mhz、第二频点2445mhz、第三频点2460mhz中跳转；第一频点、第二频点、第三频点分别属于第一信道2405～2425mhz，第二信道2426～2445mhz，第三信道2446～2480mhz中的一个频点；将调制后的信号发送给rf发射模块进行发射；

跳频顺序有六种，如下表所示：

s104，若按键失效或无按键操作，发射端持续发射数据包1秒钟，然后控制关闭第一时钟管理模块，进入睡眠状态。

接收端功能：

s201，接收端上电后，启动第二时钟管理模块，rf接收模块接收信号，将信号发送给数字解调模块进行解调；

s202，解调后的信号发送给第二分包组包模块，第二分包组包模块先进行数据包解码，即进行十六分之一冗余解码；

第二分包组包模块在默认频点搜索同步头，本例中默认频点为2420mhz；如果同步头搜索成功后分析收到的载荷数据的前两比特来判断这个数据包处于目前频点内的第几个数据包；并根据该数据包的位置来调整接收端的定时计数器，使得接收端定时计数器和发射端定时计数器同步，达到和发送端同步跳频的目的；接收端在正常通信模式下，每8毫秒做为一个周期(接收周期同发射周期)，在第一频点2420mhz、第二频点2445mhz、第三频点2460mhz中跳转；

接收端异常处理：

s301，接收端之前已经接收到正确的数据包，如果在随后的3～4个接收周期内没有正确接收到数据包，则接收端从正常的跳频工作模式跳转到默认频点2420mhz继续搜索同步头；但是如果再随后的3～4个接收周期内没有正确接收到数据包，则以6～8个接收周期为间隔，开启3～4个接收周期长度的搜索窗；搜索窗内在默认频点搜索同步头；

一个实例如图2a所示，接收端之前已经接收到正确的数据包，如果在随后的32ms内没有正确接收到数据包，则接收端从正常的跳频工作模式跳转到默认频点2420mhz继续搜索同步头；但是如果再随后的32ms内没有正确接收到数据包，则以64ms为间隔，开启32ms的搜索窗；搜索窗内在默认频点搜索同步头；

接收端之前没有接收到正确的数据包，如果随后的3～4个接收周期内没有正确接收到数据包，则以6～8个接收周期为间隔，开启3～4个接收周期长度的搜索窗；搜索窗内在默认频点搜索同步头；

一个实例如图2b所示，接收端之前没有接收到正确的数据包，如果随后的32ms内没有正确接收到数据包，则以64ms为间隔，开启32ms的搜索窗；搜索窗内在默认频点搜索同步头；

s204，经过分析处理后的数据包通过第二状态机发给显示模块显示。

上述第一时钟管理模块、第二时钟管理模块为12mhz晶振时钟电路。