本发明涉及核物理实验与核仪器、电子学技术领域，具体为一种多道能谱数据序列化压缩与还原方法。
背景技术
在各种核物理实验、核技术应用等领域(例如用于放射性气溶胶测量中的阿尔法能谱测量)，常常需要多道能谱分析器(简称多道分析器、mca，电子学范畴又称多道脉冲幅度分析器)，对光子、粒子在探测器中沉积的能量信号进行数字化，获得多道能谱数据。通过多道能谱分析，可以测量出相关核素含量、或相关核辐射照射量率等物理量。能谱数据一般采用微控制器mcu、单片机等(称为下位机)控制电路采集，实时(不大于每秒一次)或定时(每分钟、小时或每天一次)传输给运算性能更高的能谱分析微机(称为上位机)。为了减少上下位机之间的联线数量，传输一般以串行的方式进行。
近年来，随着核辐射探测器技术工艺的提高，能量分辨率与最高计数率等综合指标均有了长足的进步。因而要求后续适配的多道能谱分析器的分析道数需高达16384道，而每道的计数容量一般也应该高达16bit。此外还需加上串行传输过程中必要的起始位与终止位至少个1bit。如果每秒要求传送整条谱线数据一次，则传输的比特率理论上至少为：16384×(16+2)＝294912bps。这已经大幅度超出rs-232等串行传输的最高比特率110592bps的标准。因此，发明一种算法简单，适合于在单片机或微控制器中实现的，可以将多道谱数据在串行传输前进行压缩，在数据接收方又可快速完整还原的方法，具有非常重要的实用价值。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种多道能谱数据序列化压缩与还原方法，其算法简单适合于在单片机或微控制器中实现的，可以将多道谱数据在串行传输前进行压缩，在数据接收方又可快速完整还原的方法，广泛适合于各种采用上下位机方式的多道能谱数据采集与分析应用领域，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多道能谱数据序列化压缩与还原方法，包括多道能谱数据道址与计数值编码方法和编码数据传输省略方法。
优选的，所述多道能谱数据道址与计数值编码方法：将多道能谱数据中的每一道的高达20bit道址与该道高达20bit计数值加上字头重新编码为8组8bit二进制数，其包括：
4组8bit道址数据a0至a3；
4组8bit计数率数据d0至d3；
每组8bit数据最高3bit由字头000至111，分别标识d3至a0。
优选的，所述编码数据传输省略方法含有：
编码数据传输时可采取3种省略规则；
计数为零的道，全部8组编码可以省略不传输；
道址编码或计数值编码，前置零可以省略不传输；
传输该道的道址为上一道址加1时，道址编码可以省略不传输。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本多道能谱数据序列化压缩与还原方法，通过采取独特的“多道能谱数据道址与计数值编码方法”配合“编码数据传输省略方法”，针对实时多道能谱测量中，数据传输时间间隔越小，计数为零的道越多的特点，有效减少实际数据传输量，从而达到无损压缩的效果。
2、本多道能谱数据序列化压缩与还原方法，只涉及微机、微控制器最基本的二进制数“位操作”与逻辑判断，对数据传输上位机的运算能力要求不高，而且压缩后的多道能谱数据可以在上位机采用反向完全恢复；本方法的实现完全使用软件，完全无需额外硬件电路支持，而且本方法在减小传输数据量除了提高数据传输的实时性的同时，也因降低总误码量而提高可靠性，在室内外多道γ能谱分析，多元素x荧光分析，能谱法测氡，以及能谱法气溶胶测量等应用领域，具有很好的推广前景。
具体实施方式
以下将详细说明本发明实施例，然而，本发明实施例并不以此为限。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中：提供一种多道能谱数据序列化压缩与还原方法，包括多道能谱数据道址与计数值编码方法和编码数据传输省略方法。
其中，多道能谱数据道址与计数值编码方法，是将多道能谱数据中的每一道的高达20bit道址与该道高达20bit计数值加上字头重新编码为8组8bit二进制数；编码方法参见附表1。
表1能谱数据道址与计数值编码方法表
例如：20bit的道址数据二进制数ab0至ab19，分拆成ab0至ab4、ab5至ab9、ab10至ab14、ab15至ab19等4组5bit二进制数，并分别在这5组数前，分别加上011、010、001与000识别字头；如果实际道址不足20bit，则在高位补0即可兼容；同理，20bit的计数值二进制数db0至db19，分拆成db0至db4、db5至db9、db10至db14、db15至db19等4组5bit二进制数，并分别在这5组数前，分别加上111、110、101与100识别字头；如果实际计数值不足20bit，则在高位补0即可兼容；采用这个方法，每个道的20bit道址ab0至ab19，与该道20bit的计数值二进制数db0至db19，可被重新编码为a0至a3，与c0至c3共8组二进制数，之后可以将这8组数按照“先道址编码，后计数编码”与“先高位，后地位”的顺序，传送至串行端口。
在传输之前，根据下列3种规则，相应的道址或计数值编码数据可以省略不传输，从而大大减少实际传输的数据量；该方法的核心思想在于编码数据传输时可采取3种省略规则，包括：(1)计数为零的道，全部8组编码可以省略不传输；(2)道址编码或计数值编码，前置零可以省略不传输；(3)传输该道的道址为上一道址加1时，道址编码可以省略不传输。
综上所述：本发明提供的一种多道能谱数据序列化压缩与还原方法，通过采取独特的“多道能谱数据道址与计数值编码方法”配合“编码数据传输省略方法”，针对实时多道能谱测量中，数据传输时间间隔越小，计数为零的道越多的特点，有效减少实际数据传输量，从而达到无损压缩的效果；本发明方法只涉及微机、微控制器最基本的二进制数“位操作”与逻辑判断，对数据传输上位机的运算能力要求不高，而且压缩后的多道能谱数据可以在上位机采用反向完全恢复；该方法的实现完全使用软件，完全无需额外硬件电路支持，而本方法在减小传输数据量除了提高数据传输的实时性的同时，也因降低总误码量而提高可靠性，在室内外多道γ能谱分析，多元素x荧光分析，能谱法测氡，以及能谱法气溶胶测量等应用领域，具有很好的推广前景。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。