磁记录方法和磁记录装置与流程

本发明涉及磁记录领域，具体而言，涉及一种磁记录方法和磁记录装置。

背景技术：
目前，磁记录装置已广泛应用到银行、铁路、航空、展览会等领域，用于在存折、磁票、磁卡等磁介质的磁道中记录磁信息。磁信息的记录(以下简称磁记录)是根据磁通翻转的变化在磁道中记录二进制数据，其中，磁道单位长度上存储的二进制数据的位数称为位密度，其单位通常用位/英寸(缩写为bpi，)表示，位密度越大，固定长度的磁道中记录的磁信息量就越大。随着磁记录装置的应用越来越广泛，磁介质上记录的信息内容越来越详尽，比如，随着实名制售票的应用，需要在磁票中增加个人身份信息等，因此，磁介质上要求被记录的信息量越来越大。由于磁介质上磁道的长度受磁介质大小的限制不能任意增加，因此，只能通过提高磁记录的位密度来满足磁记录信息量增大的要求。公开号为CN101676927A的中国专利公开了一种磁记录位密度控制装置及控制方法，如图1所示，该装置包括CPU10、分频值寄存器11、分频器12、磁道数据编码器13、磁头驱动电路14、记录磁头15、数据/地址/控制总线16。磁记录过程中，步进电机使用频率为CLK0的脉冲驱动磁介质在传输通道内移动，CPU10通过数据/地址/控制总线16提供分频器12的分频值，该分频值存储在分频值寄存器11中，分频器12利用分频值寄存器11中存储的分频值对CLK0进行分频得到频率为CLK1的写磁脉冲，磁道数据编码器13在写磁脉冲同步下，对要记录的数据信息进行编码，生成磁编码数据，即写磁数据，磁头驱动电路14根据写磁数据输出写磁控制信号，写磁控制信号控制记录磁头15中线圈电流变化从而使磁通方向翻转完成信息记录。显然，在该装置中，通过调整分频器12的分频值，可以调整写磁位密度。但是，发明人发现，由于分频器12的分频值由CPU10通过数据/地址/控制总线16提供，该分频值只能为整数，因此，通过调整分频器12的分频值调整写磁位密度时，写磁位密度只能按固定比例变化，如调整分频值前的基础位密度为M，调整后的位密度只能是按基础位密度的固定比例变化，如2M、3M、M/2、M/3等，因此，现有技术中写磁位密度的调节灵活性较低，不能满足各种位密度的需要。

技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种磁记录方法和磁记录装置，以解决现有技术中写磁位密度的调节灵活性较低的问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种磁记录方法。该磁记录方法包括：获取写磁位密度以及步进电机的步长和速度；根据步进电机的步长和速度计算步间隔时间，其中，步间隔时间为步进电机步进一次所使用的时间；根据写磁位密度和步进电机的速度计算位间隔时间，其中，位间隔时间为磁头记录一比特的二进制写磁数据所使用的时间；以及，以步间隔时间为周期控制步进电机驱动磁介质移动，并以位间隔时间为周期控制磁头进行写磁。进一步地，根据步进电机的步长和速度计算步间隔时间包括采用以下公式计算步间隔时间：Tmt＝(1000)/(S/F)＝(1000*F)/S其中，Tmt为步间隔时间，F为步进电机的步长，S为步进电机的速度。进一步地，根据写磁位密度和步进电机的速度计算位间隔时间包括采用以下公式计算位间隔时间：Twr＝(1000)/(S*M)其中，Twr为位间隔时间，S为步进电机的速度，M为写磁位密度。进一步地，获取写磁位密度和步进电机的步长包括：获取步进电机的步长和多个磁道的写磁位密度。根据写磁位密度和步进电机的速度计算位间隔时间包括：根据步进电机的速度和多个磁道的写磁位密度分别计算多个磁道中各个磁道的位间隔时间。以步间隔时间为周期控制步进电机驱动磁介质移动，并以位间隔时间为周期控制磁头进行写磁包括：以步间隔时间为周期控制步进电机驱动磁介质移动，并以多个磁道中各个磁道的位间隔时间为周期控制磁头对应于各个磁道的线圈产生磁场在相应的磁道上进行写磁。为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种磁记录装置。该磁记录装置，其特征在于，包括：获取单元，用于获取写磁位密度以及步进电机的步长和速度；第一计算单元，用于根据步进电机的步长和速度计算步间隔时间，其中，步间隔时间为步进电机步进一次所使用的时间；第二计算单元，用于根据写磁位密度和步进电机的速度计算位间隔时间，其中，位间隔时间为磁头记录一比特的二进制写磁数据所使用的时间；以及控制单元，用于以步间隔时间为周期控制步进电机驱动磁介质移动，并以位间隔时间为周期控制磁头进行写磁。进一步地，第一计算单元用于采用以下公式计算步间隔时间：Tmt＝(1000)/(S/F)＝(1000*F)/S其中，Tmt为步间隔时间，F为步进电机的步长，S为步进电机的速度。进一步地，根据写磁位密度和步进电机的速度计算位间隔时间包括采用以下公式计算位间隔时间：Twr＝(1000)/(S*M)其中，Twr为位间隔时间，S为步进电机的速度，M为写磁位密度。进一步地，获取单元用于获取步进电机的步长和多个磁道的写磁位密度，第二计算单元用于根据步进电机的速度和多个磁道的写磁位密度分别计算多个磁道中各个磁道的位间隔时间，控制单元用于以步间隔时间为周期控制步进电机驱动磁介质移动，并以多个磁道中各个磁道的位间隔时间为周期控制磁头对应于各个磁道的线圈产生磁场在相应的磁道上进行写磁。为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种磁记录装置。该磁记录装置包括：步进电机，用于驱动磁介质在传输通道内移动；磁头，用于在磁介质上记录磁信息；以及控制器，用于获取步进电机的步长和速度，写磁位密度；根据步进电机的步长和速度计算步间隔时间，其中，步间隔时间为步进电机步进一次所使用的时间；根据步进电机的速度和写磁位密度计算位间隔时间，其中，位间隔时间为磁头记录一比特的二进制写磁数据所使用的时间；以及，以步间隔时间为周期控制步进电机驱动磁介质移动，并以位间隔时间为周期控制磁头进行写磁。进一步地，磁记录装置还包括：通信接口，用于接收写磁请求装置发送的原始磁信息和位密度设置指令；RAM存储器，用于存储通信接口接收的原始磁信息和位密度设置指令；还用于存储对原始磁信息进行磁编码后生成的写磁数据；FLASH存储器，用于存储写磁位密度以及步进电机的步长和步进电机的速度；电机驱动器，用于为步进电机提供驱动电流，驱动步进电机转动；以及磁头驱动器，用于为磁头提供写磁需要的电流，并根据写磁数据的要求进行电流方向的切换，其中，控制器用于以步间隔时间为周期控制步进电机在电机驱动器的驱动下驱动磁介质移动，并以位间隔时间为周期控制磁头在磁头驱动器的驱动下进行写磁。进一步地，磁头为包含多组线圈的多磁道磁头，控制器还用于获取多个磁道的写磁位密度，根据步进电机的速度和多个磁道的写磁位密度分别计算多个磁道中各个磁道的位间隔时间，以及，以步间隔时间为周期控制步进电机驱动磁介质移动，并以多个磁道中各个磁道的位间隔时间为周期控制磁头对应于各个磁道的线圈产生磁场在相应的磁道上进行写磁。通过本发明实施例，解决了现有技术中写磁位密度的调节灵活性较低的问题，提高了写磁位密度的调节灵活性。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是现有技术的磁记录装置的示意图；图2是本发明所提供的磁记录装置的一实施例的组成示意图；图3是本发明所提供的磁记录方法的一实施例的流程图；图4a是本发明所提供的磁记录方法的第一优选实施例的流程图；图4b是本发明所提供的磁记录方法的第二优选实施例的流程图；图5是本发明所提供的磁记录装置的又一实施例的示意图；图6a是本发明所提供的磁记录方法的电机步进次数与磁头写磁次数之间关系的示意图；以及图6b是本发明所提供的磁记录方法的电机步间隔时间与写磁位间隔时间之间关系的示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。图2是本发明所提供的磁记录装置的一实施例的组成示意图，如图所示，磁记录装置3包括控制器31、通信接口32、RAM存储器33、FLASH存储器34、电机驱动器35、步进电机36、磁头驱动器37和磁头38。控制器31控制各模块执行工作，比如，控制器31控制通信接口32接收写磁请求装置(与磁记录装置连接的个人计算机、网络设备等)发送的原始磁信息、位密度设置指令等，并把接收的原始磁信息、位密度设置指令等存储在RAM存储器33中；控制器31控制电机驱动器35驱动步进电机36运动，控制磁头驱动器37驱动磁头38向磁介质中记录磁编码数据。通信接口32，用于接收写磁请求装置发送的原始磁信息、位密度设置指令等，常用的通信接口为串口、USB接口、以太网接口等；RAM存储器33，用于存储通信接口32接收的原始磁信息和位密度设置指令等，还用于存储对原始磁信息进行磁编码后生成的写磁数据；FLASH存储器34，用于存储磁记录装置的控制程序、写磁位密度、步进电机的步长以及步进电机的速度等；电机驱动器35，用于为步进电机36提供驱动电流，驱动步进电机转动；步进电机36，用于驱动磁介质在传输通道内移动，电机的最高转动速度受其自身参数、电机驱动器35的驱动能力的限制；磁头驱动器37，用于为磁头38提供写磁需要的电流，并根据写磁数据的要求进行电流方向的切换；磁头38，由内有空隙的环形铁芯和绕在铁芯上的线圈组成，磁头的线圈根据磁头驱动器37提供的电流，产生方向变化的磁场以磁化磁道中的磁性体，从而实现磁信息的记录，磁头的最高写磁速度受其自身参数限制，磁头38可以为包含一组线圈的单磁道磁头，也可以为包含多组线圈的多磁道磁头。在该实施例的磁记录装置中，控制器31可以获取步进电机36的步长和速度，写磁位密度；根据步进电机36的步长和速度计算步间隔时间，其中，步间隔时间为步进电机步进一次所使用的时间；根据步进电机36的速度和写磁位密度计算位间隔时间，其中，位间隔时间为磁头记录一比特的二进制写磁数据所使用的时间；以及以步间隔时间为周期控制步进电机36驱动磁介质移动，并以位间隔时间为周期控制磁头38进行写磁。由于对步进电机的控制和对磁头的控制是独立进行的，而且可以根据步进电机的速度和写磁位密度计算位间隔时间，因而，该磁记录装置的写磁位密度可以灵活的改变。图3是本发明所提供的磁记录方法的一实施例的流程图。如图3所示，该磁记录方法包括以下步骤：步骤S10，获取写磁位密度以及步进电机的步长和速度。比如，控制器31控制通信接口32接收写磁请求装置发送的数据，如果接收到的数据包含有位密度设置指令，则控制器对位密度设置指令进行解析，得到写磁位密度，并将其存储在Flash存储器34中；如果接收到的数据不包含位密度设置指令，控制器31从FLASH存储器34读取已存储的写磁位密度。控制器31从Flash存储器34中读取步进电机步长及步进电机速度，其中，步进电机的步长是指步进电机在电机驱动器当前控制方式下步进一次磁介质在通道内移动的距离，磁记录装置的传动机构完成设计后，步进电机的步长即为一个确定值；步进电机速度一般用单位时间内磁介质在传输通道内的移动距离来表示，由于步进电机步长已经确定，因此，步进电机速度还可以用单位时间内电机的步进次数表示。步骤S20，根据步进电机的步长和速度计算步间隔时间，其中，步间隔时间为步进电机步进一次所使用的时间。假设步骤S10中控制器31获取的步进电机速度为单位时间内磁介质在传输通道内的移动距离，设该值为S，单位为英寸/秒(缩写为inch/s)，设步骤S10中控制器31获取的步进电机的步长为F，单位为英寸，则电机在单位时间内的步进次数为S/F。步间隔时间为电机步进一次所使用的时间，以Tmt(单位为毫秒)表示，已知电机在单位时间内的步进次数为S/F，则步间隔时间为：Tmt＝(1000)/(S/F)＝(1000*F)/S(公式一)其中，Tmt为步间隔时间，S为步进电机的速度，F为步进电机的步长。步骤S30，根据步进电机的速度和写磁位密度计算位间隔时间，其中，位间隔时间为磁头记录一比特的二进制写磁数据所使用的时间。以Tw(单位为毫秒)表示位间隔时间，则可以采用以下公式计算位间隔时间：Twr＝(1000)/(S*M)(公式二)其中，Twr为位间隔时间，S为步进电机的速度，M为写磁位密度。下面对公式二的推导过程进行详细阐述：设写磁时磁道中相邻两比特二进制数据之间的间隔距离(简称位间距)为H(单位为英寸)。由于在磁头记录磁数据过程中，磁介质在传输通道内的移动距离与磁头在磁道上的写磁长度相等，设磁介质在通道内移动距离为特定长度L时，步进电机的步进次数为i，设写磁长度为特定长度L时，磁头的写磁次数为j，则步进电机步长F和写磁位间距H满足如下关系：H*j＝F*i，i和j均为正整数(公式三)如图6a所示，在步进电机以步长F前进i步，共移动L长的磁介质时，磁头以位间距H共记录了j比特的写磁数据。设写磁位密度为M(单位为位/英寸，缩写为bpi)，由于位密度为磁道单位长度上存储的二进制数据的位数，因此，写磁位密度与位间距是一一对应的，即位密度M与位间距H满足：H*M＝1(公式四)由公式三及公式四知，写磁位密度M和电机步长F之间的关系满足：j/M＝F*i(公式五)因此，由公式五可以得到：i/j＝1/(F*M)(公式六)从公式三得知，在电机以步长F前进i步、驱动磁介质移动L英寸时，磁头以位密度M共记录j比特的写磁数据，因此，电机以步长F前进i步的时间等于磁头以位密度M记录j比特的写磁数据的时间，也就是，电机以步间隔时间Tmt为周期步进i步的时间等于磁头以位间隔时间Twr为周期进行j次写磁的时间，如图6b所示。因此：Twr*j＝Tmt*i(公式七)将公式一代入公式七，得：Twr＝(1000*F*i)/(S*j)(公式八)将公式六代入公式八，即可得到公式二，即：Twr＝(1000)/(S*M)步骤S40，以步间隔时间为周期控制步进电机驱动磁介质移动，并以位间隔时间为周期控制磁头进行写磁。通过步骤S20和步骤S30分别得到的步间隔时间为周期和位间隔时间为周期分别控制步进电机和磁头。步骤S20和步骤S30的时间顺序可以是任意的，即，可以先执行步骤S20，再执行步骤S30，也可以使先执行步骤S30，再执行步骤S20。与现有技术相比，本发明实施例所提供的磁记录方法中步进电机驱动磁介质移动操作与磁头写磁操作独立进行，在电机速度确定的情况下，写磁位密度设计为任意值时都能计算出与其对应的写磁位间隔时间，通过调整写磁位间隔时间能够实现写磁位密度的灵活调整，而且，更改写磁位密度时，无需更换磁记录装置的任何部件，不会造成成本的增加。图4a是本发明所提供的磁记录方法的第一优选实施例的流程图，下面结合图2所提供的磁记录装置的实施例进行说明：步骤S21，接收并存储数据控制器31控制通信接口32接收写磁请求装置发送的数据，并把接收到的数据存储在RAM存储器33中。接收到的数据包含有原始磁信息，所谓原始磁信息是指要记录在磁介质上的信息，如在铁路制票应用中，原始磁信息为磁票的金额、制票时间、起始站点、终止站点、购票人的个人信息等，控制器31对原始磁信息按照相应的行业规定或标准进行转换，生成写磁数据并将其保存在RAM存储器33中；接收到的数据还可能包含有位密度设置指令，位密度设置指令用于设置磁记录装置的写磁位密度。步骤S22，获取写磁位密度以及步进电机的步长和速度。比如，控制器31控制通信接口32接收写磁请求装置发送位密度设置指令，并对位密度设置指令进行解析，得到写磁位密度。控制器31从Flash存储器34中读取步进电机步长及步进电机速度。步骤S23，根据步进电机的步长和速度计算步间隔时间。根据步进电机的步长和速度，使用公式一计算步进电机的步间隔时间：Tmt＝(1000)/(S/F)＝(1000*F)/S其中，Tmt为步间隔时间，S为步进电机的速度，F为步进电机的步长。步骤S24，根据步进电机的速度和写磁位密度计算位间隔时间。根据步进电机的速度和写磁位密度，使用公式二计算写磁的位间隔时间：Twr＝(1000)/(S*M)其中，Twr为位间隔时间，S为步进电机的速度，M为写磁位密度。步骤S25，以步间隔时间为周期控制步进电机驱动磁介质移动，并以位间隔时间为周期控制磁头进行写磁控制器31以电机步间隔时间Tmt为周期向电机驱动器35提供驱动脉冲，使步进电机36以速度S驱动磁介质在传输通道内移动，在磁介质的移动过程中，控制器31以写磁位间隔时间Twr为周期向磁头驱动器37提供写磁脉冲，磁头驱动器37在写磁脉冲的控制下，根据写磁数据向磁头38提供电流，从而使磁头38以要求的位密度M在磁道上完成磁信息的记录。特别地，使用本发明提供的磁记录方法及磁记录装置可以获取多个写磁位密度，从而可以很容易地实现多个磁道采用不同位密度进行磁信息记录。上述实施例提供了单一磁道写磁位密度的实现方法，实际上本发明可以很容易扩展为获取多个写磁位密度的控制方法，从而实现多个磁道采用不同位密度进行磁记录。图4b是本发明所提供的磁记录方法的第二优选实施例的流程图，该实施例提供了磁介质的多个磁道采用不同的位密度进行写磁时的磁记录方法，该方法包括：步骤S31，接收并保存数据。控制器31控制通信接口32接收写磁请求装置发送的数据，并把接收到的数据存储在RAM存储器33中。其中，接收的数据中包含有磁介质多个磁道的原始磁信息，控制器31对每个磁道的原始磁信息分别进行转换，生成各个磁道的写磁数据，并将这些写磁数据保存在RAM存储器33中；如果接收到的数据包含有位密度设置指令，则位密度设置指令中包含每个磁道的写磁位密度。步骤S32，获取步进电机步长和速度，以及每个磁道的写磁位密度。比如，控制器31控制通信接口32接收写磁请求装置发送位密度设置指令，并对位密度设置指令进行解析，得到每个磁道的写磁位密度。控制器31从Flash存储器34中读取步进电机步长及步进电机速度。步骤S33，根据步进电机的步长和速度计算步间隔时间。根据步进电机的步长和速度，利用公式一计算步间隔时间：Tmt＝1000/(S/F)＝(1000*F)/S其中，Tmt为步间隔时间，S为步进电机的速度，F为步进电机的步长。步骤S34，根据步进电机的速度和每个磁道的写磁位密度，计算每个磁道的位间隔时间。在已知步进电机的速度和每个磁道的写磁位密度Mx的情况下，根据公式二计算每个磁道写磁时的位间隔时间：Txwr＝(1000)/(S*Mx)其中，Txwr为第x磁道的位间隔时间，x表示磁道号，取值为1、2、...、n，n为磁道总数，S为步进电机的速度，Mx为第x磁道的写磁位密度。步骤S35，以步间隔时间为周期控制步进电机驱动磁介质移动，以每个磁道的位间隔时间为周期控制磁头在各磁道上写磁控制器31以电机步间隔时间Tmt为周期向电机驱动器35提供驱动脉冲，使步进电机36以速度S驱动磁介质在传输通道内移动，在磁介质的移动过程中，控制器31以每个磁道的写磁位间隔时间Txwr为周期向磁头驱动器提供相应的写磁脉冲，磁头驱动器在各写磁脉冲的控制下，根据各磁道的写磁数据向磁头38对应于各个磁道的线圈提供电流，磁头38的各线圈分别产生方向变化的磁场，从而使磁头38以相应的位密度在磁介质的相应磁道上完成相应磁信息的记录，如以写磁位密度M1在磁介质的第一磁道上记录相应的磁信息，以写磁位密度M2在磁介质的的第二磁道上记录相应的磁信息，以写磁位密度M3在磁介质的的第三磁道上记录相应的磁信息。相应于上述的磁记录方法，本发明实施例还提供了一种磁记录装置，图5是本发明所提供的磁记录装置的又一实施例的示意图。如图5所示，该磁记录装置包括获取单元10、第一计算单元20、第二计算单元30和控制单元40。获取单元10，用于获取步进电机的步长和速度，写磁位密度。第一计算单元20用于根据步进电机的步长和速度计算步间隔时间，其中，步间隔时间为步进电机步进一次所使用的时间。例如，第一计算单元可以采用以下公式计算步间隔时间：Tmt＝(1000)/(S/F)＝(1000*F)/S其中，Tmt为步间隔时间，F为步进电机的步长，S为步进电机的速度。第二计算单元30用于根据步进电机的速度和写磁位密度计算位间隔时间，其中，位间隔时间为磁头记录一比特的二进制写磁数据所使用的时间。例如，第二计算单元30可以采用以下公式计算位间隔时间：Twr＝(1000)/(S*M)其中，Twr为位间隔时间，S为步进电机的速度，M为写磁位密度。控制单元40用于以步间隔时间为周期控制步进电机驱动磁介质移动，并以位间隔时间为周期控制磁头进行写磁。作为本发明实施例的一种可选实施方式，获取单元10可以获取步进电机的步长和速度，以及多个磁道的写磁位密度，第二计算单元用于根据步进电机的速度和多个磁道的写磁位密度分别计算多个磁道中各个磁道的位间隔时间，控制单元用于以步间隔时间为周期控制步进电机驱动磁介质移动，并以多个磁道中各个磁道的位间隔时间为周期分别控制磁头对应于各个磁道的线圈产生磁场在相应的磁道上进行写磁。需要说明的是，在本发明实施例的磁记录方法可以通过本发明实施例所提供的磁记录装置来执行，本发明实施例的磁记录装置也可以用于执行本发明实施例所提供的磁记录方法。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。