专利名称：一种基于电磁感应的近距离数据传输装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种近距离的数据传输装置和方法，可应用于近距离数据传输、测距 等场合。
背景技术：
在通讯的数据发送方和数据接收方之间可以采用有线方式或无线方式进行通讯。 有线通讯常用于较近距离，但双方需提供相应的物理接点，在一些便携设备(如移动通讯 终端)中由于空间和标准的限制，不利于采用有线方式进行通讯；无线通讯则没有电缆、导 线连接的限制，可以方便地进行通讯接口的扩展，并可以将电信号传输较远的距离。
但在某些场合，特别是涉及到数据安全时，需要将无线通讯的有效范围限定在较 近的距离之内(< 10cm)，现有的无线通讯手段不能对通讯距离进行很好的控制。
为了实现安全的无线通讯，数据发送方和数据接收方可以通过某些辅助通道传送 一些控制信息。在进行无线通讯之前，数据发送方通过辅助通道发送控制信息，数据接收方 接收到辅助通道的控制信息后再建立起无线通讯连接。在通讯连接建立后，数据发送方和 数据接收方通过辅助通道传送无线通讯的维持连接心跳等信息，在超出有效通讯范围时， 数据接收方因无法通过辅助通道接收到维持连接心跳等信息，即断开与数据发送方建立的 无线连接。通过辅助通道，即可将无线通讯的距离控制在有效范围之内。发明内容
为了实现近距离情况下的无线通讯，本发明提供了一种基于电磁感应的数据传输 装置和方法，该装置和方法可以为无线通讯建立起辅助通道，从而将无线通讯的有效范围 限制有较近的距离内(< 10cm)。
一种基于电磁感应的近距离数据传输装置，包括数据发送方和数据接收方。
所述的数据发送方包括微处理器MCU、数字/模拟转换电路DAC、发送信号调理电 路和发送线圈。微处理器MCU根据所要发送的数字信号对载波进行调制，调制信号由数字 /模拟转换电路DAC转换为模拟信号，经所述发送信号调理电路进行调理后，输出形状和幅 度均满足无线传输距离要求的信号，通过发送线圈发送出去。
本发明所要传输的数据为数字信号，在发送前，需要将数字信号调制到模拟信号 (载波)上，以产生适于无线传输的调制信号。所述的数据发送方采用微处理器MCU根据所 要发送的数字信号对载波进行调制，载波为IOOHz IOOKHz的周期性信号。所述的调制方 式为调频或调幅。采用调频方式时，数字信号0对应频率A，数字信号1对应频率B ；采用调 幅方式时，数字0对应幅度0，控制信息的数据1对应幅度为满幅。
所述的数据接收方包括感应线圈、接收信号调理电路和微处理器MCU。所述的数据 接收方靠近数据发送方的发送线圈时，所述感应线圈接收到数据发送方发送的模拟信号， 该模拟信号经所述信号调理电路进行调理，从而得到形状和幅度均满足数据解调所需的信 号，该信号由微处理器MCU进行解调。
所述数据接收方的信号调理电路调理后的信号仍然是模拟信号，在解调前，需要 将其转换为数字信号，转换方法可以采用比较器和模拟/数字转换电路ADC。采用比较器转 换时，信号调理电路输出的模拟信号与参考电压进行比较得到脉冲波，该脉冲波输入到微 处理器MCU进行解调；采用模拟/数字转换电路ADC时，信号调理电路输出的模拟信号可直 接转换成数字信号，由微处理器MCU进行解调；对于部分微处理器MCU，信号调理电路输出 的模拟信号满足其I/O引脚的输入要求，可将信号调理电路输出的模拟信号输入到微处理 器MCU的I/O引脚进行解调。
本发明还提供一种基于电磁感应的近距离数据传输方法，包括如下步骤
1、数据发送方根据待传送的数据对载波信号进行调制(调频或调幅)，调制信号 经过调理后由发送线圈发送。
2、数据接收方接收发送的调制信号。
当数据接收方处于数据发送方发送的调制信号的有效电磁场范围内，数据接收方 的感应线圈即可感应到所发送的调制信号，进行接收。
3、解调接收的信号，获得所传送的数据。
感应接收到的信号经调理后与参考电压比较后得到与传送信号相关的脉冲信号， 数据接收方内置的处理器MCU对脉冲信号解调从而获得所传送的数据。
本发明所述方法可以在较低功耗的情况下，进行近距离(< IOcm)范围内的无线 数据传输。
图1是本发明所述装置的示意图2是本发明所述装置的数据发送方的逻辑框图3是本发明所述装置的实施实例1数据接收方的逻辑框图4是本发明所述装置的实施实例2数据接收方的逻辑框图5是本发明所述装置的实施实例3数据接收方的逻辑框图；具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式
做详细阐述。
所述的数据发送方的逻辑框图如图2所示。数据发送方内置微处理器MCU 101、 数字/模拟转换电路DAC 102、信号调理电路103和发射线圈104。微处理器MCU 101与数 字/模拟转换电路DAC 102电连接，数字/模拟转换电路DAC 102与信号调理电路103电 连接，信号调理电路103与发射线圈104电连接。微处理器MCU 101产生调制信号的数字 输出，经数字/模拟转换电路DAC 102转换为模拟的调制信号，调制后的信号经过信号调理 电路103进行调理后从发射线圈104发送出去。
所述的数据接收方的第一实施例如图3所示。数据接收方内置微处理器203、比较 器204、信号调理电路202和感应线圈201。微处理器MCU 203与比较器204电连接，比较 器204与信号调理电路202电连接，信号调理电路202与感应线圈201电连接。感应线圈 201感应到的调制信号经过信号调理电路202进行调理后交由比较器204与参考电压进行 比较，比较后产生的脉冲波输入到微处理器M⑶203进行解调得到传送的数据。
所述的数据接收方的第二实施例如图4所示。数据接收方内置微处理器203、模拟 /数字转换电路205、信号调理电路202和感应线圈201。微处理器MCU 203与模拟/数字 转换电路205电连接，模拟/数字转换电路205与信号调理电路202电连接，信号调理电路 202与感应线圈201电连接。感应线圈201感应到的调制信号经过信号调理电路202进行 调理后交由模拟/数字转换电路205转换为数字信号，转换后的数字信号输入到微处理器 MCU 203进行解调得到传送的数据。
所述的数据接收方的第三实施例如图5所示。数据接收方内置微处理器203、信号 调理电路202和感应线圈201。微处理器MCU 203信号调理电路202电连接，信号调理电路 202与感应线圈201电连接。感应线圈201感应到的调制信号经过信号调理电路202进行 调理后直接输入到微处理器MCU 203进行解调得到传送的数据。
无论是外接比较器、外接模拟/数字转换电路还是直接接到微处理器，其基本原 理都是将调理后的信号与参考信号进行比较。外接比较器是直接比较模拟信号，高于参考 电压得到信号1，低于参考电压得到信号O ；外接ADC是比较转换后的数字信号，高于某个值 认为是信号1，低于某个值主为是信号0，这个门槛值可以认为就是一个参考电压；直接接 到微处理器，这个引脚实际上是微处理器的一个数字输入引脚，这个引脚会把高于某一电 平的电压信号认为是数字信号1，低于某个电压认为是数字信号0。
权利要求
1.一种基于电磁感应的近距离数据传输装置，包括数据发送方和数据接收方，所述数 据发送方根据待发送的数据对载波进行调制，调制得到的调制信号先转换为模拟信号，再 经调理后通过数据发送方的发送线圈发送出去，所述数据接收方靠近所述发送线圈时，其 中的感应线圈感应到数据接收方发送的模拟信号，从而接收所述的发送信号，再经调理和 解调后即得到传送的数据。
2.根据权利要求1所述的数据传输装置，其特征在于，所述的数据发送方包括依次电 连接的第一微处理器(101)、数字/模拟转换电路(102)、第一信号调理电路(10 和发射 线圈(104)，所述第一微处理器(101)实现对载波的调制，调制得到的调制信号通过所述数 字/模拟转换电路(10 转换为模拟信号，所述第一信号调理电路(10 对转换的模拟信 号进行调理，用以通过所述发送线圈(104)发送出去。
3.根据权利要求1或2所述的数据传输装置，其特征在于，所述的数据接收方包括依次 电连接的第二微处理器003)、比较器004)、第二信号调理电路(20 和感应线圈001)， 所述感应线圈O01)感应接收所述的发送信号，并经过所述第二信号调理电路(20 进行 调理，所述比较器(204)将调理后的信号与参考电压进行比较，比较后产生的脉冲波输入 到所述第二微处理器(20 进行解调，得到传送的数据。
4.根据权利要求1或2所述的数据传输装置，其特征在于，所述的数据接收方包括依次 电连接的第二微处理器003)、模拟/数字转换电路005)、第二信号调理电路(20 和感 应线圈001)，所述感应线圈(201)感应接收所述的发送信号，并经过所述第二信号调理电 路(20 进行调理，所述模拟/数字转换电路(20 将调理后的信号转换为数字信号，转换 后的数字信号输入到所述第二微处理器(20 进行解调，得到传送的数据。
5.根据权利要求1和2所述的数据传输装置，其特征在于，所述的数据接收方包括依次 电连接的微处理器003)、信号调理电路(202)和感应线圈001)，所述感应线圈(201)感 应到的模拟信号经过所述第二信号调理电路(20 进行调理后直接输入到所述第二微处 理器(20 进行解调，得到传送的数据。
6.一种基于电磁感应的近距离数据传输方法，包括如下步骤(1)数据发送方根据待传送的数据对载波信号进行调制，调制信号经过调理后由数据 发送方的发送线圈发送；(2)数据接收方接收发送的调制信号。当数据接收方处于数据发送方发送线圈的有效电磁场范围内时，数据接收方的感应线 圈即可感应到所发送的调制信号，进行接收；(3)数据接收方解调接收的信号获得所传送的数据。感应接收的信号经调理后经过解调从而获得所传送的数据。
7.根据权利要求6所述的数据传输方法，其特征在于，所述步骤(3)中，数据接收方感 应接收到的信号经调理后，经与参考电压进行比较得到与传送信号相关的脉冲信号，数据 接收方内置的微处理器对脉冲信号进行解调，从而获得数据发送方传送的数据。
8.根据权利要求7所述的数据传输方法，其特征在于，所述与参考电压的比较通过比 较器实现。
9.根据权利要求7所述的数据传输方法，其特征在于，所述与参考电压的比较通过模 拟/数字转换电路实现。
全文摘要
本发明公开了一种基于电磁感应的近距离数据传输装置，包括数据发送方和数据接收方，所述数据发送方根据待发送的数据对载波进行调制，调制得到的调制信号先转换为模拟信号，再经调理后通过数据发送方的发送线圈发送出去，所述数据接收方靠近所述发送线圈时，其中的感应线圈感应到数据接收方发送的模拟信号，从而接收所述的发送信号，再经调理和解调后即得到传送的数据。本发明还公开了一种基于电磁感应的近距离数据传输方法。本发明的装置可以在较低功耗的情况下，进行近距离(<10cm)范围内的无线数据传输。
文档编号H04B5/00GK102045091SQ20101061820
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者付积存, 吴俊军, 熊建军, 王同洋, 黄书伟 申请人:武汉天喻信息产业股份有限公司