一种集数据传输与供电于一体的通讯方法及其通讯钥匙与流程

本发明涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种集数据传输与供电于一体的通讯方法及其通讯钥匙。

背景技术：

通讯是通过数据传输实现，包括数据发送方和接收方，即通讯双方，数据发送方向接收方发送数据实现通讯。

现有的通讯方式中，通信双方都需要具备基本的电源供应才可以实现特定的时序及通信功能，若某一方缺少电源，则通信不成功，因此经常出现因通信的对方电源供应不足而导致通信不成功的问题，也就是说，当传输方向接收方发送数据时，接收方电源供应不足使接收方无法接收数据，导致通讯失败。

因此，针对上述缺陷，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种集数据传输与供电于一体的通讯方法及其通讯钥匙，旨在解决现有技术中数据发送方向接收方发送数据时，由于接收方电源不足，导致通讯失败的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种集数据传输与供电于一体的通讯方法，其中，包括：

传输方检测是否与接收方连接；

当传输方检测到与接收方连接后，向接收方输出第一预定时长的高电平用于为接收方供电，然后再向接收方传输需要传输的数据。

进一步的，所述当传输方检测到与接收方连接后，向接收方输出第一预定时长的高电平，然后再向接收方传输需要传输的数据的步骤之后还包括：

当接收方向传输方响应接收到的数据时，传输方将传输方响应的每个高电平都拉高第二预定时长。

进一步的，所述当传输方检测到与接收方连接后，向接收方输出第一预定时长的高电平用于为接收方供电，然后再向接收方传输需要传输的数据的步骤之后还包括：

当所述传输方将需要传输的数据传输完后，向所述接收方传输第三预定时长的低电平作为结束符。

进一步的，所述第一预定时长为200ms，所述第二预定时长为5ms，所述第三预定时长为2ms。

本发明还提供一种基于上述集数据传输与供电于一体的通讯方法的通讯钥匙，其中，所述通讯钥匙包括主控器以及与所述主控器连接的通信模块，所述主控器控制所述通信模块检测所述通讯钥匙是否与锁具连接，当通讯钥匙与锁具连接后，所述主控器控制所述通信模块向锁具输出第一预定时长的高电平用于为锁具供电，然后再向锁具传输需要传输的数据。

进一步的，所述主控器为型号为cc2640r2f的蓝牙芯片。

进一步的，所述通讯钥匙上设置有用于与所述锁具连接的io接口。

进一步的，所述通讯钥匙通过检测其io接口的电平是否被拉低来检测是否与所述锁具连接。

进一步的，所述通讯钥匙向所述锁具传输的数据包括命令、锁id、固定操作密码、时间防伪码、具体操作名称、随机码以及校验和。

本发明还提供一种基于根据权利要求1所述的集数据传输与供电于一体的通讯钥匙，其特征在于，所述锁具为配电房智能锁。

本发明在传输方向接收方传输数据前，先向接收方传输预定时间的高电平，为接收方供电，避免接收方电源供应不足而导致数据传输不成功；另外，还可以在接收方接收到数据向数据发送方响应时，将响应的高电平拉高，避免由于接收方电源不足，导致响应的高电平的压降下降，而使数据发送方判断响应不成功。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明集数据传输与供电于一体的通讯方法较佳实施例的流程图；

图2为本发明传输方向接收方传输数据的电平时序图；

图3为现有技术中接收方电源不足时响应的电平时序图；

图4为本发明传输方将接收方响应的高电平拉高后的响应时序图；

图5为本发明集数据传输与供电于一体的通讯钥匙的较佳实施例的结构框图；

图6为本发明集数据传输与供电于一体的通讯钥匙的立体结构示意图；

图7为本发明通信模块的电路原理图；

图8为本发明通讯钥匙向锁具传输的数据中所包含的内容的明细列表；

图9为本发明通讯钥匙向锁具传输数据的效果图；

图10为本发明锁具响应数据的效果图；

图11为本发明通讯钥匙与锁具通讯的流程图。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

图1为本发明的集数据传输与供电于一体的通讯方法较佳实施例的流程图，如图1所示，本发明实施例提供的一种集数据传输与供电于一体的通讯方法，包括以下步骤：

步骤s100、传输方检测是否与接收方连接。

具体而言，传输方与接收方连接的连接主要是指电连接，应为本发明是以高低电平来传输数据，所以传输方与接收方需要有电连接，即通过连接接口（例如io接口）、连接线（例如数据线）连接。具体的检测是否连接的方法，以io接口为例，如果传输方检测到其io接口被拉低时，即传输方检测与接收方连接了，因为传输方与接收方连接后，接收方会主动拉低传输方的io接口。

步骤s200、当传输方检测到与接收方连接后，向接收方输出第一预定时长的高电平用于为接收方供电，然后再向接收方传输需要传输的数据。

具体而言，在传输方与接收方连接后，并不是立即将需要传输的数据传输给接收方，而是在传输之前先向接收方传输一段时间的高电平，传输此高电平的目的是为接收方供电，以使数据接收有足够的电源可以接收后面的数据。较佳的实施例中，第一预定时长为200ms（毫秒），也就是说传输方在传输数据之前向接收方传输200ms的高电平，为接收方预供电200ms，如图2所示，这样就避免了接收方没有足够的电源接收数据，保证通讯成功。

可以理解的是，传输方是配有电源的，否则无法对接收方进行供电。

进一步的实施中，所述步骤s200之后还包括：

s300、当接收方向传输方响应接收到的数据时，传输方将传输方响应的每个高电平都拉高第二预定时长。

具体而言，当接收方收到数据后，会有相对应的响应结果回应，为防止接收方因响应数据过长而导致电源不足的问题，发送方将每个响应的高电平都主动拉高，例如拉高2ms，这样就接收方就不会应为电源不足，每次响应的高电平都下降，导致传输方检测响应的电平错误，传输方判断响应不成功。而在响应的电平中，每次转为高电平时，发送方主动拉高2ms，则可以避免这个问题。图3为现有技术中接收方电源不足时响应的电平时序图，图4为本发明传输方将接收方响应的高电平拉高后的响应时序图，如图3所示，由于接收方电源不足，每个响应的高电平都下降，而图4中，本发明的发送方将接收方响应的每个高电平都拉高2ms，则不会出现图3所示每个响应的高电平都下降的问题，这样就不会导致发送方判断响应失败了。

进一步的实施中，所述步骤s200之后还包括：

s400、当所述传输方将需要传输的数据传输完后，向所述接收方传输第三预定时长的低电平作为结束符。

具体的，如图2所示，传输数据前以200ms的的高电平为起始符，给接收方冲电，让其具有足够的电源接收后面的数据，发送完数据后，以一个5ms的低电平作为结束符，告诉接收方通信已结束，接收方可由接收状态转入发送指令状态。

下面，以电力挂锁为例来对本发明的具体实施方式进行介绍。在电力挂锁领域，配电房及开关柜各种锁具和钥匙繁多，以前都是为每个锁具配有相应的钥匙，这样就使得钥匙种类繁多，开关柜钥匙管理和开锁成为令人头痛的难题，开锁的时候往往要花很长时间才能找到对应的钥匙，不仅给工作人员带来了寻找钥匙的烦恼，而且大大降低了工作的效率。另外，开锁没有任何记录，也无法监控什么时间由谁开过锁，做过什么操作。现研究和开发出了基于nb-iot技术配电房智能锁，通过一把授权钥匙（即本发明的通讯钥匙）或授权移动app就可以打开所有配电房及开关柜锁具，使钥匙管理化繁为简，从此不必再从一大串钥匙中大海捞针，彻底解决配电房及开关柜钥匙管理的难题。在方便操作的同时，还可以实现人员出入权限管理及开锁记录管理，使配电房及开关柜安全、可靠的进行管理。

配电房智能锁是通过钥匙与无源挂锁（即本发明的锁具）连接后，通讯钥匙向无源挂锁发送指令数据，使无源挂锁执行开锁、关锁等操作。考虑到配电房的工作环境，要求挂锁待机时间长及通信性能稳定，所以将本发明应用在配电房智能锁上，可以避免挂锁电源不足导致开锁关锁失败的情况。

基于上述情况，本发明提供一种集数据传输与供电于一体的通讯钥匙，通讯钥匙用于打开锁具，例如配电房智能锁的钥匙和无源挂锁。图5为本发明集数据传输与供电于一体的通讯钥匙的较佳实施例的结构框图，如图5所示，所述通讯钥匙包括主控器100以及与主控器100连接的通信模块200，主控器100控制通信模块200检测通讯钥匙是否与锁具连接，当通讯钥匙与锁具连接后，向锁具输出第一预定时长的高电平用于为锁具供电，然后再向锁具传输需要传输的数据，以避免锁具电源不足导致指令接收失败，导致开锁或关锁操作不成功；具体如上述集数据传输与供电于一体的通讯方法中所述。较佳的，主控器为型号为cc2640r2f的蓝牙芯片。

通讯钥匙上设置有用于与锁具连接的io接口，图6为本发明集数据传输与供电于一体的通讯钥匙的立体结构示意图，通讯钥匙与锁具采用两个金属接触探头的连接方式，io接口包括数据与电源管脚pwr_data_out，以及地脚gnd，如图6所示。通讯钥匙还包括充电口11，这样通过给通讯钥匙充电，就可以在开锁关锁时对锁具供电，只需给一把钥匙充电，就可以打开配电房及开关柜的所有锁具。通讯钥匙通过检测其io接口的电平是否被拉低来检测是否与锁具连接。

通讯钥匙与移动终端和云端服务器连接，如图5所示，通讯钥匙还包括提示模块、按键检测模块以及nb模块，提示模块、按键检测模块以及nb模块都与主动器连接。提示模块用于提示用户操作结果，起到警报提示功能，优选的，提示模块为蜂鸣器。按键检测模块用于同步数据及唤醒主控器。nb模块为与云端服务器通讯的主要功能模块，把通讯钥匙的数据与云端同步，提供主控器所需的用户信息，这里的用户信息是指用户的开锁信息，每次开锁后会把开锁的数据上传到云端服务器上。通讯钥匙与移动终端（如手机）连接，可通过移动终端初始化主控器及锁具端的数据。

通讯钥匙的通信模块主要实现与无源锁端通信功能，图7为本发明通信模块的电路原理图，如图7所示，pw_data_端连接主控器，pw_data_out为通讯钥匙数据与电源管脚，用于与锁具连接，为锁具供电以及传输数据。图7中ed5为二级管、q6为三极管，电容c177和电容c131优选的电容值都为10μf（微法），电容c56的优选的电容值为0.1μf，电阻r70优选的电阻值为100k，电阻r68优选的电阻值为1k。通过主控器控制pw_data_口将锁具响应的高电平拉高2ms。

pw-data、pw-data-out为芯片的通用标准输入输出io，当pw-data-out接触到需要锁具后，检测到低电平时，pw-data开始输出数据，拟定位“0”为1ms低电平加4ms高电平表示，位“1”为2ms低电平加3ms高电平表示，结束符为5ms低电平，起始符为200ms高电平，起始符的高电平其实是为锁具进行预供电，若要发送0x1e这一个字节，则完整的时序图如图2，为了防止锁具响应指令过长而导致电源不足的问题，通讯钥匙每次收到高电平的响应码的时候，都主动拉高pw-data引脚用以供电。通过这种方案，可以使通讯钥匙接收数据的同时得到电源，有效地避免了因电源不足而导致通讯失败的问题，同时硬件的接口只需两个，不再需要单独的电源接口与通讯接口，即可完成通讯与电源的提供。

通讯钥匙向锁具传输的数据包括命令、锁id、固定操作密码、时间防伪码、具体操作名称、随机码以及校验和，如图8所示。每个锁具都具有唯一id，每个锁具都具有唯一的id，命令为无源挂锁所需的执行指令，固定操作密码为锁具对应的开锁及关锁密码，施封及解封为锁需要执行的具体操作，随机码为防止破解的一串随机数，校验和为前面所有字节的异或和。

当锁具处于待机状态时，通信io接口处于低电平状态，当通讯钥匙端接触到锁具的通信脚后，锁具端会主动拉低锁具的检测io口，此时通讯钥匙端开始发出200ms的高电平给锁具供电后，再发送具体的通信数据，其中数据部分如图9所示。

当通讯钥匙发送完所需的控制指令后，锁具端会有相对应的响应数据，锁具端在发送位0与位1的数据时，通讯钥匙要及时进行供电，其中图10高电平凸起的部分为通讯钥匙端进行供电的部分，效果如图10所示。

通过上述的待机、接触、发送控制指令、回复响应指令以及结束流程后，一次完整的通信已完成，锁具会根据通讯钥匙发出的控制指令对应地做出开锁、关锁、读取锁id等响应，图11为本发明通讯钥匙与锁具通讯的流程图。

综上所述，本发明在传输方向接收方传输数据前，先向接收方传输预定时间的高电平，为接收方供电，避免接收方电源供应不足而导致数据传输不成功；另外，还可以在接收方接收到数据向数据发送方响应时，将响应的高电平拉高，避免由于接收方电源不足，导致响应的高电平的压降下降，而使数据发送方判断响应不成功。

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。