基于无线通信的时隙校准方法和时隙校准装置

摘要

本发明公开了一种基于无线通信的时隙校准方法，该方法包括如下步骤：在一个时隙校准周期内，接收至少两个携带有连续ID号的数据包；通过两包数据的ID号计算接收上述两个数据包所经过的时隙数，同时计算接收上述两个数据包所经历的总时长；根据以下公式获得时隙定时器装载值：时隙定时器装载值＝总时长/时隙数；根据所述时隙定时器装载值对时隙定时器进行重置。相应的，本发明还公开了一种基于无线通信的时隙校准装置。采用本发明的方法和/或装置进行时隙校准，成本低、效果好。

说明书

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体地说，涉及基于无线通信的时隙校准方法和时隙校准装置。

背景技术

无线通信技术已成熟应用于人们生活的各个领域中，例如：无线照明、无线遥控家电等等。以日常应用较多的键盘和鼠标为例，与传统有线键鼠相比，无线键鼠对PC机硬件端口的需求少，物理连线少，外形美观，且便于携带。目前，无线键鼠使用的无线通信技术有27M、2.4G、蓝牙等，其中2.4G无线通信技术以成本低、易实现等优点被大部分无线键鼠产品所采用。

为了控制成本，目前市面上的2.4G无线键鼠多采用低端MCU(MicroControl Unit，微控制单元)加2.4G Transceiver(无线收发器)的组合方案。由于晶体或晶振的精度相对较高，目前系统时钟多采用MCU外挂晶体或晶振，以保证数据包收发双方时隙的长度相对稳定，漂移少；在通信过程中，收发双方时隙对齐一次就可做到长时间稳定工作。

然而MCU外挂晶体或晶振作为系统时钟，在保证较高精度的同时，增加了元器件成本及生产成本。由于一般MCU都会集成内部RC时钟振荡器，若能使用内部RC代替外部晶体或晶振作为系统时钟，将会进一步降低包括无线键鼠在内的无线通信设备的成本。但是RC时钟精度低，经过较短时间就会导致数据包收发双方时隙无法对齐，从而导致收发数据包失败的问题。

如何能够使用MCU内部集成的RC时钟振荡器获得高精度时隙校准，稳定的无线通信是现有技术中亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种能够不采用MCU外挂晶体或晶振即可实现稳定无线通信的时隙校准方法以及使用该方法的时隙校准装置。

根据本发明的一个方面，提供一种基于无线通信的时隙校准方法，其特征在于，所述时隙校准方法包括如下步骤：

a)在一个时隙校准周期内，接收至少两个携带有连续ID号的数据包；

b)通过两包数据的ID号计算接收上述两个数据包所经过的时隙数，同时计算接收上述两个数据包所经历的总时长；

c)根据以下公式获得时隙定时器装载值：

时隙定时器装载值＝总时长/时隙数

d)根据所述时隙定时器装载值对时隙定时器进行重置。

根据本发明的一个具体实施方式，通过计时器来获取所述总时长。

根据本发明的另一个具体实施方式，所述通过计时器来获取所述总时长具体为：

响应于对第一个数据包的接收，启动计时器；

响应于对第二个数据包的接收，关闭所述计时器；

记录所述计时器的计数值，该数值即为所述总时长。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述时隙校准方法用于无线鼠标、无线键盘、无线航模、无线照明和/或无线遥控玩具的时隙校准。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述无线通信为基于2.4G/5G的无线通信技术。

根据本发明的另一个方面，所述时隙校准装置包括发射端和接收端；

所述发射端，用于在一个时隙校准周期内，连续向所述接收端发送包含有ID号的数据包；所述数据包的长度固定，且接连发出的两个数据包的ID号连续；

所述接收端，用于接收所述数据包；记录ID号连续的两个数据包的ID号、计算上述两个数据包所经过的时隙数，以及接收上述两个数据包所经历的总时长；根据以下公式获得时隙定时器装载值：

时隙定时器装载值＝总时长/时隙数

并根据所述时隙定时器装载值对时隙定时器进行重置。

根据本发明的另一个具体实施方式，所述发射端包括：ID号生成单元、组包单元、时隙维护单元以及发送单元；

所述ID生成单元，用于为每个数据包生成独立的ID，并对所述ID进行管理；

所述组包单元，用于将数据以及ID进行组合，以形成完整的数据包；

所述第一时隙维护单元，用于保证所述发送端的时隙长度固定；

所述发送单元，用于在一个时隙校准周期内，向所述接收端顺序发送所述ID连续的所述数据包。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述接收端包括：接收单元、计时器、解析单元、处理单元和第二时隙维护单元；

所述接收单元，用于接收来自于所述发送端的数据包；

所述计时器，用于记录接收上述两个数据包所经历的总时长；

所述解析单元，用于解析所述数据包，记录所述数据包的ID，通过两包数据的ID号计算接收上述两个数据包所经过的时隙数，并对所述计时器进行控制；

所述处理单元，用于根据以下公式获得时隙定时器装载值：

时隙定时器装载值＝总时长/时隙数；

第二时隙维护单元，用于根据所述时隙定时器装载值对所述时隙定时器进行重置，并维护所述接收端的时隙。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述解析单元对所述计时器进行控制为：

当所述接收单元接收到第一数据包时，记录所述第一数据包的ID号，并启动所述计时器；

在所述接收单元接收到第二数据包时，记录所述第二数据包的ID号，并关闭所述计时器。

根据本发明的又一个具体实施方式，其中，接收端预估发射端时隙开始位置，所述接收端的时隙定时器启动不晚于所述发射端的时隙启动。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述时隙校准周期小于或者等于数据包ID周期时长。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述计时器的启动时间点与所述发射端的时隙起点的时间长度和所述计时器的关闭时间点与所述发射端的时隙起点的时间长度一致。

根据本发明的又一个具体实施方式，所述接收端与所述发送端之间采用基于2.4G/5G的无线通信技术进行无线通信。

本发明利用MCU内部的RC振荡器作为时钟源，由发射端发送携带有ID的数据包；接收端通过先后接收到的两个数据包计算发射端的时隙长度，并通过重置时隙定时器装载值将时隙长度调整为与发射端相同。本发明减少了如外挂晶体或晶振等外围器件，降低了元器件成本及生产成本；制造简单，利于大规模生产；可有效提高生产效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1所示为根据本发明的一种基于无线通信的时隙校准方法的一个具体实施方式的流程示意图；

图2所示为根据本发明的一种基于无线通信的时隙校准装置的一个具体实施方式的结构示意图；

图3所示为本发明提供的时隙校准装置的发射端的一个具体实施方式的结构示意图；

图4所示为本发明提供的时隙校准装置的接收端的一个具体实施方式的结构示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

参考图1，图1所示的为根据本发明的一种基于无线通信的时隙校准方法的一个具体实施方式的流程示意图。该方法包括步骤：

步骤S101，在一个时隙校准周期内，接收至少两个携带有连续ID号的数据包。为了保证发送端每个时隙开始到数据包的数据真正发出的时间长度固定，并进一步保证接收端接收到数据包的时间点距发射端时隙开始的时间点时间长度固定，需要保证这些数据包的长度固定。例如，每个数据包由10个字节组成，其中9个字节是数据信息，1个字节用来表征数据包的ID号。ID号的排列可递增、可递减也可周期循环，只要保证其连续即可。优选的，时隙校准周期等于或小于数据包ID周期时间。

步骤S102，记录所述两个数据包的ID号、计算接收上述两个数据包所经过的时隙数，以及接收上述两个数据包所经历的总时长。

接收端收到数据包，就会记录该数据包的ID号，并且计算先后接收的两个数据包所经过的时隙数。优选的，通过计时器来获取接收上述两个数据包所经历的总时长。具体的，响应于对第一个数据包的接收，启动计时器；响应于对第二个数据包的接收，关闭所述计时器；记录所述计时器的计数值，该数值即为所述总时长。

此外，由于可能存在的通讯干扰，如果在一个时隙校准周期内接收端只收到了一次数据包，则需放弃此次时隙校准，关闭已经启动的计时器并重新执行时隙校准。

值得注意的是，接收到第一个数据包后开启计时器或接收到第二个数据包后关闭计时器的时间点距发送时隙的起点的时间长度是固定的。

步骤S103，将步骤S102中所获得的参数代入如下公式，即可获得时隙定时器装载值：

时隙定时器装载值＝总时长/时隙数。

获取时隙定时器装载值之后，继续执行步骤S104，根据所述时隙定时器装载值对时隙定时器进行重置，重置之前，接收端预估发射端时隙开始位置，接收端的时隙定时器启动不晚于所述发射端的时隙启动。

本发明所提供的时隙校准方法可广泛用于无线鼠标、无线键盘、无线航模、无线照明和/或无线遥控玩具的时隙校准。且上述时隙校准方法可基于多种无线通信技术工作。优选的，所述无线通信主要为基于2.4G/5G的无线通信技术。

参考图2，图2所示为根据本发明的一种基于无线通信的时隙校准装置的一个具体实施方式的结构示意图。所述时隙校准装置包括发射端10和接收端20。所述接收端20与所述发送端10之间可采用多种无线通信技术进行通信。优选的，所述接收端20与所述发送端10之间采用基于2.4G/5G的无线通信技术进行无线通信。

所述发射端10，用于在一个时隙校准周期内，连续向所述接收端发送包含有ID号的数据包；所述数据包的长度固定，且接连发出的两个数据包的ID号连续。优选的，所述发射端10包括：ID号生成单元11、组包单元12、时隙维护单元13以及发送单元14，如图3所示。

所述ID生成单元11，用于为每个数据包生成独立的ID，并对所述ID进行管理。数据包的长度固定，每个数据包由相同字节的数据。为了接收端20在接收到数据包后能够进行准确解析和分析，ID生成单元11要为每个数据包生成独立的ID号。值得注意的是，ID号需要连续生成，即ID号可以递增、递减或者循环。

之后需要通过组包单元12，将数据以及ID进行组合，以形成完整的数据包。每个数据包中除了有相同字节数的数据，还要携带一个ID号。以10个byte的数据包为例，其中包含9个Byte的数据和1个Byte的ID号。

所述第一时隙维护单元13，用于保证所述发送端的时隙长度固定。

所述发送单元14，用于在一个时隙校准周期内，向所述接收端顺序发送所述ID连续的所述数据包。每当时隙开始，发送单元14开始发送数据包。由于数据包长度相同，且在发送过程中所执行的指令和流程相同，可保证每次数据包发出的时间点相对于发送端10的时隙起点固定，即可保证接收端20每次接收到数据包的时间点相对于发送端10的时隙起点也是固定的。

例如，将发送端10的时隙长度设置为1ms；ID号以递增形式设置，每个时隙数值加1，当数值加满200时置零，即数据包ID周期为200ms。同时，本实例中时隙校准周期时长等于收据包ID时长为200ms。优选的，在时隙校准周期小于或者等于数据包ID周期时长的前提下，所述时隙校准周期可根据实际情况而选定。

所述接收端20，用于接收所述数据包；记录ID号连续的两个数据包的ID号、接收上述两个数据包所经过的时隙数，以及接收上述两个数据包所经历的总时长；根据以下公式获得时隙定时器装载值：

时隙定时器装载值＝总时长/时隙数

并根据所述时隙定时器装载值对时隙定时器进行重置。

优选的，所述接收端20包括：接收单元21、计时器23、解析单元22、处理单元24和第二时隙维护单元25，如图4所示。

所述接收单元21，用于接收来自于所述发送端10的数据包；

所述计时器23，用于记录接收上述两个数据包所经历的总时长，记为Tn；优选的，所述计时器23的启动时间点与所述发射端10的时隙起点的时间长度和所述计时器23的关闭时间点与所述发射端10的时隙起点的时间长度一致。

所述解析单元22，用于解析所述数据包，记录所述数据包的ID，并通过所述的ID号计算接收上述两个数据包所经过的时隙数，记为Fn，同时对所述计时器进行控制。优选的，所述解析单元22对所述计时器进行控制为：当所述接收单元21接收到第一数据包时，记录所述第一数据包的ID号(例如Fisrt_ID)，并启动所述计时器23；在所述接收单元21接收到第二数据包时，记录所述第二数据包的ID号(例如Last_ID)，并关闭所述计时器23，时隙数Fn＝Last_ID-Fisrt_ID，即时隙数为先后收到的两包数据的数据包ID的差。

所述处理单元24，用于根据以下公式获得时隙定时器装载值(记为Pn)：

时隙定时器装载值Pn＝总时长Tn/时隙数Fn。

值得注意的是，由于可能存在通讯干扰，若接收单元21首次收到数据包后，经过一个时隙校准周期没有再次收到数据包，则说明两个相邻的数据包ID实际上已经跨过一个时隙校准周期，无法准确获得时隙定时器的装载值，因此处理单元24会放弃此次时隙校准。解析单元22发送指令关闭计时器23并重新执行时隙校准。

第二时隙维护单元25，用于根据所述时隙定时器装载值对所述时隙定时器进行重置，并维护所述接收端20的时隙。第二时隙维护单元25需要保证接收端20的时隙定时器启动不晚于所述发射端10的时隙启动。根据处理单元24获得的时隙定时器装载值对时隙定时器进行装载，并通过维护接收端20的时隙，保证接收端20与发送端10时隙宽度相同。

本发明提供的时隙校准方法和装置可以使现有采用低级MCU的无线设备方案在不使用外挂晶体或晶振的条件下，也能实现较为精准的收发时隙；且由于省去了外挂结构，使整个装置结构简单，易于制造，大幅度降低了元器件的生产成本。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。