用于人體通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于人體通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括依次相連的微控制器、基帶處理器、射頻收發(fā)器及電極，所述電極耦合至人體上，所述微控制器發(fā)送或接收數(shù)據(jù)幀，所述基帶處理器用于接收數(shù)據(jù)幀、生成數(shù)據(jù)包并傳輸或接收數(shù)據(jù)包并解碼、存儲(chǔ)，所述射頻收發(fā)器用于接收或發(fā)送數(shù)據(jù)包，所述數(shù)據(jù)包包括開始幀、數(shù)據(jù)幀、校驗(yàn)幀。本發(fā)明提高了人體通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，增?qiáng)了人體通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
【專利說明】用于人體通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人體通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于人體通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人體通信是近年來興起的一門新興通信技術(shù)，主要用以解決人體互聯(lián)局域網(wǎng)的通信問題。人體通信利用人體作為電信號的傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)體表、體內(nèi)及周圍醫(yī)療保健設(shè)備的信息交互。與傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)相比，由于人體通信過程中信號經(jīng)過人體傳輸，因而電磁噪聲對其影響很小，具有低功耗、高保密性以及更低的人體損害等優(yōu)點(diǎn)，而且不存在多人通信時(shí)效率降低的問題。作為一種新興的通信技術(shù)，人體通信技術(shù)必將有很好的發(fā)展前景。
[0003]然而人體通信作為近年來興起的一門新興通信技術(shù)，目前業(yè)內(nèi)還沒有公開的應(yīng)用于人體通信的數(shù)據(jù)通信方法。
[0004]因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種用于人體通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于人體通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及方法，其人體通信數(shù)據(jù)傳輸速度快且穩(wěn)定。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下:
[0007]—種用于人體通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括依次相連的微控制器、基帶處理器、射頻收發(fā)器及電極，所述電極耦合至人體上，所述微控制器發(fā)送或接收數(shù)據(jù)幀，所述基帶處理器用于接收數(shù)據(jù)幀、生成數(shù)據(jù)包并傳輸或接收數(shù)據(jù)包并解碼、存儲(chǔ)，所述射頻收發(fā)器用于接收或發(fā)送數(shù)據(jù)包，所述數(shù)據(jù)包包括開始幀、數(shù)據(jù)幀、校驗(yàn)幀。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述開始幀為I字節(jié)連續(xù)高電平‘I’組成，用于表示數(shù)據(jù)包傳輸?shù)拈_始。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述數(shù)據(jù)幀包括3個(gè)部分:
[0010]I字節(jié)的幀長度，用于表示數(shù)據(jù)幀的長度；
[0011]I字節(jié)的命令/響應(yīng)，用于表示傳輸?shù)木唧w命令/響應(yīng)；
[0012]待傳輸信息，用于表不命令/響應(yīng)對應(yīng)要傳輸?shù)男畔?nèi)容，所述待傳輸信息的長度根據(jù)命令/響應(yīng)類型不同而變化。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述校驗(yàn)幀為2字節(jié)的CRC16校驗(yàn)幀，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳輸?shù)男ｒ?yàn)以判斷數(shù)據(jù)包傳輸是否正確。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述數(shù)據(jù)幀和/或校驗(yàn)幀為采用曼切斯特編碼，數(shù)據(jù)幀和/或校驗(yàn)幀最多有2個(gè)連續(xù)高電平‘I’。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述曼切斯特編碼包括兩種編碼:
[0016]I)、當(dāng)O跳變到I為0，當(dāng)I跳變到O為I ;
[0017]2)、當(dāng)O跳變到I為I，當(dāng)I跳變到O為O。[0018]相應(yīng)地，一種用于人體通信的數(shù)據(jù)通信方法，所述方法包括:
[0019]S11、微控制器將數(shù)據(jù)幀發(fā)送給基帶處理器；
[0020]S12、基帶處理器接收到微控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)幀后，按照數(shù)據(jù)傳輸格式添加開始幀和校驗(yàn)幀，并對數(shù)據(jù)幀和校驗(yàn)幀進(jìn)行曼徹斯特編碼后將數(shù)據(jù)包輸出至射頻收發(fā)器；
[0021]S13、數(shù)據(jù)包經(jīng)過射頻收發(fā)器調(diào)制后通過電極耦合到人體上進(jìn)行傳輸。
[0022]相應(yīng)地，一種用于人體通信的數(shù)據(jù)通信方法，所述方法包括:
[0023]S21、在人體上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包通過電極耦合輸入到射頻收發(fā)器，射頻收發(fā)器對數(shù)據(jù)包進(jìn)行濾波放大及解調(diào)，然后輸出給基帶處理器；
[0024]S22、基帶處理器對射頻收發(fā)器輸出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行采樣，當(dāng)成功檢測到開始幀時(shí)，接收數(shù)據(jù)幀和校驗(yàn)幀，進(jìn)行曼切斯特解碼并存儲(chǔ)到基帶處理器內(nèi)部的存儲(chǔ)器中，當(dāng)成功接收完數(shù)據(jù)包后，通知微控制器讀取數(shù)據(jù)；
[0025]S23、微控制器讀取基帶處理器接收到的數(shù)據(jù)并進(jìn)行校驗(yàn)，若校驗(yàn)錯(cuò)誤，則發(fā)送響應(yīng)信號通知校驗(yàn)錯(cuò)誤，并且丟棄所讀取的數(shù)據(jù)包，發(fā)送方的微控制器接收到錯(cuò)誤響應(yīng)信號之后，重新發(fā)送該數(shù)據(jù)包；若校驗(yàn)正確，則發(fā)送響應(yīng)信號通知校驗(yàn)正確，并且對所讀取的數(shù)據(jù)包進(jìn)行相關(guān)處理操作，發(fā)送方的微控制器接收到正確響應(yīng)之后，繼續(xù)發(fā)送新的數(shù)據(jù)包。
[0026]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0027]本發(fā)明設(shè)定了數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)幀的格式，添加了開始幀和校驗(yàn)幀，同時(shí)對數(shù)據(jù)幀和校驗(yàn)幀采用曼切斯特編碼，提高了人體通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，增?qiáng)了人體通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為本發(fā)明中數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中數(shù)據(jù)包的格式示意圖。
[0031]圖3為本發(fā)明一具體實(shí)施例中數(shù)據(jù)包的格式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]參圖1所示，本發(fā)明公開了一種用于人體通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，包括依次相連的微控制器10、基帶處理器20、射頻收發(fā)器30及電極40，電極40耦合至人體上，微控制器10即單芯片微型計(jì)算機(jī)，用于發(fā)送或接收數(shù)據(jù)幀；基帶處理器20可以為FPGA(Field —Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)等,用于接收數(shù)據(jù)巾貞、生成數(shù)據(jù)包并傳輸或接收數(shù)據(jù)包并解碼、存儲(chǔ)；射頻收發(fā)器30用于接收或發(fā)送數(shù)據(jù)包。
[0034]本發(fā)明中數(shù)據(jù)包包括開始幀、數(shù)據(jù)幀、校驗(yàn)幀。參圖2所示為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中數(shù)據(jù)包的格式示意圖，其包括:
[0035]開始幀，開始幀為I字節(jié)連續(xù)高電平‘I’組成，用于表示數(shù)據(jù)包傳輸?shù)拈_始；
[0036]數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀包括3個(gè)部分:
[0037]I字節(jié)的幀長度，用于表示數(shù)據(jù)幀的長度；
[0038]I字節(jié)的命令/響應(yīng)，用于表示傳輸?shù)木唧w命令/響應(yīng)；
[0039]待傳輸信息，用于表不命令/響應(yīng)對應(yīng)要傳輸?shù)男畔?nèi)容，在不同實(shí)施例中待傳輸信息的長度根據(jù)命令/響應(yīng)類型不同而變化。
[0040]校驗(yàn)幀，校驗(yàn)幀為2字節(jié)的CRC16校驗(yàn)幀，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳輸?shù)男ｒ?yàn)以判斷數(shù)據(jù)包傳輸是否正確。
[0041]優(yōu)選地，在本實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)幀和校驗(yàn)幀為采用曼切斯特編碼，即數(shù)據(jù)幀和校驗(yàn)幀最多有2個(gè)連續(xù)高電平‘I’，而開始幀則沒有采用曼切斯特編碼。在不傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)包為低電平‘0’，所以開始幀采用連續(xù)I字節(jié)高電平‘I’以確保開始幀的唯一性，不會(huì)與其它中貞相同。
[0042]曼徹斯特編碼(Manchester Encoding),也叫做相位編碼(Phase Encode,簡寫PE)，是一個(gè)同步時(shí)鐘編碼技術(shù)，被物理層使用來編碼一個(gè)同步位流的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)。它在以太網(wǎng)媒介系統(tǒng)中的應(yīng)用屬于數(shù)據(jù)通信中的兩種位同步方法里的自同步法，即接收方利用包含有同步信號的特殊編碼從信號自身提取同步信號來鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率，達(dá)到同步目的。
[0043]在曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時(shí)鐘信號，又作數(shù)據(jù)信號；從低到高跳變表示“0”，從高到低跳變表示“I”。還有一種是差分曼徹斯特編碼，每位中間的跳變僅提供時(shí)鐘定時(shí)，而用每位開始時(shí)有無跳變表示“O”或“1”，有跳變?yōu)椤?”，無跳變?yōu)椤癐”。
[0044]本發(fā)明中的曼切斯特編碼包括兩種編碼:
[0045]I)、當(dāng)O跳變到I為0，當(dāng)I跳變到O為I ;
[0046]2)、當(dāng)O跳變到I為I，當(dāng)I跳變到O為O。
[0047]本發(fā)明中用于人體通信的數(shù)據(jù)通信方法在發(fā)送時(shí)包括以下步驟:
[0048]S11、微控制器將數(shù)據(jù)幀發(fā)送給基帶處理器；
[0049]S12、基帶處理器接收到微控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)幀后，按照數(shù)據(jù)傳輸格式添加I字節(jié)連續(xù)高電平‘I’開始幀，并在數(shù)據(jù)幀后面添加2字節(jié)CRC16校驗(yàn)幀，最后對數(shù)據(jù)幀和CRC16校驗(yàn)幀進(jìn)行曼徹斯特編碼后輸出至射頻收發(fā)器；
[0050]S13、數(shù)據(jù)包經(jīng)過射頻收發(fā)器調(diào)制后通過電極耦合到人體上進(jìn)行傳輸。
[0051]本發(fā)明中用于人體通信的數(shù)據(jù)通信方法在接收時(shí)包括以下步驟:
[0052]S21、在人體上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包通過電極耦合輸入到射頻收發(fā)器，射頻收發(fā)器對數(shù)據(jù)包進(jìn)行濾波放大及解調(diào)，然后輸出給基帶處理器；
[0053]S22、基帶處理器對射頻收發(fā)器輸出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行采樣，當(dāng)成功檢測到連續(xù)I字節(jié)高電平‘I’時(shí)說明成功檢測到開始幀，進(jìn)入接收數(shù)據(jù)幀和CRC16校驗(yàn)幀，進(jìn)行曼切斯特解碼并存儲(chǔ)到基帶處理器內(nèi)部的存儲(chǔ)器中，當(dāng)成功接收完數(shù)據(jù)包后，通知微控制器讀取數(shù)據(jù)；[0054]S23、微控制器讀取基帶處理器接收到的數(shù)據(jù)并進(jìn)行CRC16校驗(yàn)，若CRC16校驗(yàn)錯(cuò)誤，則發(fā)送響應(yīng)信號通知CRC16校驗(yàn)錯(cuò)誤，并且丟棄所讀取的數(shù)據(jù)包，發(fā)送方的微控制器接收到該錯(cuò)誤響應(yīng)信號之后，需要重新發(fā)送該數(shù)據(jù)包；若CRC16校驗(yàn)正確，則發(fā)送響應(yīng)信號通知CRC16校驗(yàn)正確，并且對所讀取的數(shù)據(jù)包進(jìn)行相關(guān)處理操作，發(fā)送方的微控制器接收到正確響應(yīng)之后，可以繼續(xù)發(fā)送新的數(shù)據(jù)包。
[0055]為了更方便地解釋上述方法步驟，下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0056]假設(shè)幀長度為6字節(jié)(0000_0110)，命令為0000_0001，待傳輸信息為0000_0010，0000_0100,0000_1000,0001_0000o 數(shù)據(jù)包發(fā)送具體包括:
[0057]1、微控制器按照數(shù)據(jù)幀格式將幀長度0000_0110，命令0000_0001，待傳輸信息0000_0010，0000_0100，0000_1000，0001_0000 發(fā)送給基帶處理器；
[0058]2、基帶處理器成功接收到幀長度0000_0110，命令0000_0001，待傳輸信息0000_0010,0000_0100,0000_1000,0001_0000 后，首先添加開始幀 1111_1111，然后計(jì)算并添加CRC16校驗(yàn)幀1111_0111_0110_1001，然后對數(shù)據(jù)幀和CRC16校驗(yàn)幀進(jìn)行曼切斯特編碼(本實(shí)施例中假設(shè)O跳變至IJ I為1，1跳變到O為O)后數(shù)據(jù)幀為:10101010_10010110，10101010_10101001,10101010_10100110,10101010_10011010,10101010_01101010,10101001_10101010, CRC16 校驗(yàn)幀為:01010101_10010101_10010110_01101001，最后數(shù)據(jù)包傳輸格式參圖3所示，圖3中每個(gè)數(shù)字代表半比特。
[0059]同樣地，數(shù)據(jù)包接收時(shí)的數(shù)據(jù)包格式也與圖3相同，在此不再進(jìn)行贅述。
[0060]由以上實(shí)施方式可以看出，本發(fā)明設(shè)定了數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)幀的格式,添加了開始幀和校驗(yàn)幀，同時(shí)對數(shù)據(jù)幀和校驗(yàn)幀采用曼切斯特編碼，提高了人體通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，增?qiáng)了人體通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
[0061]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0062]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種用于人體通信的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括依次相連的微控制器、基帶處理器、射頻收發(fā)器及電極，所述電極耦合至人體上，所述微控制器發(fā)送或接收數(shù)據(jù)幀，所述基帶處理器用于接收數(shù)據(jù)幀、生成數(shù)據(jù)包并傳輸或接收數(shù)據(jù)包并解碼、存儲(chǔ)，所述射頻收發(fā)器用于接收或發(fā)送數(shù)據(jù)包，所述數(shù)據(jù)包包括開始幀、數(shù)據(jù)幀、校驗(yàn)幀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述開始幀為I字節(jié)連續(xù)高電平‘I’組成，用于表示數(shù)據(jù)包傳輸?shù)拈_始。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)幀包括3個(gè)部分: I字節(jié)的幀長度，用于表示數(shù)據(jù)幀的長度； I字節(jié)的命令/響應(yīng)，用于表示傳輸?shù)木唧w命令/響應(yīng)； 待傳輸信息，用于表不命令/響應(yīng)對應(yīng)要傳輸?shù)男畔?nèi)容，所述待傳輸信息的長度根據(jù)命令/響應(yīng)類型不同而變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述校驗(yàn)幀為2字節(jié)的CRC16校驗(yàn)幀，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)包傳輸?shù)男ｒ?yàn)以判斷數(shù)據(jù)包傳輸是否正確。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)幀和/或校驗(yàn)幀為采用曼切斯特編碼，數(shù)據(jù)幀和/或校驗(yàn)幀最多有2個(gè)連續(xù)高電平‘I’。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述曼切斯特編碼包括兩種編碼: 1)、當(dāng)O跳變到I為O，當(dāng)I跳變到O為I; 2)、當(dāng)O跳變到I為1，當(dāng)I跳變到O為O。
7.—種如權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的用于人體通信的數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，所述方法包括: S11、微控制器將數(shù)據(jù)幀發(fā)送給基帶處理器； S12、基帶處理器接收到微控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)幀后，按照數(shù)據(jù)傳輸格式添加開始幀和校驗(yàn)幀，并對數(shù)據(jù)幀和校驗(yàn)幀進(jìn)行曼徹斯特編碼后將數(shù)據(jù)包輸出至射頻收發(fā)器； S13、數(shù)據(jù)包經(jīng)過射頻收發(fā)器調(diào)制后通過電極耦合到人體上進(jìn)行傳輸。
8.—種如權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的用于人體通信的數(shù)據(jù)通信方法，其特征在于，所述方法包括: S21、在人體上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包通過電極耦合輸入到射頻收發(fā)器，射頻收發(fā)器對數(shù)據(jù)包進(jìn)行濾波放大及解調(diào)，然后輸出給基帶處理器； S22、基帶處理器對射頻收發(fā)器輸出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行采樣，當(dāng)成功檢測到開始幀時(shí)，接收數(shù)據(jù)幀和校驗(yàn)幀，進(jìn)行曼切斯特解碼并存儲(chǔ)到基帶處理器內(nèi)部的存儲(chǔ)器中，當(dāng)成功接收完數(shù)據(jù)包后，通知微控制器讀取數(shù)據(jù)； S23、微控制器讀取基帶處理器接收到的數(shù)據(jù)并進(jìn)行校驗(yàn)，若校驗(yàn)錯(cuò)誤，則發(fā)送響應(yīng)信號通知校驗(yàn)錯(cuò)誤，并且丟棄所讀取的數(shù)據(jù)包，發(fā)送方的微控制器接收到錯(cuò)誤響應(yīng)信號之后，重新發(fā)送該數(shù)據(jù)包；若校驗(yàn)正確，則發(fā)送響應(yīng)信號通知校驗(yàn)正確，并且對所讀取的數(shù)據(jù)包進(jìn)行相關(guān)處理操作，發(fā)送方的微控制器接收到正確響應(yīng)之后，繼續(xù)發(fā)送新的數(shù)據(jù)包。
【文檔編號】H04B13/00GK103997376SQ201410256458
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】段長江, 聶澤東, 杜雷雷, 李景振, 王曉輝, 劉宇航, 賈利亞, 賀子龍 申請人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院