CN106911324A - 一种高频标签的ppm解码方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高频标签的脉冲位置调制(PPM)解码方法，包括：通过检测读卡器下发命令的帧起始标志(SOF)，对SOF两个脉冲之间的高电平长度进行测量，然后将测量所得高电平长度与标准长度相减，得到误差值Δ，在解码时，先补偿该误差值Δ，然后进行解码。

Description

一种高频标签的PPM解码方法

技术领域

本发明涉及脉冲位置调制(PPM，Pulse Position Modulation)解码技术，尤其涉及一种高频标签的PPM解码方法。

背景技术

ISO(International Organization for Standardization，国际标准化组织)15693协议中，读卡器送给标签的命令采用PPM编码方式，即通过脉冲(pulse)的位置来确定当前信号波形传递的数据。其PPM编码模式共有两种：256选1调制、4选1调制；其中，256选1调制是对一个码元的pulse位置判断解出8bit数据，4选1调制是对一个码元的pulse位置判断解出2bit的数据。在ISO 15693协议中规定pulse的宽度变化范围为[6.0us，9.44us]，但在实际应用中，由于读卡器配置不同，电磁场远近不同，标签模拟解调的不同，导致标签最终接收到的码字的pulse宽度变化范围远超出[6.0us，9.44us]。如果标签设计按照[6.0us，9.44us]的规格来设计，其应用场景会大大受限。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例期望提供一种高频标签的PPM解码方法。

为实现上述发明目的，本发明实施例采用以下方式来实现：

本发明实施例提供了一种高频标签的脉冲位置调制PPM解码方法，所述方法包括：

解码电路通过检测读卡器下发命令的帧起始标志SOF，对SOF两个脉冲之间的高电平长度进行测量，然后将测量所得高电平长度与标准长度相减，得到误差值Δ，在解码时，先补偿该误差值Δ，然后进行解码。

上述方案中，所述解码电路在脉冲阶段不进行计时，只对高电平进行测量计时。

上述方案中，所述解码电路采用误差值Δ对计时cnt补偿之后，才进行数据解码和帧结束标志EOF判决。

上述方案中，所述解码电路采用13.56MHz的16分频时钟进行解码，计时cnt采用了13bit的计数器，同时还采用cnt的校正new_cnt，new_cnt＝cnt+Δ，数据解码时，通过new_cnt的值进行判决。

上述方案中，所述解码电路中数据解码或者EOF判决时，cnt在pulse上升沿需要重新赋值，且cnt＝new_cnt+8。

本发明实施例提供的一种高频标签的PPM解码方法，能够兼容解码过程中pulse变宽或者变窄的情况，通过SOF检测获得偏差值，在后续解码时给予补偿，从而使整个解码性能不受读卡器、远近场、标签解调电路的影响。另外，解码电路的工作频率越高，解码电路能够支持的pulse变化范围越接近极限值[0us，18.88us]。

附图说明

图1为本发明实施例中标签模拟电路解调出信号和时钟，并送给数字解码电路进行解码的示意图；

图2为本发明实施例中标准pulse、窄pulse和宽pulse的解码原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

本发明实施例提供一种ISO 15693高频标签PPM解码方法，该方法通过检测读卡器下发命令的帧起始标志(SOF，Start of Frame)，对SOF两个pulse之间的高电平长度进行测量，然后与标准长度相减，得到误差值Δ，在后续解码时，先补偿该误差值Δ，然后进行解码。该方法可以使标签能够支持宽范围的pulse变化。

本发明实施例，在pulse阶段不测量，只有在高电平期间进行测量。标签在空闲期间检测到接收信号下降沿，启动SOF检测，SOF检测成功后，获得误差值Δ，然后继续解码数据，解码数据时，先要进行补偿；当数据解码完成后，需要解码帧结束标志(EOF，End of Frame)，同样也要进行误差值Δ的补偿，当EOF判决成功后，一个完整的命令解码结束。

下面结合附图具体说明。

如图1所示，标签模拟电路从天线端口LA和LB同时获得空间场的信号和能量，通过解调，得到频率为13.56MHz的系统时钟(clk_1356)以及解调数据(demo_data)。clk_1356和demo_data送给数字电路进行解码。需要说明的是，在解码时，demo_data出现pulse时，时钟clk_1356停止工作，即在pulse期间，数字电路不工作。

再如图2所示，由于读卡器、远近场、标签模拟解调电路的影响，模拟解调送给解码电路的信号有三种波形：标准pulse、窄pulse、宽pulse。这三种波形代表的是demo_data可能出现的波形，由于通信速度比较快，在接收的每一条命令中，可以认为整个波形的偏差是相对固定的。图2为4选1编码，本发明实施例没有列出256选1编码，以及其它所有数据波形情况，但原理相似，相关领域人员能够通过此图，推出其它情况。

如图2所示，标准pulse的宽度为9.44us，高电平长度都为9.44us的整数倍，当标签解码电路在空闲阶段检测到下降沿(如图中S虚线所示)，启动SOF检测，当pulse的上升沿来到之后，开始计时，当计时器的值cnt达到Lsof＝4*9.44us，出现pulse(pulse期间不计时)，pulse上升沿之后，计时器cnt继续计时2*9.44us的高电平，标签断定接收到了4选1的SOF(如图中A虚线所示)，标签计时器cnt归零，之后是数据阶段，cnt开始重新计时，当计时为5*9.44us时，出现pulse，表示接收到的数据位为2’b10，pulse期间不计时，pulse上升沿，计时器cnt直接增加9.44us(pulse的长度)，之后计时器cnt继续连续计时2*9.44us，计时器cnt达到8*9.44us，一个数据码元结束，计时器cnt归零，开始下一个数据的判断。下一个计时在3*9.44us出现pulse，表示接收到的数据位为2’b01，pulse之后，计时器cnt直接增加9.44us(pulse的长度)，继续对高电平计时，计时器cnt达8*9.44us，归零(如图中虚线B所示)，之后继续计时，当计时器cnt为2*9.44us时，出现pulse，表示标签正在接收的是EOF，pulse上升沿之后，计时器cnt直接增加9.44us(pulse的长度)，计时器cnt继续对高电平计时9.44us，达到4*9.44us，则标签正确接收到EOF(如图中C虚线所示)，整个解码结束，标签解码电路回到空闲状态。

如图2所示，由于读卡器发送、空间场远近、以及标签模拟解调等原因，导致demo_data给出的波形中，pulse宽度可能会变窄，但其下降沿还是与标准pulse的下降沿对齐的，只是上升沿会提前，此时带来的问题就是pulse之间的高电平会展宽，相比标准pulse波形，展宽的极限值为9.44us。窄pulse的波形进行解码时，思路和标准pulse思路相同，对SOF的两个pulse之间的高电平计时得Lsof_1，则高电平长度相对于标准情况下的误差x＝Lsof_1-Lsof。之后，对高电平继续计时2*9.44us，SOF结束(如图中A1虚线所示)，计时器cnt归零，开始进行数据解码。从图2可以看出，当出现pulse时，计时器cnt相比标准pulse多出x，此时new_cnt＝cnt-x即可得到5*9.44us，表示接收到的数据位为2’b10，pulse上升沿，cnt＝new_cnt+9.44us(弥补pulse宽度)，此处cnt为6*9.44us，之后cnt继续计时，达到8*9.44us时，一个数据码元结束，计时器cnt归零，开始下一个数据的判断。同样，下一个数据在pulse来临时，new_cnt＝cnt-x得到3*9.44us，对应数据为2’b01，pulse上升沿，cnt＝new_cnt+9.44us(弥补pulse宽度)，此处cnt为4*9.44us，cnt继续计时，达到8*9.44us时，一个数据码元结束，计时器cnt归零(如图中B1虚线所示)。cnt对高电平继续计时，碰到pulse时，new_cnt＝cnt-x＝2*9.44us，表示标签正在接收的是EOF，pulse上升沿，cnt＝new_cnt+9.44us(弥补pulse宽度)，cnt继续对高电平计时9.44us达到4*9.44us，则标签正确接收到EOF(如图中C1虚线所示)，整个解码结束，标签解码电路回到空闲状态。

如图2所示，由于读卡器发送、空间场远近、以及标签模拟解调等原因，导致demo_data给出的波形中，pulse宽度可能会变宽，但其下降沿还是与标准pulse的下降沿对齐的，只是上升沿会推迟出现，此时带来的问题就是pulse之间的高电平会变窄，相比标准pulse波形，变窄的差值最大为9.44us。宽pulse的波形进行解码时，思路和标准pulse思路相同，对SOF的两个pulse之间的高电平计时得Lsof_2，则高电平长度相对于标准情况下的误差y＝Lsof-Lsof_2。之后，对高电平继续计时2*9.44us，SOF结束(如图中A2虚线所示)，计时器cnt归零，开始进行数据解码。从图2可以看出，当出现pulse时，计时器cnt相比标准pulse少y，此时new_cnt＝cnt+y即可得到5*9.44us，表示接收到的数据位2’b10，pulse上升沿，cnt＝new_cnt+9.44us(弥补pulse宽度)，此时cnt为6*9.44us，cnt连续计时，达到8*9.44us时，一个数据码元结束，计时器cnt归零，开始下一个数据的判断。同样，下一个数据在pulse来临时，new_cnt＝cnt+y得到3*9.44us，对应数据为2’b01，pulse上升沿，cnt＝new_cnt+9.44us(弥补pulse宽度)，为4*9.44us，cnt继续计时，达到8*9.44us时，一个数据码元结束，计时器cnt归零(如图中B2虚线所示)。cnt对高电平继续计时，碰到pulse时，new_cnt＝cnt+y＝2*9.44us，表示标签正在接收的是EOF，pulse上升沿，cnt＝new_cnt+9.44us(弥补pulse宽度)，cnt继续对高电平计时9.44us，达到4*9.44us，则标签正确接收到EOF(如图中C2虚线所示)，整个解码结束，标签解码电路回到空闲状态。

具体工作流程如下：

如图1所示，解码电路所用的时钟为clk_15693的16分频，因此cnt计数时，9.44us可以计数为8。

结合图2，实际应用中，设置cnt位宽为13bit，即cnt[12：0]，new_cnt也是13位宽，并作为cnt的校正值。对于标准pulse，采用4选1编码，其SOF中两个pulse之间的高电平计数值为32；采用256选1编码，其SOF中两个pulse之间的高电平计数值为48。X和Y的最大极限值为8，但是为了避免256选1和4选1混淆，此处X和Y的极限值定义为7。

结合图2，对应4选1电路，当解码电路空闲时，检测到demo_data出现下降沿，启动SOF检测，两个pulse之间，cnt计数值处于[25，39]，则可能接收到的是4选1的命令波形，此时误差Δ＝cnt-32(Δ＞0，则对应窄pulse，Δ＜0，则对应宽pulse，Δ＝0，则对应标准pulse)，之后cnt继续对高电平计数16个周期后归零，表示一个4选1的SOF正确接收，接着cnt开始对高电平计数，当出现pulse时，new_cnt＝cnt+Δ，此时不论是那种pulse，都被new_cnt校正为标准pulse，即new_cnt的值为40，用二进制表示为2‘b0000000101000，因此new_cnt[5：4]＝2’b10即为解码值，之后pulse上升沿时，cnt＝new_cnt+8＝48，cnt继续对高电平计数，直至cnt＝64，表示一个码元结束，cnt归零，开始下一个数据的计时。当下一个pulse来临时，new_cnt＝cnt+Δ＝24，用二进制表示为2‘b0000000011000，因此new_cnt[5：4]＝2’b01即为解码值，之后pulse上升沿时，cnt＝new_cnt+8＝32，cnt继续对高电平计数，直至cnt＝64，表示一个码元结束，cnt归零，表示一个码元结束。cnt继续对高电平计数，pulse来临时，new_cnt＝cnt+Δ＝16，表示正在接收的是EOF，pulse上升沿，cnt＝new_cnt+8＝24，之后对高电平计数，cnt＝32时，EOF正确接收，cnt归零，整个命令解码完成。

对于256选1，SOF判断阶段，cnt计数值处于[41，55]，第二个pulse上升沿，SOF检测完成，且得到误差Δ＝cnt-48。之后开始数据解码，和4选1解码类似，只是出现pulse时，数据解码的值用new_cnt[11：4]共8bit来表示，同时cnt最后需要计数到4096才能清零，表示一个码元结束。EOF解码和4选1的情况完全相同。

综上所述，本发明实施例提供了ISO 15693高频标签PPM解码方法，该方法能够兼容解码过程中pulse变宽或者变窄的情况，通过SOF检测获得偏差值，在后续解码时给予补偿，从而使整个解码性能不受读卡器，远近场，标签解调电路的影响，有很大的实用价值。同时，解码电路的工作频率越高，解码电路能够支持的pulse变化范围越接近极限值[0us，18.88us]。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种高频标签的脉冲位置调制PPM解码方法，其特征在于，所述方法包括：

解码电路通过检测读卡器下发命令的帧起始标志SOF，对SOF两个脉冲之间的高电平长度进行测量，然后将测量所得高电平长度与标准长度相减，得到误差值Δ，在解码时，先补偿该误差值Δ，然后进行解码。

2.根据权利要求1所述高频标签的PPM解码方法，其特征在于，所述解码电路在脉冲阶段不进行计时，只对高电平进行测量计时。

3.根据权利要求1所述高频标签的PPM解码方法，其特征在于，所述解码电路采用误差值Δ对计时cnt补偿之后，才进行数据解码和帧结束标志EOF判决。

4.根据权利要求3所述高频标签的PPM解码方法，其特征在于，所述解码电路采用13.56MHz的16分频时钟进行解码，计时值(cnt)采用了13bit的计数器，同时还采用cnt的校正值new_cnt，new_cnt＝cnt+Δ，数据解码时，通过new_cnt的值进行判决。

5.根据权利要求3所述高频标签的PPM解码方法，其特征在于，所述解码电路中数据解码或者EOF判决时，cnt在脉冲(pulse)上升沿需要重新赋值，且cnt＝new_cnt+8。