终端、通信系统及通信方法与流程

本发明涉及通信技术领域。更具体地，涉及一种终端、通信系统及通信方法。

背景技术：

目前，很多无线通讯系统都存在着对于节能降耗的需求，特别是对于无线通讯系统中通常利用电池供电的终端来说，如何更有效的实现终端节能降耗更加受到重视。以基于lora技术的无线通讯系统为例：

lora是一种基于扩频技术的远距离无线传输技术，其实也是是诸多lpwan通信技术中的一种，最早由美国semtech公司采用和推广。这一方案为用户提供一种简单的能实现远距离、低功耗无线通信手段。目前，lora主要在ism频段运行，主要包括433、868、915mhz等。

lora(longrange，广距离)的优势在于技术方面的长距离能力。单个网关或基站可以覆盖整个城市或数百平方公里范围。在一个给定的位置，距离在很大程度上取决于环境或障碍物。

为降低基于lora技术的设备的功耗，现有技术提出了一种基于lora低功耗无线通信技术的水表数据采集方法，该方法中基于lora技术的水表终端主动向服务器上报数据；当水表终端不上报数据时无线处于关闭状态来降低功耗。显然，这种降低功耗的方法仅适用于低频率的终端至服务器的单向数据传输。对于数据双向交互频繁的应用场景，难以实现在保证终端及时接收数据、及时有效交互的情况下，降低终端设备的功耗。

因此，需要提供一种新的终端、通信系统及通信方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种终端、通信系统及通信方法，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供了一种终端，包括接收器和控制器；

所述接收器，配置为在检测到前导码和目标地址时暂停接收数据信息并输出触发中断信号；

所述控制器，配置为接收触发中断信号，获取接收器中已接收的所述目标地址，根据所述目标地址判断数据信息与终端是否匹配：若匹配，则控制所述接收器继续接收数据信息。

本发明第一方面提供的终端，在完整接收数据信息之前，基于先接收的目标地址判断数据信息与终端是否匹配或者说数据信息是否正确，可在判断出数据信息不正确(即，数据信息与终端不匹配)的情况下使得终端不再继续接收无效的数据信息，从而避免完整接收无效数据信息所造成的功耗浪费，能够在数据双向交互频繁的应用场景中，既保证及时接收数据、及时有效交互，又能大幅降低功耗。

可选地，所述控制器，还配置为若判断所述数据信息与终端不匹配，则控制终端进入休眠状态。

此可选方式，可在判断出数据信息不正确的情况下及时控制终端进入休眠状态，使得终端不再继续维持唤醒状态以继续接收无效的数据信息，从而更彻底的避免完整接收无效数据信息所造成的功耗浪费。

可选地，所述接收器对其接收的数据的存储方式设置为先入先出式。

此可选方式，有利于精确高效地实现在完整接收数据信息之前，基于先接收的目标地址判断数据信息是否正确。

可选地，所述接收器还配置为经过固定时长的休眠状态后，进行一次信道活动检测，响应于未检测到前导码而进入休眠状态，响应于检测到前导码而接收目标地址并唤醒处于休眠状态的所述控制器。

可选地，所述数据信息包括依次定义的前导码、目标地址和数据内容。

此可选方式将目标地址设置于数据信息的头部位置，有利于基于先接收的目标地址判断数据信息是否正确。

本发明第二方面提供了一种通信系统，包括服务器、网关和至少一个本发明第一方面提供的终端，所述服务器配置为通过所述网关向所述终端发送数据信息。

本发明第三方面提供了一种通信方法，包括：

终端的接收器在检测到前导码和目标地址时暂停接收数据信息并输出触发中断信号；

终端的控制器接收触发中断信号，获取接收器中已接收的所述目标地址，根据所述目标地址判断数据信息与终端是否匹配：若匹配，则控制接收器继续接收数据信息。

本发明第三方面提供的通信方法，在终端完整接收数据信息之前，基于先接收的目标地址判断数据信息与终端是否匹配或者说数据包是否正确，可在判断出数据信息不正确(即，数据包与终端不匹配)的情况下使得终端不再继续接收无效的数据信息，从而避免完整接收无效数据信息所造成的终端功耗浪费，能够在数据双向交互频繁的应用场景中，既保证终端及时接收数据、及时有效交互，又能大幅降低终端功耗。

可选地，该方法还包括：若判断所述数据信息与终端不匹配，则终端的控制器控制终端进入休眠状态。

此可选方式，可在判断出数据信息不正确的情况下及时控制终端进入休眠状态，使得终端不再继续维持唤醒状态以继续接收无效的数据信息，从而更彻底的避免完整接收无效数据信息所造成的功耗浪费。

可选地，该方法还包括：将所述接收器对其接收的数据的存储方式设置为先入先出式。

此可选方式，有利于精确高效地实现在完整接收数据信息之前，基于先接收的目标地址判断数据信息是否正确。

可选地，该方法还包括：接收器经过固定时长的休眠状态后，进行一次信道活动检测，响应于未检测到前导码而进入休眠状态，响应于检测到前导码而接收目标地址并唤醒处于休眠状态的控制器。

可选地，所述数据信息包括依次定义的前导码、目标地址和数据内容。

此可选方式将目标地址设置于数据信息的头部位置，有利于基于先接收的目标地址判断数据信息是否正确。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案能够在数据双向交互频繁的应用场景中，既保证终端及时接收数据、及时有效交互，又能大幅降低终端的功耗。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出本发明实施例提供的基于lora技术的通信系统的架构图。

图2示出基于lora技术的通信系统中的终端的结构框图。

图3示出基于lora技术的通信系统中的lora数据包的结构示意图。

图4示出基于lora技术的通信系统中的终端接收数据包的通信流程示意图。

图5示出本发明实施例提供的通信方法的流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明的一个实施例提供了一种通信系统，包括服务器、网关和至少一个终端，所述服务器配置为通过所述网关向所述终端发送数据信息，在一个具体示例中，数据信息以数据包形式发送，所述服务器通过所述网关向所述终端发送数据包；

所述终端包括接收器和控制器；

所述接收器，配置为在检测到前导码和目标地址时暂停接收数据信息并输出触发中断信号，接续前述示例，接收器在检测到数据包中的前导码时接收数据包中的目标地址，在接收完数据包中的目标地址时暂停接收该数据包并输出触发中断信号；

所述控制器，配置为接收触发中断信号，获取接收器中已接收的所述目标地址，根据所述目标地址判断数据信息与终端是否匹配：若匹配，则控制所述接收器继续接收数据信息，接续前述示例，控制器在收到触发中断信号后获取接收器中已接收的目标地址，并根据目标地址判断数据包与终端是否匹配：若数据包与终端匹配，则控制接收器继续接收数据包中的其他信息。其中，可理解的是，根据所述目标地址判断所述数据信息与终端是否匹配即根据所述目标地址判断所述数据信息是否为要发送至该终端的数据信息，判断方式例如：控制器内置有终端地址，控制器通过将其内置的终端地址与接收器接收的数据信息中的目标地址进行匹配来判断数据信息与终端是否匹配。

本实施例提供的通信系统，在终端完整接收数据包之前，基于先接收的目标地址判断数据信息与终端是否匹配或着说数据信息是否正确，可在判断出数据信息不正确(即，数据信息与终端不匹配)的情况下使得终端不再继续接收无效的数据信息，从而避免完整接收无效数据信息所造成的功耗浪费，能够在数据双向交互频繁的应用场景中，既保证及时接收数据、及时有效交互，又能大幅降低功耗。

其中，终端例如定位工牌、仓储货物标牌等，即，本实施例提供的通信系统可应用于人员管理、仓储物流管理等需要实时可靠的数据交互场景。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述接收器为sx1278射频芯片，所述控制器为微控制单元mcu，sx1278射频芯片与mcu的配合适用于有效实现本实施例提供的终端。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述控制器，还配置为若判断所述数据信息与终端不匹配，则控制终端进入休眠状态，即，所述控制器配置为根据所述目标地址判断数据信息与终端是否匹配：若是，则控制所述接收器继续接收数据信息；若否，则控制终端进入休眠状态。

此实现方式，可在判断出数据信息不正确的情况下及时控制终端进入休眠状态，使得终端不再继续维持唤醒状态以继续接收无效的数据信息，从而更彻底的避免完整接收无效数据信息所造成的功耗浪费。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述数据信息包括依次定义的前导码、目标地址和数据内容，接续前述示例，即服务器通过网关发送的数据包包括依次定义的前导码、目标地址和数据内容。

此实现方式将目标地址设置于数据信息的头部位置，有利于终端基于先接收的目标地址判断数据信息是否正确，接续前述示例，即，有利于终端基于先接收的位于数据包包头位置的目标地址判断数据包是否正确。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述数据信息包括依次定义的前导码、目标地址、源地址、数据内容和校验码，接续前述示例，即服务器通过网关发送的数据包包括依次定义的前导码、目标地址、源地址、数据内容和校验码。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述目标地址的数据长度设置为n字节，所述接收器，配置为在检测到前导码和目标地址时暂停接收数据信息并输出触发中断信号包括：所述接收器，配置为在检测到前导码时接收数据信息中的目标地址，接收完数据信息中的n字节的数据时暂停接收数据信息并输出触发中断信号。

此实现方式采用的基于已接收数据的数据长度暂停接收数据信息并输出触发中断信号的判断目标地址已接收完成的机制，可保证接收器暂停接收数据信息及控制器启动根据目标地址判断数据信息是否正确的时机的精确性和及时性，保证在接收器接收完数据信息中的目标地址后接收器及时暂停接收数据信息、控制器及时获取接收器中已接收的目标地址并根据目标地址判断数据信息是否正确，有利于降低终端的功耗。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述接收器对其接收的数据的存储方式设置为先入先出式(fifo，firstinputfirstoutput)。

此实现方式，有利于精确高效地实现在完整接收数据信息之前，基于先接收的目标地址判断数据信息是否正确。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述接收器还配置为经过固定时长的休眠状态后，进行一次信道活动检测，响应于未检测到前导码而进入休眠状态，响应于检测到前导码而接收目标地址并唤醒处于休眠状态的所述控制器。

本实施例提供的通信系统可应用于多种无线通信系统，例如基于lora技术的无线通信系统等采用前导码机制的无线通信系统。

在一个具体示例中，以lora无线通信系统为例作出进一步说明：

如图1所示，基于lora技术的通信系统包括网关12、服务器13和多个终端11。终端11用于收集信息并通过lora无线信号向服务器13上传数据；网关12用于中继终端11上传的数据和下发服务器13发送给终端11的数据；服务器13用于分析终端11上传的数据和控制网关12及终端11的行为。为了能够收发lora无线信号，终端11和网关12中设置有收发器，本示例中，收发器为lora射频芯片，具体为sx1278射频芯片，如图2所示，终端11包括sx1278射频芯片和微控制单元mcu。

基于lora无线通信的网关12与终端11之间，发送的lora数据包(显式或隐式)构成如图3所示，包括依次定义的：数据长度为a字节(byte)前导码、数据长度为n字节的目标地址(目标id或者说数据包目标id)、数据长度为m字节的源地址(源id或者说数据包源id)、数据长度为b字节的数据内容及数据长度为c字节的校验码(crc校验位)，其中，数据内容的数据长度较大，校验码的数据长度通常可设置为2字节；前导码的作用是提醒终端，即将发送的是有效数据包，注意接收，以免丢失有用信号。sx1278射频芯片整合有cad(channelactivitydetection，信道活动检测)功能，通过快速扫描频段下空中是否有前导码发送，以检测是否有数据包待接收。

sx1278射频芯片一共存在6个dio引脚，用于反馈sx1278射频芯片内部状态，每个引脚可以映射不同的功能。其中，在fsk射频调制模式下，sx1278射频芯片的用于存储射频接收的数据包的fifo存储区的最大存储数据长度为64字节，也就是说一个数据包长度不能长过64字节，否则无法接收。sx1278射频芯片在进行数据包接收时，数据以字节为单位进行解调并顺序写入fifo存储区中，通过dio4引脚反馈检测到前导码，用于唤醒mcu。通过dio0引脚反馈根据crc校验位判定的crc校验正确，表示接收完一个完整数据包，用于通知mcu读取fifo存储区中的完整数据包。

由于lora技术采用扩频方式进行无线通信，在提高通信系统稳定性、抗干扰性及远距离通讯能力的同时，发送单位数据的时间也是普通无线传输方式的2指数倍。由于发送时间的延长，单位数据耗损的功耗无论是接收端还是发送端都有明显增长。由于sx1278射频芯片不具备数据分析功能，因此数据分析必须由mcu执行，也就意味着若接收的数据包与本终端11不匹配(即，接收的数据包不是要发送给本终端11的数据包、接收的数据包不正确或者说接收的数据包为无效数据包)，也要完成整个接收流程以完整接收无效数据包，再由mcu分析后做出丢弃无效数据包的操作。而相比休眠状态下sx1278射频芯片的工作电流均值大致为1ua，唤醒状态下sx1278射频芯片的工作电流均值大致为20ma，完整接收无效数据包明显存在着能耗浪费。

sx1278射频芯片的dio1引脚可以映射fifo存储区的状态，可以反映fifo存储区空，fifo存储区满，fifo存储区中填充的数据超过一个特定值(称为fifolevel)，在接收状态下，数据填充到fifo存储区，当填充的数据字节超过这个特定值，dio1引脚会从低电平拉高至高电平。因此，本示例将dio1引脚电平由低变到高作为触发中断信号，结合将fifolevel设定为目标id的数据长度nbyte，即可实现通过dio1引脚电平由低变到高告知mcu以接收完目标id，mcu可及时根据目标id判断数据包与终端是否匹配，以避免完整接收无效数据包所造成的终端功耗浪费。其中，需要说明的是，虽然如图3所示的数据包结构中包头位置是abyte的前导码，但是接收数据包可理解为是从目标id开始的，前导码仅用于sx1278射频芯片进行cad检测。

如图4所示，本示例中，终端11采用如下流程接收数据包：

设定sx1278射频芯片的fifo存储区的fifolevel为目标id的数据长度nbyte；

sx1278射频芯片进行周期性休眠(或者说终端11进行周期性休眠，因为mcu是由sx1278射频芯片唤醒的，具体见后续流程)，即sx1278射频芯片在p1时长(例如500ms)处于休眠状态，也就是这500ms的时间sx1278射频芯片不需要工作，sx1278射频芯片进入休眠模式；

500ms后唤醒sx1278射频芯片并立即进行时长为q1(例如2ms)的信道活动检测(cad检测)：若未检测到前导码，则sx1278射频芯片继续时长为p1的休眠；若检测到前导码，则sx1278射频芯片接收来自网关12的数据包并唤醒mcu；

sx1278射频芯片接收来自网关12的数据包后，当其fifo存储区的数据字节达到fifolevel(即达到nbyte)时，暂停接收该数据包，且sx1278射频芯片的dio1引脚输出高电平；

mcu响应于sx1278射频芯片的dio1引脚输出高电平读取sx1278射频芯片的fifo存储区中的目标id，并根据目标id与内置id进行匹配：若不匹配，则控制sx1278射频芯片立即回到休眠状态，继续时长为p1的休眠，且mcu自身回到休眠状态；若匹配，则控制sx1278射频芯片继续接收源id、数据内容和crc校验位；

sx1278射频芯片通过dio0引脚反馈crc校验正确以通知mcu读取fifo存储区中的完整数据包，mcu对完整数据包进行数据解析，读取完整数据包或完呈数据解析后，控制sx1278射频芯片回到休眠状态，继续时长为p1的休眠，且mcu自身回到休眠状态。

可理解的是，本示例的lora无线通信系统中，网关12接收终端11要上传至服务器13的数据包时同样可采用类似上述方式来降低网关12的功耗，例如，网关12的一数据通道(一数据通道对应着一个网关12的收发器，网关12可设置有多个数据通道)在检测到前导码时接收数据包；网关12的控制器在接收完该数据包中的目标地址时根据目标地址判断数据包与网关是否匹配：若是，则控制该数据通道继续接收该数据包；若否，则控制网关12的该数据通道进入休眠状态。但与通常使用电池供电、有较高的节能降耗需求的终端11不同的是，网关12一般有220v稳定供电，供电电源稳定，对节能降耗的需求不高。因此，虽功耗降低的数值理论上是相似的，但上述降低功耗的方式用于终端11的效果更显著。

为了降低终端的功耗，本发明的另一个实施例提供了一种通信方法，该通信方法应用于终端，如图5所示，该方法包括：

接收器在检测到前导码和目标地址时暂停接收数据信息并输出触发中断信号；

控制器接收触发中断信号，获取接收器中已接收的所述目标地址，根据所述目标地址判断数据信息与终端是否匹配：若匹配，则控制接收器继续接收数据信息。

本实施例提供的通信方法，在终端完整接收数据信息之前，基于先接收的目标地址判断数据信息与终端是否匹配或者说数据包是否正确，可在判断出数据信息不正确(即，数据包与终端不匹配)的情况下使得终端不再继续接收无效的数据信息，从而避免完整接收无效数据信息所造成的终端功耗浪费，能够在数据双向交互频繁的应用场景中，既保证终端及时接收数据、及时有效交互，又能大幅降低终端功耗。

在本实施例的一些可选的实现方式中，该方法还包括：若判断所述数据信息与终端不匹配，则终端的控制器控制终端进入休眠状态。

此实现方式，可在判断出数据信息不正确的情况下及时控制终端进入休眠状态，使得终端不再继续维持唤醒状态以继续接收无效的数据信息，从而更彻底的避免完整接收无效数据信息所造成的功耗浪费。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述接收器在检测到前导码和目标地址时暂停接收数据信息并输出触发中断信号包括：

接收器在检测到前导码时接收数据信息中的目标地址，在接收完数据信息中的n字节的数据时暂停接收数据信息并输出触发中断信号，其中，所述目标地址的数据长度为n字节。

此实现方式，可保证接收器暂停接收数据信息及控制器启动根据目标地址判断数据信息是否正确的时机的精确性和及时性，保证在接收器接收完数据信息中的目标地址后接收器及时暂停接收数据信息、控制器及时获取接收器中已接收的目标地址并根据目标地址判断数据信息是否正确，有利于降低终端的功耗。

在本实施例的一些可选的实现方式中，该方法还包括：将所述接收器对其接收的数据的存储方式设置为先入先出式。

此可选方式，有利于精确高效地实现在完整接收数据信息之前，基于先接收的目标地址判断数据信息是否正确。

在本实施例的一些可选的实现方式中，该方法还包括：接收器经过固定时长的休眠状态后，进行一次信道活动检测，响应于未检测到前导码而进入休眠状态，响应于检测到前导码而接收目标地址并唤醒处于休眠状态的控制器。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述数据信息包括依次定义的前导码、目标地址和数据内容。

此实现方式将目标地址设置于数据信息的头部位置，有利于基于先接收的目标地址判断数据信息是否正确。

在本实施例的一些可选的实现方式中，所述数据信息包括依次定义的前导码、目标地址、源地址、数据内容和校验码。

需要说明的是，本实施例提供的通信方法与上述通信系统的原理及工作流程相似，相关之处可以参照上述说明，在此不再赘述。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。