基于磁场变化的数据传输系统的制作方法

1.本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据传输系统、方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.随着科技水平的不断进步，近场通信(near field communication，nfc)等近距离的无线通讯技术被广泛应用于电子设备中，以实现设备间非接触式的数据传输。
3.以产品序列码(serial number，sn)的传输为例，一台电子设备在出厂前，需要设置或者修改其sn信息，由于电子设备已封装完成，通常只能将电子设备拆卸后再通过串口进行sn传输，或者预先将nfc芯片等近距离无线通讯装置植入该电子设备中，通过nfc技术实现sn信息的有效传输。
4.然而，基于nfc技术的数据传输方式，不但传输速率较慢，而且nfc芯片的硬件成本较高，同时还存在兼容性差、标准不统一等问题。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种数据传输系统、方法、装置及存储介质，以通过霍尔传感器和磁场线圈组件实现数据传输。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种数据传输系统，包括：磁场发生装置和磁场感应装置；所述磁场发生装置包括第一控制模块和磁场线圈组件，所述磁场感应装置包括霍尔传感器和第二控制模块；
7.所述第一控制模块，连接所述磁场线圈组件，用于根据待传输的目标数据，控制所述磁场线圈组件的磁场变化；
8.所述霍尔传感器，连接所述第二控制模块，用于检测所述磁场线圈组件的磁场变化，并生成匹配的电信号；
9.所述第二控制模块，用于根据所述霍尔传感器传输的所述电信号获取所述目标数据。
10.第二方面，本发明实施例提供了一种数据传输方法，包括：
11.所述第一控制模块响应于获取到待传输的目标数据，根据所述目标数据的位数获取数据位数标识；
12.所述第一控制模块根据数据开始标识、所述数据位数标识以及所述目标数据，构建传输数据；
13.所述第一控制模块根据所述传输数据，向所述磁场线圈组件发出电流通断信号，以控制所述磁场线圈组件的磁场变化。
14.第三方面，本发明实施例提供了一种数据传输方法，包括：
15.所述霍尔传感器根据所述磁场线圈组件的磁场变化，生成匹配的电信号，并将所述电信号发送给所述第二控制模块；
16.所述第二控制模块根据所述电信号获取接收数据，并判断所述接收数据中是否存在数据开始标识；
17.所述第二控制模块若确定所述接收数据中存在数据开始标识，则根据所述数据开始标识和数据位数标识提取所述目标数据。
18.第四方面，本发明实施例提供了一种数据传输装置，包括：
19.数据位数标识获取模块，集成于所述第一控制模块，用于响应于获取到待传输的目标数据，根据所述目标数据的位数获取数据位数标识；
20.传输数据构建模块，集成于所述第一控制模块，用于根据数据开始标识、所述数据位数标识以及所述目标数据，构建传输数据；
21.电流通断控制模块，集成于所述第一控制模块，用于根据所述传输数据，向所述磁场线圈组件发出电流通断信号，以控制所述磁场线圈组件的磁场变化。
22.第五方面，本发明实施例提供了一种数据传输装置，包括：
23.电信号生成模块，集成于所述霍尔传感器，用于根据所述磁场线圈组件的磁场变化，生成匹配的电信号，并将所述电信号发送给所述第二控制模块；
24.数据开始标识判断模块，集成于所述第二控制模块，用于根据所述电信号获取接收数据，并判断所述接收数据中是否存在数据开始标识；
25.目标数据获取模块，集成于所述第二控制模块，用于若确定所述接收数据中存在数据开始标识，则根据所述数据开始标识和数据位数标识提取所述目标数据。
26.第六方面，本发明实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括磁场发生装置或者磁场感应装置；所述磁场发生装置包括第一控制模块和磁场线圈组件，所述磁场感应装置包括霍尔传感器和第二控制模块；所述磁场发生装置用于实现本发明实施例二所述的数据传输方法，所述磁场感应装置用于实现本发明实施例三所述的数据传输方法。
27.第七方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明实施例二所述的数据传输方法，或者实现本发明实施例三所述的数据传输方法。
28.本发明实施例公开的技术方案，第一控制模块根据待传输的目标数据，控制磁场线圈组件的磁场变化，以磁场状态表示目标数据，霍尔传感器基于检测到的磁场变化，生成匹配的电信号，并将电信号发送给第二控制模块，第二控制模块则根据霍尔传感器传输的电信号获取目标数据，实现了数据的无线传输，相比于传统技术方案中nfc等近距离无线通讯技术，不但提高了传输速率，降低了硬件成本，而且提高了数据传输系统的兼容性。
附图说明
29.图1是本发明实施例一提供的一种数据传输系统的结构框图；
30.图2是本发明实施例二提供的一种数据传输方法的流程图；
31.图3是本发明实施例三提供的一种数据传输方法的流程图；
32.图4是本发明实施例四提供的一种数据传输装置的结构框图；
33.图5是本发明实施例五提供的一种数据传输装置的结构框图。
具体实施方式
34.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
35.实施例一
36.图1为本发明提供的一种数据传输系统的结构框图，包括：磁场发生装置100和磁场感应装置200；所述磁场发生装置包括第一控制模块101和磁场线圈组件102，所述磁场感应装置包括霍尔传感器201和第二控制模块202；
37.所述第一控制模块101，连接所述磁场线圈组件102，用于根据待传输的目标数据，控制所述磁场线圈组件102的磁场变化；其中，目标数据可以是自然语言下的数据信息，第一控制模块101通过内部的译码单元，将目标数据转换为机器语言下的二进制数据，进而根据上述二进制数据，控制磁场线圈组件102的磁场变化；目标数据也可以为机器语言下的二进制数据，第一控制模块直接根据上述二进制数据，控制磁场线圈组件102的磁场变化。
38.磁场线圈组件102具体包括绝缘管以及缠绕在绝缘管外侧的导线，绝缘管内设置有铁芯；当电流通过导线时，由于电磁感应作用，导线的周围会产生电磁场，由此，第一控制模块101通过控制磁场线圈组件102中导线的通电或断电，以此控制磁场线圈组件102的磁场变化，即导线通电时，磁场线圈组件102产生磁场，导线不通电时，磁场线圈组件102不产生磁场。第一控制模块101与磁场线圈组件102通过通用输入/输出口(general-purpose input/output，gpio)连接，支持单线通讯协议和/或双线通讯协议；第一控制模块101还包括数据端口(例如，串口)，用于从外部获取目标数据。
39.第一控制模块101根据待传输的二进制数据，控制导线的通电或断电，如果当前数据位的数值为1，则控制导线通电，此时磁场线圈组件102产生磁场；如果当前数据位的数值为0，则控制导线断电，此时磁场线圈组件102不产生磁场；每个数据位均对应固定的控制时间，在该控时间内，根据数据位的实际数值，控制导线的通断电状态，如果连续数据位的数值均为1，则在上述连续数据位对应的时间段内保持导线通电状态。
40.以上述固定控制时间为10毫秒为例，如果获取到的待传输数据为1011，第一控制模块101先控制导线通电，使得磁场线圈组件102产生磁场，并保持通电状态10毫秒；然后控制导线断电，使得磁场线圈组件102不产生磁场，并保持断电状态10毫秒；再控制导线通电，使得磁场线圈组件102产生磁场，并保持通电状态20毫秒，由此根据待传输数据，实现对磁场线圈组件102的磁场控制。
41.可选的，在本发明实施例中，所述第一控制模块101和/或所述第二控制模块202包括微控制单元(microcontroller unit；mcu)；其中，mcu具有高性能、低成本和低功耗的特点，且具备较好的兼容性，因此，mcu为磁场发生装置100和/或磁场感应装置200提供了较好的扩展性。
42.可选的，在本发明实施例中，所述磁场发生装置100，还包括：带电可擦写可编程只读存储(electrically erasable programmable read only memory，eeprom)芯片；eeprom芯片连接第一控制模块101，用于向第一控制模块10提供数据存储功能；eeprom芯片是一种掉电后数据不丢失的存储芯片，当磁场发生装置100由于电池故障等原因掉电时，仍然可以保证存储数据的安全，同时，eeprom可以通过专用设备擦除已有数据重新编程使用，具有较
好的实用性。
43.可选的，在本发明实施例中，所述磁场发生装置100还包括通信模块；所述通信模块，连接所述第一控制模块101，用于获取待传输的目标数据，并将所述目标数据发送给所述第一控制模块101；其中，通信模块可以具备wifi(无线通信技术)、蓝牙、窄带物联网(narrow band internet of things，nb-iot)、蜂窝移动通信(cellular mobile communication)等无线通讯功能，也可以获取键盘等外部设备输入的数据信息。
44.所述霍尔传感器201，连接所述第二控制模块202，用于检测所述磁场线圈组件102的磁场变化，并生成匹配的电信号；霍尔传感器201是基于霍尔效应的磁场传感器，通过检测磁场变化，转变为电信号输出，有磁场则输出数值为1，无磁场则输出数值为0；在本发明实施例中，霍尔传感器202包括开关型霍尔传感器，霍尔传感器202的检测周期与磁场发生装置100中待传输数据的每个数据位的控制时间一致。
45.所述第二控制模块202，用于根据所述霍尔传感器201传输的所述电信号获取所述目标数据；第二控制模块101与磁场线圈组件102通过通用输入/输出口(general-purpose input/output，gpio)连接，支持单线通讯协议和/或双线通讯协议；第二控制模块202实时记录霍尔传感器201传输的电信号数值，并根据累计获取的0/1数值，组成有效数据，也即获取到第一控制模块101发出的目标数据。
46.特别的，数据传输系统中的磁场发生装置100和磁场感应装置200，可以分别集成于不同的电子设备中，例如，磁场感应装置100可以集成于生产线上待出厂的电子设备中，磁场发生装置100则以独立设备的形式存在；一个磁场发生装置100可以分别向生产线上各个电子设备中的磁场感应装置200，发出对应的目标数据；以上述技术方案为例，每台电子设备在出厂前，需要设置或者修改其sn信息，此时集成有磁场发生装置100的独立设备，根据外部获取到的sn信息或者内部存储的sn信息，控制磁场线圈组件102的磁场变化；集成有磁场感应装置200的电子设备，通过霍尔传感器201根据该磁场变化生成电信号，进而通过第二控制模块202，基于上述电信号获取目标数据。
47.本发明实施例公开的技术方案，第一控制模块根据待传输的目标数据，控制磁场线圈组件的磁场变化，以磁场状态表示目标数据，霍尔传感器基于检测到的磁场变化，生成匹配的电信号，并将电信号发送给第二控制模块，第二控制模块则根据霍尔传感器传输的电信号获取目标数据，实现了数据的无线传输，相比于传统技术方案中nfc等近距离无线通讯技术，不但提高了传输速率，降低了硬件成本，而且提高了数据传输系统的兼容性。
48.实施例二
49.图2为本发明实施例二提供的一种数据传输方法的流程图，本实施例可适用于第一控制模块根据获取到的待传输数据，控制磁场线圈组件的磁场变化，该方法可以由本发明实施例四中的数据传输装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件实现，并集成在实施例一的磁场发生装置中，该方法具体包括如下步骤：
50.s210、所述第一控制模块响应于获取到待传输的目标数据，根据所述目标数据的位数获取数据位数标识。
51.数据位数标识表示待传输的二进制数据的位数；其中，数据位数标识以固定位数的二进制数表示，若获取到的数据位数标识小于固定位数，其前端以“0”补全；例如，待传输的二进制数据为1101，显然其为4位数的二进制数据，对应数据位数标识即为100，如果预先
设定数据位数标识以固定的4位数字表示，那么其对应的数据位数标识即为0100。
52.s220、所述第一控制模块根据数据开始标识、所述数据位数标识以及所述目标数据，构建传输数据。
53.数据开始标识，是预先设定的固定数字，表示有效数据的起始位置；将数据开始标识和数据位数标识，共同作为目标数据的前缀数据，进而将前缀数据和目标数据共同组成实际的传输数据，即以“数据开始标识 数据位数标识 目标数据”的形式构建传输数据；以上述技术方案为例，假设数据开始标识为1010，数据位数标识为0100，目标数据1101，构建完成的传输数据即为101001001101。
54.s230、所述第一控制模块根据所述传输数据，向所述磁场线圈组件发出电流通断信号，以控制所述磁场线圈组件的磁场变化。
55.以上述技术方案为例，传输数据的每个数据位对应的控制时间均为10毫秒，其具体的控制方式为，第一控制模块先控制导线通电，使得磁场线圈组件产生磁场，并保持通电状态10毫秒；然后控制导线断电，使得磁场线圈组件不产生磁场，并保持断电状态10毫秒；再控制导线通电，使得磁场线圈组件产生磁场，并保持通电状态10毫秒；之后控制导线断电，使得磁场线圈组件不产生磁场，并保持断电状态20毫秒；然后继续控制导线通电，使得磁场线圈组件产生磁场，并保持通电状态10毫秒；之后控制导线断电，使得磁场线圈组件不产生磁场，并保持断电状态20毫秒；然后继续控制导线通电，使得磁场线圈组件产生磁场，并保持通电状态20毫秒；之后控制导线断电，使得磁场线圈组件不产生磁场，并保持断电状态10毫秒；最后控制导线通电，使得磁场线圈组件产生磁场，并保持通电状态10毫秒。
56.可选的，在本发明实施例中，在所述第一控制模块获取到待传输的目标数据后，还包括：所述第一控制模块根据所述数据开始标识、所述目标数据以及数据结束标识，构建传输数据。数据结束标识，同样是预先设定的固定数字，表示有效数据的结束位置，可以将数据结束标识与数据开始标识设置为相同位数；将数据开始标识和数据结束标识，分别作为目标数据的前缀数据和后缀数据，进而将前缀数据、目标数据和后缀数据共同组成实际的传输数据，即以“数据开始标识 数据位数标识 数据后缀标识”的形式构建传输数据；以上述技术方案为例，假设数据开始标识为1010，数据结束标识为1011，目标数据1101，构建完成的传输数据即为101011011011。
57.本发明实施例公开的技术方案，磁场发生装置通过第一控制模块，根据待传输的目标数据，控制磁场线圈组件的磁场变化，以磁场状态表示了真实的目标数据，实现了数据的无线传输，同时提高了数据的传输速率。
58.实施例三
59.图3为本发明实施例三提供的一种数据传输方法的流程图，本实施例可适用于第二控制模块根据霍尔传感器发出的电信号，获取目标数据，该方法可以由本发明实施例五中的数据传输装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件实现，并集成在实施例一的磁场感应装置中，该方法具体包括如下步骤：
60.s310、所述霍尔传感器根据所述磁场线圈组件的磁场变化，生成匹配的电信号，并将所述电信号发送给所述第二控制模块。
61.s320、所述第二控制模块根据所述电信号获取接收数据，并判断所述接收数据中是否存在数据开始标识。
62.第二控制模块将实时获取的电信号组成接收数据，在无磁场状态下，第二控制模块获取到的各个电信号的数值均为0；第二控制模块可以通过滑动窗口读取接收数据，滑动窗口的长度与数据开始标识的长度相等；特别的，为了减少滑动窗口占用的系统资源，还可以在检测到接收数据中存在数值“1”，创建滑动窗口，并将滑动窗口的起点设置为数值“1”处。
63.s330、所述第二控制模块若确定所述接收数据中存在数据开始标识，则根据所述数据开始标识和数据位数标识提取所述目标数据。
64.在第二控制模块读取到数据开始标识后，继续读取数据位数标识，以确定目标数据的位数，进而根据该位数，继续读取后续数据，而该位数下读取到的数据即为目标数据。
65.可选的，在本发明实施例中，在所述第二控制模块确定所述接收数据中存在数据开始标识后，还包括：所述第二控制模块根据所述数据开始标识以及数据结束标识，提取所述目标数据。如果磁场发生装置以“数据开始标识 数据位数标识 数据后缀标识”的形式构建传输数据，第二控制模块通过滑动窗口读取到数据开始标识后，继续通过滑动窗口读取后续数据，直至读取到数据结束标识为止，数据开始标识与数据结束标识之间的数据即为目标数据。
66.本发明实施例公开的技术方案，磁场感应装置通过霍尔传感器基于检测到的磁场变化，生成匹配的电信号，并将电信号发送给第二控制模块，第二控制模块则根据霍尔传感器传输的电信号获取目标数据，实现了数据的无线接收，相比于传统技术方案中nfc等近距离无线通讯技术，不但提高了传输速率，而且降低了硬件成本。
67.实施例四
68.图4是本发明实施例四所提供的一种数据传输装置的结构框图，该装置具体包括：数据位数标识获取模块410、传输数据构建模块420和电流通断控制模块430；
69.数据位数标识获取模块410，集成于所述第一控制模块，用于响应于获取到待传输的目标数据，根据所述目标数据的位数获取数据位数标识；
70.传输数据构建模块420，集成于所述第一控制模块，用于根据数据开始标识、所述数据位数标识以及所述目标数据，构建传输数据；
71.电流通断控制模块430，集成于所述第一控制模块，用于根据所述传输数据，向所述磁场线圈组件发出电流通断信号，以控制所述磁场线圈组件的磁场变化。
72.本发明实施例公开的技术方案，磁场发生装置通过第一控制模块，根据待传输的目标数据，控制磁场线圈组件的磁场变化，以磁场状态表示了真实的目标数据，实现了数据的无线传输，同时提高了数据的传输速率。
73.可选的，在上述技术方案的基础上，磁场发生装置，具体还包括：
74.传输数据获取模块，集成于所述第一控制模块，用于根据所述数据开始标识、所述目标数据以及数据结束标识，构建传输数据。
75.上述装置可执行本发明实施例二所提供的数据传输方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例二提供的方法。
76.实施例五
77.图5是本发明实施例五所提供的一种数据传输装置的结构框图，该装置具体包括：
电信号生成模块510、数据开始标识判断模块520和目标数据获取模块530；
78.电信号生成模块510，集成于所述霍尔传感器，用于根据所述磁场线圈组件的磁场变化，生成匹配的电信号，并将所述电信号发送给所述第二控制模块；
79.数据开始标识判断模块520，集成于所述第二控制模块，用于根据所述电信号获取接收数据，并判断所述接收数据中是否存在数据开始标识；
80.目标数据获取模块530，集成于所述第二控制模块，用于若确定所述接收数据中存在数据开始标识，则根据所述数据开始标识和数据位数标识提取所述目标数据。
81.本发明实施例公开的技术方案，磁场感应装置通过霍尔传感器基于检测到的磁场变化，生成匹配的电信号，并将电信号发送给第二控制模块，第二控制模块则根据霍尔传感器传输的电信号获取目标数据，实现了数据的无线接收，相比于传统技术方案中nfc等近距离无线通讯技术，不但提高了传输速率，而且降低了硬件成本。
82.可选的，在上述技术方案的基础上，磁场感应装置，具体还包括：
83.目标数据提取模块，集成于所述第二控制模块，用于根据所述数据开始标识以及数据结束标识，提取所述目标数据。
84.上述装置可执行本发明实施例三所提供的数据传输方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例三提供的方法。
85.实施例六
86.本发明实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括磁场发生装置和/或者磁场感应装置；所述磁场发生装置包括第一控制模块和磁场线圈组件，所述磁场感应装置包括霍尔传感器和第二控制模块；所述磁场发生装置用于实现本发明实施例二所述的数据传输方法，也即：所述第一控制模块响应于获取到待传输的目标数据，根据所述目标数据的位数获取数据位数标识；所述第一控制模块根据数据开始标识、所述数据位数标识以及所述目标数据，构建传输数据；所述第一控制模块根据所述传输数据，向所述磁场线圈组件发出电流通断信号，以控制所述磁场线圈组件的磁场变化。
87.所述磁场感应装置用于实现本发明实施例三所述的数据传输方法，也即：所述霍尔传感器根据所述磁场线圈组件的磁场变化，生成匹配的电信号，并将所述电信号发送给所述第二控制模块；所述第二控制模块根据所述电信号获取接收数据，并判断所述接收数据中是否存在数据开始标识；所述第二控制模块若确定所述接收数据中存在数据开始标识，则根据所述数据开始标识和数据位数标识提取所述目标数据。
88.实施例七
89.本发明实施例七还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例二所述的数据传输方法，或者实现如本发明实施例三所述的数据传输方法；该方法包括：
90.所述第一控制模块响应于获取到待传输的目标数据，根据所述目标数据的位数获取数据位数标识；
91.所述第一控制模块根据数据开始标识、所述数据位数标识以及所述目标数据，构建传输数据；
92.所述第一控制模块根据所述传输数据，向所述磁场线圈组件发出电流通断信号，
以控制所述磁场线圈组件的磁场变化。
93.或者所述霍尔传感器根据所述磁场线圈组件的磁场变化，生成匹配的电信号，并将所述电信号发送给所述第二控制模块；
94.所述第二控制模块根据所述电信号获取接收数据，并判断所述接收数据中是否存在数据开始标识；
95.所述第二控制模块若确定所述接收数据中存在数据开始标识，则根据所述数据开始标识和数据位数标识提取所述目标数据。
96.本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
97.计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
98.计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
99.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c ，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
100.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。