CN120676408A - 一种用于nfc设备的数据通信方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于NFC设备的数据通信方法及系统，涉及无线通信技术领域。所述方法包括：建立通信连接；基于历史命令帧的校验失败次数确定环境干扰率，并据此确定初始数据块长度；基于命令功能确定数据敏感度，结合初始数据块长度确定目标数据块长度；基于目标数据块长度对目标数据进行分块，得到初始子数据块并提取目标子序列；目标子序列为全0序列；基于目标子序列的长度及序列距离确定时钟同步丢失风险，结合初始子数据块确定目标子数据块，生成待发送子命令帧；基于当前发送顺序、历史子命令帧及待发送子命令帧的时钟同步丢失风险确定目标发送顺序；以目标发送顺序向目标设备发送待发送子命令帧。本申请提高了传输效率及系统鲁棒性。

Description

一种用于NFC设备的数据通信方法及系统

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，具体涉及一种用于NFC设备的数据通信方法及系统。

背景技术

近场通信（Near Field Communication，NFC）技术作为一种基于无线射频识别的短距离无线通信方式，凭借低功耗、无接触、安全性高等特性，已被广泛应用于移动支付、身份识别、门禁控制、智慧医疗及工业物联网等众多领域，并深度集成于智能手机、智能卡、可穿戴设备及嵌入式终端中。

现有的NFC通信过程依赖固定的帧结构与调制参数，在电磁干扰强烈、通信距离波动、设备移动速度不稳定等复杂环境下，固定帧长会导致在高干扰环境下误码率上升时，需整体重传完整数据帧，造成传输效率大幅下降，固定调制参数则无法适配数据内容的差异化需求，易引发同步丢失、通信延迟增加等问题，从而使得系统鲁棒性较差。

发明内容

为了解决相关技术存在的NFC通信过程依赖固定的帧结构与调制参数，从而导致数据传输效率较低及系统鲁棒性较差的问题，本申请提供了一种用于NFC设备的数据通信方法，所采用的技术方案具体如下：

建立与目标设备的通信连接；

基于第一历史预设时长内第一历史命令帧的校验失败次数确定环境干扰率，并基于所述环境干扰率确定初始数据块长度；

基于待发送命令帧中目标数据对应的命令功能确定数据敏感度，并基于所述数据敏感度及所述初始数据块长度确定目标数据块长度；所述目标数据为所述待发送命令帧中有效数据字段的数据；

基于所述目标数据块长度对所述目标数据进行分块，得到多个初始子数据块，并提取所述初始子数据块中的目标子序列；所述目标子序列为元素数目不小于2的全0序列；

基于所述目标子序列的长度及各所述目标子序列之间的序列距离确定时钟同步丢失风险，基于所述时钟同步丢失风险及所述初始子数据块确定目标子数据块，并生成对应的待发送子命令帧；

基于当前发送顺序下各所述待发送子命令帧与当前发送子命令帧的次序差、第二历史预设时长内历史子命令帧的所述时钟同步丢失风险、所述待发送子命令帧的所述时钟同步丢失风险确定目标发送顺序；

以所述目标发送顺序向所述目标设备发送各所述待发送子命令帧。

示例性地，所述基于第一历史预设时长内第一历史命令帧的校验失败次数确定环境干扰率，包括：在所述第一历史预设时长内，接收所述目标设备返回的所述第一历史命令帧的第一历史响应帧，基于所述第一历史响应帧的反馈结果统计校验失败的次数，得到所述校验失败次数；计算所述第一历史预设时长内所述校验失败次数与校验总次数的比值，记为所述环境干扰率；其中，所述校验总次数取所述第一历史预设时长内发送的所述第一历史命令帧的数目。

示例性地，所述基于所述环境干扰率确定初始数据块长度，包括：获取预先设定的最大数据荷载及最小数据荷载；将所述环境干扰率设为第一权重，并计算所述第一权重与所述最小数据荷载的乘积，记为第一长度因子；将1减去所述环境干扰率的差值记为第二权重，并计算所述第二权重与所述最大数据荷载的乘积，记为第二长度因子；计算所述第一长度因子与所述第二长度因子之和，记为所述初始数据块长度。

示例性地，所述基于待发送命令帧中目标数据对应的命令功能确定数据敏感度，并基于所述数据敏感度及所述初始数据块长度确定目标数据块长度，包括：在所述待发送命令帧的有效数据字段中读取命令类型及操作指令，得到所述命令功能；基于层次分析法确定所述命令功能对应的所述数据敏感度；将1减去所述数据敏感度的差值作为第三权重，计算所述第三权重与所述初始数据块长度的乘积并向下取整，得到所述目标数据块长度。

示例性地，所述基于所述目标子序列的长度及各所述目标子序列之间的序列距离确定时钟同步丢失风险，包括：针对所述初始子数据块中的任意两个所述目标子序列，获取位置在前的第一目标子序列中最后一个元素在所述初始子数据块中的第一位置标号，以及位置在后的第二目标子序列中第一个元素在所述初始子数据块中的第二位置标号，计算所述第二位置标号与所述第一位置标号的差值，记为所述第一目标子序列与所述第二目标子序列之间的所述序列距离；将所述初始子数据块中的各所述目标子序列依次作为参考子序列，针对各所述参考子序列，遍历所述初始子数据块中的全部所述目标子序列，并计算所述目标子序列与所述参考子序列的长度之和；基于各所述目标子序列与所述参考子序列的长度之和，以及各所述目标子序列与所述参考子序列之间的所述序列距离，确定所述参考子序列对应的风险因子；基于各所述参考子序列对应的风险因子确定所述初始子数据块的所述时钟同步丢失风险。

示例性地，所述基于所述时钟同步丢失风险及所述初始子数据块确定目标子数据块，并生成对应的待发送子命令帧，包括：当所述初始子数据块的所述时钟同步丢失风险大于等于预设阈值时，获取所述初始子数块各所述目标子序列中的最长目标子序列；在所述最长目标子序列中确定目标分割位置，并在所述目标分割位置处将所述初始子数据块划分为两个所述目标子数据块；基于所述待发送命令帧的数据格式生成所述目标子数据块对应的所述待发送子命令帧。

示例性地，所述基于所述时钟同步丢失风险及所述初始子数据块确定目标子数据块，并生成对应的待发送子命令帧，包括：当所述初始子数据块的所述时钟同步丢失风险小于所述预设阈值时，将所述初始子数据块作为所述目标子数据块；基于所述待发送命令帧的数据格式生成所述目标子数据块对应的所述待发送子命令帧。

示例性地，所述基于当前发送顺序下所述待发送子命令帧与当前发送子命令帧的次序差、第二历史预设时长内历史子命令帧的所述时钟同步丢失风险、所述待发送子命令帧的所述时钟同步丢失风险确定目标发送顺序，包括：获取当前时刻下待发送的所述当前发送子命令帧，并获取所述当前发送子命令帧在所述当前发送顺序下的第一次序；针对各所述待发送子命令帧，获取所述待发送子命令帧在所述当前发送顺序下的第二次序，并计算所述第二次序与所述第一次序的差值，得到所述次序差；确定所述第二历史预设时长内已经发送的所述历史子命令帧的所述时钟同步丢失风险并计算平均值，记为平均时钟同步丢失风险；将所述平均时钟同步丢失风险记为第四权重，基于所述第四权重与所述待发送子命令帧的所述时钟同步丢失风险确定第一优先因子；将1减去所述平均时钟同步丢失风险的差值记为第五权重，基于所述第五权重与所述次序差确定第二优先因子；基于所述第一优先因子及所述第二优先因子确定各所述待发送子命令帧的优选程，并基于所述优选程确定各所述待发送子命令帧的所述目标发送顺序。

示例性地，所述方法还包括：为各所述待发送子命令帧生成唯一标识；所述唯一标识包括所述待发送子命令帧所属的所述待发送命令帧的标识及其在所述待发送命令帧中的块标识。

对应地，本申请还提供了一种用于NFC设备的数据通信系统，包括：

连接模块，用于建立与目标设备的通信连接；

处理模块，用于基于第一历史预设时长内第一历史命令帧的校验失败次数确定环境干扰率，并基于所述环境干扰率确定初始数据块长度；

所述处理模块，还用于基于待发送命令帧中目标数据对应的命令功能确定数据敏感度，并基于所述数据敏感度及所述初始数据块长度确定目标数据块长度；所述目标数据为所述待发送命令帧中有效数据字段的数据；

所述处理模块，还用于基于所述目标数据块长度对所述目标数据进行分块，得到多个初始子数据块，并提取所述初始子数据块中的目标子序列；所述目标子序列为元素数目不小于2的全0序列；

所述处理模块，还用于基于所述目标子序列的长度及各所述目标子序列之间的序列距离确定时钟同步丢失风险，基于所述时钟同步丢失风险及所述初始子数据块确定目标子数据块，并生成对应的待发送子命令帧；

所述处理模块，还用于基于当前发送顺序下各所述待发送子命令帧与当前发送子命令帧的次序差、第二历史预设时长内历史子命令帧的所述时钟同步丢失风险、所述待发送子命令帧的所述时钟同步丢失风险确定目标发送顺序；

通信模块，用于以所述目标发送顺序向所述目标设备发送各所述待发送子命令帧。

本申请可以具有以下部分或全部有益效果：

在本申请所提供的用于NFC设备的数据通信方法中，通过环境干扰率动态调整初始数据块长度，从而可以在高干扰环境下采用更短数据块以减少重传成本，在低干扰环境下采用更长数据块以提高传输效率，实现了数据块长度对通信环境的自适；基于数据敏感度及初始数据块长度确定目标数据块长度，使得高敏感数据通过更短的数据块传输，以提升可靠性，普通数据通过更长数据块传输，以保障效率，平衡了数据传输的速度与稳定性；此外，本申请基于目标子序列的长度及各目标子序列之间的序列距离确定时钟同步丢失风险，并基于时钟同步丢失风险及初始子数据块确定目标子数据块，减少了同步丢失导致的通信失败，提升了通信稳定性；同时，本申请基于历史子命令帧的时钟同步丢失风险、当前待发送子命令帧的风险及次序差确定目标发送顺序，从而可以通过分散高风险数据的传输时机，降低集中干扰对整体通信的影响，进一步减少同步丢失概率，提高多帧连续传输的成功率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1示出了根据本申请示例性实施例的用于NFC设备的数据通信方法的流程图；

图2示出了根据本申请示例性实施例的用于NFC设备的数据通信系统的示意性框图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本申请为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本申请提出的一种用于NFC设备的数据通信方法及系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体说明本申请所提供的用于NFC设备的数据通信方法及系统的具体方案。

请参阅图1，其示出了本申请一个实施例提供的用于NFC设备的数据通信方法的方法流程图，如图1所示，该用于NFC设备的数据通信方法具体包括以下步骤：

S110：建立与目标设备的通信连接；

S120：基于第一历史预设时长内第一历史命令帧的校验失败次数确定环境干扰率，并基于环境干扰率确定初始数据块长度；

S130：基于待发送命令帧中目标数据对应的命令功能确定数据敏感度，并基于数据敏感度及初始数据块长度确定目标数据块长度；目标数据为待发送命令帧中有效数据字段的数据；

S140：基于目标数据块长度对目标数据进行分块，得到多个初始子数据块，并提取初始子数据块中的目标子序列；目标子序列为元素数目不小于2的全0序列；

S150：基于目标子序列的长度及各目标子序列之间的序列距离确定时钟同步丢失风险，基于时钟同步丢失风险及初始子数据块确定目标子数据块，并生成对应的待发送子命令帧；

S160：基于当前发送顺序下各待发送子命令帧与当前发送子命令帧的次序差、第二历史预设时长内历史子命令帧的时钟同步丢失风险、待发送子命令帧的时钟同步丢失风险确定目标发送顺序；

S170：以目标发送顺序向目标设备发送各待发送子命令帧。

下面，对上述用于NFC设备的数据通信方法的各个步骤进行详细说明：

在步骤S110中，建立与目标设备的通信连接。

本申请实施例所提供的NFC设备的数据通信方法用于NFC通信过程中的通信发起方。示例性地，该通信发起方可以为NFC读写设备，该NFC读写设备是一种基于近场通信技术的能够主动与其他NFC兼容设备建立短距离无线通信，并实现数据读取、写入、交互控制的专用终端设备。

在本申请实施例中，上述目标设备为NFC通信过程中的通信接收方，也即上述与NFC读写设备建立短距离无线通信的其他NFC兼容设备。示例性地，上述目标设备可以为智能卡（如交通卡、门禁卡）、支持 NFC 的手机、嵌入式 NFC 终端（如 POS 机、工业传感器）等。

在本申请实施例中，上述指通信连接指的是NFC读写设备与目标设备之间通过NFC协议完成初始化及链路协商后建立的双向数据传输链路。

示例性地，上述NFC读写设备建立与目标设备的通信连接可以实现如下：NFC读写设备启动射频模块，通过天线发射13.56MHz的交变电磁场，目标设备进入该交变电磁场后，通过电磁感应获取能量或主动激活自身射频模块，进入待通信状态；NFC读写设备通过发送初始化命令帧探测射频场内的目标设备，目标设备在接收到初始化命令帧后，向NFC读写设备返回响应帧，该响应帧包含自身设备类型、支持的通信速率等基础信息；若射频场内存在多个目标设备（如多张卡片同时靠近读卡器），NFC读写设备通过防冲突算法识别并选中其中一个目标设备，避免数据传输冲突；NFC读写设备与选中的目标设备协商具体通信参数，包括：数据速率、帧结构及链路层协议；目标设备返回表示“准备就绪”的响应帧，NFC读写设备验证响应帧的有效性后，确认通信连接建立。

在步骤S120中，基于第一历史预设时长内第一历史命令帧的校验失败次数确定环境干扰率，并基于环境干扰率确定初始数据块长度。

在通信连接建立后，上述NFC读写设备建立与目标设备在近场通信系统中通过命令帧和响应帧的形式进行数据交互。其中，上述命令帧是由NFC读写设备向目标设备主动发送的数据帧，用于向目标设备传达操作指令或请求信息；上述响应帧是目标设备在接收并处理NFC读写设备的命令帧后，向NFC读写设备返回的数据帧，用于反馈指令执行结果或所需数据。

在本申请实施例中，上述命令帧和响应帧的帧结构主要包含协议控制字节、卡片/节点标识、有效数据字段与循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check，CRC）数据。其中，上述协议控制字节是帧结构中的首个或核心控制字段，用于定义该帧的传输规则和类型属性；上述卡片/节点标识是定位通信对象的字段，用于唯一标识当前交互的设备，在存在多个目标设备的场景下（如超市收银台附近有多个支付卡），NFC读写设备通过该标识指定用于交互的目标设备，避免对其他目标设备发送指令；上述有效数据字段是帧结构中承载实际交互信息的核心字段，长度可根据传输需求变化，用于传递具体的指令或数据；上述校验数据是帧结构末尾的校验字段，是通过对帧中前序字段（协议控制字节、卡片/节点标识及有效数据字段）进行CRC算法计算得到的校验值。

在本申请实施例中，上述第一历史预设时长为通信系统预先设定的当前通信阶段之前的一段历史通信统计窗口时长，其作用是通过历史通信统计窗口时长的通信数据评估当前环境的干扰程度，示例性地，上述历史通信统计窗口时长的窗口时长可根据应用场景调整，高频干扰场景可设较短时长，以快速响应环境变化。

在本申请实施例中，上述第一历史命令帧指的是在上述第一历史预设时长内，NFC读写设备向目标设备发送的所有命令帧，用于统计第一历史预设时长内数据传输错误情况。

在本申请实施例中，上述校验失败次数为上述第一历史命令帧中因传输干扰导致帧校验未通过的次数。

在本申请实施例中，上述环境干扰率为用于量化当前通信环境干扰程度的指标。

示例性地，上述基于第一历史预设时长内第一历史命令帧的校验失败次数确定环境干扰率可以实现如下：在第一历史预设时长内，接收目标设备返回的第一历史命令帧的第一历史响应帧，基于第一历史响应帧的反馈结果统计校验失败的次数，得到校验失败次数；计算第一历史预设时长内校验失败次数与校验总次数的比值，记为环境干扰率；其中，校验总次数取第一历史预设时长内发送的第一历史命令帧的数目。具体地，该环境干扰率可以通过以下公式计算得到：

其中，为当前时刻下的环境干扰率；为第一历史预设时长内CRC校验失败次数，也即返回校验失败的第一历史响应帧的数目；为第一历史预设时长内CRC校验总次数，也即第一历史预设时长内发送的第一历史命令帧的数目；的值越大，反映第一历史预设时长内校验失败的次数越大，校验失败的次数在校验总次数中所占的比例越大，当前通信环境受到的干扰程度越大。

在相关技术中，上述有效数据字段承载的数据长度通常为固定长度，例如，普通命令帧数据载荷通常为32字节，高容量数据传输时最大可达254字节。然而，在当前通信系统存在干扰的情况下，数据传输的错误率升高，若仍使用固定帧长，则在传输错误时，需要对出现错误的整个命令帧重传，重复传输数据量过大，导致传输效率及鲁棒性下降。为了解决该问题，本申请实施例可以将上述计算得到的环境干扰率作为调节权重，对有效数据字段承载的数据长度进行动态调整，上述初始数据块长度即为在该动态调整过程中，对目标数据进行初步划分的数据块的长度，其中，上述目标数据即为有效数据字段承载的数据。

示例性地，上述基于环境干扰率确定初始数据块长度可以实现如下：获取预先设定的最大数据荷载及最小数据荷载；将环境干扰率设为第一权重，并计算第一权重与最小数据荷载的乘积，记为第一长度因子；将1减去环境干扰率的差值记为第二权重，并计算第二权重与最大数据荷载的乘积，记为第二长度因子；计算第一长度因子与第二长度因子之和，记为初始数据块长度。具体地，上述初始数据块长度可以通过以下公式计算得到：

其中，为对目标数据进行划分的初始数据块长度；为上述第一权重（环境干扰率）；为上述第二权重；为上述最小数据荷载，为预先设定的初始数据块长度的最小值；为上述最大数据荷载，为预先设定的初始数据块长度的最大值；第一权重的值越大，反映当前通信系统受到的干扰程度越高，数据传输出现错误的概率越高，则需要为各数据块分配更小的初始数据块长度，以在传输出现错误时，减少需要重新传输的数据量；第二权重的值越大，反映当前通信系统受到的干扰程度越小，数据传输出现错误的概率越低，则可以为各数据块分配更大的初始数据块长度，以提高数据传输效率；上述公式通过第一长度因子与第二长度因子实现了数据传输效率及稳定性的平衡。

在本申请实施例中，动态调整初始数据块长度的时间间隔可以基于实际场景的需要设定。示例性地，可以每隔50ms进行初始数据块长度的更新。

在步骤S130中，基于待发送命令帧中目标数据对应的命令功能确定数据敏感度，并基于数据敏感度及初始数据块长度确定目标数据块长度；目标数据为待发送命令帧中有效数据字段的数据。

在本申请实施例中，上述待发送命令帧为NFC通信过程中，NFC读写设备建立将要发给目标设备的命令帧，用于向目标设备传达特定操作指令或请求。

在本申请实施例中，上述目标数据为待发送命令帧中有效数据字段所承载的实际交互信息，是数据传输的核心内容。示例性地，上述目标数据可以为支付金额、身份验证信息、设备控制指令等数据。

在本申请实施例中，上述命令功能指待发送命令帧的具体操作目的或功能类型，即该命令帧希望目标设备执行的具体任务。示例性地，该命令功能可以为读取目标设备存储的敏感信息（如银行卡余额）、写入配置参数、验证设备合法性、查询设备状态等。

具体地，上述待发送命令帧中有效数据字段可以应用协议数据单元（ApplicationProtocol Data Unit，APDU）命令结构。该APDU命令结构如下：

其中，[CLA]表示命令帧中的指示命令所属的类别（如安全、数据、文件系统）、[INS]表示命令帧指定具体操作类型（如读、写、认证）；[P1]、[P2]表示操作参数（如地址）；[Data]表示写入数据或认证材料等；[Le]表示期望响应长度。

上述命令功能可以通过[CLA]及[INS]的字段组合确定。示例性地，部分命令功能与字段组合的对应关系可以如下表1所示：

表1：

在本申请实施例中，上述数据敏感度为用于衡量目标数据的重要性、保密性或完整性要求的指标，通常与命令功能直接关联；目标数据的数据敏感度越高，则数据传输过程中对错误（如传输丢失、篡改）的容忍度越低，对传输可靠性的要求越高；目标数据的数据敏感度越低，则对传输错误的容忍度相对越高，可适当优先考虑传输效率。

在本申请实施例中，上述目标数据块长度为最终确定的用于实际划分目标数据的数据块长度，由数据敏感度和初始数据块长度共同决定。

示例性地，上述基于待发送命令帧中目标数据对应的命令功能确定数据敏感度，并基于数据敏感度及初始数据块长度确定目标数据块长度可以实现如下：在待发送命令帧的有效数据字段中读取命令类型及操作指令，得到命令功能，具体地，上述命令类型基于上述[CLA]字段确定，上述操作指令可以基于上述[INS]字段确定，通过[CLA]及[INS]的字段组合可以确定命令功能；基于层次分析法确定命令功能对应的数据敏感度。需要说明的是，上述层次分析法的具体实现与现有技术相同，在此不再赘述；将1减去数据敏感度的差值作为第三权重，计算第三权重与初始数据块长度的乘积并向下取整，得到目标数据块长度。

具体地，假设通过层次分析法确定得到第类命令的数据敏感度为为例，上述目标数据块长度可以通过以下公式计算得到：

其中，为目标数据块长度；为待发送命令帧的命令功能（此处为第类命令）对应的数据敏感度，；为上述第三权重；为初始数据块长度；为向下取整函数；目标数据的数据敏感度越高，对数据传输的可靠性要求越高，为其分配的数块长度应越短，故上述公式将作为调整权重对初始数据块长度进一步调整得到目标数据块长度。

在步骤S140中，基于目标数据块长度对目标数据进行分块，得到多个初始子数据块，并提取初始子数据块中的目标子序列；目标子序列为元素数目不小于2的全0序列。

在本申请实施例中，上述初始子数据块为基于目标数据块长度对目标数据进行分割得到的若干个子数据块。具体地，假设上述待发送命令帧中目标数据的长度为100字节，通过上述方法计算得到的目标数据块长度为40字节，则可以将目标数据分割为初始子数据块1（40字节）、初始子数据块2（40字节）以及初始子数据块3（20字节）。

在本申请实施例中，上述目标子序列指的是在初始子数据块中存在元素数目不小于2的全0序列。示例性地，假设某一初始子数据块为1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0，则提取到的多个目标子序列标注结果为：1 [0 0 0] 1 0 1 [0 0 0 0] 1 1 [0 0]。

在步骤S150中，基于目标子序列的长度及各目标子序列之间的序列距离确定时钟同步丢失风险，基于时钟同步丢失风险及初始子数据块确定目标子数据块，并生成对应的待发送子命令帧。

在NFC通信过程中，当数据帧中出现大量连续的0位时，目标设备将长时间接收不到任何载波信号，而上述目标设备的接收电路依赖载波信号进行同步，长时间无载波将使其本地时钟漂移，误判起止位；在本申请实施例中，上述时钟同步丢失风险即用于量化上述同步失败的可能性，该时钟同步丢失风险越高，反映数据传输中因同步问题导致错误的概率越大。

在本申请实施例中，上述序列距离用于表征其对应的两个目标子序列之间的距离。示例性地，该序列距离可以基于在前的目标子序列的最后一个元素及在后的目标子序列的第一个元素在对应的初始子数据块中的位置确定。

示例性地，上述基于目标子序列的长度及各目标子序列之间的序列距离确定时钟同步丢失风险可以实现如下：针对初始子数据块中的任意两个目标子序列，获取位置在前的第一目标子序列中最后一个元素在初始子数据块中的第一位置标号，以及位置在后的第二目标子序列中第一个元素在初始子数据块中的第二位置标号，计算第二位置标号与第一位置标号的差值，记为第一目标子序列与第二目标子序列之间的序列距离；将初始子数据块中的各目标子序列依次作为参考子序列，针对各参考子序列，遍历初始子数据块中的全部目标子序列，并计算目标子序列与参考子序列的长度之和；基于各目标子序列与参考子序列的长度之和，以及各目标子序列与参考子序列之间的序列距离，确定参考子序列对应的风险因子；基于各参考子序列对应的风险因子确定初始子数据块的时钟同步丢失风险。

具体地，以上述初始子数据块1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0为例，上述目标子序列的标注结果为：1 [0 0 0] 1 0 1 [0 0 0 0] 1 1 [0 0]，共标注得到[0 0 0]、[0 0 00]及[0 0]三个目标子序列，以计算第一个目标序列与第二个目标序列之间的序列距离为例，以1为始依次标注初始子数据块中各个元素的位置标号，第一个目标子序列中的最后一个元素在该初始子数据块中的位置标号为4，第一个目标子序列中的第一个元素在该初始子数据块中的位置标号为8，则第一个目标子序列与第二个目标子序列之间的序列距离为：8-4=4。其他任意两个目标子序列之间的序列距离同理可得。

具体地，上述初始子数据块的时钟同步丢失风险可以通过以下公式得到：

其中，为第i个初始子数据块的时钟同步丢失风险；为初始子数据块中目标子序列的个数；为第i个初始子数据块中第j个目标子序列的长度（也即第j个目标子序列中0的数目）；为第i个初始子数据块中第个目标子序列的长度（也即第个目标子序列中0的数目）；为第j个目标子序列与第个目标子序列之间的序列距离，其中，第个目标子序列为上述参考子序列。同时，为了避免分母为0，当时，取；该公式通过量化目标子序列的长度和序列距离对时钟同步丢失风险的综合影响，最终以最严重的风险场景作为第i个初始子数据块的整体风险值。具体地，的值越大，反映第j个目标子序列与第个目标子序列的无跳变时间总和越长，对时钟同步丢失风险的贡献越高；的值越小，反映第j个目标子序列与第个目标子序列的无跳变时段越集中，进一步放大同步丢失的可能性；通过固定第个目标子序列，计算第个目标子序列与所有目标子序列（包括第个目标子序列）的风险贡献之和；max为取最大值函数，取各参考子序列求和结果最大的风险因子作为第i个初始子数据块的时钟同步丢失风险，可以量化最严重的风险场景。

在本申请实施例中，上述目标子数据块对初始子数据块进行风险调整后得到的最终子数据块，通过该风险调整可以降低时钟同步丢失风险，确保传输可靠性。

示例性地，上述基于时钟同步丢失风险及初始子数据块确定目标子数据块，并生成对应的待发送子命令帧可以实现如下：当初始子数据块的时钟同步丢失风险大于等于预设阈值时，获取初始子数块各所述目标子序列中的最长目标子序列；在最长目标子序列中确定目标分割位置，并在目标分割位置处将初始子数据块划分为两个目标子数据块；基于待发送命令帧的数据格式生成目标子数据块对应的待发送子命令帧。

具体地，假设上述预设阈值为20，则当20时，为了降低时钟同步丢失的风险，需对初始子数据块进行进一步的划分，示例性地，可以从初始子数据块中最长的目标子序列的任意位置将初始子数据块切分为两个目标子数据块；继承待发送命令帧的协议控制字节及卡片/节点标识字段，将目标子数据块作为有效数据字段承载的实际交互信息，并通过CRC算法计算得到的CRC校验数据，生成目标子数据块对应的待发送子命令帧。

在本申请实施例中，当初始子数据块的时钟同步丢失风险小于预设阈值时，无需对初始子数据块进一步划分，将初始子数据块作为目标子数据块，并基于待发送命令帧的数据格式生成目标子数据块对应的待发送子命令帧；需要说明的是，生成待发送子命令帧的方法与上文相同，此处不再赘述。

在步骤S160中，基于当前发送顺序下各待发送子命令帧与当前发送子命令帧的次序差、第二历史预设时长内历史子命令帧的时钟同步丢失风险、待发送子命令帧的时钟同步丢失风险确定目标发送顺序。

在本申请实施例中，上述当前发送顺序指的是在对发送顺序进行优化调整之前，通信系统已确定的用于安排多个待发送子命令帧发送先后次序的初始排列顺序。

在本申请实施例中，上述次序差为在初始预设的发送队列中，当前准备发送的子命令帧 与尚未发送的待发送子命令帧之间的发送顺序的差值，该次序差用于衡量待发送子命令帧与当前发送子命令帧的先后紧迫性，避免过度打乱原有顺序导致传输延迟。

在本申请实施例中，上述第二历史预设时长是过去时间中的一个固定时间窗口（如过去 5 分钟），用于统计近期传输的历史数据；上述历史子命令帧为上述第二历史预设时长内已经完成发送的子命令帧；上述历史子命令帧的时钟同步丢失风险值用于反映近期信道稳定性或设备同步能力，其计算方法已在上文详细阐明，此处不再赘述。

在本申请实施例中，上述目标发送顺序指的是对当前发送顺序进行优化调整，最终确定的用于安排多个待发送子命令帧实际发送先后次序的最优排列顺序。

示例性地，上述基于当前发送顺序下各待发送子命令帧与当前发送子命令帧的次序差、第二历史预设时长内历史子命令帧的时钟同步丢失风险、待发送子命令帧的时钟同步丢失风险确定目标发送顺序可以实现如下：获取当前时刻下待发送的当前发送子命令帧，并获取当前发送子命令帧在当前发送顺序下的第一次序；针对各待发送子命令帧，获取待发送子命令帧在当前发送顺序下的第二次序，并计算第二次序与第一次序的差值，得到次序差；确定第二历史预设时长内已经发送的历史子命令帧的时钟同步丢失风险并计算平均值，记为平均时钟同步丢失风险；将平均时钟同步丢失风险记为第四权重，基于第四权重与待发送子命令帧的时钟同步丢失风险确定第一优先因子；将1减去平均时钟同步丢失风险的差值记为第五权重，基于第五权重与次序差确定第二优先因子；基于第一优先因子及第二优先因子确定各待发送子命令帧的优选程，并基于优选程确定各待发送子命令帧的目标发送顺序。

具体地，若当前发送子命令帧在当前发送顺序中为第2个（也即上述第一次序）发送的子命令帧，某待发送子命令帧在当前发送顺序中为第5个（也即上述第二次序）发送的子命令帧，则二者的次序差为3。

假设上述第二历史预设时长为过去的T个时刻，且通过上述方法计算得到各时刻发送的历史子命令帧的时钟同步丢失风险序列如下：

以第k个待发送子命令帧为例，该第k个待发送子命令帧的优选程可以通过以下公式确定：

其中，为第k个待发送子命令帧的优选程；为上述历史子命令帧的平均时钟同步丢失风险，该的值越大，反映历史时钟同步丢失风险越高，证明当前信道易受干扰，应优先时钟同步丢失风险低的待发送子命令帧；为当前发送顺序下第k个待发送子命令帧与当前发送子命令帧的次序差；norm为归一化函数；为上述第一优先因子，该项实现逻辑为：当上述历史时钟同步丢失风险较低时，更侧重遵循当前发送顺序 的合理性，优先安排原本距离当前发送帧较近的待发送帧，减少对原有顺序的大幅调整，降低调度复杂度；为第k个待发送子命令帧的时钟同步丢失风险；为上述第二优先因子，该项实现逻辑为：当历史传输风险较高时，更侧重规避风险，优先安排自身风险低的待发送帧，避免高风险帧集中发送，减少同步丢失概率。

在本申请实施例中，在得到各待发送子命令帧的优选程，基于优选程从高到低的顺序确定目标发送顺序。

为了实现交错传输而不影响顺序，本申请实施例在NFC读写设备端通过附加序列号或时标来管理命令的顺序，确保交错的命令仍能正确解析。示例性地，可以为各待发送子命令帧生成唯一标识；上述唯一标识包括待发送子命令帧所属的待发送命令帧的标识及其在待发送命令帧中的块标识。具体地，可以在每个待发送子命令帧中新增字段及字段，其中，字段用于标识待发送子命令帧所属的待发送命令帧，字段用于标识待发送子命令帧在其所属的待发送命令帧中的块标识。例如，{SEQ_ID=0x01,BLOCK=1/2}表示当前待发送子命令帧为待发送命令帧1的子命令帧，该待发送命令帧1通过上述方法被划分为2个目标子数据块，当前待发送子命令帧对应的数据块为未经调整的原发送顺序下的第1个目标子数据块。

在步骤S170中，以目标发送顺序向目标设备发送各待发送子命令帧。

在本申请实施例中，在确定目标发送顺序后，NFC读写设备基于确定的各待发送子命令帧的优选程，按从高到低排序构建遵循目标发送顺序的发送队列；为每个待发送子命令帧附加唯一标识（包括用于标记所属原始命令的 SEQ_ID 字段和标记在原始命令中块序号的 BLOCK字段），确保目标设备可识别顺序；按队列顺序依次将待发送子命令帧调制为射频信号发送至目标设备，并等待目标设备的确认响应，若未收到响应，则按预设机制重传待发送子命令帧；目标设备接收到待发送子命令帧后，通过解析标识字段分组存储子命令帧，待同一原始命令的所有子命令帧均接收完成后，按块序号重组为完整命令并执行相应操作。

上述主要从方法的角度对本申请实施例提供的方案进行了介绍。为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

对应地，本申请实施例还提供了一种用于NFC设备的数据通信系统，参考图2所示，该用于NFC设备的数据通信系统200可以包括连接模块210、处理模块220及通信模块230，其中：

连接模块，用于建立与目标设备的通信连接；

处理模块，用于基于第一历史预设时长内第一历史命令帧的校验失败次数确定环境干扰率，并基于环境干扰率确定初始数据块长度；

处理模块，还用于基于待发送命令帧中目标数据对应的命令功能确定数据敏感度，并基于数据敏感度及初始数据块长度确定目标数据块长度；目标数据为待发送命令帧中有效数据字段的数据；

处理模块，还用于基于目标数据块长度对所述目标数据进行分块，得到多个初始子数据块，并提取初始子数据块中的目标子序列；目标子序列为元素数目不小于2的全0序列；

处理模块，还用于基于目标子序列的长度及目标子序列之间的序列距离确定时钟同步丢失风险，基于时钟同步丢失风险及初始子数据块确定目标子数据块，并生成对应的待发送子命令帧；

处理模块，还用于基于当前发送顺序下各待发送子命令帧与当前发送子命令帧的次序差、第二历史预设时长内历史子命令帧的时钟同步丢失风险、待发送子命令帧的时钟同步丢失风险确定目标发送顺序；

通信模块，用于以目标发送顺序向所述目标设备发送各待发送子命令帧。

上述用于NFC设备的数据通信系统的具体实现细节已经在用于NFC设备的数据通信方法的对应位置进行了详细说明，故在此不再赘述。

需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

Claims (10)

1.一种用于NFC设备的数据通信方法，其特征在于，所述方法包括：

建立与目标设备的通信连接；

基于第一历史预设时长内第一历史命令帧的校验失败次数确定环境干扰率，并基于所述环境干扰率确定初始数据块长度；

基于待发送命令帧中目标数据对应的命令功能确定数据敏感度，并基于所述数据敏感度及所述初始数据块长度确定目标数据块长度；所述目标数据为所述待发送命令帧中有效数据字段的数据；

基于所述目标数据块长度对所述目标数据进行分块，得到多个初始子数据块，并提取所述初始子数据块中的目标子序列；所述目标子序列为元素数目不小于2的全0序列；

基于所述目标子序列的长度及各所述目标子序列之间的序列距离确定时钟同步丢失风险，基于所述时钟同步丢失风险及所述初始子数据块确定目标子数据块，并生成对应的待发送子命令帧；

基于当前发送顺序下各所述待发送子命令帧与当前发送子命令帧的次序差、第二历史预设时长内历史子命令帧的所述时钟同步丢失风险、所述待发送子命令帧的所述时钟同步丢失风险确定目标发送顺序；

以所述目标发送顺序向所述目标设备发送各所述待发送子命令帧。

2.根据权利要求1所述的用于NFC设备的数据通信方法，其特征在于，所述基于第一历史预设时长内第一历史命令帧的校验失败次数确定环境干扰率，包括：

在所述第一历史预设时长内，接收所述目标设备返回的所述第一历史命令帧的第一历史响应帧，基于所述第一历史响应帧的反馈结果统计校验失败的次数，得到所述校验失败次数；

计算所述第一历史预设时长内所述校验失败次数与校验总次数的比值，记为所述环境干扰率；其中，所述校验总次数取所述第一历史预设时长内发送的所述第一历史命令帧的数目。

3.根据权利要求1所述的用于NFC设备的数据通信方法，其特征在于，所述基于所述环境干扰率确定初始数据块长度，包括：

获取预先设定的最大数据荷载及最小数据荷载；

将所述环境干扰率设为第一权重，并计算所述第一权重与所述最小数据荷载的乘积，记为第一长度因子；

将1减去所述环境干扰率的差值记为第二权重，并计算所述第二权重与所述最大数据荷载的乘积，记为第二长度因子；

计算所述第一长度因子与所述第二长度因子之和，记为所述初始数据块长度。

4.根据权利要求1所述的用于NFC设备的数据通信方法，其特征在于，所述基于待发送命令帧中目标数据对应的命令功能确定数据敏感度，并基于所述数据敏感度及所述初始数据块长度确定目标数据块长度，包括：

在所述待发送命令帧的有效数据字段中读取命令类型及操作指令，得到所述命令功能；

基于层次分析法确定所述命令功能对应的所述数据敏感度；

将1减去所述数据敏感度的差值作为第三权重，计算所述第三权重与所述初始数据块长度的乘积并向下取整，得到所述目标数据块长度。

5.根据权利要求1所述的用于NFC设备的数据通信方法，其特征在于，所述基于所述目标子序列的长度及各所述目标子序列之间的序列距离确定时钟同步丢失风险，包括：

针对所述初始子数据块中的任意两个所述目标子序列，获取位置在前的第一目标子序列中最后一个元素在所述初始子数据块中的第一位置标号，以及位置在后的第二目标子序列中第一个元素在所述初始子数据块中的第二位置标号，计算所述第二位置标号与所述第一位置标号的差值，记为所述第一目标子序列与所述第二目标子序列之间的所述序列距离；

将所述初始子数据块中的各所述目标子序列依次作为参考子序列，针对各所述参考子序列，遍历所述初始子数据块中的全部所述目标子序列，并计算所述目标子序列与所述参考子序列的长度之和；

基于各所述目标子序列与所述参考子序列的长度之和，以及各所述目标子序列与所述参考子序列之间的所述序列距离，确定所述参考子序列对应的风险因子；

基于各所述参考子序列对应的风险因子确定所述初始子数据块的所述时钟同步丢失风险。

6.根据权利要求5所述的用于NFC设备的数据通信方法，其特征在于，所述基于所述时钟同步丢失风险及所述初始子数据块确定目标子数据块，并生成对应的待发送子命令帧，包括：

当所述初始子数据块的所述时钟同步丢失风险大于等于预设阈值时，获取所述初始子数块各所述目标子序列中的最长目标子序列；

在所述最长目标子序列中确定目标分割位置，并在所述目标分割位置处将所述初始子数据块划分为两个所述目标子数据块；

基于所述待发送命令帧的数据格式生成所述目标子数据块对应的所述待发送子命令帧。

7.根据权利要求6所述的用于NFC设备的数据通信方法，其特征在于，所述基于所述时钟同步丢失风险及所述初始子数据块确定目标子数据块，并生成对应的待发送子命令帧，包括：

当所述初始子数据块的所述时钟同步丢失风险小于所述预设阈值时，将所述初始子数据块作为所述目标子数据块；

基于所述待发送命令帧的数据格式生成所述目标子数据块对应的所述待发送子命令帧。

8.根据权利要求1所述的用于NFC设备的数据通信方法，其特征在于，所述基于当前发送顺序下所述待发送子命令帧与当前发送子命令帧的次序差、第二历史预设时长内历史子命令帧的所述时钟同步丢失风险、所述待发送子命令帧的所述时钟同步丢失风险确定目标发送顺序，包括：

获取当前时刻下待发送的所述当前发送子命令帧，并获取所述当前发送子命令帧在所述当前发送顺序下的第一次序；

针对各所述待发送子命令帧，获取所述待发送子命令帧在所述当前发送顺序下的第二次序，并计算所述第二次序与所述第一次序的差值，得到所述次序差；

确定所述第二历史预设时长内已经发送的所述历史子命令帧的所述时钟同步丢失风险并计算平均值，记为平均时钟同步丢失风险；

将所述平均时钟同步丢失风险记为第四权重，基于所述第四权重与所述待发送子命令帧的所述时钟同步丢失风险确定第一优先因子；

将1减去所述平均时钟同步丢失风险的差值记为第五权重，基于所述第五权重与所述次序差确定第二优先因子；

基于所述第一优先因子及所述第二优先因子确定各所述待发送子命令帧的优选程，并基于所述优选程确定各所述待发送子命令帧的所述目标发送顺序。

9.根据权利要求1所述的用于NFC设备的数据通信方法，其特征在于，所述方法还包括：

为各所述待发送子命令帧生成唯一标识；所述唯一标识包括所述待发送子命令帧所属的所述待发送命令帧的标识及其在所述待发送命令帧中的块标识。

10.一种用于NFC设备的数据通信系统，其特征在于，所述系统包括：

连接模块，用于建立与目标设备的通信连接；

处理模块，用于基于第一历史预设时长内第一历史命令帧的校验失败次数确定环境干扰率，并基于所述环境干扰率确定初始数据块长度；

所述处理模块，还用于基于待发送命令帧中目标数据对应的命令功能确定数据敏感度，并基于所述数据敏感度及所述初始数据块长度确定目标数据块长度；所述目标数据为所述待发送命令帧中有效数据字段的数据；

所述处理模块，还用于基于所述目标数据块长度对所述目标数据进行分块，得到多个初始子数据块，并提取所述初始子数据块中的目标子序列；所述目标子序列为元素数目不小于2的全0序列；

所述处理模块，还用于基于所述目标子序列的长度及各所述目标子序列之间的序列距离确定时钟同步丢失风险，基于所述时钟同步丢失风险及所述初始子数据块确定目标子数据块，并生成对应的待发送子命令帧；

所述处理模块，还用于基于当前发送顺序下各所述待发送子命令帧与当前发送子命令帧的次序差、第二历史预设时长内历史子命令帧的所述时钟同步丢失风险、所述待发送子命令帧的所述时钟同步丢失风险确定目标发送顺序；

通信模块，用于以所述目标发送顺序向所述目标设备发送各所述待发送子命令帧。