一种答题器及答题器的通信方法技术领域
本发明实施方式涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种答题器及答题器的通信
方法。
背景技术
2.4GHz是工作在工业、科学和医用(Industrial Scientific Medical，ISM)频段
的一个频段。一般来说世界各国均保留了一些无线频段，以用于工业、科学研究和微波医疗
方面的应用。应用这些频段无需许可证，只需要遵守一定的发射功率(一般低于1W)，并且不
要对其它频段造成干扰即可。ISM频段在各国的规定并不统一。而2.4GHz为各国共同的ISM
频段。因此无线局域网(IEEE802.11b/IEEE802.11g)、蓝牙、ZigBee等无线网络，均可工作在
2.4GHz频段上。
近场通信(Near Field Communication，NFC)技术由非接触式射频识别(Radio
Frequency Identification，RFID)演变而来，由飞利浦半导体、诺基亚和索尼共同研制开
发，其基础是RFID及互连技术。近场通信技术是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz频
率运行于10厘米距离内。其传输速度有106Kbit/秒、212Kbit/秒或者424Kbit/秒三种。目前
近场通信已通过成为ISO/IEC IS 18092国际标准、ECMA-340标准与ETSI TS 102 190标准。
NFC采用主动和被动两种读取模式。能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。
现有的答题器一般工作在2.4GHz频率，需要与主机建立2.4GHz的无线信道。主机
通过建立的无线信道下发数据给答题器，答题器完成人机交互后，再由答题器将人机交互
的结果通过该无线信道返回主机。发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术存在如下
问题：答题器与主机建立无线信道的过程复杂，且答题时需要和主机实时保持通信，功耗较
大。
发明内容
为解决上述技术问题，简化答题器与主机建立无线信道的流程同时节省功耗，本
发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种答题器，包括：分别与控制器相连的第一通
信单元、人机交互单元和第二通信单元；所述第一通信单元，用于通过13.56MHz频段无线信
道接收主机下发的配置信息；所述人机交互单元，用于接收用户输入的答题信息；所述控制
器，用于获取所述的配置信息，通过所述配置信息控制第二通信单元与所述主机之间建立
基于2.4GHz频段的无线信道，通过所述无线信道接收主机下发的数据，上传所述用户输入
的答题信息。
其中，所述配置信息包括卡号、通信频点、通信地址和/或答题器编号。
其中，所述第一通信单元进一步包括：13.56MHz天线和13.56MHz可读写标签单元；
其中，所述13.56MHz天线用于通过与所述主机建立的13.56MHz频段无线信道接收配置信
息；所述13.56MHz可读写标签单元用于存储所述配置信息。
其中，所述13.56MHz可读写标签单元还用于根据所述主机下发的新的配置信息更
新其存储的配置信息。
其中，所述第二通信单元进一步包括：2.4GHz频段天线和射频单元，用于与所述主
机之间建立基于2.4GHz频段的无线信道。
其中，所述人机交互单元包括：显示屏、触摸屏和/或键盘。
其中，还包括时钟单元，用于向所述控制器提供时间信息。
其中，所述控制器还包括第一判断单元和状态切换单元；其中，所述第一判断单元
用于判断所述主机是否广播下发数据；若否，所述状态切换单元将所述答题器切换为非接
收状态，设置答题器接收广播数据时间为t1；若是，所述状态切换单元将所述答题器切换为
接收状态，延长答题器接收广播数据时间为t2；时间t2大于时间t1。
其中，所述控制器还包括第二判断单元，当所述答题器处于所述非接收状态，所述
第二判断单元用于判断是否约定的使用时间到；若是，所述状态切换单元将所述答题器切
换为激活状态；若否，所述状态切换单元将所述答题器切换为深度睡眠状态。
其中，所述控制器还包括第三判断单元，当所述答题器处于所述深度睡眠状态，所
述第三判断单元用于判断是否接收到人机交互单元输入的输入信号；若是，所述状态切换
单元将所述答题器切换为唤醒状态；若否，保持答题器的所述深度睡眠状态。
其中，所述控制器还包括第四判断单元，当所述答题器处于所述唤醒状态，所述第
四判断单元用于判断是否接收到所述主机下发的解除人机交互单元锁定信号；若是，所述
状态切换单元将所述答题器切换为激活状态；若否，所述状态切换单元将所述答题器切换
为深度睡眠状态。
为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种答题
器与主机的交互方法，包括：通过13.56MHz频段无线信道接收主机下发的配置信息；根据所
述配置信息建立与所述主机之间基于2.4GHz频段的无线信道；通过所述建立的2.4GHz无线
信道接收所述主机下发的数据，以及通过所述建立的2.4GHz无线信道上传用户输入的答题
信息。
其中，所述配置信息包括卡号、通信频点、通信地址和/或答题器编号。
其中，当建立与所述主机之间基于2.4GHz频段的无线信道后，判断所述主机是否
广播下发数据；若否，将所述答题器切换为非接收状态，设置接收广播数据时间为t1；若是，
将所述答题器切换为接收状态，延长接收广播数据时间为t2；时间t2大于时间t1。
其中，当所述答题器处于所述非接收状态，判断是否约定的使用时间到；若是，将
所述答题器切换为激活状态；若否，将所述答题器切换为深度睡眠状态。
其中，当所述答题器处于所述深度睡眠状态，判断是否接收到人机交互的输入信
号；若是，将所述答题器切换为唤醒状态；若否，保持答题器的所述深度睡眠状态。
其中，当所述答题器处于所述唤醒状态，判断是否接收到所述主机下发的解除人
机交互单元锁定信号；将所述答题器切换为激活状态；若否，将所述答题器切换为深度睡眠
状态。
本发明实施方式的有益效果是：答题器基于13.56MHz频段的无线信道接收主机下
发的配置信息，基于所述配置信息建立与主机的基于2.4GHz频段的无线信道，简化了答题
器与主机建立无线信道的流程同时节省功耗。此外，答题器不用实时保持接收主机下发数
据的接收状态，可以节省功耗。与此同时，答题器也不用实时保持人机交互的状态，也可以
进一步节省功耗。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的一种主机与若干答题器交互的硬件网络架构图；
图2是本发明实施方式提供的一种答题器的硬件组成结构示意图；
图3是本发明实施方式提供的另一种答题器的硬件组成结构示意图；
图4是本发明实施方式提供的一种答题器中控制器的功能单元组成结构示意图；
图5是本发明实施方式提供的一种答题器的通信方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明实施方式提供的一种主机与若干答题器交互的硬件网络架
构图。主机10采用近场通信技术，通过13.56MHz频段的无线信道广播下发配置信息给答题
器20，答题器20根据接收到的配置信息与主机10建立基于2.4GHz频段的无线信道。主机10
通过建立的2.4GHz频段无线信道下发数据给答题器20，答题器侧用户30完成人机交互后，
再由答题器20将人机交互的答题结果通过前述所建立的2.4GHz信道返回给主机。主机10与
答题器20为一对多通信，每部主机10所支持的最大答题器20数量与主机10在单位时间内的
数据吞吐量有关。本实施方式中，主机10可通过13.56MHz频段无线信道下发和更新配置信
息，使得主机10与答题器20根据该配置信息建立2.4GHz频段无线信道更加简便灵活。
如图2所示，为本发明实施方式提供的一种答题器的硬件组成结构示意图。答题器
20包括分别与控制器43相连的第一通信单元41、第二通信单元42和人机交互单元44。第一
通信单元41用于通过13.56MHz频段无线信道接收主机10下发的配置信息。人机交互单元44
用于接收用户30输入的答题信息。控制器43用于获取所述的配置信息，通过所述配置信息
控制第二通信单元42与所述主机10之间建立基于2.4GHz频段的无线信道，通过所述2.4GHz
频段的无线信道接收主机10下发的数据，上传所述用户30输入的答题信息。
上述的配置信息包括：卡号、通信频点、通信地址、答题器编号等。所述配置信息可
以根据主机10下发的新的配置信息更新，每次更新配置信息后，控制器43都要基于新的配
置信息控制第二通信单元42与所述主机10之间建立新的基于2.4GHz频段的无线信道。
如图3所示，为本发明实施方式提供的另一种答题器的硬件组成结构示意图。与如
图2所示的答题器不同在于：图2所示的第一通信单元41通过13.56MHz天线21和13.56MHz可
读写标签单元22实现；图2所示的第二通信单元42通过2.4GHz频段天线及射频单元24实现；
另外，还包括提供时间信息的时钟单元25。
主机10通过其13.56MHz读写器将卡号、通信频点、通信地址、答题器编号等配置信
息存储到答题器20的13.56MHz可读写标签单元22中，存储完成后，答题器20的控制器23会
从13.56MHz可读写标签单元22中读入配置信息，建立2.4GHz频段天线及射频单元24与主机
10的无线通信信道。每次更新答题器20的13.56MHz可读写标签单元22中的数据后，答题器
20的控制器23都会重新读入配置信息，更新配置，基于新的配置信息建立答题器20与主机
10之间的无线通信信道。
时钟单元25用于向控制器23提供时间信息、日历信息和定时报警。
人机交互单元26包括：显示屏、触摸屏或键盘。键盘或触摸屏用于用户30输入答题
结果，显示屏用于显示主机10下发的题目信息或用户30输入的答题信息。
如图4所示，为本发明实施方式提供的一种答题器中控制器的功能单元组成结构
示意图。在本实施方式中，为了进一步节省答题器20的功耗，答题器20还可以在接收状态、
非接收状态、深度睡眠状态、唤醒状态和激活状态之间切换。
答题器20的接收状态是指答题器20处于预备或正在接收主机10广播下发数据的
状态，此状态下答题器20的功耗最大，因此，处于接收状态的时间越短，答题器20的功耗越
小。
答题器20的非接收状态是指答题器20没有接收主机10下发的答题数据，而是主要
处于用户答题时的人机交互状态或休眠状态。此时，答题器20与主机10之间的通信，仅仅保
持必要的心跳帧信息。
在保证通信有效的前提下，使答题器20处于接收状态的时间最少才能降低功耗。
在本实施方式中，通常在答题器20处于非接收状态时，设置接收主机10广播数据的时间为
t1，非常短，主要为了与主机之间保持心跳。而在答题器20处于接收状态时，延长接收主机
10广播数据的时间为t2，时间t2大于时间t1，为了留有足够的时间接收主机10下发的数据。
答题器20的深入睡眠状态是指答题器20处于非接收状态并且人机交互单元26被
锁死，此时功耗最低。
答题器20的激活状态是指答题器20处于非接收状态，但人机交互单元26处于工作
状态，接收用户30输入的人机交互信号。
答题器20的唤醒状态是指当答题器20处于深度睡眠状态时，接收到了用户通过人
机交互单元26输入的人机交互信号，例如：通过用户触摸了键盘的任意键，此时，答题器20
在等待一段时间t3后，如果没有接到来自主机10的解除键盘锁定信号，则保持键盘锁定状
态，答题器20重新进入深度睡眠状态；反之，则解锁键盘，答题器20进入激活状态。
如下将结合控制器23的具体结构说明控制器23如何控制答题器20在上述各种状
态之间切换。所述控制器23具体包括：第一判断单元231、第二判断单元232、第三判断单元
233、第四判断单元234和状态切换单元235。
第一判断单元231用于判断主机10是否广播下发数据；若否，状态切换单元235将
所述答题器20切换为非接收状态，设置答题器接收广播数据时间为t1；若是，状态切换单元
235将所述答题器20切换为接收状态，延长答题器20接收广播数据时间为t2；时间t2大于时
间t1。本实施方式中，主机10在向所述答题器20广播下发数据时，先广播一段前导帧，所述
答题器20收到前导帧后，将处于接收状态的时间从t1延长到t2，以保证有效接收主机10广
播下发的数据，所述答题器20在接收完主机10广播下发的数据后，再将处于接收状态的时
间缩短到t1。进一步地，所述前导帧除包头、包尾、命令字、命令字长度及校验位外，无其他
冗余数据，这样需要设置的时间t1最短。
当答题器20处于非接收状态，第二判断单元232用于判断是否约定的使用时间到；
若是，状态切换单元235将答题器20切换为激活状态；若否，状态切换单元235将答题器20切
换为深度睡眠状态。在本实施方式中，当前时间信息由时钟单元25提供，控制器23通过预设
的约定使用时间，判断当前时间信息是否处于约定的使用时间。
当答题器20处于深度睡眠状态，第三判断单元233用于判断是否接收到用户30通
过人机交互单元26输入的输入信号；若是，状态切换单元235将答题器20切换为唤醒状态；
若否，保持答题器20的深度睡眠状态。
当答题器20处于唤醒状态，第四判断单元234用于判断是否接收到所述主机10下
发的解除键盘锁定信号；若是，状态切换单元235将答题器切换为激活状态；若否，状态切换
单元235将答题器20切换为深度睡眠状态。在本实施方式中，答题器20设置等待时间t3，如
果超过时间t3没有接到来自主机10的解除人机交互单元26锁定信号，则保持人机交互单元
26锁定状态，答题器20重新进入深度睡眠状态；反之，则解锁人机交互单元26，答题器20进
入激活状态。
在本实施方式中，在不影响主机与答题器、答题器与用户正常通信的情况下，答题
器可以在接收状态、非接收状态、深入睡眠状态、唤醒状态和激活状态之间切换，进一步降
低了答题器的功耗。
如图5所示，为本发明实施方式提供的一种答题器的通信方法流程示意图。
步骤S1001：第一通信单元41通过13.56MHz频段无线信道接收主机10下发的配置
信息，所述配置信息包括卡号、通信频点、通信地址和/或答题器编号等等。
步骤S1002：根据所述配置信息，建立第二通信单元42与所述主机10之间基于
2.4GHz频段的无线信道。
通过上述建立的2.4GHz无线信道接收主机下发的数据，以及通过上述建立的
2.4GHz无线信道上传用户输入的答题信息。
步骤S1003：判断主机10是否广播下发数据；若否，执行步骤S1004；若是，执行步骤
S1005。
通过主机10下发的前导帧判断是否广播下发数据。
步骤S1004：将所述答题器20切换为非接收状态，设置接收广播数据时间为t1。
步骤S1005：将所述答题器20切换为接收状态，延长接收广播数据时间为t2；时间
t2大于时间t1。
步骤S1006：判断是否约定的使用时间到；若是，执行步骤S1011；若否，执行步骤
S1007。
步骤S1007：将所述答题器20切换为深度睡眠状态。
步骤S1008：判断是否接收到用户30通过人机交互单元26输入的输入信号；若是，
执行步骤S1009；若否，返回步骤S1007。
步骤S1009：将所述答题器20切换为唤醒状态。
步骤S1010：判断是否接收到所述主机10下发的解除键盘锁定信号；若是，执行步
骤S1011；若否，执行步骤S1007。
步骤S1011：将所述答题器20切换为激活状态。
本发明实施方式的有益效果是：答题器基于13.56MHz频段的无线信道接收主机下
发的配置信息，基于所述配置信息建立与主机的基于2.4GHz频段的无线信道，简化了答题
器与主机建立无线信道的流程，同时节省功耗，操作灵活方便。此外，在不影响主机与答题
器、答题器与用户正常通信的情况下，答题器可以在接收状态、非接收状态、深入睡眠状态、
唤醒状态和激活状态之间切换，进一步降低了答题器的功耗。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本
发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。