CN103973762A - 用于智能家居系统主机与智能终端之间的通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于物联网的智能家居系统主机和智能终端之间的控制通信方法，该方法通过基于连接的TCP协议，完成智能家居设备的网络发现，设备控制，信息采集的基本功能。本发明专为物联网智能家居系统设计，具有通信可靠、多用户、尤为适合智能家居系统的特点。

Description

用于智能家居系统主机与智能终端之间的通信方法

技术领域

本发明涉及物联网技术，尤其涉及应用于智能家居系统的智能主机和终端之间的通信方法。实现多终端整个系统的监控和管理。

背景技术

基于物联网的智能家居是家居发现智能化的必然趋势，但目前并没有专用于智能家居系统的通信方法。传统的通信方式多为应用于计算机与计算机之间的，或者是单片机与单片机之间的单片的通信方法。但智能家居的主机多为单片机或者是资源受限的嵌入式系统，而控制终端则为计算机或者手机，计算机系统资源充足，往往希望易于数据包解析，而手机系统则具有网络不稳定的特点，需要通过通信协议来保证数据的可靠性传输，和对不稳定性的及时发现。

发明内容

本发明为了解决智能家居主机（资源受限设备）与智能终端（资源充足设备）之间的数据交换，发明此通信方法，此通信方法针对智能家居系统的特点进行设计，尤为适合智能家居系统的使用。

本发明包括一个智能家居主机，其包含两个网络通信结构，WLAN和ZIGBEE接口。WLAN接口用于和智能终端进行数据交换，ZIGBEE用于和设备进行数据交换，智能家居主机通过WLAN接口连接到本地局域网或者国际互联网，并与智能终端相互通信，智能家居主机通过ZIBGEE通讯与设备通信，获取设备状态和对设备进行控制。

智能家居主机中包含嵌入式CPU，并通过编程实现负责与设备通信并在智能主机内存中存储并维护入网设备表，设备在线状态表，用户表。智能家居主机通过与终端采用本发明中的基于TCP有连接的通信协议以发送和回复命令的方式交换用户数据、设备数据、系统网络配置数据。

本发明的通信协议与TCP端口独立，或者一个端口建立多个连接，每个连接用于连接多个终端设备，多个终端设备相互直接可以同时独立的通信，不会相互影响。

因考虑到嵌入式单片机资源受限，本发明的通信协议包括二进制的通信方式，为保证通信数据的可靠性和差错控制，包括加盐的双重MD5校验方式，具体数据包结构如图2所示。对智能家居系统进行了针对性设计，编码命令包括设备控制检测命令、系统设备命令、红外学习命令、设备管理命令、用户管理命令。

为了解决ZIGBEE系统自动入网而导致安装与不同家庭的设备串户入网的问题，本发明针对性的设计

了较为复杂的设备入网流程，其步骤如下。

步骤1：智能终端向智能主机发送同意设备入网申请

步骤2：智能主机接收到申请后，控制ZIGBEE协调器允许设备入网

步骤3：如果智能主机接收到设备入网申请则允许设备入网并获得设备的属性（包括IEEE地址、设备类型等）

步骤4：智能终端向智能主机发送获得新入网设备命令

步骤5：如果智能主机收到获得新入网设备明明时已经有设备入网则返回设备参数，无则返回错误

步骤6：智能终端根据用户选择保存设备参数即个性化设置。

附图说明

图1 通信协议层次结构图

图2 通信协议数据包结构图

图3 智能家居系统结构图

图4 设备入网流程图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明

实施例1 触摸开关设备入网流程

实施例1流程如附图4所示

智能终端为某品牌并装有Android系统手机，并安装有实现了本发明的通信方法的手机应用，智能主机为一实现了本发明通信方法和的嵌入式系统。先表述通过手机和主机利用本发明进行通信来完成模块开关设备入网的流程。

步骤1：通过手机应用的相关按钮触发手机向主机发送允许入网命令

步骤2：智能主机允许入网命令，设置响应的硬件系统允许有新的含有实现ZIGBEE路由器设备入网，并按照本发明的通信方法向手机返回命令执行成功数据包。

步骤3：本例中使用的是含有实现ZIGBEE路由器功能的触摸开关设备，按动触摸开关上的申请入网按钮，触摸开关向智能主机申请入网，智能主机和模块开关通过ZIGBEE网进行通信，获得相应的设备类型和地址参数，并保存到主机内存。

步骤4：手机向智能主机发送获得新入网设备命令

步骤5：智能主机响应获得新入网设备命令，并返回设备地址和设备类型参数给手机

步骤6：手机应用提供用户输入设备名称“客厅灯”并按保存按钮并发送保存设备命令

步骤7：智能主机收到保存设备命令，并初始化设备到内存在线设备表，并向主机返回保存成功

至此设备入网流程结束。

实施例2 用户管理命令与用户管理流程

为实现多用户连接管理，本发明设计了多个用户相关命令来保证可靠性

步骤1：手机向主机发送用户登陆命令

步骤2：智能主机收到用户命令命令，根据用户表验证，用户有效性，并更新在线用户表

步骤3：手机向主机发送修改用户命令

步骤4：智能主机首先验证用户登陆有效性，并根据收到的数据更新用户表

另外主机部署了每隔60s对各个终端用户进行在线检查，以保证主机端口资源不被耗尽。

Claims (4)

1.一种用于智能家居系统主机与智能终端之间的通信方法，其特征包括：

（A）智能家居主机为通信的服务端，负责产生通信所需要的数据；智能终端为通信的客户端；

（B）两者之间以TCP协议为基础进行数据通讯，通过命令发送进行设备控制和检测。

2.根据权利要求1中用于智能家居系统主机与智能终端之间的通信方法，其特征A中智能家居主机有如下功能：

（A1）智能家居主机通过WLAN接口连接到本地局域网或者国际互联网，并与智能终端相互通信；

（A2）智能家居主机通过ZIBGEE通讯与设备通信，获取设备状态和对设备进行控制；

（A3）智能家居主机负责维护入网设备表，设备在线状态表，用户表；

（A4）通信的内容包括交换用户数据、设备数据、系统网络配置数据；

（A5）智能家居主机通讯接口包括WLAN和ZIGBEE，通讯协议包括TCP协议，控制核心包括嵌入式CPU；包括多个TCP端口，用于和终端进行数据通信，用于完成系统所需要的控制操作，和智能终端交换信息，并且在多个TCP端口，并发的和多个终端通信。

3.根据权利要求1中用于智能家居系统主机与智能终端之间的通信方法，其特征B有如下功能：

（B1）通信协议包括TCP协议；

（B2）包括数据结构，数据接口含数据包头，结构，和校验方式；校验方式包括差错校验机制；

（B3）通讯接口包括WLAN；

（B4）包括通信命令格式，如设备控制检测命令、系统设备命令、红外学习命令、设备管理命令、用户管理命令；且上述处理方式包括二进制的命令处理方式。

4.根据权利要求1中用于智能家居系统主机与智能终端之间的通信方法，其特征B中包括设备入网流程，其步骤包括：

（1）智能终端向智能主机发送同意设备入网申请；

（2）智能主机接收到申请后，控制ZIGBEE协调器允许设备入网；

（3）如果智能主机接收到设备入网申请则允许设备入网并获得设备的属性（包括IEEE地址、设备类型等）；

（4）智能终端向智能主机发送获得新入网设备命令；

（5）如果智能主机收到获得新入网设备照明时已经有设备入网则返回设备参数，无则返回错误；

（6）智能终端根据用户选择保存设备参数即个性化设置。