CN104506333B - 一种基于射频通信的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线控制技术领域，提供了一种基于射频通信的控制方法。该方法采用了协商式跳频协议并规定了控制端与被控端之间通信的数据格式，从而使得应用该控制方法的控制系统采用单片机等廉价处理器实现射频通信控制成为了可能，避免使用价格较高的处理器，以及采用低成本的2.4G通信模块，降低了控制系统的成本，有利于控制系统在智能照明等技术领域的推广。

Description

一种基于射频通信的控制方法
技术领域
本发明属于无线控制技术领域，尤其涉及一种主要应用于智能照明系统的、基于射频通信的控制方法。
背景技术
近年来，随着无线通信技术的快速发展，涌现出蓝牙、Zigbee、WiFi等无线通信技术。无线通信产品因其便捷性、安全性和易操控性而被广泛应用在智能家居等领域。
目前，市面上已有的基于射频通信的控制系统一般是基于WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块等无线通信模块进行分布式组网设计，并均使用了跳频通信方式，这样，虽然避免了在实际应用中的干扰，但由于需要处理比较复杂的跳频序列同步问题，对处理器的性能要求较高，相应的价格较高，从而使得控制系统的整体实现成本较高，不利于无线通信技术在智能家居等领域的推广。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于射频通信的控制方法，旨在解决现有的基于射频通信的控制系统由于需要处理比较复杂的跳频序列同步问题，使得处理器的价格较高，继而使得控制系统成本高，不利于无线通信技术在智能家居等领域的推广的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种基于射频通信的控制方法，所述方法包括以下步骤：
在本次跳频周期开始后，控制端分别通过若干个广播频道向被控端发送同一广播数据，所述广播数据包括控制端与被控端之间通信用的频道的频道号；
被控端判断当前所在广播频道是否接收到广播数据，是则被控端切换到通信用的频道，否则被控端切换到所述若干个广播频道中、除所述当前所在广播频道之外的另一广播频道；
在所述被控端切换到通信用的频道的步骤之后，控制端与被控端之间通过所述通信用的频道进行数据通信；
数据通信结束后，控制端检测环境中可利用的频道资源并择一作为下一跳频周期的通信用的频道；
数据通信结束后，被控端切换回所述当前所在广播频道。
本发明实施例提出的基于射频通信的控制方法采用了协商式跳频协议并规定了控制端与被控端之间通信的数据格式，从而使得应用该控制方法的控制系统采用单片机等廉价处理器实现射频通信控制成为了可能，避免使用价格较高的处理器，以及采用低成本的2.4G通信模块，降低了控制系统的成本，有利于控制系统在智能照明等技术领域的推广。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于射频通信的控制方法的流程图；
图2是本发明实施例中，广播数据的数据格式示意图；
图3是应用本发明实施例提供的基于射频通信的控制方法的控制系统的拓扑结构实例图；
图4是本发明实施例中，写数据缓冲的格式的示意图；
图5是本发明实施例中，读数据缓冲的格式的示意图；
图6是本发明实施例中，写命令缓冲的格式的示意图；
图7是本发明实施例中，读命令缓冲的格式的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提出的基于射频通信的控制方法采用一种具有普适性的协商式跳频协议。
图1示出了本发明实施例提供的基于射频通信的控制方法的流程。
由于本发明实施例提供的基于射频通信的控制方法是采用2.4G射频通信协议，而2.4G为非授权的公共频道，需要通过跳频来解决通信干扰问题。若采用功能强大的处理器来解决复杂的跳频序列同步问题，则实现成本过高，而单片机等廉价处理器的处理能力不够。因此，为了满足通信需要，本发明实施例中，射频通信协议采用协商式跳频协议。在此协议下，对于控制端与被控端，本发明实施例提供的基于射频通信的控制方法包括以下步骤：
S1：在本次跳频周期开始后，控制端分别通过若干个广播频道向被控端发送同一广播数据。
本发明实施例中，广播数据的数据格式如图2所示。其中，41为控制端的宿主地址，42为控制端与被控端之间通信用的频道的频道号，43为切换下一个广播频道的准备时间。
S2：被控端判断当前所在广播频道是否接收到广播数据，是则执行步骤S3，否则执行步骤S6。
本发明实施例中，被控端在上电后，即选择若干个广播频道中的一个作为当前所在广播频道。
S3：被控端和控制端切换到通信用的频道。
S4：控制端与被控端之间通过通信用的频道进行数据通信。
S5：数据通信结束后，控制端检测环境中可利用的频道资源并择一作为下一跳频周期的通信用的频道，同时被控端切换回当前所在广播频道。之后，返回步骤S1，准备下一次通信。
S6：被控端切换到若干个广播频道中、除当前所在广播频道之外的另一广播频道，以便下一跳频周期能够接收到广播数据。之后，返回步骤S1，准备下一次通信。
举例来说，假设若干个广播频道为4个固定的广播频道，跳频周期为100ms，每一广播频道发送广播数据的时间为5ms，则4个广播频道共需20ms。在此20ms时间内，控制端切换每一广播频道发送广播数据，而被控端接收广播数据。在之后的75ms内，控制端与被控端之间通过通信用的频道进行数据通信。在之后的最后5ms时间内，控制端检测频道资源，而被控端切换回准备接收广播数据的待命状态。实际中可以并不限于是上述各时间长度。
本发明实施例中，根据控制系统拓扑结构的不同，控制端可以是控制中心、控制节点，被控端可以是控制节点、控制终端。例如，对于如图3所示的拓扑结构，若第二控制节点5作为被控端，第一控制节点2可作为控制端，若第一控制节点2作为被控端，控制中心1可作为控制端，若第一控制终端3作为被控端，控制中心1可作为控制端，若第二控制终端4作为被控端，第一控制节点2可作为控制端，若其它的控制终端或其它的控制节点作为被控端，第二控制节点5可作为控制端。
进一步地，在一种情况下，若被控端为控制终端，控制端为控制中心或控制节点，则步骤S4包括控制端向被控端写数据的步骤、以及控制端从被控端读数据的步骤。例如，在图3所示的拓扑结构中，控制端向被控端写数据的步骤用于完成第一控制节点2直接向第二控制终端4写入数据或控制中心1直接向第一控制终端3写入数据，写入的数据例如可以是实现对被控设备进行控制的数据等；控制端从被控端读数据的步骤用于完成第二控制终端4直接发送数据给第一控制节点2或第一控制终端3直接发送数据给控制中心1，读出的数据例如可以是被控设备的状态数据等。
其中，控制端向被控端写数据的步骤又包括：控制端向被控端发送写数据缓冲中的被控端地址、写数据标志、数据的数据长度以及数据的内容；被控端接收到被控端地址、写数据标志、数据的数据长度以及数据的内容后，返回响应的字节给控制端；控制端接收到响应的字节后，恢复为空闲状态，等待S5的步骤。其中，该写数据缓冲的格式如图4所示，在控制端，写数据缓冲的格式包括顺次排列的占用2个字节的被控端地址、占用1个字节的写数据标志、占用2个字节数据的数据长度、数据的内容；在被控端，写数据缓冲的格式包括顺次排列的待接收数据的字节和占用1个字节的要返回给控制端的响应的字节，该待接收数据的字节的长度与被控端地址、写数据标志、数据的数据长度和数据的内容占用的全部字节长度相等。
其中，控制端从被控端读数据的步骤又包括：控制端向被控端发送读数据缓冲中的被控端地址和读数据标志；被控端在接收到被控端地址和读数据标志之后，向控制端返回控制端要读取的数据及其数据长度；控制端在接收完数据之后，恢复为空闲状态，等待S5步骤。其中，该读数据缓冲的格式如图5所示，在控制端，读数据缓冲的格式包括顺次排列的占用2个字节的被控端地址、占用1个字节的读数据标志，等待接收数据的字节、占用1个字节的接收完数据之后恢复为空闲状态；在被控端，读数据缓冲的格式包括顺次排列的接收数据的字节、要读取的数据的数据长度和要读取的数据，要读取的数据的数据长度和要读取的数据一起占用的字节长度与控制端的等待接收数据的字节长度相等，接收数据的字节占用的长度与被控端地址和读数据标志一起占用的字节长度相等。
进一步地，在另一种情况下，若被控端为控制节点，控制端为其它的控制节点或控制中心，则步骤S4包括控制端向被控端写命令的步骤、以及控制端从被控端读命令的步骤。例如，在如图3所示的拓扑结构中，控制端向被控端写命令的步骤用于完成控制中心1或其它的第一控制节点2向当前的第一控制节点2写入命令，写入的命令例如可以实现通过当前的第一控制节点2向写命令所指定的第二控制终端4写入数据、或者通过当前的第一控制节点2向写命令所指定的第二控制节点5的其它的控制终端写入数据等；控制端从被控端读命令的步骤用于完成通过当前的第一控制节点2读取读命令所指定的第二控制终端4的数据、或者通过当前的第一控制节点2读取读命令所指定的第二控制节点5从读命令所指定的其它的控制终端读取的数据。
其中，控制端向被控端写命令的步骤又包括：控制端向被控端发送写命令缓冲中的被控端地址、写命令标志、命令的数据长度以及命令的内容；被控端接收到被控端地址、写命令标志、命令的数据长度以及命令的内容后，返回响应的字节给控制端；控制端接收到响应的字节后，恢复为空闲状态；在返回响应的字节给控制端之后，被控端根据其在系统中所处的位置，向其它的控制节点继续发送写命令缓冲，或向写命令指定的第二控制终端4发送写数据缓冲。其中，该写命令缓冲的格式如图6所示，在控制端，写命令缓冲的格式包括顺次排列的占用2个字节的被控端地址、占用1个字节的写命令标志、占用2个字节的命令的数据长度、命令的内容；在被控端，写命令缓冲的格式包括顺次排列的接收数据的字节和要返回给控制端的响应的字节，该接收数据的字节占用的长度与被控端地址、写命令标志、命令的数据长度以及命令的内容占用的全部字节长度相等。
其中，控制端从被控端读数据的步骤又包括：控制端向被控端发送读命令缓冲中的被控端地址、读命令标志、命令的数据长度以及命令的内容；被控端在接收到被控端地址、读命令标志、命令的数据长度以及命令的内容后，返回响应的字节给控制端；控制端接收到响应的字节后，切换为数据接收状态；在返回响应的字节给控制端之后，被控端根据其在系统中所处的位置，向其它的控制节点继续发送读命令缓冲，或向读命令指定的第二控制终端4发送读数据缓冲，并在接收到其它的控制节点或第二控制终端4发送的数据后，将接收到的数据发送给控制端；控制端在接收完数据之后，恢复为空闲状态。其中，该读命令缓冲的格式如图7所示，在控制端，读命令缓冲的格式包括顺次排列的占用2个字节的被控端地址、占用1个字节的读命令标志、占用2个字节的要向被控端发送的命令的数据长度、要向被控端发送的命令的内容、占用1个字节的等待被控端返回响应的字节、处于数据接收状态的字节；在被控端，读命令缓冲的格式包括顺次排列的接收数据的字节、要返回给控制端的响应的字节，接收数据的字节占用的长度与被控端地址、读命令标志、命令的数据长度以及命令的内容占用的全部字节长度相等。
综上所述，本发明提出的基于射频通信的控制方法采用了协商式跳频协议并规定了控制端与被控端之间通信的数据格式，从而使得应用该控制方法的控制系统采用单片机等廉价处理器实现射频通信控制成为了可能，避免使用价格较高的处理器，以及采用低成本的2.4G通信模块，降低了控制系统的成本，有利于控制系统在智能照明等技术领域的推广。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来控制相关的硬件完成，所述的程序可以在存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于射频通信的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在本次跳频周期开始后，控制端分别通过若干个广播频道向被控端发送同一广播数据，所述广播数据包括控制端与被控端之间通信用的频道的频道号；
被控端判断当前所在广播频道是否接收到广播数据，是则被控端和控制端切换到通信用的频道，否则被控端切换到所述若干个广播频道中、除所述当前所在广播频道之外的另一广播频道；
在所述被控端切换到通信用的频道的步骤之后，控制端与被控端之间通过所述通信用的频道进行数据通信；
数据通信结束后，控制端检测环境中可利用的频道资源并择一作为下一跳频周期的通信用的频道，同时被控端切换回所述当前所在广播频道。
2.如权利要求1所述的基于射频通信的控制方法，其特征在于，所述跳频周期为100ms。
3.如权利要求1所述的基于射频通信的控制方法，其特征在于，所述若干个广播频道为4个，每一广播频道发送广播数据的时间为5ms。
4.如权利要求1所述的基于射频通信的控制方法，其特征在于，所述数据通信的时间为75ms。
5.如权利要求1所述的基于射频通信的控制方法，其特征在于，所述控制端检测环境中可利用的频道资源的时间为5ms。
6.如权利要求1所述的基于射频通信的控制方法，其特征在于，所述广播数据的数据格式包括控制端的宿主地址、控制端与被控端之间通信用的频道的频道号、以及切换下一个广播频道的准备时间。
7.如权利要求1所述的基于射频通信的控制方法，其特征在于，所述被控端为控制终端，所述控制端为控制中心或控制节点，所述控制端与被控端之间通过所述通信用的频道进行数据通信的步骤进一步包括控制端向被控端写数据的步骤，包括：
控制端向被控端发送写数据缓冲中的被控端地址、写数据标志、数据的数据长度以及数据的内容；
被控端接收到被控端地址、写数据标志、数据的数据长度以及数据的内容后，返回响应的字节给控制端；
控制端接收到所述响应的字节后，恢复为空闲状态。
8.如权利要求1所述的基于射频通信的控制方法，其特征在于，所述被控端为控制终端，所述控制端为控制中心或控制节点，所述控制端与被控端之间通过所述通信用的频道进行数据通信的步骤进一步包括控制端从被控端读数据的步骤，包括：
控制端向被控端发送读数据缓冲中的被控端地址和读数据标志；
被控端在接收到被控端地址和读数据标志之后，向控制端返回控制端要读取的数据及其数据长度；
控制端在接收完数据之后，恢复为空闲状态。
9.如权利要求1所述的基于射频通信的控制方法，其特征在于，所述被控端为控制节点，所述控制端为其它的控制节点或控制中心，则所述控制端与被控端之间通过所述通信用的频道进行数据通信的步骤进一步包括控制端向被控端写命令的步骤，包括：
控制端向被控端发送写命令缓冲中的被控端地址、写命令标志、命令的数据长度以及命令的内容；
被控端接收到被控端地址、写命令标志、命令的数据长度以及命令的内容后，返回响应的字节给控制端；
控制端接收到所述响应的字节后，恢复为空闲状态；
在返回所述响应的字节给控制端之后，被控端根据其在系统中所处的位置，向其它的控制节点继续发送写命令缓冲，或向写命令指定的第二控制终端发送写数据缓冲。
10.如权利要求1所述的基于射频通信的控制方法，其特征在于，所述被控端为控制节点，所述控制端为其它的控制节点或控制中心，则所述控制端与被控端之间通过所述通信用的频道进行数据通信的步骤进一步包括控制端从被控端读命令的步骤，包括：
所述控制端从被控端读命令的步骤又包括：控制端向被控端发送读命令缓冲中的被控端地址、读命令标志、命令的数据长度以及命令的内容；
被控端在接收到被控端地址、读命令标志、命令的数据长度以及命令的内容后，返回响应的字节给控制端；
控制端接收到所述响应的字节后，切换为数据接收状态；在返回所述响应的字节给控制端之后，被控端根据其在系统中所处的位置，向其它的控制节点继续发送读命令缓冲，或向读命令指定的第二控制终端发送读数据缓冲，并在接收到其它的所述控制节点或所述读命令指定的控制终端发送的数据后，将接收到的数据发送给控制端；
控制端在接收完数据之后，恢复为空闲状态。
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