CN104539493B

CN104539493B - 基于usb接口实现的智能终端对智能家电的管控系统及其实现方法

Info

Publication number: CN104539493B
Application number: CN201510015502.6A
Authority: CN
Inventors: 王征
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2018-05-18
Anticipated expiration: 2035-01-12
Also published as: CN104539493A

Abstract

本发明公开了基于USB接口实现的智能终端对智能家电的管控系统及其实现方法，属于智能家居领域。系统包括USB管控客户端和USB管控服务端，USB管控客户端运行在智能终端上，其模块包括定时器、数据接口模块、数据处理模块、显示屏和键盘；USB管控服务端运行在智能家电上，其模块包括USB接口模块、中央处理器、存储模块和控制模块。通过USB数据线将智能终端与智能家电相连，使得USB管控客户端能够通过USB数据线对USB管控服务端进行管理与控制。解决了现有智能家居中智能家电须配有显示屏和键盘输入输出设备模块而导致生产成本增加和浪费的问题。

Description

基于USB接口实现的智能终端对智能家电的管控系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种智能终端对智能家电的管控系统，特别涉及基于USB接口实现的智能终端对智能家电的管控系统及其实现方法。

背景技术

智能终端为电器设备的功能展示与控制提供一个人机交互接口。如：手机、PAD、手持终端等。智能家电能够接收外部下发的指令或参数并根据这些指令或参数进行动作。

一些智能家电的运行的参数需要进行设置才能使其正常工作。目前，大多数智能家电都是通过其自带的显示屏和键盘等输入输出设备模块进显示与设置；这就需要在生产智能家电时，必须考虑到设置显示屏和键盘等输入输出设备模块；然而显示屏和键盘等输入输出设备模块的存在，不仅对一些小体积的家电来说是一个很大的困难，而且大大地增加了家电成本，造成了不必要的浪费。

基于USB接口实现的对智能家电的管控方式在之前的公开专利CN201010195976中已有提及，但此专利有以下问题：1)专利中仅描述：ARM处理器检测USB接口信号，而这里的检测的实现方案很多，可以是ARM启动定时器进行定时扫描检测USB接口，也可以是USB将信息主动上报给ARM处理器，因此这里没有说清楚具体通过什么方案实现检测；2)专利中仅描述：若为接通信号则通过所接设备对ARM处理器进行设置。这里没有描述ARM对接收到的接通信息如何处理的过程，如：是将接通信号进行存储或是向所接设备返回接通响应报文还是对接通信号进行执行等，反而描述所接设备对ARM处理器进行设置，而此时ARM处理器接被设置的信号又是什么，是数据信号还是连接接通信号？如果仍是接通信号，那么整个文档中没有提及对数据信号的存储过程的实现，导致本领域技术人员无法实现上述专利技术方案；3)另外ARM处理器与所接设备的具体是如何交互的，等等诸如此类问题根本没有任何描述。因此，对于专利CN201010195976所描述的USB设置子系统只是功能的简单描述，对于本领域技术人员来说根本无法实现其专利技术方案，因此根据此专利技术也无法实现现有技术中智能家电自带的输入输出设备模块带来的生产成本问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中所提及的智能家电自带的输入输出设备模块带来的生产成本问题，本发明提供了基于USB接口实现的智能终端对智能家电的管控系统及其实现方法，即通过USB管控客户端把相关的参数下发到智能家电的USB管控服务端中，也可以通过USB管控客户端向USB服务端下发控制指令或查询指令，以控制或查看智能家电的运行状态。

2.技术方案

本发明对基于USB接口实现的对智能家电的管控系统的技术实现方案进行了充分地公开，其技术方案如下：

基于USB接口实现的智能终端对智能家电的管控系统包括设置于智能终端上的USB管控客户端和设置于智能家电上的USB管控服务端，通过USB数据线将USB管控客户端与USB管控服务端相连；

(1)所述的USB管控客户端模块包括如下：

定时器，为了与USB管控服务端建立连接，定时器定时驱动数据接口模块向外发送建立连接请求。为了感知与USB管控服务端的连接是否断开，定时器定时驱动数据接口模块向外发送心跳请求；

数据接口模块，接收来自定时器的连接报文和来自数据处理模块的指令报文，并将这些报文转化为USB的数据信号并通过USB数据线将其发送出去；另一方面，当连接断开时，数据接口模块也可以通过向数据处理模块发送连接断开的中断信号；

数据处理模块，接收来自键盘下发的指令和参数，并对此指令和参数进行编码，然后其编码后的信息下发给数据接口模块，再由数据接口模块发送出去。另一方面，对来自数据接口模块的报文进行解析并处理，可以将处理后的结果送给显示屏进行显示；

显示屏，用于显示来自数据处理模块传输来的信息；

键盘，用户通过此键盘可以向数据处理模块下发指令和参数。

(2)USB服务端在智能家电中运行，其模块包括如下：

USB接口模块，将接收来自USB数据线的信息上报给中央处理器；另一方面，也可以将来自中央处理器的信息转化为USB信号并通过USB数据线发送出去。

中央处理器，用于接收来自USB接口模块的信息，并对其进行解码、处理，识别出相应的指令和参数，将参数下发给存储模块进行存储、将指令下发给控制模块进行执行。另一方面，也可以将控制模块上报的信息进行编码后，发给USB接口模块，再于USB接口模块发送出去。中央处理器可以是以下单片机但不限于：51系列或MSP系列或AVR系列或ARM系列。

存储模块，主要用于存储来自中央处理器下发的参数，此存储模块作用像硬盘，掉电后信息不丢失，可以但不限于使用EEPROM实现。

控制模块，接收来自中央处理器的指令并执行，根据需要将执行的结果返回给中央处理器。此控制模块一般是中央处理器的外围控制模块，如：空调的电机控制器、温控器、熔断器、WIFI模块等。

基于USB接口实现的智能终端对智能家电的管控系统的实现方法，其步骤包括如下：

第一步：智能终端与智能家电建立连接

当从智能终端把USB管控客户端启动后，定时器就会启动，并每隔一段时间就会驱动数据接口模块向外发送建立连接请求报文；

当把智能终端与智能家电使用USB数据线相连后，USB接口模块会通过USB数据线从数据接口模块接收到建立连接请求报文，并将此请求报文上报给中央处理器，通过中央处理器对请求报文的解析并校验无误后，再由中央处理器通过USB接口模块向外发送连接响应报文；当智能终端的数据处理模块通过数据接口模块接收到连接响应报文，并解析、校验无误后，表明连接建立完成；

第二步：智能终端查看智能家电运行状态

用户通过键盘向数据处理模块发出查看相关的运行状态指令，数据处理模块对查看相关的运行状态指令进行重新编码后，并通过数据接口模块向外发出；

USB接口模块会将从数据接口模块接收到的查看相关的运行状态指令上报给中央处理器，通过中央处理器对其指令进行解析后，再由中央处理器把解析后的指令下发给控制模块，最后由控制模块执行查询指令，并将执行后的结果按下发指令的传输路径进行原路返回，最终通过显示屏进行显示；

第三步：智能终端向智能家电下发存储参数或控制指令

与第二步相同，用户通过键盘把参数或指令下发给中央处理器，再由中央处理器判断是存储参数还是控制指令，如果是存储参数，则将其下发给存储模块进行存储，供中央处理器随时读取；如果是控制指令，则中央处理器立即将此指令下发到控制模块，由控制模块进行执行；

第四步：拆除智能终端与智能家电的连接

用户可以直接把USB数据线直接从智能家电或智能终端上进行拔出，使其将智能终端与智能家电断开，这样智能终端可以通过定时器检测或通过数据接口模块的中断方式感知与智能家电的连接已经断开，并将连接断开的信息上报给数据处理模块，供显示屏显示。

3.有益效果

对于现有一些智能家电的运行的参数需要进行设置才能使其正常工作。目前，大多数智能家电都是通过其自带的显示屏和键盘等输入输出设备模块进显示与设置；而显示屏和键盘等输入输出设备模块的存在，不仅对一些小体积的家电来说是一个很大的困难，而且大大地增加了家电成本，造成了不必要的浪费。随着手机、PAD等智能终端在家庭中的普及，利用现有的家庭中的智能终端替代智能家电其自带的显示屏和键盘等输入输出设备模块。本发明涉及基于USB接口实现的智能终端对智能家电的管控系统及其实现方法，适用于各种的家庭智能终端和智能家电，只要将智能终端与智能家电通过通用的USB数据线相连，再启动安装在智能终端的管控客户端，则智能终端的管控客户端就自动与智能家电建立连接，用户就可以通过智能终端与智能家电进行管理与控制了。这样不仅可以很好地提升易用性，也可以大大降低生产的成本。

附图说明

图1为基于USB接口实现的智能终端对智能家电的管控系统交互示意图。

图2为基于USB接口实现的智能终端对智能家电管控的关键交互过程的序列图。

图3为本实施例1基于USB接口实现的智能手机对智能空调的WIFI设置的示意图。

具体实施方式

实施例1：

以智能终端对智能家电的WIFI进行设置为例。

一般情况下，智能家电是通过WIFI接入家庭路由器的，但需要选择对应的WIFISSID并输入对应的密码才能接入对应的WIFI。

如图1所示：基于USB接口实现的对智能家电的管控系统包括USB管控客户端、USB管控服务端，通过USB数据线将USB管控客户端与USB管控服务端相连。如图1所示：

(1)USB管控客户端是运行在智能终端中，需要安装后启动即可运行，其包括但不限于：Andriod中的程序安装文件后缀名为apk、IOS中的程序安装文件后缀名ipa，其模块包括如下：

显示屏，用于显示来自数据处理模块传输来的信息；

(2)USB管控服务端在智能家电中运行，其模块包括如下：

中央处理器，用于接收来自USB接口模块的信息，并对其进行解码、处理，识别出相应的指令和参数，将参数下发给存储模块进行存储、将指令下发给控制模块进行执行。另一方面，也可以将控制模块上报的信息进行编码后，发给USB接口模块，再于USB接口模块发送出去。中央处理器可以是以下单片机但不限于：51系列、MSP系列、AVR系列、ARM系列。

控制模块，接收来自中央处理器的指令并执行，根据需要将执行的结果返回给中央处理器。此控制模块一般是中央处理器的外围控制模块，如：空调的电机控制器、温控器、熔断器、WIFI模块等，这些外围控制模块一般由专用芯片构成，并通过I2C或SPI等串行总线与中央处理器进行数据交互，如空调电机控制器的IRMCK171芯片、再如WIFI模块的MT7681芯片。

本发明实现此过程的具体步骤如下，系统的交互示意图如图2和图3所示：

第一步：智能手机与智能空调建立连接。

启动安装在智能手机上的USB管控客户端，定时器就会启动，并每隔一段时间(如：间隔时间为1秒)就会驱动数据接口模块向外发送建立连接请求报文。

当把智能手机与智能空调使用USB数据线相连后，USB接口模块会将从智能手机的数据接口模块接收到的建立连接请求上报给51单片机处理器，通过51单片机处理器对请求报文的解析并校验无误后，再由51单片机处理器通过USB接口模块向外发送连接响应报文。当数据处理模块通过数据接口模块接收到连接响应报文，并解析、校验无误后，表明连接建立完成；

第二步：智能终端查看智能空调的WIFI信息。

用户通过智能手机的键盘向数据处理模块发出查看当前智能家电能接收到的WIFI信号指令，数据处理模块对其指令进行重新编码后，并通过数据接口模块向外发出。

智能空调的USB接口模块会将从智能手机的数据接口模块接收到的查看当前收到的WIFI信号指令上报给51单片机处理器，通过51单片机处理器对其指令进行解析后，再由51单片机处理器把解析后的指令下发给WIFI模块，通过WIFI模块执行此指令后，最后把能接收到的WIFI的信息的按原路径进行返回，最终通过智能手机的显示屏进行显示。

第三步：智能手机向智能空调下发WIFI信息。

与第二步相同，用户通过智能手机的键盘选择所需要的WIFI对应的SSID，并通过键盘输入SSID对应的密码，然后把SSID和密码一并下发到智能空调的51单片机处理器中，再由51单片机处理器把解析后的SSID和密码下发给EEPROM存储模块进行存储(下次智能空调重启时，51单片机处理器直接读取EEPROM存储模块中的SSID和密码，并下发给WIFI模块即可)，且将SSID和密码一并下发给WIFI模块，WIFI模块根据接收到的SSID和密码无线网络连接。

第四步：拆除智能终端与智能家电的连接。

用户可以直接把USB数据进行拔出，使其将智能手机与智能空调断开，这样智能手机可以通过定时器检测或通过数据接口模块的中断方式感知连接已经断开，并将连接断开的信息上报给数据处理模块，供显示屏进行显示。

Claims

1.基于USB接口实现的智能终端对智能家电的管控系统，包括设置于智能终端上的USB管控客户端和设置于智能家电上的USB管控服务端，通过USB数据线将USB管控客户端与USB管控服务端相连；

（1）所述的USB管控客户端的模块包括如下：

定时器，为了与USB管控服务端建立连接，定时器定时驱动数据接口模块向外发送建立连接请求；为了感知与USB管控服务端的连接是否断开，定时器定时驱动数据接口模块向外发送心跳请求；

数据接口模块，接收来自定时器的连接报文和来自数据处理模块的指令报文，并将这些报文转化为USB的数据信号并通过USB数据线将其发送出去；另一方面，当连接断开时，数据接口模块也能通过向数据处理模块发送连接断开的中断信号；

数据处理模块，接收来自键盘下发的指令和参数，并对此指令和参数进行编码，然后其编码后的信息下发给数据接口模块，再由数据接口模块发送出去；另一方面，对来自数据接口模块的报文进行解析并处理，将处理后的结果送给显示屏进行显示；

显示屏，用于显示来自数据处理模块传输来的信息；

键盘，用户通过此键盘向数据处理模块下发指令和参数；

（2）USB管控服务端在智能家电中运行，其模块包括如下：

USB接口模块，将接收来自USB数据线的信息上报给中央处理器；另一方面，也将来自中央处理器的信息转化为USB信号并通过USB数据线发送出去；

中央处理器，用于接收来自USB接口模块的信息，并对其进行解码、处理，识别出相应的指令和参数，将参数下发给存储模块进行存储、或将指令下发给控制模块进行执行；另一方面，也将控制模块上报的信息进行编码后，发给USB接口模块，再于USB接口模块发送出去；

控制模块，接收来自中央处理器的指令并执行，根据需要将执行的结果返回给中央处理器；此控制模块是中央处理器的外围控制模块。

2.根据权利要求1所述的管控系统，其特征在于，还包括存储模块，用于存储来自中央处理器下发的参数。

3.根据权利要求1所述的管控系统，其特征在于，所述的中央处理器为单片机，单片机为51系列或MSP系列或AVR系列或ARM系列。

4.根据权利要求1-3所述的基于USB接口实现的智能终端对智能家电的管控系统的实现方法，其步骤包括如下：

第一步：智能终端与智能家电建立连接

当从智能终端把USB管控客户端启动后，定时器就会启动，并每隔一段时间就会定时驱动数据接口模块向外发送建立连接请求报文；

第二步：智能终端查看智能家电运行状态

USB接口模块会将从数据接口模块接收到的查看相关的运行状态指令上报给中央处理器，通过中央处理器对其指令进行解析后，再由中央处理器把解析后的指令下发给控制模块，最后由控制模块执行查询指令，并将执行后的结果按下发指令的传输路径进行原路返回，最终通过显示屏进行显示。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤还包括第三步：智能终端向智能家电下发存储参数或控制指令：用户通过键盘把参数或指令通过数据处理模块、数据接口模块和USB接口模块下发给中央处理器，再由中央处理器判断是存储参数还是控制指令，如果是存储参数，则将其下发给存储模块进行存储，供中央处理器随时读取；如果是控制指令，则中央处理器立即将此指令下发到控制模块，由控制模块进行执行。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于：步骤还包括第四步：拆除智能终端与智能家电的连接：用户直接把USB数据线直接从智能家电或智能终端上进行拔出，使其将智能终端与智能家电断开，这样智能终端通过定时器检测或通过数据接口模块的中断方式感知与智能家电的连接已经断开，并将连接断开的信息上报给数据处理模块，供显示屏显示。