CN109820456A - 一种具有故事音乐播放功能的清洁机器人系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有故事音乐播放功能的清洁机器人系统及控制方法，该清洁机器人系统包括云服务器、依靠串行数据总线和媒体数据线相连接的扫地机控制板和故事机控制板；扫地机控制板包括扫地机主控芯片、功放模块和喇叭，故事机控制板包括Flash存储介质和SDIO‑WIFI模块；扫地机控制板为故事机控制板提供工作电压，故事机控制板上电初始化后从Flash存储介质内执行启动代码；故事机主控芯片通过串行数据总线接收扫地机主控芯片输出的配网指令而进入配网状态，然后SDIO‑WIFI模块接受云服务器传送的媒体数据，该媒体数据在故事机控制板内完成数模转换后，通过媒体数据线传输回功放模块，并交由喇叭进行播放。

Description

一种具有故事音乐播放功能的清洁机器人系统及控制方法

技术领域

本发明涉及智能家居领域，尤其涉及一种具有故事音乐播放功能的清洁机器人系统及控制方法。

背景技术

嵌入式技术作为21 世纪智能时代的核心技术，越来越多的在科技和生活领域发挥了支柱性作用。目前，计算机的控制是通过键盘和鼠标来完成，随着科技的不断发展，人们需要一种更方便、更自然、更加人性化的方式与计算机进行交互。

随着人工智能产品的普及，智能扫地机产品走进千家万户。智能扫地机目前只具有扫地以及拖地功能，在儿童教育以及娱乐大众等方面目前还没有涉猎到，特别是一些智能播放功能模块在扫地机中没能自动播放，还需用户手动按键触发，自动化程度低，人机交互体验较差。

发明内容

鉴于前述技术缺陷，本发明提出一种具有故事音乐播放功能的清洁机器人系统，该清洁机器人系统具备高集成度的电路设计，并通过总线合理搭配主控芯片实现主从机模块的稳定通信，简化系统结构。其技术方案如下：

一种具有故事音乐播放功能的清洁机器人系统，该清洁机器人系统包括云服务器、依靠串行数据总线、媒体数据线和电源信号线连接的扫地机控制板和故事机控制板；扫地机控制板包括使能信号线和音频数据线，故事机控制板包括SDIO总线、SPI总线、供电信号线和时钟总线；扫地机控制板包括扫地机主控芯片，扫地机主控芯片内置有第一UART串口收发单元，故事机控制板包括故事机主控芯片，故事机主控芯片内置有第二UART串口收发单元，第一UART串口收发单元的数据收发引脚通过串行数据总线连接第二UART串口收发单元中对应的数据收发引脚，其中，第一UART串口收发单元和第二UART串口收发单元都包括数据收发引脚；扫地机控制板还包括供电模块，故事机控制板还包括电源转换电路，故事机主控芯片内置有电源管理单元，供电模块的电源输出端通过电源信号线连接电源转换电路的电源输入端，电源管理单元的电源输入端连接电源转换电路的第一电源输出端，其中，电源管理单元和电源转换电路都包括电源输入端，而电源转换电路包括第一电源输出端和第二电源输出端；故事机控制板还包括无源晶振模块，故事机主控芯片内置有时钟倍频单元，时钟倍频单元的时钟端口通过时钟总线连接无源晶振模块对应的时钟接口连接，其中，时钟倍频单元包括时钟端口；故事机控制板包括Flash存储介质，故事机主控芯片内置有SPI接口单元，Flash存储介质的SPI通信接口通过SPI总线连接SPI接口单元对应的引脚，SPI接口单元用于在电源管理单元提供芯片供电电源后，在无源晶振模块的驱动下从Flash存储介质启动代码，其中，Flash存储介质包括SPI通信接口；故事机控制板包括SDIO-WIFI模块，故事机主控芯片内置有SDIO接口驱动单元，SDIO-WIFI模块的SDIO接口通过SDIO总线连接SDIO接口驱动单元对应的引脚，SDIO-WIFI模块用于在第二UART串口收发单元接收的来自串行数据总线的联网指令的控制作用下，与云服务器建立网络连接关系，其中，SDIO-WIFI模块包括SDIO接口和SDIO供电端，SDIO供电端与第二电源输出端连接；故事机主控芯片内置有数模转换单元，扫地机控制板包括功放模块和与之连接的喇叭，扫地机主控芯片内置使能单元，数模转换单元的DAC输出引脚通过媒体数据线连接功放模块的信号输入引脚，使能单元的使能输出引脚通过使能信号线连接功放模块的使能端，功放模块的信号输出端通过音频数据线连接喇叭的音频输入端，其中，数模转换单元包括DAC输出引脚，使能单元包括使能输出引脚，功放模块包括使能端、信号输出端和信号输入端，喇叭包括音频输入端。与现有技术相比，该技术方案可应用于非特定的语音播放系统，扩展性强；根据扫地机控制板为故事机控制板提供的供电电源和配网指令，故事机控制板能够在总线通信的驱动下实现高效执行启动程序，自动播放云服务器的媒体资源，并可广泛用于服务机器人智能家居和消费电子产品等多个领域。

进一步地，所述电源转换电路包括第一电源转换电路；第一电源转换电路包括第一电源芯片、直流5V电源、第四一电阻、第四二电阻、第四三电阻、第四一电容、第四二电容、第四三电容、第四四电容和第二一电感；第一电源芯片包括输出反馈引脚、输入引脚、使能控制引脚和电感引脚；直流5V电源为所述电源信号线所提供的电源电压，所述电源转换电路的电源输入端对应为输入引脚；直流5V电源接入输入引脚，输入引脚连接第四三电容的一端，第四三电容的另一端接地，使能控制引脚连接第四一电阻的一端，第四一电阻的另一端连接直流5V电源；电感引脚连接第二一电感的一端，第二一电感的另一端同时连接第四一电容的一端、第四二电容的一端以及第四二电阻的一端，第四一电容的另一端和第四二电容的另一端都接地，第四二电阻的另一端连接输出反馈引脚，输出反馈引脚也同时连接第四四电容的一端和第四三电阻的一端，第四三电阻的另一端接地；第四四电容的另一端作为所述第一电源输出端，并连接所述电源管理单元的电源输入端。该技术方案中，所述第一电源转换电路为所述故事机主控芯片内置的所述电源管理单元提供稳压供电电源，所述第一电源转换电路可以在扫地机控制板输出的较宽的电压范围内工作，应用电路结构简单，减少轻载下的功率消耗。

进一步地，所述电源转换电路还包括第二电源转换电路；第二电源转换电路包括第二电源芯片、直流5V电源、第五一电容、第五二电容、第五三电容、第五一电阻和第五二电阻，第二电源芯片包括电源输入引脚、使能引脚和稳压输出引脚；所述直流5V电源接入电源输入引脚，第五一电容的一端和第五二电容的一端都接入电源输入引脚，第五一电容的另一端和第五二电容的另一端都接地；使能引脚连接第五一电阻的一端和第五二电阻的一端，第五一电阻的另一端连接WIFI使能引脚，第五二电阻的另一端接地，稳压输出引脚连接第五三电容的一端，第五三电容的另一端接地，稳压输出引脚则连接所述第二电源输出端；其中，所述SDIO接口驱动单元包括WIFI使能引脚。该技术方案提供一种为所述SDIO-WIFI模块供电的低压差线性稳压电路，减小所述故事机控制板上的WIFI模组的静态功耗，实现持久性电池供电。

进一步地，所述SDIO-WIFI模块还包括SDIO-WIFI芯片、第三一电容、第三二电容、第三三电容、第三四电容、第三五电容、第二一电阻、第二二电阻、第二三电阻、第一一电感、第一二电感和天线；所述SDIO-WIFI芯片包括所述SDIO接口，所述SDIO接口包括低压差使能引脚、模式选择引脚、命令引脚、数据引脚、时钟引脚、电源电压引脚、射频输出引脚和接地引脚；所述SDIO接口驱动单元包括WIFI中断引脚、SD命令引脚、SD数据引脚和SD时钟引脚；WIFI中断引脚连接模式选择引脚，所述WIFI使能引脚连接低压差使能引脚；第三一电容的一端连接数据引脚，第三一电容的另一端接地；第三二电容的一端连接时钟引脚，第三二电容的另一端接地；第三三电容的一端连接命令引脚，第三三电容的另一端接地；第二一电阻的一端连接命令引脚；第二一电阻的另一端连接第二二电阻的一端，第二二电阻的另一端连接数据引脚；电源电压引脚和接地引脚连接到第三四电容的两端，第二一电阻与第二二电阻的共同连接端口连接所述稳压输出引脚，电源电压引脚连接所述稳压输出引脚，用于接入SDIO-WIFI芯片的供电电源；天线的输出点连接第二三电阻的一端，第二三电阻的另一端同时连接第三五电容的一端和第一一电感的一端，第三五电容的另一端接地，第一一电感的另一端同时连接第一二电感的一端和射频输出端，第一二电感的另一端接地。所述SDIO-WIFI模块内置的SDIO-WIFI芯片搭配天线完成WIFI联网，有利于减轻故事机主控芯片的工作量，提高所述故事机控制板的联网效率。

进一步地，所述故事机主控芯片采用型号为ATS3505的32位微处理器；所述第二电源芯片采用型号为TIM6030-33的低压差的稳压芯片；所述第一电源芯片采用型号为SY8088的同步降压DC-DC转换芯片；所述SDIO-WIFI芯片采用型号ITM1021的WIFI模组芯片。该技术方案中相关的芯片模块均可采用同类型的公知产品代替，提高所述清洁机器人系统的扩展性。

进一步地，所述Flash存储介质还包括第一电阻、第六电容和NORflash芯片；NORflash芯片包括所述SPI通信接口；所述SPI接口单元包括设备选择引脚、时钟引脚、主发从收引脚、主收从发引脚、第二IO引脚和第三IO引脚；所述SPI通信接口包括片选引脚、供电引脚、防误操作引脚、写保护引脚、串行时钟引脚、串行数据输入引脚和串行数据输出引脚；片选引脚连接到第一电阻的一端，供电引脚连接到第一电阻的另一端，第六电容的一端连接到供电引脚，第六电容的另一端接地；串行时钟引脚连接所述SPI接口单元的时钟引脚，串行数据输入引脚连接所述SPI接口单元的主发从收引脚，串行数据输出引脚连接所述SPI接口单元的主收从发引脚，片选引脚连接所述SPI接口单元的设备选择引脚，写保护引脚连接所述SPI接口单元的第二IO引脚，防误操作引脚连接所述SPI接口单元的第三IO引脚。该技术方案提供的所述Flash存储介质使用SPI总线可以实现更高的读写速度，更稳定的读写，通过在芯片内嵌入算法完成对芯片的操作，节省了命令开支、减少了随机存取时间。

进一步地，所述Flash存储介质还包括第六电阻、第七电容和PSRAM芯片，PSRAM芯片包括所述SPI通信接口；所述SPI接口单元包括PSRAM片选引脚、时钟引脚、主发从收引脚、主收从发引脚、第二IO引脚和第三IO引脚；所述SPI通信接口包括片选引脚、供电引脚、第二串行信号引脚、第三串行信号引脚、串行时钟引脚、串行数据输入引脚和串行数据输出引脚；片选引脚连接到第六电阻的一端，供电引脚连接到第六电阻的另一端，第七电容的一端连接到供电引脚，第七电容的另一端接地；串行时钟引脚连接所述SPI接口单元的时钟引脚，串行数据输入引脚连接所述SPI接口单元的主发从收引脚，串行数据输出引脚连接所述SPI接口单元的主收从发引脚，片选引脚连接PSRAM片选引脚，第二串行信号引脚连接所述SPI接口单元的第二IO引脚，第三串行信号引脚连接所述SPI接口单元的第三IO引脚。该技术方案在所述Flash存储介质中使用PSRAM芯片，提高执行代码的存储容量，同时其占用电路空间小，成本低，可作为前述NORflash芯片的备用存储记忆体使用。

进一步地，在所述第二UART串口收发单元中，所述数据收发引脚包括数据发送引脚和数据接收引脚；所述DAC输出引脚包括模拟左输出引脚和模拟右输出引脚；所述故事机控制板设置有UART通信串口，UART通信串口分别设置有对应输入直流电源、数据发送引脚和数据接收引脚的针脚，UART通信串口还设置有音频信号针脚；所述故事机控制板还包括第二一电容、第二二电容、第三一电阻和第三二电阻，第二一电容的一端连接模拟左输出引脚，第二一电容的另一端连接第三一电阻的一端，第三一电阻的另一端连接音频信号针脚，第二二电容的一端连接模拟右输出引脚，第二二电容的另一端连接第三二电阻的一端，第三二电阻的另一端连接音频信号针脚。与现有技术中的按键触发相比，通过串口调试的方式提高播放系统的自动化水平，进一步提高人机交互体验度。

一种基于所述清洁机器人系统的控制方法，该控制方法包括：步骤S1、在所述扫地机控制板上电后，所述故事机控制板将所述扫地机控制板传输过来的电压信号转换为所述故事机主控芯片及所述SDIO-WIFI模块的供电电压；步骤S2、所述故事机控制板上电完成通用初始化，在所述无源晶振模块的驱动下从所述Flash存储介质内直接执行启动代码；步骤S3、所述故事机主控芯片通过所述第二UART串口收发单元接收所述扫地机主控芯片输出的配网指令；步骤S4、所述故事机控制板进入配网状态，通过所述SDIO-WIFI模块连接网络，然后接受所述云服务器所传送的媒体数据；步骤S5、所述故事机控制板将所述媒体数据转换为电信号传输回所述扫地机控制板上的所述功放模块，再交由与所述功放模块连接的所述喇叭进行播放。该控制方法的移值使用可提高系统的集成化程度，通过初始化设置所述故事机控制板和所述扫地机控制板的参数，实现扫地机在联网指令的控制作用下边清扫边播放语音信号，并可广泛应用于清洁机器人智能家居和消费电子产品等多个领域。

进一步地,在所述步骤S4具体包括，在同一个wifi网络环境下，通过手机微信或APP对所述故事机控制板进行配网；完成配网后，通过手机微信公众号或APP连接所述云服务器，再控制所述云服务器上向所述故事机控制板传输媒体资源数据。与现有技术相比，可实现远程控制，人机交互性强。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种具有故事音乐播放功能的清洁机器人系统的电路模块总框图。

图2是本发明实施例提供的故事机主控芯片的内部单元及其对应的信号端口的示意图。

图3是本发明实施例提供的故事机控制模块内部的第一电源转换电路的电路连接示意图。

图4是本发明实施例提供的故事机控制模块内部的第二电源转换电路的电路连接示意图。

图5是本发明实施例提供的故事机控制模块内部的SDIO-WIFI模块的电路连接示意图。

图6是本发明实施例提供的故事机控制模块内部的晶振电路的电路连接示意图。

图7是本发明实施例提供的Flash存储介质中的NORflash芯片对应的电路连接示意图。

图8是本发明实施例提供的Flash存储介质中的PSRAM芯片对应的电路连接示意图。

图9是本发明实施例提供的故事机控制模块内部的第二UART串口收发单元的电路连接示意图。

图10是本发明实施例提供的一种具有故事音乐播放功能的清洁机器人系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。

本发明实施例一种具有故事音乐播放功能的清洁机器人系统，如图1所示，该清洁机器人系统包括云服务器、依靠串行数据总线、媒体数据线和电源信号线连接的扫地机控制板和故事机控制板；扫地机控制板包括使能信号线和音频数据线，故事机控制板包括SDIO总线、SPI总线、供电信号线和时钟总线；扫地机控制板包括扫地机主控芯片，扫地机主控芯片内置有第一UART串口收发单元，故事机控制板包括故事机主控芯片，故事机主控芯片内置有第二UART串口收发单元，第一UART串口收发单元和第二UART串口收发单元都包括对应匹配的串行数据总线控制寄存器，控制故事机控制板及扫地机控制板之间的配网交互指令传输，将数据字节位由串行通信与并行通信间做传输转换，并遵循异步串行通信协议，具体为：第一UART串口收发单元的数据收发引脚通过串行数据总线连接第二UART串口收发单元中对应的数据收发引脚，其中，第一UART串口收发单元和第二UART串口收发单元都包括数据收发引脚。扫地机控制板还包括供电模块，故事机控制板还包括电源转换电路，故事机主控芯片内置有电源管理单元，在本实施例下，故事机主控芯片采用型号为ATS3505的32位微处理器；供电模块的电源输出端通过电源信号线连接电源转换电路的电源输入端，电源管理单元的电源输入端连接电源转换电路的第一电源输出端，其中，电源管理单元和电源转换电路都包括电源输入端，而电源转换电路包括第一电源输出端和第二电源输出端。故事机控制板还包括无源晶振模块，故事机主控芯片内置有时钟倍频单元，时钟倍频单元的时钟端口通过时钟总线连接无源晶振模块对应的时钟接口连接，其中，时钟倍频单元包括时钟端口，在本实施例下，该无源晶振模块选择26MHz的晶振，驱动时钟倍频单元。故事机控制板包括Flash存储介质，故事机主控芯片内置有SPI接口单元，Flash存储介质的SPI通信接口通过SPI总线连接SPI接口单元对应的引脚，SPI总线可以由SPI接口单元内部配置的SPI寄存器控制读写，SPI接口单元用于在电源管理单元提供芯片供电电源后，在无源晶振模块的驱动下从Flash存储介质启动代码，依据地址信息读取的Flash存储介质内部的代码，其中，Flash存储介质在本实施例下可作为一种SPI flash控制电路，其内置的芯片引脚包括SPI通信接口；故事机控制板包括SDIO-WIFI模块，故事机主控芯片内置有SDIO接口驱动单元，SDIO-WIFI模块的SDIO接口通过SDIO总线连接SDIO接口驱动单元对应的引脚，SDIO-WIFI模块用于在第二UART串口收发单元接收的来自串行数据总线的联网指令的控制作用下，与云服务器建立网络连接关系，其中，SDIO-WIFI模块包括SDIO接口和SDIO供电端，SDIO供电端与所述电源转换电路的第二电源输出端连接；故事机主控芯片内置有数模转换单元，扫地机控制板包括功放模块和与之连接的喇叭，扫地机主控芯片内置使能单元，数模转换单元的DAC输出引脚通过媒体数据线连接功放模块的信号输入引脚，数模转换单元的DAC输出引脚可分为左右声道模拟输出通道，支持喇叭等设备的数据传输，使能单元的使能输出引脚通过使能信号线连接功放模块的使能端，功放模块的信号输出端通过音频数据线连接喇叭的音频输入端，其中，数模转换单元包括DAC输出引脚，使能单元包括使能输出引脚，功放模块包括使能端、信号输出端和信号输入端，喇叭包括音频输入端。与现有技术相比，本发明实施例可应用于非特定的语音播放系统，扩展性强；根据扫地机控制板为故事机控制板提供的供电电源和配网指令，故事机控制板能够在总线通信的驱动下实现高效执行启动程序，自动播放云服务器的媒体资源，并可广泛用于服务机器人智能家居和消费电子产品等多个领域。

如图6所示，所述无源晶振模块包括第一一电容C11、第一二电容C12和无源晶振，无源晶振包括第一晶振脚位X1和第二晶振脚位X2，第一一电容C11的一端连接第一晶振脚位X1，第一一电容C11的另一端接地，第一二电容C12的一端连接第二晶振脚位X2，第一二电容C12的另一端接地；如图2所示，所述故事机主控芯片内置有时钟倍频单元，时钟倍频单元包括第一起振引脚X0和第二起振引脚X1，第一起振引脚X0连接第一晶振脚位X1，第二起振引脚X1连接第二晶振脚位X2；由于无源晶振需要通过外部电路进行起振的，所以时钟倍频单元通过第一起振引脚X0和第二起振引脚X1完成无源晶振的起振，并由时钟倍频单元控制其震荡频率以实现调节所述无源晶振模块产生的时钟频率。

作为一种实施例，参阅图1至图3可知，所述电源转换电路包括第一电源转换电路；第一电源转换电路包括第一电源芯片IC1、直流5V电源DCIN_+5V、第四一电阻R41、第四二电阻R42、第四三电阻R43、第四一电容C41、第四二电容C42、第四三电容C43、第四四电容C44和第二一电感L21；第一电源芯片IC1包括输出反馈引脚FB、输入引脚IN、使能控制引脚EN和电感引脚LX，在本实施例下，所述第一电源芯片采用型号为SY8088的同步降压DC-DC转换芯片。直流5V电源DCIN_+5V为所述电源信号线所提供的电源电压，所述电源转换电路的电源输入端对应为输入引脚IN；直流5V电源DCIN_+5V接入输入引脚IN，输入引脚IN连接第四三电容C43的一端，第四三电容C43的另一端接地，使能控制引脚EN连接第四一电阻R41的一端，第四一电阻R41的另一端连接直流5V电源DCIN_+5V；电感引脚LX连接第二一电感L21的一端，在本实施例下，电感引脚LX可连接到第二一电感L21的开关节点；第二一电感L21的另一端同时连接第四一电容C41的一端、第四二电容C42的一端以及第四二电阻R42的一端，第四一电容C41的另一端和第四二电容C42的另一端都接地，第四二电阻R42的另一端连接输出反馈引脚FB，输出反馈引脚FB也同时连接第四四电容C44的一端和第四三电阻R43的一端，第四三电阻R43的另一端接地，输出反馈引脚FB连接的输出电阻起到电阻分压作用，使得VBAT=0.6*(1+R42/R43)，同时输出反馈引脚FB处添加的第四四电容C44可加快瞬态响应。第四四电容C44的另一端作为所述第一电源输出端，并连接所述电源管理单元的电源输入端，用于将输入引脚IN输入的直流5V电源DCIN_+5V转换输出为所述故事机主控芯片的供电电源VBAT。该技术方案中，所述第一电源转换电路为所述故事机主控芯片内置的所述电源管理单元提供稳压供电电源，所述第一电源转换电路可以在扫地机控制板输出的较宽的电压范围内工作，应用电路结构简单，减少轻载下的功率消耗。

作为一种实施例，如图4所示，所述电源转换电路还包括第二电源转换电路；第二电源转换电路包括第二电源芯片IC2、直流5V电源DCIN_+5V、第五一电容C51、第五二电容C52、第五三电容C53、第五一电阻R51和第五二电阻R52，第二电源芯片IC2包括电源输入引脚VIN、使能引脚CE和稳压输出引脚VOUT，所述第二电源芯片采用型号为TIM6030-33的低压差的稳压芯片；所述直流5V电源DCIN_+5V接入电源输入引脚VIN；在本实施例下，直流5V电源DCIN_+5V为所述电源信号线所提供的电源电压，第五一电容C51的一端和第五二电容C52的一端都接入电源输入引脚VIN，第五一电容C51的另一端和第五二电容C52的另一端都接地，有利于对输入的直流5V电源DCIN_+5V进行去耦处理；使能引脚CE连接第五一电阻R51的一端和第五二电阻R52的一端，第五一电阻R51的另一端连接WIFI使能引脚WIFI_EN_GPIO40，WIFI使能引脚WIFI_EN_GPIO40为图2中所述故事机主控芯片上对应SDIO接口的一个引脚；第五二电阻R52的另一端接地，稳压输出引脚VOUT连接第五三电容C53的一端，第五三电容C53的另一端接地，稳压输出引脚VOUT则连接所述第二电源输出端；其中，所述SDIO接口驱动单元包括WIFI使能引脚WIFI_EN_GPIO40, 第五一电阻R51和第五二电阻R52在使能引脚CE处的分压配置，能够控制使能引脚CE在正确的电压下使能启动或禁止第二电源芯片电源IC2进行电压转换，实现将直流5V电源DCIN_+5V转换为所述SDIO-WIFI模块的供电电压，在本实施例下为3.8V，用于支持所述SDIO-WIFI模块与所述云服务器进行命令数据交互。本发明实施例提供一种为所述SDIO-WIFI模块供电的低压差线性稳压电路，减小所述故事机控制板上的WIFI模组的静态功耗，实现持久性电池供电。

作为一种实施例，如图5所示，所述SDIO-WIFI模块还包括SDIO-WIFI芯片、第三一电容C31、第三二电容C32、第三三电容C33、第三四电容C34、第三五电容C35、第二一电阻R21、第二二电阻R22、第二三电阻R23、第一一电感L11、第一二电感L12和天线ANT；所述SDIO-WIFI芯片包括所述SDIO接口，在本发明实施例下，所述SDIO-WIFI芯片采用型号ITM1021的WIFI模组芯片，所述SDIO-WIFI模块是基于SDIO接口的符合wifi无线网络标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈，能够实现用户主平台数据通过所述SDIO接口到无线网络之间的转换。SDIO具有传输数据快，兼容SD、MMC接口等特点。本实施例下，所述SDIO接口包括低压差使能引脚LDO_EN、模式选择引脚MODE_SEL、命令引脚CMD、数据引脚DO、时钟引脚CLK、电源电压引脚VBAT、射频输出引脚RF_OUT和接地引脚GND；所述SDIO接口驱动单元包括WIFI中断引脚WIFI_INT_GPIO40、SD命令引脚使得SD1_CMD、SD数据引脚SD1_DATA和SD时钟引脚SD1_CLK；WIFI中断引脚WIFI_INT_GPIO40连接模式选择引脚MODE_SEL，上述实施例所述的WIFI使能引脚WIFI_EN_GPIO40连接低压差使能引脚LDO_EN；第三一电容C31的一端连接数据引脚DO，第三一电容C31的另一端接地；第三二电容C32的一端连接时钟引脚CLK，第三二电容C32的另一端接地；第三三电容C33的一端连接命令引脚CMD，第三三电容C33的另一端接地，从而完成数据命令时钟端的去耦除噪，保证数据的稳定。第二一电阻R21的一端连接命令引脚CMD；第二一电阻R21的另一端连接第二二电阻R22的一端，第二二电阻R22的另一端连接数据引脚DO；电源电压引脚VBAT和接地引脚GND连接到第三四电容C34的两端，第二一电阻R21与第二二电阻R22的共同连接端口连接所述稳压输出引脚VOUT，电源电压引脚VBAT连接所述稳压输出引脚VOUT，用于接入SDIO-WIFI芯片的供电电源WIFI_3V3，使得第二一电阻R21与第二二电阻R22在电路正常工作时上拉，以实现命令和数据的传输交互。ANT天线的输出点A连接第二三电阻R23的一端，第二三电阻R23的另一端同时连接第三五电容C35的一端和第一一电感L11的一端，第三五电容C35的另一端接地，第一一电感L11的另一端同时连接第一二电感L12的一端和射频输出端RF_OUT，第一二电感L12的另一端接地，在本实施例下，ANT天线为双天线结构，提高射频工作频率。所述SDIO-WIFI模块内置的SDIO-WIFI芯片搭配天线ANT，实现所述云服务器与所述故事机控制板进行WIFI联网，完成所述SDIO接口到无线网络之间的转换，有利于减轻故事机主控芯片的工作量，提高所述故事机控制板的联网效率。

需要说明的是，该技术方案中相关的芯片模块均可采用同类型的公知产品代替，提高所述清洁机器人系统的扩展性。

作为一种实施例，如图2和图7所示，所述Flash存储介质还包括第一电阻R1、第六电容C6和NORflash芯片，在本实施例下，NORflash芯片采用型号为W25Q32的非易失闪存芯片；NORflash芯片包括所述SPI通信接口；所述SPI接口单元包括设备选择引脚SPIO_SS、时钟引脚SPIO_CLK、主发从收引脚SPIO_MOSI、主收从发引脚SPIO_MISO、第二IO引脚SPIO_IO2和第三IO引脚SPIO_IO3；所述SPI通信接口包括片选引脚CS’、供电引脚VCC、防误操作引脚HOLD’、写保护引脚WP’、串行时钟引脚CLK、串行数据输入引脚DI和串行数据输出引脚DO；片选引脚CS’连接到第一电阻R1的一端，供电引脚VCC连接到第一电阻R1的另一端，第一电阻R1的另一端接入供电电源VCC，实现片选引脚CS’和供电引脚VCC通过上拉电阻驱动。在本实施例中，当片选引脚CS’置为低时，NORflash芯片被选中，电源消耗将增至活跃水平，可以进行读写操作。供电电源VCC上电后，在执行一次操作之前，片选引脚CS’必须由高电平转至低电平。第六电容C6的一端连接到供电引脚VCC，第六电容C6的另一端接地，将输入供电引脚VCC的电压信号进行滤波处理；串行时钟引脚CLK连接所述SPI接口单元的时钟引脚SPIO_CLK，串行数据输入引脚DI连接所述SPI接口单元的主发从收引脚SPIO_MOSI，串行数据输出引脚DO连接所述SPI接口单元的主收从发引脚SPIO_MISO，用于标准SPI和双输出SPI操作；片选引脚CS’连接所述SPI接口单元的设备选择引脚SPIO_SS，写保护引脚WP’连接所述SPI接口单元的第二IO引脚SPIO_IO2，防误操作引脚HOLD’连接所述SPI接口单元的第三IO引脚SPIO_IO3。本发明实施例提供的所述Flash存储介质使用SPI总线可以实现更高的读写速度，更稳定的读写，通过在芯片内嵌入算法完成对芯片的操作，节省了命令开支、减少了随机存取时间。

作为一种实施例，如图2和图8所示，所述Flash存储介质还包括第六电阻R6、第七电容C7和PSRAM芯片，PSRAM芯片包括所述SPI通信接口；PSRAM芯片采用型号为LY68L6400的PSRAM芯片，与现有技术相比，SRAM既具有SRAM电路接口简洁的优点，又具备DRAM容量大的特点，同时将刷新电路集成进芯片内部，兼具SRAM的简单易用、DRAM的较大容量的优点；所述SPI接口单元包括PSRAM片选引脚PSRAM_CE_GPIO45、时钟引脚SPIO_CLK、主发从收引脚SPIO_MOSI、主收从发引脚SPIO_MISO、第二IO引脚SPIO_IO2和第三IO引脚SPIO_IO3；所述SPI通信接口包括片选引脚CE、供电引脚VCC、第二串行信号引脚SIO2、第三串行信号引脚SIO3、串行时钟引脚SCLK、串行数据输出引脚MISO和串行数据输入引脚MOSI；片选引脚CE连接到第六电阻R6的一端，供电引脚VCC连接到第六电阻R6的另一端，实现片选引脚CE和供电引脚VCC通过上拉电阻驱动。第七电容C7的一端连接到供电引脚VCC，第七电容C7的另一端接地；串行时钟引脚SCLK连接所述SPI接口单元的时钟引脚SPIO_CLK，串行数据输入引脚MOSI连接所述SPI接口单元的主发从收引脚SPIO_MOSI，串行数据输出引脚MISO连接所述SPI接口单元的主收从发引脚SPIO_MISO，用于标准SPI和双输出SPI操作；片选引脚CE连接PSRAM片选引脚PSRAM_CE_GPIO45，第二串行信号引脚SIO2连接所述SPI接口单元的第二IO引脚SPIO_IO2，第三串行信号引脚SIO3连接所述SPI接口单元的第三IO引脚SPIO_IO3。与现有技术相比，在所述Flash存储介质中使用PSRAM芯片，其串行接口支持的存储容量和带宽得到提升，提高执行代码的存储容量，同时其占用电路芯片面积小，相同面积下芯片可以切割更多，使得生产成本更低，前述NORflash芯片与所述PSRAM芯片具备类似的SPI读写功能，在本实施例中，所述PSRAM芯片可作为前述NORflash芯片的备用存储记忆体使用，而默认通过SPI接口使能控制读取前述NORflash芯片，以执行启动代码。

作为一种实施例，如图2和图9所示，在所述第二UART串口收发单元中，所述数据收发引脚包括数据发送引脚GPIO_UART_TX和数据接收引脚GPIO_UART_RX；所述DAC输出引脚包括模拟左输出引脚AOUTL和模拟右输出引脚AOUTR；所述故事机控制板设置有UART通信串口，UART通信串口分别设置有对应输入直流5V电源DCIN_+5V的针脚DC_5V、对应数据发送引脚GPIO_UART_TX的针脚TX和对应数据接收引脚GPIO_UART_RX的针脚RX，UART通信串口还设置有音频信号针脚AUDIO，在本实施例中，UART通信串口通过音频信号针脚AUDIO与相应的D/A转换器连接，用于将传输而来的音频数字信号采样转换，从而处理为滤波后的模拟音频信号，该D/A转换器内置于所述数模转换单元中。与现有技术中的按键触发相比，通过串口调试的方式提高播放系统的自动化水平，进一步提高人机交互体验度。所述故事机控制板还包括第二一电容C21、第二二电容C22、第三一电阻R31和第三二电阻R32，组成一个滤波器，其中，第二一电容C21的一端连接模拟左输出引脚AOUTL，第二一电容C21的另一端连接第三一电阻R31的一端，第三一电阻R31的另一端连接音频信号针脚AUDIO，第二二电容C22的一端连接模拟右输出引脚AOUTR，第二二电容C22的另一端连接第三二电阻R32的一端，第三二电阻R32的另一端连接音频信号针脚AUDIO，从而实现模拟左输出引脚AOUTL和模拟右输出引脚AOUTR输出的音频信号滤波去噪，有效控制音频信号的瞬态变化。其中，音频信号针脚AUDIO可支持主流的音频数据接口格式。

本发明实施例提供一种基于所述清洁机器人系统的控制方法，如图1和图10所示，该控制方法包括：步骤S1、在所述扫地机控制板上电后，所述故事机控制板将所述扫地机控制板传输过来的5V直流电源电压信号转换为所述故事机主控芯片及所述SDIO-WIFI模块的3.8V供电电压。

步骤S2、所述故事机控制板上电完成通用初始化，在所述无源晶振模块的驱动下，通过所述SPI接口单元读取所述Flash存储介质，从而从所述Flash存储介质内直接执行启动代码。

步骤S3、在所述扫地机主控芯片通过所述第一UART串口收发单元输出的配网指令后，所述第二UART串口收发单元通过所述串行数据总线接收到配网指令，使得所述故事机控制板控制所述故事机主控芯片进入配网状态。

步骤S4、所述故事机控制板进入配网状态后，通过所述SDIO-WIFI模块连接网络，然后接受所述云服务器所传送的媒体数据；具体地，在同一个wifi网络环境下，用户通过手机微信或APP对所述故事机控制板进行配网；完成配网后，通过手机微信公众号或APP连接所述云服务器，再控制所述云服务器上向所述故事机控制板传输媒体资源数据。与现有技术相比，使用方便，可实现远程控制，人机交互性强。

步骤S5、所述故事机控制板将所述媒体数据转换为电信号传输回所述扫地机控制板上的所述功放模块，再交由与所述功放模块连接的所述喇叭进行播放。其中，所述数模转换单元通过电容电阻组成的选频滤波网络从所述媒体数据选择音频信号进行去噪滤波处理，再通过媒体数据线传输给所述功放模块进行功率放大，然后经过音频数据线传递给所述喇叭，由所述喇叭播放相关音频信号。

与现有技术相比，所述控制方法的移值使用可提高系统的集成化程度，通过初始化设置所述故事机控制板和所述扫地机控制板的参数，实现扫地机在联网指令的控制作用下边清扫边播放语音信号，并可广泛应用于清洁机器人智能家居和消费电子产品等多个领域。

需要说明的是，在本发明中，术语“包括”、“包含”或者其他任何变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种具有故事音乐播放功能的清洁机器人系统，其特征在于，该清洁机器人系统包括云服务器、依靠串行数据总线、媒体数据线和电源信号线连接的扫地机控制板和故事机控制板；扫地机控制板包括使能信号线和音频数据线，故事机控制板包括SDIO总线、SPI总线、供电信号线和时钟总线；

扫地机控制板包括扫地机主控芯片，扫地机主控芯片内置有第一UART串口收发单元，故事机控制板包括故事机主控芯片，故事机主控芯片内置有第二UART串口收发单元，第一UART串口收发单元的数据收发引脚通过串行数据总线连接第二UART串口收发单元中对应的数据收发引脚，其中，第一UART串口收发单元和第二UART串口收发单元都包括数据收发引脚；

扫地机控制板还包括供电模块，故事机控制板还包括电源转换电路，故事机主控芯片内置有电源管理单元，供电模块的电源输出端通过电源信号线连接电源转换电路的电源输入端，电源管理单元的电源输入端连接电源转换电路的第一电源输出端，其中，电源管理单元和电源转换电路都包括电源输入端，而电源转换电路包括第一电源输出端和第二电源输出端；

故事机控制板还包括无源晶振模块，故事机主控芯片内置有时钟倍频单元，时钟倍频单元的时钟端口通过时钟总线连接无源晶振模块对应的时钟接口连接，其中，时钟倍频单元包括时钟端口；

故事机控制板包括Flash存储介质，故事机主控芯片内置有SPI接口单元，Flash存储介质的SPI通信接口通过SPI总线连接SPI接口单元对应的引脚，SPI接口单元用于在电源管理单元提供芯片供电电源后，在无源晶振模块的驱动下从Flash存储介质启动代码，其中，Flash存储介质包括SPI通信接口；

故事机控制板包括SDIO-WIFI模块，故事机主控芯片内置有SDIO接口驱动单元，SDIO-WIFI模块的SDIO接口通过SDIO总线连接SDIO接口驱动单元对应的引脚，SDIO-WIFI模块用于在第二UART串口收发单元接收的来自串行数据总线的联网指令的控制作用下，与云服务器建立网络连接关系，其中，SDIO-WIFI模块包括SDIO接口和SDIO供电端，SDIO供电端与第二电源输出端连接；

故事机主控芯片内置有数模转换单元，扫地机控制板包括功放模块和与之连接的喇叭，扫地机主控芯片内置使能单元，数模转换单元的DAC输出引脚通过媒体数据线连接功放模块的信号输入引脚，使能单元的使能输出引脚通过使能信号线连接功放模块的使能端，功放模块的信号输出端通过音频数据线连接喇叭的音频输入端，其中，数模转换单元包括DAC输出引脚，使能单元包括使能输出引脚，功放模块包括使能端、信号输出端和信号输入端，喇叭包括音频输入端。

2.根据权利要求1所述清洁机器人系统，其特征在于，所述电源转换电路包括第一电源转换电路；第一电源转换电路包括第一电源芯片、直流5V电源、第四一电阻、第四二电阻、第四三电阻、第四一电容、第四二电容、第四三电容、第四四电容和第二一电感；第一电源芯片包括输出反馈引脚、输入引脚、使能控制引脚和电感引脚；

直流5V电源为所述电源信号线所提供的电源电压，所述电源转换电路的电源输入端对应为输入引脚；直流5V电源接入输入引脚，输入引脚连接第四三电容的一端，第四三电容的另一端接地，使能控制引脚连接第四一电阻的一端，第四一电阻的另一端连接直流5V电源；电感引脚连接第二一电感的一端，第二一电感的另一端同时连接第四一电容的一端、第四二电容的一端以及第四二电阻的一端，第四一电容的另一端和第四二电容的另一端都接地，第四二电阻的另一端连接输出反馈引脚，输出反馈引脚也同时连接第四四电容的一端和第四三电阻的一端，第四三电阻的另一端接地；第四四电容的另一端作为所述第一电源输出端，并连接所述电源管理单元的电源输入端。

3.根据权利要求1所述清洁机器人系统，其特征在于，所述电源转换电路还包括第二电源转换电路；第二电源转换电路包括第二电源芯片、直流5V电源、第五一电容、第五二电容、第五三电容、第五一电阻和第五二电阻，第二电源芯片包括电源输入引脚、使能引脚和稳压输出引脚；

直流5V电源接入电源输入引脚，第五一电容的一端和第五二电容的一端都接入电源输入引脚，第五一电容的另一端和第五二电容的另一端都接地；使能引脚连接第五一电阻的一端和第五二电阻的一端，第五一电阻的另一端连接WIFI使能引脚，第五二电阻的另一端接地，稳压输出引脚连接第五三电容的一端，第五三电容的另一端接地，稳压输出引脚则连接所述第二电源输出端；

其中，所述SDIO接口驱动单元包括WIFI使能引脚。

4.根据权利要求3所述清洁机器人系统，其特征在于，所述SDIO-WIFI模块还包括SDIO-WIFI芯片、第三一电容、第三二电容、第三三电容、第三四电容、第三五电容、第二一电阻、第二二电阻、第二三电阻、第一一电感、第一二电感和天线；所述SDIO-WIFI芯片包括所述SDIO接口，所述SDIO接口包括低压差使能引脚、模式选择引脚、命令引脚、数据引脚、时钟引脚、电源电压引脚、射频输出引脚和接地引脚；所述SDIO接口驱动单元还包括WIFI中断引脚、SD命令引脚、SD数据引脚和SD时钟引脚；

WIFI中断引脚连接模式选择引脚，所述WIFI使能引脚连接低压差使能引脚；第三一电容的一端连接数据引脚，第三一电容的另一端接地；第三二电容的一端连接时钟引脚，第三二电容的另一端接地；第三三电容的一端连接命令引脚，第三三电容的另一端接地；第二一电阻的一端连接命令引脚；第二一电阻的另一端连接第二二电阻的一端，第二二电阻的另一端连接数据引脚；电源电压引脚和接地引脚连接到第三四电容的两端，第二一电阻与第二二电阻的共同连接端口连接所述稳压输出引脚，电源电压引脚连接所述稳压输出引脚，用于接入SDIO-WIFI芯片的供电电源；

天线的输出点连接第二三电阻的一端，第二三电阻的另一端同时连接第三五电容的一端和第一一电感的一端，第三五电容的另一端接地，第一一电感的另一端同时连接第一二电感的一端和射频输出端，第一二电感的另一端接地。

5.根据权利要求4所述清洁机器人系统，其特征在于，所述故事机主控芯片采用型号为ATS3505的32位微处理器；所述第二电源芯片采用型号为TIM6030-33的低压差的稳压芯片；所述第一电源芯片采用型号为SY8088的同步降压DC-DC转换芯片；所述SDIO-WIFI芯片采用型号ITM1021的WIFI模组芯片。

6.根据权利要求1所述清洁机器人系统，其特征在于，所述Flash存储介质还包括第一电阻、第六电容和NORflash芯片；NORflash芯片包括所述SPI通信接口；所述SPI接口单元包括设备选择引脚、时钟引脚、主发从收引脚、主收从发引脚、第二IO引脚和第三IO引脚；所述SPI通信接口包括片选引脚、供电引脚、防误操作引脚、写保护引脚、串行时钟引脚、串行数据输入引脚和串行数据输出引脚；片选引脚连接到第一电阻的一端，供电引脚连接到第一电阻的另一端，第六电容的一端连接到供电引脚，第六电容的另一端接地；串行时钟引脚连接所述SPI接口单元的时钟引脚，串行数据输入引脚连接所述SPI接口单元的主发从收引脚，串行数据输出引脚连接所述SPI接口单元的主收从发引脚，片选引脚连接所述SPI接口单元的设备选择引脚，写保护引脚连接所述SPI接口单元的第二IO引脚，防误操作引脚连接所述SPI接口单元的第三IO引脚。

7.根据权利要求1所述清洁机器人系统，其特征在于，所述Flash存储介质还包括第六电阻、第七电容和PSRAM芯片，PSRAM芯片包括所述SPI通信接口；所述SPI接口单元包括PSRAM片选引脚、时钟引脚、主发从收引脚、主收从发引脚、第二IO引脚和第三IO引脚；所述SPI通信接口包括片选引脚、供电引脚、第二串行信号引脚、第三串行信号引脚、串行时钟引脚、串行数据输入引脚和串行数据输出引脚；片选引脚连接到第六电阻的一端，供电引脚连接到第六电阻的另一端，第七电容的一端连接到供电引脚，第七电容的另一端接地；串行时钟引脚连接所述SPI接口单元的时钟引脚，串行数据输入引脚连接所述SPI接口单元的主发从收引脚，串行数据输出引脚连接所述SPI接口单元的主收从发引脚，片选引脚连接PSRAM片选引脚，第二串行信号引脚连接所述SPI接口单元的第二IO引脚，第三串行信号引脚连接所述SPI接口单元的第三IO引脚。

8.根据权利要求1所述清洁机器人系统，其特征在于，在所述第二UART串口收发单元中，所述数据收发引脚包括数据发送引脚和数据接收引脚；所述DAC输出引脚包括模拟左输出引脚和模拟右输出引脚；所述故事机控制板设置有UART通信串口，UART通信串口分别设置有对应输入直流电源、数据发送引脚和数据接收引脚的针脚，UART通信串口还设置有音频信号针脚；

所述故事机控制板还包括第二一电容、第二二电容、第三一电阻和第三二电阻，第二一电容的一端连接模拟左输出引脚，第二一电容的另一端连接第三一电阻的一端，第三一电阻的另一端连接音频信号针脚，第二二电容的一端连接模拟右输出引脚，第二二电容的另一端连接第三二电阻的一端，第三二电阻的另一端连接音频信号针脚。

9.一种基于权利要求1至8任一项所述清洁机器人系统的控制方法,其特征在于,该控制方法包括：

步骤S1、在所述扫地机控制板上电后，所述故事机控制板将所述扫地机控制板传输过来的电压信号转换为所述故事机主控芯片及所述SDIO-WIFI模块的供电电压；

步骤S2、所述故事机控制板上电完成通用初始化，在所述无源晶振模块的驱动下从所述Flash存储介质内直接执行启动代码；

步骤S3、所述故事机主控芯片通过所述第二UART串口收发单元接收所述扫地机主控芯片输出的配网指令；

步骤S4、所述故事机控制板进入配网状态，通过所述SDIO-WIFI模块连接网络，然后接受所述云服务器所传送的媒体数据；

步骤S5、所述故事机控制板将所述媒体数据转换为电信号传输回所述扫地机控制板上的所述功放模块，再交由与所述功放模块连接的所述喇叭进行播放。

10.根据权利要求9所述控制方法,其特征在于,在所述步骤S4具体包括，在同一个wifi网络环境下，通过手机微信或APP对所述故事机控制板进行配网；

完成配网后，通过手机微信公众号或APP连接所述云服务器，再控制所述云服务器上向所述故事机控制板传输媒体资源数据。