CN114679950B - 用于自驱动设备的数据交互系统及数据交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于自驱动设备的数据交互系统，包括：多个功能模块；所述多个功能模块中的一个包括：文件存储单元；多个子功能单元，将各自的数据包分别发送至所述文件存储单元；传输单元，接收外部数据包并发送至所述文件存储单元；所述文件存储单元，被配置为：接收来自所述传输单元以及多个所述子功能单元中的每一个的数据包；对接收的多个数据包以预设规则分类存储为对应的分类数据包；依据订阅规则下发所述分类数据包至各子功能单元。采用以上技术方案，本发明提供了一种方便内部数据互相解耦的用于自驱动设备的数据交互系统及数据交互方法。

Description

用于自驱动设备的数据交互系统及数据交互方法

技术领域

本发明涉及一种自驱动设备，具体涉及一种用于自驱动设备的数据交互系统及数据交互方法。

背景技术

通常，割草机等户外园艺类切割工具上都设置有用于推行的操作把手，操作把手上靠近握持部位设置有方便操作者操作控制的开关盒及控制机构。割草机依靠操作者施加于操作把手的推力于地面行进并进行切割操作，操作者操作这种推行式割草机的劳动强度非常大。随着人工智能的不断发展，能够自行走的自驱动设备也得到了发展。由于自驱动设备可以自动行走，执行预先设置的相关任务，无需人为的操作与干预，极大的节省了人力物力，为操作者带来方便。

自驱动设备的出现给用户带来了极大的便利，让用户可以从繁重的园艺护理劳动中解脱出来。然而，随着自驱动设备的不断发展，自驱动设备各个功能模块内部的数据交互也变得越来越复杂。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于自驱动设备的数据交互系统及数据交互方法，方便内部数据互相解耦。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种用于自驱动设备的数据交互系统，包括：多个功能模块；所述多个功能模块中的一个包括：文件存储单元；多个子功能单元，将各自的数据包分别发送至所述文件存储单元；传输单元，接收外部数据包并发送至所述文件存储单元；所述文件存储单元，被配置为：接收来自所述传输单元以及多个所述子功能单元中的每一个的数据包；对接收的多个数据包以预设规则分类存储为对应的分类数据包；依据订阅规则下发所述分类数据包至各子功能单元。

可选的，所述多个子功能单元之间彼此独立。

可选的，所述多个子功能单元中的至少一个包括：订阅单元，被配置为设置所述订阅规则以获取所需的分类数据包。

可选的，所述多个子功能单元中的一个为建图单元或路径规划单元。

可选的，所述分类数据包包括：定位消息包、定位状态消息包、指令消息包、位置消息包、路径消息包。

可选的，所述建图单元发送指令消息包至所述文件存储单元；所述传输单元获取所述指令消息包发送至其它功能模块。

可选的，所述路径规划单元发送路径消息包至所述文件存储单元；所述传输单元获取所述路径消息包发送至其他功能模块。

可选的，所述其他功能模块包括运动控制模块。

一种数据交互方法，包括如下步骤：接收来自传输单元以及多个子功能单元中的每一个的数据包；对接收的多个数据包以预设规则分类存储为对应的分类数据包；依据订阅规则下发所述分类数据包至各子功能单元。

可选的，所述子功能单元中的一个为建图单元或路径规划单元；所述交互方法，还包括如下步骤：获取所述建图单元处理的指令消息包发送至其它功能模块；获取所述路径规划单元处理的路径消息包发送至其它功能模块。

本发明的有益之处在于提供了一种方便内部数据互相解耦的用于自驱动设备的数据交互系统及数据交互方法。

附图说明

图1是作为一种实施方式的自驱动设备系统示意图；

图2是作为一种实施方式的智能割草机的电子系统示意图；

图3是作为一种实施方式的电子系统框图；

图4是作为一种实施方式的智能割草机系统的示意图；

图5是作为一种实施方式的应用于图4所示的智能割草机系统的电子系统；

图6是另一种实施方式的智能割草机的电子系统示意图；

图7是作为一种实施方式的智能割草机的预设路径A-D示意图；

图8a、8b、8c是作为一种实施方式的智能割草机沿着图7所示预设路径A-D行走时多个功能模块之间的逻辑流程图；

图9是作为一种实施方式的智能割草机沿着如图7所示的预设路径A-D行走时的各个功能模块间的工作流程图；

图10是另一种实施方式的智能割草机的电子系统示意图；

图11是另一种实施方式的智能割草机的电子系统示意图；

图12是一种实施方式的功能模块的具体电路框图；

图13是另一种实施方式的功能模块的具体电路框图；

图14是另一种实施方式的功能模块的具体电路框图；

图15作为一种实施方式的一种用于智能割草机的各个功能模块的数据交互系统；

图16是作为一种实施方式的主控模块的数据交互系统。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

图1所示的一种实施方式的自驱动设备系统，以智能割草机系统100为例，所述智能割草机系统100包括智能割草机10、充电站20和边界线30。虽然本实施例涉及到智能割草机，但是应该理解本发明不限于所公开的实施例，而是可应用于其他类型的能自动在工作区域内行走进行作业的自驱动设备，包括但不限于智能割草机、扫雪机等。

智能割草机10至少包括沿纵向延伸的壳体11，割草模块（未示出）、行走模块（未示出）、供电模块12等。

割草模块包括用于实现割草功能的割草元件（未示出），割草元件用于切割草或植被。割草模块还包括用于驱动割草元件高速旋转的切割马达以及用于控制切割马达的切割控制单元。割草模块可以包括一个以上的割草元件，对应的，切割马达的数目可以与割草元件相对应。切割马达由切割控制单元控制。在一些具体的实施方式中，切割控制单元包括控制芯片，例如是MCU、ARM等。

行走模块使得智能割草机能够在草坪上行走。行走模块具体包括至少一个行走轮（未示出），设置于壳体底部并可转动，连接到行走轮的用于驱动行走轮的行走马达以及用于控制行走马达的行走控制单元。可选的，行走模块包括前行走轮和后行走轮，使得前行走轮为万向轮，后行走轮为驱动轮，后行走轮的数量为两个，前行走轮的数量也可以为两个，也可以设为一个或零个。在一些实施例中，后行走轮包括左行走轮和后行走轮，对应的，行走马达包括驱动左行走轮的左行走马达和驱动右行走轮的右行走马达。这样，当这两个行走马达以不同的转速驱动对应的后行走轮转动时，左行走轮和后行走轮之间产生速度差，从而使得智能割草机进行转向。在一些具体的实施方式中，行走控制单元还用于监控电机的转速信息，转子位置信息以及电机故障等。行走控制单元包括控制芯片，例如MCU、ARM等。

可以理解的是，切割马达和行走马达可以为一个马达，所述马达同时驱动割草元件和行走轮。

供电模块12，用于为智能割草机10提供电能。具体地，供电模块12至少为切割马达、行走马达供电，当然，供电模块12还可以为智能割草机上的其他电子组件供电，例如切割控制单元、行走控制单元供电。在一些实施方式中，供电模块12包括多个电池包。电池包被设置成被用户可插拔的安装至智能割草机。电池包进一步包括多个串联、并联或者串联与并联结合的电芯单元。当然，电池包还可以适配于其他电动工具中，也可以说借用其他电动工具中的电池包来作为智能割草机供电的电池包，从而提高了所述智能割草机的通用性，降低了使用成本。

供电模块12还包括电源控制单元，用于控制供电模块12的运行。在本实施方式中，电源控制单元用于控制多个电池包安全放电，从而使得智能割草机能够正常运行。具体地，电源控制单元包括控制芯片，例如MCU、ARM等。电源控制单元还用于监控电池包的电压、电流、温度信息、电量信息以及电池故障信息等。

边界线30围绕规划出智能割草机10的工作区域，其中位于边界线30内的区域为工作区域和位于边界线30外的区域为非工作区域。

充电站20固定在平面，与边界线30电性连接，充电站20产生边界信号发送给边界线30，边界信号流经边界线30时产生磁场，智能割草机10感应所述磁场并在所述工作区域内行走进行割草作业。可以理解的是，边界信号为电流信号。充电站20还用于供智能割草机10在能源不足时返回补充能量。

图2示出了一种实施方式的智能割草机的电子系统40。智能割草机10的电子系统40还包括总线模块41和多个功能模块。

所述多个功能模块用于实现各自预定的功能以控制智能割草机正常工作。在本实施方式中，所述多个功能模块包括：运动控制模块42、割草模块43、行走模块44、供电模块45和传感器控制模块46、综合管理模块47等。

其中，运动控制模块42控制智能割草机的行走。其包括运动感应器和运动控制单元。运动感应器用于检测智能割草机的有关行走的相关参数，并将包含有关行走的相关参数的信息的运动信号发送至运动控制单元。有关行走的相关参数可以包括：智能割草机行走的线速度，角速度等。在一些实施例中，运动感应器包括速度传感器，例如接触式速度传感器和非接触式速度传感器等。运动控制单元用于控制智能割草机的行走，从而使得智能割草机在工作区域内进行作业或返回充电站充电。具体地，运动控制单元包括控制芯片，例如MCU、ARM等。

传感器控制模块46用于监控当前智能割草机的朝向，加速度等。其包括传感器控制单元和多个传感器。多个传感器用于感应当前智能割草机的朝向，加速度信息等，并将朝向和加速度信息发送至传感器单元。在一些实施例中，多个传感器包括惯性测量单元（IMU），其能够测量物体三轴姿态角以及加速度，并将其检测到的信息发送至传感器控制单元。具体地，传感器单元包括控制芯片，例如MCU、ARM等。

综合管理模块47用于对智能割草机进行综合管理。例如，综合管理模块47用于管理切割马达和行走马达的启动。通常，综合管理模块47包括综合管理单元，其包括控制芯片，例如MCU、ARM等。

总线模块41分别与各个功能模块连接，具体地，总线模块至少与割草模块43、行走模块44、供电模块45、传感器控制模块46、运动控制模块42和综合管理模块47连接，以在所述割草模块43、行走模块44、供电模块45、传感器控制模块46、运动控制模块42和综合管理模块47之间传输数据。

如图3所示，总线模块41包括数据总线411。数据总线411用于在多个功能模块之间传输数据。数据总线411允许多个功能模块与数据总线411之间进行双向通信。具体地，数据总线411包括第一数据线4111和第二数据线4112。这样，多个功能模块在第一数据线4111和第二数据线4112上传输的数据为差分信号，能够去除干扰信号，使得数据传输更准确。

所述割草模块43、行走模块44、供电模块45、传感器控制模块46、运动控制模块42和综合管理模块47相互独立与数据总线411连接，各个模块之间通过数据总线411进行数据传输。所述多个功能模块中的至少部分被配置为发送各自的数据包和/或控制指令至所述总线模块41；其中，所述多个功能模块中的一个被配置为获取总线模块41上与预设规则匹配的的数据包和/或控制指令；根据所述匹配的的数据包和/或控制指令来执行所述预定的功能。

在一些实施例中，总线模块41还包括扩展接口412，其用于接入扩展功能模块48以使接入的扩展功能模块48与多个功能模块中的至少一个进行数据传输以实现扩展功能模块预设的控制功能。例如，当用于检测智能割草机发生碰撞的碰撞检测模块需要被添加至电子系统中，在无需重新设计电子系统的情况下，用户使碰撞检测模块与扩展接口连接即可，即使碰撞检测模块与数据总线和电源总线连接。

在另一些实施例中，智能割草机还包括扩展功能模块48，扩展功能模块48被配置为可操作地与所述总线模块连接后，与所述多个功能模块中的至少一个进行数据传输以实现所述扩展模块48预设的控制功能。以边界识别模块为例，边界识别模块包括边界感应器和边界识别单元。边界感应器用于感应所述边界信号流经边界线时产生的磁场转换为相应的电信号。在一些实施例中，边界感应器包括电感，电感感应磁场，并产生相应的电动势，从而将磁场转换为边界线感应信号传递给边界识别模块。在另一些实施例中，边界感应器包括磁场检测传感器，可以检测交变磁场并转变成电信号输出。边界识别单元用于根据边界感应器生成的电信号判断智能割草机与边界线的相对位置，例如智能割草机距离边界线的距离以及处于边界线内的工作区域还是边界线外的非工作区域。具体地，边界识别单元包括控制芯片，例如MCU、ARM等。

在边界识别模块作为扩展功能模块与总线模块41连接后，边界识别模块将包含智能割草机与边界线的相对位置的数据包每隔第一预设时间发送至数据总线，电源控制单元将包含供电模块45信息的数据包每隔第二预设时间发送至数据总线，运动控制模块42接收数据总线上的来自边界识别模块的数据包和来自供电模块45的数据包，规划智能割草机10的行走路线，计算行走轮的行走速度，将包含行走轮行走速度的的控制指令发送至数据总线；行走控制单元接收数据总线上的来自运动控制模块42的包含行走轮行走速度的的控制指令并驱动行走马达以使智能割草机按照规划路线行驶。

为了使功能模块获取总线模块41上的与预设规则匹配的数据包和/或控制指令，在一些实施例中，多个功能模块发送至数据总线的数据包和/或控制指令分别包括不同的身份识别码，即每个功能模块对应唯一的身份识别码，功能模块与身份识别码一一对应。身份识别码可以是预先定义的字母、数字或字母以及数字的组合，每个身份识别码对应一个功能模块。因此，所述功能模块依据匹配的身份识别码获取数据总线上所需的数据包和/或控制指令来执行预定的功能。例如，运动控制模块42在数据总线上的多个数据包中依据边界识别模块的身份识别码和供电模块45的身份识别码获取到来自边界识别模块的数据包和来自电源控制单元的数据包，从而规划智能割草机的行走路线，计算行走轮的行走速度，将包含行走轮行走速度的的控制指令发送至数据总线。此外，行走模块44依据运动控制模块42的身份识别码获取来自运动控制模块42的包含行走轮行走速度的的控制指令并驱动行走马达。

总线模块41还包括电源总线413。电源总线413用于将来自供电模块45的电能提供至多个功能模块。电源总线413允许为与总线模块41连接的每个功能模块提供电能。具体地，电源总线413包括电源线4131和电源接地线4132。

图3示出了一种实施方式的电子系统50框图。该电子系统包括：总线模块41、第一模块51、第二模块52、第三模块53等。

第一模块51、第二模块52和第三模块53用于实现各自预定的功能。所述第一模块51、第二模块52和第三模块53相互独立地与总线模块连接。所述总线模块41进一步包括数据总线411和电源总线413。各个模块之间通过数据总线411进行数据传输。在一些实施例中，数据总线411包括第一数据线4111和第二数据线4112。这样，第一模块51、第二模块52和第三模块53在第一数据线4111和第二数据线4112上传输的数据为差分信号。电源总线413用于提供电能至第一模块51、第二模块52和第三模块53。

通过采用各个模块互独立地与总线模块连接的方案，使得任一个模块可容易被移除或者被添加至电子系统中，而不影响其他模块的工作。例如，如果用户想要从图2的电子系统中移除割草模块仅使割草模块与总线模块分离即可。在这种分离之后，其他功能模块依然与总线模块连接，依然具有从总线模块发送和/或接收数据包和/或控制指令的能力。

图4示出了一种智能割草机系统200的示意图。智能割草机系统200包括智能割草机210和终端220。为了方便用户操作，终端220可安装能够操作或控制智能割草机210的应用程序，所述终端220调用应用程序，发送与应用程序有关的指令至智能割草机210，智能割草机210设置有无线通信模块以接收所述应用程序中的指令以使所述智能割草机210执行相关操作。其中，所述终端220可以为手机，平板电脑，智能手表，AR眼镜等移动设备，在此并没有限制。具体地，终端220内设置有存储单元，存储单元内存储有控制智能割草机的应用程序，所述应用程序根据用户不同的操作能够输出不同的控制指令以使所述智能割草机210执行相关操作。

图5示出了作为一种实施例的应用于图4所示的智能割草机系统200的电子系统230。所述智能割草机210的多个功能模块还包括无线通信模块238。通过无线通信模块238，智能割草机210和终端220之间实现无线通信以进行无线数据传输。在本实施方式中，无线通信通常为近距离无线通信，包括但不限于：Zigbee、蓝牙、无线宽带、超宽带和近场通信等方式。这种方案需要智能割草机210和终端220两者均具备无线通信设备，例如智能割草机210和终端220都具备蓝牙设备。

在一些实施例中，智能割草机210和终端220建立无线通信连接，无线通信模块238接收终端220的控制指令并发送至总线模块231；多个功能模块中的一个被配置为获取总线模块231上与预设规则匹配的控制指令；根据匹配的控制指令执行预定的功能。例如，用户操作终端220应用程序输出割草指令时，无线通信模块238接收所述割草指令并发送至总线模块231，割草模块233获取总线模块231上的割草指令，切割控制单元接收到割草指令控制切割马达启动以执行割草功能。具体地，割草模块233在总线模块231上的多个数据包和/或控制指令中依据无线通信模块238的身份识别码获取到来自无线通信模块238的割草指令，从而控制切割马达启动以执行割草功能。

无线通信模块238还被配置为获取总线模块231上与预设规则匹配的数据包和/或控制指令；发送匹配的数据包和/或控制指令至所述终端；则终端220根据接收到的数据包和/或控制指令执行相关操作。例如，在一些实施例中，所述终端220包括显示单元，其至少用于显示智能割草机当前的电量信息。具体地，无线通信模块238被配置为获取总线模块231上与预设规则匹配的供电模块235的数据包；发送所述供电模块235的数据包至终端220；所述终端220的显示单元根据所述供电模块235的数据包显示智能割草机210当前的电量信息。

因此，用户通过操作终端220能够控制智能割草机210执行相关操作，例如，控制智能割草机割草，终端输出割草指令；控制割草机行走，终端输出行走指令；控制割草机返回充电单元充电，终端输出充电返回指令等，智能割草机依据不同的控制指令使所述自驱动设备执行相关操作，具体地操作步骤在此不一一赘述。此外，用户还能通过终端220监控智能割草机210的状态，例如，智能割草机210的电量信息，当前工作状态等。这样，提高了智能割草机操作的便捷性。

图6示出了另一种实施方式的智能割草机的电子系统60。与图2所示的智能割草机的电子系统40不同的是，图6所示的多个功能模块还包括主控模块68。

主控模块68被配置为与总线模块61连接，以通过所述总线模块61与所述割草模块63、行走模块64、供电模块65、传感器控制模块66、运动控制模块62和综合管理模块67之间进行数据传输。在一些实施例中，主控模块68用于生成智能割草机的路径信息，导航信息以及定位信息等，具体地，主控模块68包括控制芯片，例如MCU、ARM等。

作为一个具体的实施方式，当智能割草机10沿着如图7所示的预设路径A-D由A点行驶至B点时：

图8a是作为一种实施方式的智能割草机沿着图7所示预设路径A-D行走时供电模块与综合管理模块之间的逻辑流程图，参考图8a所示，供电模块65将包含电池包电压、电流、电量、温度等信息的供电数据包发送至总线模块61，综合管理模块67在总线模块61上获取与预设规则匹配的数据包，在一些实施例中，综合管理模块67依据供电数据包内包含的身份识别码获取总线模块61上来自供电模块65的供电数据包，并判断电池包状态是否正常，当电池包状态正常时，例如电池包的电压和/或电流在预设范围内，综合管理模块67发送包含允许工作信息的允许工作指令至总线模块61。而当电池包状态不正常时，例如电池包电量低于预设值和/或电池包的电压和/或电流超出预设范围，综合管理模块67发送包含禁止工作信息的禁止工作指令至总线模块61。

图8b是作为一种实施方式的智能割草机沿着图7所示预设路径A-D行走时主控模块与运动控制模块之间的逻辑流程图，参考图8b所示，主控模块68生成智能割草机的路径信息，导航信息以及定位信息等，并将包含上述信息的主控数据包发送至总线模块61，运动控制模块62在总线模块61上获取与预设规则匹配的数据包，在一些实施例中，运动控制模块62依据主控数据包内包含的身份识别码获取总线模块61上来自主控模块68的主控数据包，处理后将包含目标信息，例如C点位置信息的目标位置数据包发送至总线模块61。

图8c是作为一种实施方式的智能割草机沿着图7所示预设路径A-D行走时行走模块与传感模块之间的逻辑流程图，参考图8c所示，行走模块64将包含电机实测信息，包括但不限于转速信息的行走数据包发送至总线模块61，传感器控制模块66获取匹配的行走数据包，具体地，传感器控制模块66在总线模块61上获取与预设规则匹配的数据包，在一些实施例中，传感器控制模块66依据行走数据包内包含的身份识别码获取总线模块61上来自行走模块64的行走数据包，处理后将包含智能割草机行走速度以及当前朝向的位姿数据包发送至总线模块61。

在一些实施例中，行走模块64获取匹配的上述允许工作指令、目标位置数据包和位姿数据包，依据上述数据包包含的信息控制行走轮继续由B点向C点行驶，从而控制智能割草机沿着图7所示的预设路径行走。在另一些实施例中，行走模块64获取匹配的禁止工作指令，因此行走模块64停止工作使智能割草机停止前进。

具体地，图9示出了智能割草机沿着如图7所示的预设路径A-D行走时的各个功能模块的工作流程图，包括如下步骤：

S101. 供电模块65发送供电数据包；

在此步骤中，供电模块65将包含电池电压、电流、温度等信息的供电数据包发送至总线模块61。

S102. 综合管理模块67获取供电数据包；

在此步骤中，综合管理模块67获取与预设规则匹配的数据包，在一些实施例中，综合管理模块67通过识别供电数据包的身份识别码接收来自供电模块65的供电数据包。

S103.综合管理模块67判断电池包是否正常；

在此步骤中，综合管理模块67根据供电数据包包含的电池包信息判断电池包状态是否正常，例如判断电池包的电压是否正常，或者判断电池包的输出电流是否正常，或者判断电池包的电量是否在预设范围内等；如果是，则执行步骤S104；如果否，则执行步骤S105。

S104. 综合管理模块67发送允许工作指令；

在此步骤中，综合管理模块67发送允许工作指令至总线模块61。

S105. 综合管理模块67发送禁止工作指令；

在此步骤中，综合管理模块67发送禁止工作指令至总线模块61。

S106. 行走模块64获取禁止工作指令；

在此步骤中，行走模块64获取与预设规则匹配的禁止工作指令，在一些实施例中，行走模块64通过识别综合管理模块67的身份识别码获取所述禁止工作指令。

S107. 行走模块64停止工作；

在此步骤中，行走模块64停止工作使智能割草机停止前进。

S201. 主控模块68发送主控数据包；

在此步骤中，主控模块68用于生成智能割草机的路径信息，导航信息以及定位信息等，并将包含上述信息的主控数据包发送至总线模块61。

S202. 运动控制模块62获取主控数据包；

在此步骤中，运动控制模块62获取与预设规则匹配的主控数据包，在一些实施例中，运动控制模块62通过识别主控数据包的身份识别码获取来自主控模块68的主控数据包。

S203. 发送目标位置数据包；

在此步骤中，运动控制模块62根据主控数据包处理后发送目标位置数据包至总线模块61,在本实施方式中，运动控制模块62根据主控数据包发送C点信息的目标位置数据包发送至总线模块61。

S301. 行走模块64发送行走数据包；

在此步骤中，行走模块64将包含电机实测信息的行走数据包发送至总线模块61。

S302. 传感器控制模块66获取行走数据包；

在此步骤中，传感器控制模块66获取与预设规则匹配的行走数据包，在一些实施例中，传感器控制模块66通过识别行走数据包的身份识别码获取来自行走模块64的行走数据包。

S303. 发送位姿数据包；

在此步骤中，传感器控制模块66根据行走数据包处理后将包含智能割草机行走速度以及当前朝向信息的位姿数据包发送至总线模块61。

S108. 行走模块64获取允许工作指令；

在此步骤中，行走模块64获取与预设规则匹配的允许工作指令，在一些实施例中，行走模块64通过识别综合管理模块67的身份识别码获取来自所述综合管理模块67的所述允许工作指令。

S109. 行走模块64识别获取目标位置数据包和位姿数据包；

在此步骤中，行走模块64获取与预设规则匹配的数据包，在一些实施例中，行走模块64通过运动控制模块62的身份识别码和传感模块的身份识别码识别并接收目标位置数据包和位姿数据包。

S402. 控制智能割草机沿着预设路径行走；

在此步骤中，行走模块64依据目标位置数据包和位姿数据包控制智能割草机沿着预设路径行走。在本实施方式中，行走模块64依据上述数据包包含的信息控制行走轮继续由B点向C点行驶，从而控制智能割草机沿着图7所示的预设路径行走。

在一些实施例中，参考图10，主控模块68进一步包括管理单元681和处理单元682。处理单元682连接外接模块69以获取外部模块的信息并处理生成处理信号发送至管理单元，管理单元681被配置为根据处理信号生成管理指令并发送至总线模块61。管理单元进一步被配置为接收总线模块61上的其他功能模块发出的数据包和/或控制指令生成管理模块数据包发送给处理单元682经过处理单元682进行处理后发送至外接模块。具体而言，处理单元682连接有一个或多个外接模块69，所述外接模块69具体包括：无线通信模块，人机交互模块，USB模块等模块中的一个或多个。

所智能割草机通过无线通信模块或USB模块可以和外接设备实现通信以进行数据传输。述外接设备可以为终端，终端可以被实施为计算机，手机，腕表，VR/AR眼镜等移动设备。这样，用户通过控制终端即可实现控制智能割草机的目的。例如，用户通过终端发送启动指令，通信模块接收到启动指令发送至处理单元，处理单元生成处理信号发送至管理单元，管理单元根据处理信号生成管理指令发送至总线模块。与智能割草机启动相关联的功能模块在总线模块上获取到来自管理单元的管理指令后执行预定的功能以启动智能割草机，例如割草模块63获取到包含启动信息的控制指令后控制切割电机开始工作。其中，无线通信模块可以包括蓝牙模块、WiFi模块和4G/5G模块中的一个或多个。

人机交互模块至少用于显示当前智能割草机的状态信息。在本实施方式中，人机交互模块能够显示智能割草机的电量信息。具体而言，管理单元681在总线模块上接收到电源控制单元的数据包发送给处理单元682经过处理单元682进行处理后发送至人机交互模块以显示当前多个电池包的电量等信息。在另一些实施方式中，人机交互模块还被配置为可操作的输出控制指令，例如，用户通过人机交互模块发送启动指令，处理单元682生成处理信号发送至管理单元681，管理单元681根据处理信号生成管理指令发送至总线模块。与智能割草机启动相关联的功能模块在总线模块61上获取到来自管理单元681的管理指令后执行预定的功能以启动智能割草机，例如割草模块获取到包含启动信息的控制指令后控制切割电机开始工作。其中，人机交互模块可以包括显示模块，例如显示屏；输入模块，例如触控面板，按键，开关等形式；语音模块等。

除了无线通信模块，人机交互模块，所述外接模块还包括扩展模块。扩展模块包括摄像模块以及GPS模块中的一个或多个。在一些实施例中，摄像模块能够采集智能割草机周围环境的图像数据，；GPS模块用于获取智能割草机的位置数据。处理单元682获取图像数据实现智能割草机的及时定位与地图构建，将定位和地图构建信息发送给管理单元681，管理单元681根据预设的逻辑和实时数据生成相应的路线规划数据包发送给总线模块。运动感应模块接收到路线规划数据包，将包含行走轮行走速度的的控制指令发送至数据总线；行走控制单元接收数据总线上的来自运动控制模块的包含行走轮行走速度的的控制指令并驱动行走马达以使智能割草机按照规划路线行驶。

其中，管理单元681生成的管理指令包括一个与各个功能模块不同的身份识别码。因此，多个功能模块依据管理指令的身份识别码获取总线模块上所需的管理单元681的管理指令来执行预定的功能。

可以理解的是，管理单元681和处理单元682可以集成在一个芯片上，也可以是两个独立的芯片，在此并没有限制。

可以理解的是，终端220可以代替处理单元682以及外接模块69。参考图11所示，所述终端220可以为手机，平板电脑，智能手表，AR眼镜等移动设备，其内安装有操作或控制智能割草机的程序。以手机为例，通常其具有第一无线通信模块、人机交互模块，摄像模块以及GPS模块等。为了使智能割草机210与终端220可通信地连接，主控模块需要连接有第二无线通信模块79，第二无线通信模块79被配置为接收终端220的应用程序中的控制指令并发送所述控制指令至所述主控模块78；主控模块78发送所述控制指令至所述总线模块71；多个功能模块中的一个被配置为获取总线模块71上与预设规则匹配的控制指令；根据所述匹配的控制指令执行预定的功能。其中，主控模块78包括图10所示实施例中的管理单元。

这样，通过终端220替代需要进行大量数据处理运算的处理单元以及外界模块，能够大大降低智能割草机的成本；此外，用户通过身边的终端，例如手机即可操作智能割草机，监控智能割草机的状态，提升了用户体验，使用户操作更加方便。

图12示出了一种实施方式的功能模块的具体电路框图。如图12所示，第一模块83至少包括：主供电电路831、控制单元833和功能单元832。其中，所述第一模块83可以为图2所示实施方式中的一个功能模块，例如运动控制模块，割草模块，行走模块，传感模块或边界识别模块中的一个。

主供电电路831用于为控制单元833供电。在一些实施例中，主供电电路831与电源总线连接，以将电源总线的电能转化为适配控制单元的电压输出。主供电电路831可以包括DC-DC转换电路等。

功能单元832与控制单元833连接，用于执行功能模块的功能。功能单元832可以为运动传感器、切割马达、行走马达或边界感应器等。

为了使智能割草机能够降低功耗，更加节能，多个功能模块中的至少一个具有工作状态和休眠状态。所述多个功能模块中的至少一个在处于所述休眠状态时，所述主供电电路831为所述控制单元833供电，所述功能模块接收唤醒信号后从所述休眠状态切换至所述工作状态。

智能割草机还包括主控模块82，主控模块82至少用于发送唤醒信号至所述功能模块。主控模块82发送唤醒信号至总线模块81，功能模块的控制单元833接收从总线模块81上接收到唤醒信号后从休眠状态切换至工作状态。在一个具体的实施例中，智能割草机的割草模块处于睡眠模式时，用户通过与主控模块82连接的人机交互模块输入割草指令，主控模块82线发送唤醒信号至割草模块的切割控制单元，切割控制单元接收唤醒信号后从休眠状态切换至工作状态，以使割草模块能够执行割草功能，切割控制单元在工作状态下，获取总线模块上的割草指令信号控制切割马达工作。

在一些实施方式中，第一模块83被配置为当第一模块83处于休眠状态时，每隔第一预设时间切换至工作状态，经过第二预设时间从工作状态切换至休眠状态。其中，第一预设时间大于第二预设时间。例如，第一模块83为供电模块，控制单元833对应为电源控制单元。供电模块在处于休眠状态时，停止向其他功能模块提供电能，例如行走模块、割草模块等，而后供电模块每隔第一预设时间切换至工作状态，以继续执行供电模块的检测电池包状态，系统功耗状态以及总线模块状态的功能，如果检测一切正常，供电模块再经第二预设时间从工作状态切换至休眠状态；如果供电模块检测到电池包异常，则发送异常信号至主控模块以控制智能割草机关机。

在另一些实施方式中，参考图13，第一模块93还包括从供电电路935。从供电电路935用于为功能单元933供电。从供电电路935与主供电电路931连接，以将主供电电路931的电能转化为适配功能单元933的电压输出。功能单元933与控制单元932连接，在本实施方式中，功能单元932具体包括上述运动传感器、边界感应器等器件。从供电电路935在第一模块93处于休眠状态时断开，在第一模块93切换至工作状态时导通。

因此，为了实现上述功能，第一模块93还包括唤醒电路934，其与所述从供电电路935连接，在所述第一模块93接收唤醒信号时控制所述从供电电路935导通，进一步地，唤醒电路934与总线模块91连接，唤醒电路934和总线模块91的数据总线911连接，以接收唤醒信号。具体地，第一模块93在处于睡眠状态时，控制单元932停止工作且从供电电路935断开，则从供电电路935停止提供电能至所述功能元件933。而当第一模块93接收唤醒信号时，控制单元932接收唤醒信号后从休眠状态切换至工作状态，唤醒电路934接收唤醒信号后也控制从供电电路935导通以使从供电电路935提供电能至功能单元，使得功能单元933上电正常工作。

在另一些实施方式中，所述第一模块93在处于所述休眠状态时，所述主供电电路931停止为所述控制单元932供电，所述功能模块接收唤醒信号后所述主供电电路931继续为所述控制单元932供电以使所述功能模块上电从所述休眠状态切换至所述工作状态。参考图14，在本实施方式中，唤醒电路934直接与主供电电路931连接。唤醒电路934用于在所述第一模块93接收唤醒信号时控制所述主供电电路931导通。具体地，唤醒电路934接收到总线模块91的唤醒信号后，控制主供电电路931导通以提供电能至控制单元932，使得控制单元932上电正常工作。

可以理解的是，唤醒信号除了由主控模块92发出，还可以由第二模块94发出，第二模块94可以为图2所示实施例中的功能模块中的一个，在此并没有限制。

这样，通过设置功能模块具有工作状态和休眠状态，使得功能模块在待命时进入休眠状态，一方面，能够延长智能割草机的工作时间，减少智能割草机的充电频率，另一方面，提高了智能割草机的工作效率，也使得智能割草机更加节能。

图15示出了作为实施例之一的一种用于智能割草机的数据交互系统300，如图15所示，该数据交互系统300包括：多个功能模块，用于实现各自预定的功能以控制智能割草机正常工作。在本实施方式中，多个功能模块具体包括第一功能模块310和第二功能模块320，所述第一功能模块310和第二功能模块320可以为：运动控制模块、割草模块、行走模块、供电模块、综合管理模块、传感器控制模块、边界识别模块和主控模块等。

其中，多个功能模块中的一个，例如第一功能模块310包括：文件存储单元311；多个子功能单元，例如第一子功能单元312和第二子功能单元313，在一些实施例中，所述多个子功能单元之间彼此独立，将各自的数据包分别发送至文件存储单元；以及传输单元314，用于接收外部数据包并发送至文件存储单元311，在一些实施例中，传输单元314设置为与其他功能模块连接，以接收其他功能模块发出的数据包，例如与第二功能模块320连接。文件存储单元被配置为：接收来自传输单元314以及多个子功能单元中的每一个的数据包；对接收的多个数据包以预设规则分类存储为对应的分类数据包，例如将接收来自传输单元以及多个子功能单元中的每一个的数据包以预设规则分类存储为对应的分类数据包1，分类数据包2，分类数据包3，分类数据包4，分类数据包5等；依据订阅规则下发分类数据包至各子功能单元，即将分类数据包1，分类数据包2，分类数据包3，分类数据包4，分类数据包5依据订阅规则分别下发至各子功能单元。

作为一个具体的实施例，以主控模块为例进行说明。图16示出了作为一种实施方式的主控模块330的数据交互系统。如图16所示，主控模块330包括：传输单元331，建图单元332，路径规划单元333和文件存储单元334。

传输单元331用于接收外部数据包并发送至文件存储单元334。在一些实施例中，传输单元331与其他控制模块340连接以接收其他功能模块发出的数据包。传输单元331根据接收的外部数据包发送串口数据包至文件存储单元334。

建图单元332用于为所述智能割草机创建割草区域的地图。在一些实施例中，智能割草机通常在正式割草工作前沿物理边界行走一圈，通过行走记录边界轨迹的方法建立地图。在本实施实施方式中，建图单元332将建图数据包发送至文件存储单元334。

路径规划单元333用于为所述智能割草机规划行走路线。在一些实施例中，主控模块330与外设装置连接。外设装置可以被设置为键盘、鼠标、麦克风、触摸屏、遥控器和/或手柄、摄像头、手机等移动设备的任一中或多种。用户可通过鼠标、键盘、遥控器、手机等硬件直接手动输入命令信息通过路径规划单元处理以规划智能割草机的路线。在本实施方式中，路径规划单元333将路径数据包发送至文件存储单元334。

文件存储单元334接收串口数据包3311、建图数据包3321和路径数据包3331，对接收的上述数据包以预设规则分类后存储为对应的分类数据包，在本实施方式中，文件存储单元334将串口数据包、建图数据包和路径数据包按预设规则分类存储为对应的分类数据包，具体地，分类数据包包括：定位消息包、定位状态消息包、位置消息包、指令消息包和路径消息包。

文件存储单元334还被配置为依据订阅规则下发分类数据包至各个子功能单元。在本实施方式中，文件存储单元334依据订阅规则将定位消息包和位置消息包发送至建图单元332，以使建图单元332依据接收到的分类数据包发送建图数据包3321至文件存储单元334，所述建图数据包3321在文件存储单元334内按预设规则分类存储为指令消息包；文件存储单元334还依据订阅规则将定位状态消息包和位置消息包发送至路径规划单元333，以使路径规划单元333根据接收到的分类数据包发送路径数据包3331至文件存储单元334，所述路径数据包3331在文件存储单元334内按预设规则分类存储为路径消息包；传输单元331还依据订阅规则接收来自建图单元332的指令消息包和来自路径规划单元333的路径消息包，并将所述指令消息包和路径消息包传递至其他功能模块340，从而控制智能割草机的行走路线。

在一些实施例中，多个子功能单元中的至少一个包括：订阅单元，被配置为设置所述订阅规则以获取所需的分类数据包。具体而言，建图单元332内设置的第一订阅单元3322设置第一订阅规则以获取定位消息包和位置消息包；路径规划单元333内设置的第二订阅单元3332设置第二订阅规则以获取位置消息包和定位状态消息包；传输单元331内设置的第三订阅单元3312设置第三订阅规则以获取指令消息包和路径消息包。

这样，多个子功能单元之间彼此独立，使得各个功能模块之间的数据互相解耦。方便各个功能模块内的子功能单元的升级，同时也方便新增/删除子功能单元而不影响其他子功能单元的运行。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于自驱动设备的数据交互系统，包括：

多个功能模块；

所述多个功能模块中的一个包括：

文件存储单元；

多个子功能单元，将各自的数据包分别发送至所述文件存储单元；

传输单元，接收外部数据包并发送至所述文件存储单元；

所述文件存储单元，被配置为：

接收来自所述传输单元以及多个所述子功能单元中的每一个的数据包；

对接收的多个数据包以预设规则分类存储为对应的分类数据包；

依据订阅规则下发所述分类数据包至各子功能单元；

所述多个子功能单元中的至少一个包括：

订阅单元，被配置为设置所述订阅规则以获取所需的分类数据包。

2.如权利要求1所述的用于自驱动设备的数据交互系统，其特征在于，

所述多个子功能单元之间彼此独立。

3.如权利要求1所述的用于自驱动设备的数据交互系统，其特征在于，

所述多个子功能单元中的一个为建图单元或路径规划单元。

4.如权利要求3所述的用于自驱动设备的数据交互系统，其特征在于，

所述分类数据包包括：定位消息包、定位状态消息包、指令消息包、位置消息包、路径消息包。

5.如权利要求3所述的用于自驱动设备的数据交互系统，其特征在于，

所述建图单元发送指令消息包至所述文件存储单元；

所述传输单元获取所述指令消息包发送至其它功能模块。

6.如权利要求3所述的用于自驱动设备的数据交互系统，其特征在于，

所述路径规划单元发送路径消息包至所述文件存储单元；

所述传输单元获取所述路径消息包发送至其他功能模块。

7.如权利要求6所述的用于自驱动设备的数据交互系统，其特征在于，

所述其他功能模块包括运动控制模块。

8.一种数据交互方法，包括如下步骤：

接收来自传输单元以及多个子功能单元中的每一个的数据包；对接收的多个数据包以预设规则分类存储为对应的分类数据包；

依据订阅规则下发所述分类数据包至各子功能单元；其中，所述多个子功能单元中的至少一个包括订阅单元，所述订阅单元设置所述订阅规则以使所述子功能单元获取所需的分类数据包。

9.如权利要求8所述的数据交互方法，其特征在于，

所述子功能单元中的一个为建图单元或路径规划单元；

所述交互方法，还包括如下步骤：

获取所述建图单元处理的指令消息包发送至其它功能模块；

获取所述路径规划单元处理的路径消息包发送至其它功能模块。