CN1318112C - 遥控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多个遥控装置和遥控接收器可在其中同时工作的遥控系统。遥控装置包括用于提供电子控制信号的输入单元、发射器和设置为从输入单元接收控制信号并将编码信号提供给发射器的处理装置，所述信号采用重复帧格式编码，其中每一帧包括许多各包含在相继时隙中的数据分组，每个数据分组包含标识包含该数据分组的时隙的时隙标识符。遥控接收器被设置为将具有对应重复帧格式的信号解码。本发明提供简单且可靠的操作，同步、寻址和连接功能，高带宽利用率以及对扰动、干扰和通信阻塞的高容错度。本发明可有利地用于遥控游戏或娱乐用的目标，比如可控玩具和模型车。

Description

遥控系统

技术领域

本发明一般涉及远程控制目标，特别是用于游戏或娱乐的目标、如可控玩具和模型车。

更具体地说，本发明涉及在多个遥控装置和遥控接收器可同时工作的通信覆盖区中使用的遥控装置。

本发明还涉及用于向外部目标提供处理信号的遥控接收器，该目标适合由遥控装置控制，用于多个遥控装置和遥控接收器可同时工作的区域中。

背景技术

用于遥控目标(如玩具)的装置、系统和方法在现有技术中是众所周知的。通常，这种系统基于无线电通信或光通信、特别是红外通信。在典型的现有技术应用中，遥控装置包括发射器，它发送用控制信息(如转向或速度信息)来编码的信号。连接到受控目标的对应接收器接收所发送的信号。电子电路提取控制信息，然后将其转发给目标中的相应控制单元。

当要在共同的环境中同时操作多个遥控装置和多个对应的接收器时，与这种遥控系统相关的常见问题就会产生。可靠的系统性能要求一个遥控装置发送的信号应该只影响对应的接收器装置。

对于同时且分别操纵多个遥控器和对应的接收器/对象的问题，已经提出多种解决方案。

美国专利4334221公开了用于玩具车系统的无线电控制系统，它包括多个控制器和多个要分别控制的对应玩具。为此，各控制器被设置为重复且不同步地发送命令脉冲串，其发送的占空度很低，以致发送的脉冲串之间不互相干扰的概率很高。每个命令脉冲串包含分配给特定接收器的数字标识码。标识码是在控制装置和接收器中通过机电开关预先选定的。

由于通信的低占空度，所以这种方案提供的可用带宽利用率很低。这又导致响应时间增加，从而降低整体性能。再者，使用开关来选择标识码使操作对用户而言比较麻烦，因为用户必须跟踪所用的标识码并且选择当时不忙的标识码。此方案的缺点随着控制装置和对应接收器的数量增加而更加明显。

美国专利5885159公开了用于通过许多遥控装置或“小键盘”分别远距离操纵玩具车的系统。从遥控装置向玩具车中的接收器发送信息是基于无线电通信和信号分组的使用。一定时间间隔内特定小键盘上的某个按钮的重复操作次数决定小键盘要与之配合使用的接收器(即玩具车)的选定标识。每个接收器包括用于选择与接收器相关的标识的开关。因此，无法以玩耍的儿童容易学会和操纵的直观方式选择或更改标识。此外，由于通过小键盘发送重复信号分组来解决可能的通信冲突，所以显然未很好地利用通信带宽。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种遥控装置和遥控接收器，借此消除或减少上述缺点。

本发明的另一个目的是提供一种遥控装置和遥控接收器，借此便于动态地将遥控装置分配到对应的遥控接收器。

本发明的另一个目的是提供一种遥控装置和遥控接收器，它们采用固定通信协议格式，使得只要来自不同制造商的遥控设备符合所述协议格式，就能组合所述设备。

本发明的另一个目的是提供一种遥控装置和遥控接收器，它们提供简单操作、高带宽利用率、低功耗、高工作可靠性、低制造成本以及对变动情况(如外部扰动、干扰和临时通信阻塞)的高容错性。

本发明的再一个目的是提供一种遥控系统，其中包括可在共同的通信覆盖区中工作的至少一个遥控装置和至少一个遥控接收器，其中可以容易地从一个遥控装置到一个或多个遥控接收器建立遥控链接。

上述目标是通过后文中陈述的特征来实现的。

根据本发明的一个方面，遥控装置，在多个遥控装置和遥控接收器可同时工作的通信覆盖区中使用，用于远程控制在所述覆盖区中工作的遥控接收器，所述遥控装置包括：

用于提供电子控制信号的输入单元，

发射器，

处理装置，以及

存储器，

所述处理装置经过设置而用于

从所述输入单元接收所述控制信号，以及

将编码信号提供给所述发射器，

其特征在于，

所述处理装置还被设置为提供具有重复帧格式的编码信号，其中每一帧包括许多各自包含在相继时隙中的数据分组，各数据分组包括时隙标识符，用于标识其中包含所述数据分组的时隙。

根据本发明的另一个方面，遥控接收器，用于接收来自遥控装置的信号并将其解码，用于多个遥控装置和遥控接收器可同时工作的区域中，它包括：

接收器，

存储器，以及

处理装置，

其中所述处理装置经过设置而用于输入所述接收器提供的接收信号并对其解码，

其特征在于，

所述处理装置还设置成将所述接收器提供的所述信号从重复帧格式中解码，其中每一帧包括许多包含在相继时隙中的数据分组，各数据分组包括时隙标识符，用于标识包含所述数据分组的时隙。

根据本发明的又一个方面，遥控系统，包括至少一个所述的遥控装置和至少一个所述的遥控接收器。

附图说明

参考附图，通过阅读下文以说明和非限定性示例的方式给出的本发明的最佳实施例的说明，会明白本发明的其它细节、特征和优点，图中：

图1是多个遥控装置和对应的遥控接收器在共同环境中工作的系统的示意框图；

图2是遥控装置的硬件配置的示意框图；

图3是遥控接收器的硬件配置的示意框图；

图4是说明发送信号的重复帧格式的时序图；

图5是说明数据分组的格式的时序图；

图6是说明遥控装置100的基本操作的状态图；

图7是说明遥控接收器装置200的基本操作的状态图。

具体实施方式

图1是多个(例如三个)遥控装置10和多个(例如三个)对应的遥控接收器200在共同的通信覆盖区300中工作的系统的示意框图。

每个遥控接收器200可以被安排为受控目标的内置部件。此类目标可以是例如玩具车、如玩具轿车。每个遥控接收器提供多个控制信号，用于控制玩具车的各种参数。此类控制信号通常是电子的数字或模拟信号，用于控制受控车中的电动机、转向装置、车灯、发声装置等。

对每个遥控接收器200只分配一个遥控装置100。每个遥控装置100最好只分配给遥控接收器200之一。但是，一个遥控装置100也可以一次只控制其中之一的方式分配给不止一个遥控接收器200。特定遥控装置100的操作使对应分配的遥控接收器200相应地动作，而其它接收器不受它影响。

图2是遥控装置100的最佳实施例的硬件配置的示意框图。

遥控装置100包括处理装置110，最好是微控制器，其中包括中央处理器125和存储器126，所述存储器包括：只读存储器(ROM)，用于存储固定或预先装入的程序部分和数据；随机存取存储器(RAM)，用于存储易失性或临时数据；以及半易失性存储区、如电池供电的RAM，设置它以用于在装置关机时存储数据。虽然微控制器本身可以是本领域的技术人员选择的标准电子元件，但是对于根据本发明的遥控装置来说，它的只读存储器的内容以及由此实现的所述微控制器的操作是独特的。

微控制器110还包括串行输入/输出电路(UART)111。UART111的输出连接到无线电发射器单元104的输入。UART111的输入连接到无线电接收器单元105的输出。发射器和接收器单元被安排为在相同的频率上工作而且共用单一天线107。微控制器的附加数字输出(未显示)所控制的天线选择器装置(未显示)最好被设置为控制这种共用操作。这样，微控制器110在其自己的控制下可以在任何时候接收或发送串行数据。

微控制器110被设置为生成运行时基。为此，微控制器利用它的连接到定时装置的系统时钟106，具体为微控制器110中的定时器/计数器电路113。运行时基可以被存储在存储器中并由微控制器110执行的软件程序部分读取和设置。运行时基用于按正确的时间间隔递增运行时隙时钟，使得此时隙时钟与帧格式400同步。时隙时钟是一个计数器，例如4位计数器，它一直包含帧格式400的当前时隙号所对应的值。

每次遥控装置从通信覆盖区300中的另一个遥控装置收到数据分组时，存储在存储器中的软件程序部分会记录此次传输的接收的起始点，当作传输起始时间。对数据分组进行横向校验，以便计算校验和，将其与实际发送的校验和比较。如果校验和正确，则数据分组中所含的时隙标识符410用于将时隙时钟设置为正确的值。然后利用传输起始时间调整运行时基，使得时隙时钟在下一个时隙开始时在正确的时间点递增。

遥控装置100包括许多输入单元101、102、103。最好是，输入单元101是数字操作单元，它与微控制器110的数字输入/输出部分127中所包含的数字输入连接，它们被设置为由用户操作。在所示的简化实施例中，操作单元101是组合数字输入装置，例如包括排列成阵列的多个操作开关，例如4×4开关阵列。操作单元102、103是手动操作的模拟输入装置102、103，各单元将可变电压信号提供给设在微控制器中的A/D转换器模块112的输入端。

遥控装置100还包括至少一个组合操作装置，各装置包括第一和第二数字操作单元，它们分别被设置为提供“连接”信号和“选择”信号。在所示实施例中，遥控装置100包括两个此类操作装置117、118。为此，操作装置117包括“连接”开关121和对应的“选择”开关122。同样，操作装置118也包括“连接”开关123和对应的“选择”开关124。每个开关121、122、123、124被设置为由用户操作，且连接到微控制器110的数字I/O部分127的相应数字输入端。

遥控装置100可以通过电源操作开关109来启动或关闭。

图3是遥控接收器的硬件配置的示意框图。

遥控接收器200包括处理装置210，有利的是，处理装置210是与参考图2所述的遥控装置100中所用微控制器110基本相同类型并且具有类似硬件特征的微控制器。微控制器210包括中央处理器225和存储器226，所述存储器包括：只读存储器(ROM)，用于存储固定或预先装入的程序部分和数据；随机存取存储器(RAM)，用于存储易失性或临时数据；以及半易失性存储区(如电池供电的RAM)，设置它以便在装置关机时存储数据。对本发明的遥控装置而言，只读存储器的内容以及由此实现的微控制器210的操作是独特的。

微控制器210包括串行输入/输出电路(UART)211。UART211的输入连接到无线电接收器单元205的输出，接收器单元205最好与参考图2所述的遥控装置100中的接收器单元105的类型相同。连接到接收器单元205的RF输入端的天线207使微控制器210能够接收串行数据。

遥控接收器包括至少一个输出控制装置201，输出控制装置201通常可以包括数字驱动电路，用于控制电动机、转向装置或类似的机电装置。

遥控接收器200还可以包括许多控制输入装置。在所示的最佳实施例中，控制输入装置203将模拟电压提供给设在微控制器210中的A/D转换器212。模拟电压最好是测量信号，它提供来自玩具车的反馈状态、例如转向位置，以便协助伺服环路控制转向位置。

遥控接收器200可以通过操作开关209来启动或关闭。

设在根据本发明的遥控装置中的微控制器101适合于根据下文参考图4和图5所述产生时分复用传输协议，并根据此协议传输数据。设在遥控接收器200中的微控制器201适合根据同一传输协议解释通过接收器单元205接收的数据。

遥控装置100生成并发送的信号具有连续重复的帧格式，如图4所示。该信号包括帧400，每一帧400具有固定的持续时间或长度401。

每一帧400由固定数量的连续时隙402构成，每个时隙可能包括数据分组404和每个数据分组404之后的暂停403。帧401中所含的时隙402的数量(以及由此获得的最大数据分组数)对应于可以用在同一个无线电覆盖区的遥控装置100的最大数量。通常，一个帧401中设有16个时隙402。帧中所含的每个时隙402可以由时隙标识符唯一地标识，它通常可以是范围在0至15之间的数字。每个传输的数据分组包含这样一个时隙标识符，标识传送此数据分组所占用的时隙。

在最佳实施例中，帧具有100ms的固定持续时间。数据分组通常可具有4ms的持续时间，而暂停403通常具有2.25ms的持续时间。因此，时隙402的总持续时间通常为6.25ms。

图5中详细说明时隙402中的一个数据分组404的内容。

数据分组404包含通常为4位的时隙标识符410，最好位于数据分组404的开始处。

数据分组404中包含的后续数据为分组类型标识符411，通常为3位。分组类型标识符指明数据分组的预定类型集之中的一种类型。为此典型实施例所述的可能数据分组类型有“连接分组”、“地址分组”、 “告示牌分组”以及“控制分组”。对应的分组类型标识符的值为001、010、000和011。分组类型标识符100、101、110、111可以保留以用于将来协议扩充。

接着，数据分组包含数据串412，它可以表示不同信息，视数据分组类型而定。该数据通常占用16位。此位数以及数据分组的总持续时间可以根据数据分组类型而改变。但是，不可超过数据分组的最大持续时间。此最大持续时间对应于上述的固定时隙持续时间。

最后，数据分组包含校验和413，通常为4位。

必须要明确的是，图5所示的实施例和附带的描述只是为了说明本发明原理。关键问题在于，可以识别以下类型的信息并且从每个或一组数据分组中解码：

●时隙标识符

●校验和

●控制信息(例如速度、转向位置等)

●“连接”信息，包括所选择的地址

●“地址”信息，标识预期的接收器

●“告示牌”信息，指明空闲和占用的时隙

在本发明的特定实施例中，每个数据分组可以包含一个或多个这些信息类型的整体或部分，本领域的技术人员可容易地找到各种将需要的信息编码到数据分组中的方式。

出于技术或其它原因，甚至还可能以某种预定方式对每个数据分组的内容加扰。

例如，每个数据分组可由两个独特部分构成；一个包含“控制信息”而一个包含“协议信息”，诸如时隙标识符、校验和、连接信息、地址信息和告示牌信息。

分组的“控制”部分可以包含其自己的“控制数据标识符”，标识分组中所含控制信息的类型，诸如速度、转向位置等。

同样，分组的“协议”部分可以包含“协议数据标识符”，标识分组的这一部分中包含的信息。例如，可以定义以下类型的“协议部分”，它们各由特定的协议数据标识符值来标识：

1.包含以下内容的部分：时隙标识符、校验和、高8位的“连接分组”地址。

2.包含以下内容的部分：时隙标识符、校验和、低8位的“连接分组”地址。

3.包含以下内容的部分：时隙标识符、校验和、高8位的“地址分组”地址。

4.包含以下内容的部分：时隙标识符、校验和、低8位的“地址分组”地址。

5.包含以下内容的部分：时隙标识符、校验和、高8位的“告示牌寄存器”。

6.包含以下内容的部分：时隙标识符、校验和、低8位的“告示牌寄存器”。

在此实施例中，包含相关协议信息的高和低部分的分组会在同一个时隙(当前分配给遥控装置的时隙)中、但在相继的帧中传送。

这样，就需要接收许多数据分组(全部包含相同的时隙标识符)，以便能够组装各种类型信息的各个不同部分。

本发明的这种实施例可具有某些优点，如较高的带宽利用率。但是利用图5所示的实施例和附图说明更容易说明本发明的原理。

暂停403表示没有进行数据传输的时段。暂停的持续时间由时隙402的固定持续时间与数据分组404的持续时间之差来给定。

图6是说明遥控装置100的基本操作的简化状态图。

遥控装置的空闲或关机状态表示在130。此状态对应于装置被去活或者被用户关闭时的状态。

当遥控装置100开机时，执行过渡141，并且遥控装置进入初始状态131。此状态131包含遥控装置100的初始化程序的执行。在此初始化程序中，遥控装置100自动为它的操作选择空闲时隙。这是通过如下操作实现的，首先在称为侦听时段的预定时段中(例如一帧401的持续时间的10倍)，接收从通信覆盖区中可能存在的其它活动的正在发送的遥控装置发送的信号。在此侦听期间，用表示其它正在发送的遥控装置已在使用的时隙的数据更新所述“告示牌寄存器”。这种数据从时隙标识符410中获得，这些时隙标识符始终存在于任何遥控装置发送的每个数据分组中。此外，可以从所述“告示牌分组”获得有关空闲时隙的信息，这些“告示牌分组”定期由覆盖区内活动的所有遥控装置发送。下文进一步说明告示牌分组。

侦听时段结束之后，遥控装置检查告示牌寄存器并且判断是否有任何可用的空闲时隙。

如果当时没有空闲时隙，则遥控装置继续搜索空闲时隙，直到找到一个空闲时隙或该装置被关机为止。当有至少一个空闲时隙可用时，则选择这些空闲时隙之一。遥控装置有利地从告示牌寄存器中选择最近此装置用过的时隙号，只要此时隙号已被存储并且从告示牌寄存器中识别出它是空闲的。否则，遥控装置在识别为空闲的时隙号中随机选择一个时隙号。

选定时隙号后，遥控装置实现至运行状态132的过渡143，运行状态132是遥控装置的常规工作状态。只要遥控装置保持为运行状态132，则所选定的时隙号对该装置一直有效，遥控装置发送的所有数据分组将使用并指明此时隙号。在运行状态132中，控制数据被发送到所分配的遥控接收器。下文将描述遥控接收器的分配。

在运行状态132中，遥控装置100的主要任务是将控制信息发送到其当前被分配的遥控接收器200。在本发明的典型实施例中，通过发送预定分组类型标识符值、如011所标识的“控制分组”类型的数据分组来实现此目的。这些分组的数据部分包含诸如电动机速度和方向、转向位置、声音数据、灯光数据等控制信息。

应当指出，特定的“控制分组”类型的设想只是为了说明。控制信息也可以与其它类型的信息、如地址和/或告示牌信息组合，并包含在其它分组类型中。

在运行状态中，遥控装置按特定时间间隔发送“地址分组”，如每10帧发送一次。在本发明的一个典型实施例中，通过预定分组类型标识符值(如010)来标识地址分组。此分组的数据部分包含地址(通常为16位)，该地址在先前执行的“连接序列”中提供并且当前保存在“当前地址”寄存器中，下文将予以说明。

应该指出，特定的“地址分组”类型的设想只是为了说明。地址信息同样可以与其它类型的信息、诸如控制和/或告示牌信息组合，并包含在其它分组类型中。该地址还可以拆分，放在其它类型的分组中逐个部分地发送。

在运行状态132中，遥控装置不断更新先前提及的告示牌寄存器。告示牌寄存器包含关于每个时隙号的二进制标志，即通常为16个标志。寄存器中位置n处的特定二进制标志值(如“1”)指明遥控装置的接收器部分记录了来自该遥控装置的发送活动，它在预定且最近经过的时段中、如在上255帧时段中当前使用时隙号n。按照有规律的间隔、如每10帧的时段，遥控装置100发送“告示牌分组”类型的数据分组，其中包含告示牌信息。这种分组由预定的二进制分组类型标识符(如000)来标识。在本发明的最佳实施例中，告示牌分组的16位数据部分包含告示牌寄存器的当前内容。第n位为“1”表明最近在第n号时隙上检测到活动。第n位为“0”表示最近在第n号时隙上未检测到任何活动。

应当指出，特定的“告示牌分组”类型的设想只是为了说明。告示牌信息同样可以与其它类型的信息、诸如控制和/或地址信息组合，并包含在其它分组类型中。该告示牌信息还可以拆分，放在其它类型的分组中逐个部分地发送。

此告示牌功能通过其它遥控装置转发有关占用时隙的信息，其目的在于将遥控装置在其初始状态的执行期间错误地将特定时隙解释为空闲的概率减至最小。如果未实现告示牌功能，若初始状态期间(例如由于其临时位置在死区内或其它意外干扰)未正确接收占用该特定时隙的遥控装置发送的信号，则很可能发生此情况。

激活连接开关、如第一组合操作装置117中的开关121通常通过按下遥控装置100上的“连接按钮”121来执行。在这样激活之后，遥控装置进入连接状态133(过渡144)。在此状态下，设在遥控装置中的地址生成器生成通常为16位的随机地址。生成的地址存储在与连接开关121相关的地址寄存器中。该地址还存储在“当前地址”寄存器中，“当前地址”寄存器包含任何时候遥控装置使用的当前地址。地址的长度以及可能地址的数目大得足以使同一覆盖区中使用的两个遥控装置选择相同地址的概率很低。遥控装置100则重复发送“连接分组”。连接分组由预定的二进制分组标识符(如001)来标识。此分组的后续16位数据部分包含上述生成的地址。

应当指出，特定“连接分组”类型的设想只是为了说明。连接信息(包括所选的地址)同样可以与其它类型的信息、诸如控制和/或地址信息组合，并包含在其它分组类型中。该连接信息还可以拆分，放在其它类型的分组中逐个部分地发送。

遥控装置保持连接状态133，直到连接功能被去活(过渡145)。通常，此过渡在释放连接按钮121时进行。遥控装置返回到运行状态132。

激活选择开关、如第一组合操作装置117中的选择开关122通常是通过按下遥控装置上的“选择按钮”122来执行的(过渡146)。在这样激活之后，与该选择开关122所对应的连接开关121相关的地址寄存器的内容被传递到当前地址寄存器。此当前地址寄存器的内容作为“地址分组”定期传送，如上所述。

当遥控装置100关机时(过渡148)，它返回到空闲或关机状态130。虽然图6中未显示，但是无论何时遥控装置关机，都可以从状态131、133和134中的任一状态返回到空闲状态130。

可以设置不止一个连接开关和对应的选择开关，例如两个连接开关121、123以及两个选择开关122、124，如图2所示。激活任一连接开关都会再次让遥控装置进入连接状态。这意味着生成了另一个随机地址并同时存储在与该连接开关相关的地址寄存器和当前地址寄存器中。然后发送包含此地址的连接分组。连接功能的目的是建立遥控装置与遥控接收器之间的链接。下文描述接收器对所发送的连接分组的响应。

激活任何一个选择开关导致存储在与对应的连接开关相关的地址寄存器中的地址被传递到当前地址寄存器。这又使与此地址相关的遥控接收器被选中。

图7是说明遥控接收器200的基本操作的简化状态图。

遥控接收器200的空闲或关机状态表示在230。此状态对应于接收器关机时的状态。

与遥控接收器200相关的地址存储在存储器225中所包括的半易失性存储寄存器中。地址寄存器的内容可以是先前分配的地址、通过收到的连接分组分配的新地址或者没有分配特定地址的情况下的随机值。

当遥控接收器开机时，执行过渡241，接收器进入被动状态231。在此状态下，接收器没有分配的时隙可服从，由此应该不会对任何接收的控制信息作出反应。

在被动状态231中，接收器搜索任何时隙中的地址分组，所述地址分组包含与此装置的地址寄存器中所存储的地址相匹配的地址。一旦找到这种地址匹配，带有匹配地址的分组中所含的时隙号就作为该接收器的“当前时隙”存储在当前时隙寄存器中，当前时隙寄存器也是存储器225中包括的寄存器。然后接收器进入主动状态232(过渡242)。在主动状态232中，接收器对当前时隙寄存器提供的“当前时隙”中接收的控制信息作出反应。

在主动状态232中，接收器不断检查“当前时隙”中接收到的地址分组是否仍包含地址寄存器中存储的地址。如果在此时隙中检测到不同的地址，则接收器再次进入被动状态231(过渡243)。

在主动状态232中，接收器还监视其地址寄存器中存储的地址是否在另一个时隙中出现。如果出现此情况，则此时隙的时隙号被存储在当前时隙寄存器中。此情况可能发生在正在发送的遥控装置因某种原因更改发送所用的时隙时。

在被动状态231中，激活连接开关217(通常通过按下遥控接收器200上的连接按钮217来执行)时，接收器进入连接状态233(过渡246)。因此，在主动状态232中，激活连接开关也会使接收器进入连接状态233(过渡248)。

在连接状态233中，遥控接收器200中的微控制器210用于由从无线电接收器单元接收到的数据来提取数据分组，进而利用数据分组的分组类型标识符字段检测所接收的数据分组是否是连接分组。如果识别该分组为连接分组，则该连接分组的地址字段中所含的地址被存储在接收器存储器的地址寄存器中，指定为遥控接收器的当前地址。此外，该连接分组的时隙号被存储在接收器存储器中的时隙寄存器中，指定为接收器的当前时隙号。

这样，连接开关121、123当前已被激活的遥控装置100被分配给连接开关217同时被激活的遥控接收器200。

遥控接收器保持为连接状态233，直到连接功能被去活。通常，此去活是通过释放按钮217来执行的。

如果最近连接状态期间接收到连接分组或接收器200在此连接状态期间之前有一个分配的时隙，去活操作会使接收器200进入主动状态232(过渡245)。

如果在最近连接状态期间未接收到任何连接分组，并且该接收器在此连接状态期间之前没有分配的时隙，则去活操作会使该接收器200进入被动状态231(过渡248)。

在主动状态232中，遥控接收器的主要任务是接收“控制分组”类型的数据分组，并将其内容转换为控制数据，提供给控制装置201。

所接收的数据分组经微控制器处理，提取出其中时隙标识符与所分配的“当前时隙”号匹配的数据分组。控制分组由预定的二进制分组类型标识符(如011)来标识，在引入时隙号之后。此分组的数据部分包含要由微控制器210解释的特定控制信息，微控制器生成提供给控制构件201、202的对应控制信号，由此控制电动机、速度、转向、声音、灯光等。

如果接收到的数据分组是控制分组，则该时隙号被用作遥控装置100与接收器200之间的有效标识链接。如果接收到的数据分组是地址分组，地址之间的匹配则成为最重要的。这导致只要地址分组中的地址与接收器的分配地址匹配，则此地址分组的时隙号被分配作为接收器的当前分配时隙号。

重新激活连接开关217时，遥控接收器再次进入连接状态233(过渡244)。这使得可以执行新的地址分配。

当遥控接收器200关机(过渡248)时，它返回到空闲或关机状态230。尽管图7中未表示，但是无论何时遥控装置关机，它都可以从状态231、232、233中任一状态返回空闲状态230。

当然，应当理解，本发明不限于此处所述的特定细节，它们仅作为示例给出。因此，本领域的技术人员显然知道，在本发明的范围内可以有各种修改和替代方案。

例如，虽然帧周期应该具有固定持续时间，但是实际的持续时间可以因具体的应用而有所不同。虽然一帧中的时隙数应该为固定的数量，但是实际数量同样可以因实际应用而有所不同。

当然，每个时隙中的信息实际编码也可以许多不同的方式完成。例如，告示牌信息和地址信息可以进行拆分，与控制信息一起在相继帧中逐个部分地发送，而非每种类型信息专用一个分组。

已经参照无线电通信专门描述了物理通信。但是，对本领域的技术人员来说，显然所公开的发明概念还可用于光(特别是红外线)通信或者声(特别是超声波)通信。在此情况中，发射器和接收器电路当然应该由所需的等效物理通信单元替代。本发明甚至在采用电缆界定通信的应用、如仪器使用和控制网络中也是有用的。

指定为UART 211的串行输入/输出电路可由适合于所选调制类型和所用物理通信媒体的另一种数据编码/解码装置替代。

遥控装置和遥控接收器可以电路板上分立元件的形式设计微控制器及其外围电路。同样，本发明的概念可以利用其它类型的电路、如可编程逻辑器件(PLD)或专用集成电路(ASIC)来实现。

输出控制装置201作为实例表示为数字驱动电路。当然作为替代方案，可以模拟电路的形式实现，在此情况中它连接到包括在遥控接收器200的微控制器210中或与之连接的D/A转换器的输出端。此类装置的数量当然可根据应用的要求而改变。

输入单元101、102、103的类型以及输入单元的数量当然也是仅以示例的形式描述的。因此，它们可以以任何适合的数字或模拟输入单元集合构成，视实际应用而定。输入单元应该不只理解为手动操作的输入装置。它们还可以由间接操作的单元构成，如数字接口电路从外部装置(如个人计算机)提供操作信号。

所示的实施例公开了两个组合操作装置117、118，它们分别提供连接信号和选择信号。应当理解，遥控装置中所包括的此类操作装置的数量可以是一个、两个、三个或更多。例如，每个操作装置表示为包括两个分开的开关，如按钮开关；一个连接开关和对应的选择开关。本领域的技术人员知道，作为替代方案，每个操作装置可以只包括一个按钮开关，共用选择开关的状态确定操作按钮开关时每个装置应该提供连接信号还是选择信号。

本发明的应用是参考玩具、模型车等来描述的。此玩具或模型车的实例是可以远距离控制的玩具车、赛车、越野车、卡车、拖拉机、挖掘机、火车、船、飞机、直升飞机、玩具动物、玩偶和玩具机器人。除此类可移动目标外，本发明还可用于固定操作的装置，如起重机、开启桥、电子配置的房间、电梯等。虽然所得到的简单、用户友好且健壮的操作使此类玩具和模型成为本发明的主要应用领域，但是本发明还可以用于其它目的，包括控制真实机器，如起重机、车库的门等。其它应用还包括计算机装置之间的遥控通信，比如通过无线输入装置(例如键盘、鼠标、滚动球或游戏杆)控制个人计算机或游戏控制台。本发明还可用于提供仪器使用或自动化系统、如房间自动化系统中的通信。

Claims (24)

1.遥控装置(100)，在多个遥控装置(100)和遥控接收器(200)可同时工作的通信覆盖区(300)中使用，用于远程控制在所述覆盖区(300)中工作的遥控接收器(200)，所述遥控装置(100)包括：

用于提供电子控制信号的输入单元(101、102、103、121、122、123、124)，

发射器(104)，

处理装置(110)，以及

存储器(125)，

所述处理装置(110)经过设置而用于

从所述输入单元接收所述控制信号，以及

将编码信号提供给所述发射器(104)，

其特征在于，

所述处理装置还被设置为提供具有重复帧格式的编码信号，其中每一帧(400)包括许多各自包含在相继时隙(402)中的数据分组(404)，各数据分组(404)包括时隙标识符(410)，用于标识其中包含所述数据分组(404)的时隙。

2.如权利要求1所述的遥控装置，其特征在于所述存储器还包括地址寄存器，其中含有当前分配给所述遥控装置(100)的地址。

3.如权利要求2所述的遥控装置，其特征在于所述存储器还包括时隙号寄存器，其中含有当前分配给所述遥控装置(100)的时隙号。

4.如权利要求3所述的遥控装置(100)，其特征在于还包括与所述处理装置(110)连接的接收器(105)。

5.如权利要求4所述的遥控装置(100)，其特征在于所述处理装置被设置为从所述接收器(105)接收的数据分组中获取时隙标识符。

6.如权利要求5所述的遥控装置(100)，其特征在于还包括与所述处理装置(110)连接的定时装置(113)，从而所述处理装置(110)被设置为控制提供给所述发射器的编码信号的定时。

7.如权利要求6所述的遥控装置(100)，其特征在于所述处理装置(110)被设置为根据所述接收器(105)接收的数据分组的到达时间或者这种分组中包含的时隙标识符的到达时间调整所述定时装置。

8.如权利要求5-7其中之一所述的遥控装置(100)，其特征在于所述处理装置(110)被设置为从所述覆盖区(300)中的其它遥控装置接收时隙标识符(410)以及更新告示牌寄存器，该寄存器指明与每个时隙号相关的遥控装置在最近经过的时段内是否有活动。

9.如权利要求8所述的遥控装置(100)，其特征在于所述处理装置(110)被设置为按预定时间间隔向所述发射器提供告示牌分组，所述告示牌分组包括来自所述告示牌寄存器的数据。

10.如权利要求8所述的遥控装置(100)，其特征在于所述处理装置(110)被设置为执行初始化过程(131)，其中从所述告示牌寄存器或者从接收到的告示牌分组或者从二者中得出空闲时隙号，以及分配此时隙号，以用于所述遥控装置(100)的后续操作。

11.如权利要求5-7其中之一所述的遥控装置(100)，其特征在于所述处理装置(110)被设置为向所述发射器(104)提供数据分组，所述数据分组包括时隙标识符(410)、分组类型标识符(411)以及包含控制数据的数据字段(412)。

12.如权利要求5-7其中之一所述的遥控装置(100)，其特征在于还包括至少一个第一激活单元(121、123)，其中所述处理装置(110)被设置为在所述第一单元激活(144)时，

产生伪随机地址，

将所述地址存储在与所述第一激活单元(121)相关的地址寄存器中，以及

发送一个或多个数据分组，每个数据分组中包含完整的所述地址或所述地址的可识别部分。

13.如权利要求12所述的遥控装置(100)，其特征在于还包括至少一个第二激活单元(122、124)，每个激活单元与对应的第一激活单元(121、123)相关联，其中所述处理装置(110)被设置为在所述第二单元激活时，将与所述第一激活单元相关的地址寄存器的内容传送到包含当前分配给所述装置(100)的地址的地址寄存器。

14.如权利要求5-7其中之一所述的遥控装置(100)，其特征在于所述处理装置(110)被设置为定期发送一个或多个数据分组，所述数据分组包含当前分配给所述遥控装置(100)的地址，在每个数据分组中包含完整的所述地址或者在每个数据分组中包含所述地址的可识别部分。

15.遥控接收器(200)，用于接收来自遥控装置(100)的信号并将其解码，用于多个遥控装置(100)和遥控接收器(200)可同时工作的区域(300)中，它包括：

接收器(205)，

存储器(225)，以及

处理装置(210)，

其中所述处理装置(210)经过设置而用于输入所述接收器(205)提供的接收信号(215)并对其解码，

其特征在于，

所述处理装置(210)还设置成将所述接收器(205)提供的所述信号(215)从重复帧格式中解码，其中每一帧(400)包括许多包含在相继时隙(402)中的数据分组(404)，各数据分组(404)包括时隙标识符(410)，用于标识包含所述数据分组(404)的时隙。

16.如权利要求15所述的遥控接收器，其特征在于所述存储器还包括地址寄存器，其中含有当前分配给所述遥控接收器(200)的地址。

17.如权利要求16所述的遥控接收器(200)，其特征在于所述存储器还包括时隙号寄存器，其中含有当前分配给所述遥控接收器(200)的时隙号。

18.如权利要求17所述的遥控接收器(200)，其特征在于所述处理装置被设置为从接收到的数据分组中获取时隙标识符。

19.如权利要求18所述的遥控接收器(200)，其特征在于所述处理装置被设置为检测含有特定时隙标识符的数据分组是否还包含完整地址形式或者地址可识别部分形式的地址信息，并且根据此检测从所述分组中获取地址信息，如果所述分组只包含地址的可识别部分，则将从许多此类分组获取的地址部分组合，以便形成属于所述特定时隙的完整地址。

20.如权利要求19所述的遥控接收器(200)，其特征在于所述处理装置被设置为将从所述分组获取的地址与所述地址寄存器的内容进行比较，如果匹配，则将所述分组中包含的时隙标识符存储在所述时隙寄存器中。

21.如权利要求17-20其中之一所述的遥控接收器(200)，其特征在于所述处理装置(210)被设置为将从在所述时隙寄存器给定的时隙中接收的一个或多个数据分组中获取的地址与存储在所述地址寄存器中的地址进行比较，如果所述地址之间不匹配，则保持所述接收器为被动状态，其中所述处理装置被设置为忽略数据分组中接收到的任何控制数据。

22.如权利要求21所述的遥控接收器(200)，其特征在于所述处理装置(210)被设置为在所述地址之间匹配的情况下保持所述接收器为主动状态，其中所述处理装置被设置为根据数据分组中接收到的控制数据产生控制信号。

23.如权利要求15-20其中之一所述的遥控接收器(200)，其特征在于还包括连接激活单元(217)，其中所述处理装置(210)被设置为

在激活所述单元(217)时，从一个或多个接收到的数据分组中得出地址，并且存储此地址作为所述遥控接收器(200)的分配地址。

24.遥控系统(100、200)，包括至少一个如权利要求1-14其中之一所述的遥控装置(100)和至少一个如权利要求15-23其中之一所述的遥控接收器(200)。

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