CN1691046B - 一种控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制装置，用于控制外部设备，包括第一电源单元；所述第一电源单元用于为所述装置提供工作电源；还包括微处理单元、无线信号收发单元和射频识别单元，所述微处理单元用于支持数据的传输和处理，协调所述装置的运作；所述无线信号收发单元连接微处理单元，用于与所述外部设备进行数据交换以实现对所述外部设备的控制；所述射频识别单元连接所述微处理单元，用于在微处理单元的控制下读写所述外部设备的电子标签。

Description

一种控制装置

技术领域

本发明涉及数据的传输与处理技术，尤其是涉及一种采用无线通信方式控制外部设备的控制装置。

背景技术

随着科技的进展，人们的生活质量有了越来越大的改善，日常生活中经常要使用各种各样的家电以及各种数码设备。

近年来，智能家电的发展受到了越来越多的重视，所谓智能家电，指的是一般家用电器里面具有可遥控的芯片(国内一般采用的是加控制器的方式)。而且预计随着大家对智能家居生活需求的提高，可遥控的智能家电肯定会越来越多。

而为了实现智能家电等外部设备的控制，对控制装置的研发也越来越受到业界的关注。

一种现有技术的控制装置目前被广泛应用，包括键盘、处理器和发射器；所述键盘用于接收来自用户的操作指令；所述处理器用于解析前述操作指令并将其转换为特定的控制信号；所述发射器用于将前述控制信号发送至特定的外部设备。该现有技术的控制装置具有一些不足之处：一般只能应用于特定的与其匹配的外部设备；只能通过键盘接收用户的操作指令，不能实现远程控制；只能向外部设备发送控制信号，无法从外部设备读取任何信息进行有针对性的控制，因此也不能根据获取的信息实现自动控制；而且无法实现处理器中固化的软件的升级。

另一种现有技术的控制装置由安装在家庭电话内的控制器、安装于电源插座上的接收器、具备红外线发射功能的信号发生器组成。所述控制装置的工作流程如下：使用手机呼叫家庭电话；当呼叫建立后，由接收器接收来自手机的操作请求；控制器解析所述操作请求并将其转换为控制信号，通过信号发生器传送到对应的外部设备实现外部设备的远程控制。

但是，所述现有技术的控制装置仍然具有一些不足之处：首先，只能向外部设备发送控制信号，无法从外部设备读取任何信息进行有针对性的控制，因此更不可能根据获取的信息实现自动控制；其次，结构复杂，需要连接家庭电话，且使用过程繁复并且成本高，需要建立手机和家庭电话的呼叫；其次，不便于实现控制器中固化的软件的升级。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种便于从外部设备获取信息并进行相应处理以控制外部设备的控制装置。

为此，本发明解决技术问题的技术方案是：提供一种控制装置，用于控制外部设备，包括第一电源单元；所述第一电源单元用于为所述装置提供工作电源；还包括微处理单元、无线信号收发单元和射频识别单元，所述射频识别单元用于读写外部设备的电子标签，并将读取的电子标签的数据发送至微处理器单元；所述微处理器单元用于对所述数据进行相应处理，通过所述无线信号收发单元将控制指令发送至外部设备，以控制外部设备。

其中，还包括与微处理单元连接的接口单元，用于建立所述控制装置与互联网、局域网或外部数据处理系统的数据通道。

其中，所述接口单元为USB接口、SPI接口、RS232接口、IEEE1394接口、以太网接口、RJ-45接口、IDE接口、SCSI接口、蓝牙接口、IrDA接口、HomeRF接口和IEEE802.1x接口中的至少一种。

其中，还包括与微处理单元连接的用户交互单元，用于接收用户的操作命令。

其中，所述用户交互单元包括用于接收用户的操作命令的输入单元和用于显示处理结果的输出单元。

其中，还包括与微处理单元连接的第一存储单元，用于存储与外部设备交换的数据、外部设备控制信息数据库和控制装置操作系统中的至少一种。

其中，所述第一存储单元采用半导体存储介质、磁存储介质或光存储介质。

其中，所述半导体存储介质包括闪存、FRAM、MRAM、DRAM、SDRAM、EEPROM、SRAM、EPROM或Millipede。

其中，所述射频识别单元包括收发单元，用于建立射频识别单元与电子标签的连接，与电子标签交换数据；第二存储单元，用于缓存与电子标签交换的数据；控制单元，连接收发单元和第二存储单元，用于控制收发单元完成数据的发送和读取。

其中，所述射频识别单元还包括第二电源单元，用于为射频识别单元提供工作电源。

其中，还包括电源管理单元，用于控制所述第一电源单元和第二电源单元。

其中，所述无线信号收发单元采用的无线通信方式为蓝牙、UWB、IrDA、红外、HomeRF、IEEE802.11a、IEEE802.11b和IEEE802.11x中的至少一种。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：首先，由于本发明控制装置具有射频识别单元，可以读写外部设备的电子标签，从而可以获取外部设备的信息进行相应处理，进而实现由针对性的控制，提高控制效率；其次，通过控制装置对这些信息的处理把控制装置由家庭控制中心扩展到具有一定智能的家庭管理中心；其次，所述微处理单元可以根据所述射频识别单元获取的外部设备的信息，根据预定的需求进行自动控制；再次，相对现有技术而言，本发明控制装置的结构简单，并且工作过程较为便捷。

此外，所述接口单元可以连接到互联网、有线或无线局域网、其他外部数据处理系统，从而实现对外部设备的远程控制；通过接口单元和无线信号收发单元的配合，还可以通过控制装置实现外部设备和网络、外部数据处理系统的数据交换；可以将来自外部设备的信息存储到外部数据处理系统，进行统计分析，进行更有效的家庭理财。另外，本发明控制装置还可以作为移动数据存储装置使用。

附图说明

图1是本发明控制装置的原理方框图；

图2是图1中所示射频识别单元的方框图；

图3是本发明控制装置的一种工作流程示意图；

图4是本发明控制装置的另一种工作流程示意图；

图5是本发明控制装置的又一种工作流程示意图。

具体实施方式

本发明控制装置用于从外部设备的电子标签获取信息，并进行相应的处理，以实现更有针对性的控制。

请参阅图1，是本发明控制装置的一个实施方式。

所述控制装置包括微处理单元、射频识别单元、无线信号收发单元、接口单元、用户交互单元、第一存储单元、电源管理单元和第一电源单元，所述微处理单元与射频识别单元、无线信号收发单元、第一存储单元、用户交互单元、接口单元和电源管理单元相连，支持数据信息的流动并协调各单元的工作。

所述射频识别单元用于读写外部设备的电子标签(RFID，Radio FrequencyID)，微处理单元可以通过射频识别单元向电子标签写入数据信息，也可通过射频识别单元从电子标签中读入信息并进行处理。

所谓电子标签是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预。电子标签技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。

电子标签其实是一颗IC芯片安装上微型天线的组合。IC芯片中写入的数据，射频识别单元通过接受射频信号接收，然后进行解码转换为数据信息。射频识别单元也可以通过发射射频信号将数据写入IC芯片。

所述无线信号收发单元用于实现和外部设备的无线通信功能，微处理单元通过无线信号收发单元实现与外部设备进行数据交换并对外部设备进行控制。

无线信号收发单元可以采用多种无线方式实现数据收发功能，如采用UWB、蓝牙(Blue Tooth)、IrDA红外、HomeRF、IEEE802.11a、IEEE802.11b或IEEE802.11x(IEEE802.11系列)等无线通信方式。所述无线信号收发单元中既可以是单个收发单元、也可以是多个相同收发单元和/或多个不同类型收发单元的组合，各个收发单元通过各自基于的协议与不同的外部设备连接。

可以理解，无线信号收发单元在采用IEEE 802.11通信方式时，可以实现AP(无线接入点)功能，可以通过接口单元连接外部有线网络如Ethernet和Internet，从而可以通过控制装置实现数码设备与外部网络的信息交换。

所述用户交互单元用于实现用户和控制装置的人机交互，接收用户输入的操作命令，并送入微处理单元进行处理；并且在微处理单元进行相应处理后将处理结果显示给用户。

所述用户交互单元可以采用键盘、键盘和显示器(如LCD、LED等)的组合、或触摸屏等方式来实现输入输出。此外，还可以采用发声器件通过声音信号等方式来完成对用户的提醒。

所述接口单元用于建立所述控制装置与互联网、局域网或外部数据处理系统的数据通道。

所述接口单元包括USB接口、SPI接口、RS232接口、IEEE1394接口、Ethernet接口、RJ-45接口、IDE接口、SCSI接口、Bluetooth接口、IrDA接口、HomeRF接口和/或IEEE802.1x接口。所述接口单元中既可以是单个接口、也可以是多个相同接口和/或多个不同类型接口的组合，各个接口通过各自基于的接口协议与不同的数据处理系统连接。

微处理单元通过接口单元可以实现以下功能：远程控制、外部设备的数据通信、控制装置的软件升级。

如，通过接口单元的RJ-45接口可与互联网连接实现远程控制、软件升级等；通过接口单元的Ethernet接口可以与有线局域网连接，实现外部设备与局域网进行数据通信；通过接口单元的USB、SPI等接口方式实现对控制装置软件的升级。

所述第一存储单元用于存放微处理单元要执行的程序代码(如控制装置的操作系统)以及外部设备控制信息数据库，还可以用于存储与外部设备或外部网络交换的数据信息。

其中可以根据不同需求增加不同的程序代码实现功能上的灵活扩充，并可对控制装置实现软件升级。

所述第一存储单元包含了数据信号和控制信号的电平转换电路，其存储介质可以是半导体存储介质，所述半导体存储介质包括但不限于Flash Memory、FRAM、MRAM、DRAM、SDRAM、EEPROM、SRAM、EPROM或Millipede

所述第一电源单元从外部电源和/或自带电源汲取电力，为控制装置提供工作电源，为了简化图中线条，图1中省略了第一电源单元与其他单元的连线。

所述第一电源单元在自带电源的情况下还可以设有电源控制开关，该电源控制开关可以切断、连接所述无线数据通信装置的电源供应。所述自带电源还可以是光电池、原电池和/或可充电电池。所述第一电源单元还可以设有变换电路为自带的可充电电池充电。

所述电源管理单元用于实现第一电源单元的管理。

所述微处理单元用于：完成与无线信号收发单元之间的通信；同时兼有对串行、并行或无线通信接口的控制功能，并通过无线信号收发单元完成与外部设备之间的通信以控制外部设备；实现对接口单元的控制，并通过接口单元完成与互联网、局域网、及外部数据处理系统之间的通信；实现与射频识别单元之间的通信，并通过射频识别单元向外部设备的电子标签写入数据信息，也可通过射频识别单元从外部设备的电子标签中读入信息；不仅执行外部网络的数据存储命令，还可以实现在不连接外部网络时读取外部设备中的数据并存储到第一存储单元中、或读取第一存储单元中的数据存储到外部设备中。

所述微处理单元用于控制所述接口单元和无线数据收发单元，解释、转换、控制和传输所述不同标准接口的协议；包括识别所连接的并行、串行和/或无线接口的类型，并选择相应的接口协议，初始化与所述控制装置连接的外部设备和外部网络的连接，按照相应接口标准协议的规范方法实现数据交换或数据存取。

所述微处理单元还具有独立的数据处理能力，即所述控制装置能够对与所述控制装置连接的外部设备进行自动控制。这种独立的数据处理能力主要是通过微处理单元的固化软件来实现的，该固化软件作为所述控制装置的一部分，构成一个小型或微型的操作系统(OS)，实现所述控制装置的各种数据处理功能。

请参阅图2，所述射频识别单元包括收发单元、第二存储单元、控制单元和第二电源单元，所述控制单元连接收发单元、第二存储单元和第二电源单元，用于协调各单元的工作。

所述收发单元用于建立射频识别单元与电子标签的连接，从电子标签接收数据或向其发送数据。

所述存储单元包括程序存储器和缓存器，其中程序存储器中固化有控制单元要执行的程序，缓存器可缓存要发送和接收到的数据。

所述控制单元通过执行第二存储单元中的程序控制收发单元完成数据的发送和读取。

在控制装置的第一电源单元未开启时，所述第二电源单元单独为射频识别单元供电，射频识别单元可以在控制装置的第一电源单元关闭的情况下，依靠自身的第二电源单元运作；在控制装置的第一电源单元打开时，射频识别单元从第一电源单元获取能量。

电源管理单元用于实现第一电源单元和第二电源单元的管理，在开启第一电源单元的情况下，分出部分电压给射频识别单元。

射频识别单元在采用第二电源单元自供电的情况下也可通过电源管理模块启动第一电源单元。如，射频识别单元通过第二电源单元进行工作，定时读取电子标签的内容，如果满足某个触发条件，则通过电源管理单元启动控制装置第一电源单元，通过控制装置数据的处理，如将电子标签的内容通过无线方式存储到外部数据处理系统中。

本发明中，所述外部设备包括但不限于各类家电，如洗衣机、微波炉、冰箱、空调、电灯、电视等，以及各种数码设备，如摄像机等；所述数据处理系统泛指各种有数据处理能力的电子设备，包括但不限于各种个人计算机、小型计算机、数据处理工作站以及各种具有外存储功能的专用数据处理系统。

本发明控制装置具有多种工作模式，能够通过射频识别单元读写电子标签，并通过微处理单元对这些数据进行相应处理，通过无线数据收发单元与外部设备通信以控制外部设备，使控制装置具有一定的家庭管理功能。还可以通过射频识别单元读写电子标签，并通过微处理单元对这些数据进行相应处理，通过接口单元转发至外部网络或通过用户交互单元提醒用户，并通过接口单元或通过用户交互单元接收用户的操作命令，并通过微处理单元将所述操作命令转换为控制信号，通过无线数据收发单元与外部设备通信以控制外部设备。还可以用于实现外部设备和外部网络的数据交换或作为移动数据存储装置使用。

请参阅图3，是本发明控制装置的一种工作流程。

首先，用户交互单元接收用户的操作命令，如选择从某个电子标签中读取信息并存入到电脑中；其次，微处理单元解析前述操作命令，调用射频识别单元驱动程序驱动射频识别单元从电子标签中读取数据信息，并送入第一存储单元中；然后，微处理单元将读取的数据信息送入无线数据收发单元封装成数据帧并通过无线方式(如802.11)发送给电脑。电脑的无线模块接收到数据帧后，取出其中的有效信息送入网络协议栈上层，并通过协议中指定的端口号调用对应的应用层软件将电子标签的数据信息存入数据库中。

请参阅图4，是本发明控制装置的另一工作流程。

控制装置通过接口单元接入互联网，用户使用电脑或笔记本电脑通过互联网建立与控制装置的连接。

首先，用户通过电脑选择要读取的电子标签，该请求信息通过规定的协议传输到控制装置中；其次，微处理单元接收到该请求信息后，进行相应处理：将请求信息转换成底层的命令并传递给射频识别单元驱动程序，由驱动程序控制射频识别单元从相应电子标签中读取信息，并返回给控制装置；微处理单元接收到读取的电子标签信息后，按通信协议规定的格式进行打包并驱动接口单元通过互联网返回给电脑。电脑接收到数据包后，取出其中的有效信息并转换成用户可读格式显示给用户。

请参阅图5，是本发明控制装置的又一工作流程。

控制装置第一电源单元处于关闭状态，此时除了射频识别单元依靠第二电源单元进行独立运作外，控制装置其它部分均处于关闭状态。

射频识别单元定时读取电子标签的信息，假设电子标签中存放的是时间信息，每次读取后，控制单元判断读取时间信息是否满足预设的触发时间范围，如不满足，继续休眠预定的时间间隔；否则，控制单元通过电源管理单元激活第一电源单元，使控制装置处于完全开启状态(控制装置完成上电、复位，启动操作系统等一系列操作)，然后，射频识别单元向微处理单元产生中断，微处理单元将第二存储单元中缓存的电子标签数据信息读入到第一存储单元中，并由微处理单元进行处理。微处理单元首先将从电子标签中读入的信息，转化成方便用户理解的高层短消息信息(如“该做某某事情啦”等)。然后驱动接口单元通过互联网连接互联网短信息服务网关，将短消息发送到该网关，再由互联网短消息服务网关将短消息发送到用户手机中。然后微处理单元关闭第一电源单元，恢复到最初状态。

以下结合具体实施例进行描述，以便于对本发明的进一步理解。

控制装置可以与具有读写电子标签功能的智能冰箱通过无线方式(如802.11)进行信息交换，用户可以实时查询冰箱中存储的食品信息(如种类、数量等)。控制装置可定时自动查询，在某些食品数目不足或即将达到保质期时，可通过多种方式通知用户，如发出提示铃声，发短信到用户手机中。控制装置也可将获取的冰箱中的食品信息存放到电脑中，作为月底家庭开销的统计信息，更有效的进行家庭理财。

如果对家庭中的藏书贴上电子标签，控制装置同样可以方便的对其进行管理，通过读取电子标签中的信息，可以通过用户交互单元上显示书名、价格等信息，可以通过控制装置将书的阅读页数写入电子标签，用户可通过控制装置读取电子标签信息随时获取上次阅读的进展信息。

在鱼缸上贴上电子标签，在喂鱼前通过控制装置向电子标签中写入时间信息，控制装置以后定时(如2天)查询标签信息，如果电子标签的时间信息没有得到修改，会提醒用户该喂食了。用户完成喂食后，通过控制装置修改电子标签信息。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种控制装置，用于控制外部设备，包括第一电源单元，所述第一电源单元用于为所述装置提供工作电源；其特征在于：还包括微处理单元、无线信号收发单元和射频识别单元，所述射频识别单元用于读写外部设备的电子标签，并将读取的电子标签的数据发送至微处理器单元；所述微处理器单元用于对所述数据进行相应处理，通过所述无线信号收发单元将控制指令发送至外部设备，以控制外部设备。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：还包括与微处理单元连接的接口单元，用于建立所述控制装置与互联网、局域网或外部数据处理系统的数据通道。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：所述接口单元为USB接口、SPI接口、RS232接口、IEEE1394接口、以太网接口、RJ-45接口、IDE接口、SCSI接口、蓝牙接口、IrDA接口、HomeRF接口和IEEE802.1x接口中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：还包括与微处理单元连接的用户交互单元，用于接收用户的操作命令。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于：所述用户交互单元包括用于接收用户的操作命令的输入单元和用于显示处理结果的输出单元。

6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：还包括与微处理单元连接的第一存储单元，用于存储与外部设备交换的数据、外部设备控制信息数据库和控制装置操作系统中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于：所述第一存储单元采用半导体存储介质、磁存储介质或光存储介质。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于：所述半导体存储介质包括闪存、FRAM、MRAM、DRAM、SDRAM、EEPROM、SRAM、EPROM或Millipede。

9.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述射频识别单元包括收发单元，用于建立射频识别单元与电子标签的连接，与电子标签交换数据；第二存储单元，用于缓存与电子标签交换的数据；控制单元，连接收发单元和第二存储单元，用于控制收发单元完成数据的发送和读取。

10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于：所述射频识别单元还包括第二电源单元，用于为射频识别单元提供工作电源。

11.根据权利要求10所述的控制装置，其特征在于：还包括电源管理单元，用于控制所述第一电源单元和第二电源单元。

12.根据权利要求1至11任一项所述的控制装置，其特征在于：所述无线信号收发单元采用的无线通信方式为蓝牙、UWB、IrDA、红外、HomeRF、IEEE802.11a、IEEE802.11b和IEEE802.11x中的至少一种。

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