CN1866949B - 基于x-10的控制功能实现方法、系统和x-10装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于X-10的控制功能实现方法和系统，本发明通过定义扩展控制功能，并在X-10数据帧中承载扩展控制功能控制信息，使控制器能够控制X-10装置实现更多的功能，如使X-10装置根据虚拟地址调节灯光，实现组间灯光调节；如使控制器修改任意X-10装置的房间码和单元码；如使中继器根据控制信息调整其输出信号电压幅度；再如远程抄表、红外控制等；从而实现了完善X-10协议、提高X-10协议控制功能的目的。
Description
技术领域
本发明涉及网络通讯技术领域，具体涉及基于X-10的控制功能实现方法、系统和X-10装置。
背景技术
X-10是一种国际通用的智能家居电力载波协议，即X-10是一种电力通讯的“语言”，凡是使用这种“语言”的兼容产品不需要使用额外的通信线路，直接通过电力线即可进行“对话”，具体的通信过程为：将发射控制器插到一个房间的插座上，按动发射控制器的按键，发射控制器发出控制信号，如按灯的开、关、变暗、变亮等按钮，相应的控制信号通过电力线进行传播，控制信号对应的房间的接收开关可以根据其接收的控制信号做出相应动作。基于X-10的通讯装置具有安装便捷的优点。
X-10系统中的所有装置之所以能进行互相对话、控制，主要依赖于X-10协议。X-10协议的严谨性、可执行性、可扩展性等对系统的实现及系统的可靠性起着关键性的作用。X-10协议编码格式从1976年到1993年经过了数次改动而形成现有的编码格式。目前，X-10协议已成为一种国际通用的智能家居电力线载波协议。
X-10协议在X-10系统中的主要作用是：将X-10系统中的装置连在一起，使各装置能对指定的装置进行相应的控制。X-10协议为每个装置分配了“房间码”、“单元码”地址，这样一来就可以实现“组”控制或者单元控制。“组”是由多个具有共同“单元码”的模块或者装置构成的。X-10协议中不同的功能编码使X-10装置可以实现各种不同的功能。可以说没有X-10协议，X-10系统是无法进行工作的。
X-10协议编码格式分为“标准X-10编码格式”和“扩展X-10编码格式”。标准X-10编码格式如附图1所示。
图1中，标准X-10编码格式主要包括：起始码(STARTCODE)、房间码(HOUSECODE)、地址/命令(ADDRESS/FUNCTION)、功能选择码和结束码。
起始码用于表示每一帧X-10数据的起始帧头，起始码的固定值为“1110”。
房间码用于表示家庭/房间的编码。房间码是在启动码传输完成后传输的，房间码字长为4个bit或者半个字节。共有16个房间地址可以选择，即A、B一直到P，16个地址的编码如表1所示。
表1
| A＝0110 | E＝0001 | I＝0111 | M＝0000 |
| B＝1110 | F＝1001 | J＝1111 | N＝1000 |
| C＝0010 | G＝0101 | K＝0011 | O＝0100 |
| D＝1010 | H＝1101 | L＝1011 | P＝1100 |
功能选择码主要用于决定地址/命令代码的数据类型。功能选择码紧跟在地址/命令代码后面，表示其前面的数据是地址信息还是命令信息，如功能选择码为1，则表示其前面数据代表命令；再如功能选择码为0，则表示其前面的数据代表是地址信息。
当地址/命令码表示地址信息时，也是4bit，共有16个地址信息，其功能和扩展的X-10编码格式中的unite code相同。和前面的房间码可以组成256个地址，表示的地址信息的格式如表2所示。
表2
当地址/功能字段表示的命令代码时，其含义如表3所示。
表3
结束码主要用于表示每一帧X-10数据的结束，结束码的固定值为“0000”。
扩展的X-10编码格式如附图2所示。
图2中，扩展的X-10编码格式主要包括：起始码(STARTCODE)、房间码(HOUSECODE)、扩展码(Extended Code)、单元码(Unit Code)、数据字节(Data Byte)和命令字节(Commond Byte)。
起始码和标准X-10编码格式中的起始码一样，用于表示每一帧X-10数据的起始帧头，起始码的固定值为“1110”。
房间码和标准X-10编码格式中的房间码一样，用于表示家庭/房间的编码，简称HC。房间码的设置是通过初始配置的，不能通过X-10的协议进行修改。
X-10扩展码主要有三种扩展方式，即扩展编码1、扩展编码2和扩展编码3，扩展编码1为固定值01111，用于数据/控制，扩展编码2为固定值11001，用于抄表，扩展编码3为固定值10101，用于信息安全，对协议扩展码2和3只是作了架构定义，他们的应用并没有定义。
单元码用于表示器件或者模块的编码，简称DC，单元码和标准X-10编码格式中的“地址”一样。单元码的设置是通过初始配置的，不能通过X-10的协议进行修改。
数据字节主要用于表示命令的参数或者数据。
命令字节中的高4位表示命令类型、低4位表示命令的功能。
X-10协议是在国外发展起来的技术，而且协议的制定也比较早，所以，协议中还存在一些问题和不足之处，主要表现为：协议中的调光命令只能进行组内灯光调节，不能进行组间灯光调节，实现方式不够灵活；协议虽然对部分命令定义了功能，却没有对具体命令格式没有说明，如扩展代码2和扩展代码3等，使抄表、信息安全等实现过程不明确；根据协议命令只能实现灯光调节、百叶窗调节，实现功能单一，这对协议资源来说是一种浪费。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于X-10的控制功能实现方法和系统，通过设置X-10数据帧中的扩展控制功能信息，使控制器能够控制X-10装置实现更多的功能，丰富了X-10协议。
为达到上述目的，本发明提供的一种基于X-10的控制功能实现方法，包括：
a、控制器将携带有扩展控制功能控制信息的X-10数据帧通过电力线下发；
b、X-10装置根据其接收的X-10数据帧中承载的控制信息执行相应的扩展控制功能操作。
所述步骤a中的扩展控制功能包括：根据虚拟地址调节灯光的扩展控制功能、修改X-10装置的房间码和单元码的扩展控制功能、细调中继器输出电压幅度的扩展控制功能、远程抄表的扩展控制功能、红外控制的扩展控制功能中的一个或多个。
当X-10装置为调光模块时，调光模块的各个端口具有相同或不同的虚拟地址，调光模块的一个端口具有一个或多个虚拟地址。
所述根据虚拟地址调节灯光的扩展控制功能包括：调光模块的虚拟地址管理、调光模块各端口的灯光控制、查询调光模块工作状态中的一项或多项。
所述调光模块的虚拟地址管理包括：为调光模块的端口分配虚拟地址、删除各调光模块中指定的虚拟地址、删除调光模块中的指定端口的所有虚拟地址、删除调光模块中指定端口的指定虚拟地址中的一项或多项。
所述调光模块各端口的灯光控制包括：具有相同虚拟地址的灯打开、具有相同虚拟地址的灯关闭、具有相同虚拟地址的灯光调亮度、调光模块单个端口的灯打开、调光模块单个端口的灯关闭、调光模块单个端口的灯软开、调光模块单个端口的灯软关、调光模块单个端口调光到指定等级、读取端口本地调节等级中的一项或多项。
所述远程抄表的扩展控制功能包括：抄表、配置抄表协议帧头、配置抄表协议数据长度位置及长度、X-10装置通讯状态查询、查询通讯波特率中的一项或多项。
所述红外控制的扩展控制功能包括：红外学习、红外远程控制、X-10装置通讯状态查询、修改X-10装置红外学习内容中的一项或多项。
所述扩展控制功能控制信息承载于X-10数据帧的扩展码、命令字节、命令参数/数据中。
所述步骤b具体包括：
X-10装置在根据其接收的X-10数据帧中承载的控制信息成功执行相应的扩展控制功能操作时，向控制器返回扩展控制功能操作成功的信息；和/或
X-10装置根据其接收的X-10数据帧中承载的控制信息执行相应的扩展控制功能操作失败时，向控制器返回扩展控制功能操作失败的信息。
所述扩展控制功能操作成功/失败的信息包括：扩展控制功能对应的扩展码、扩展控制功能操作成功/失败对应的命令字节、扩展控制功能操作成功/失败对应的命令参数/数据。
所述步骤b还包括：
X-10装置在确定其接收的X-10数据帧中承载的控制信息错误时，向控制器返回扩展控制功能控制信息错误的信息。
所述扩展控制功能控制信息错误的信息包括：扩展控制功能对应的扩展码、扩展控制功能控制信息错误对应的命令字节、扩展控制功能控制信息错误对应的命令参数/数据。
本发明还提供一种基于X-10的控制功能实现系统，包括：
控制器：将携带有扩展控制功能控制信息的X-10数据帧通过电力线下发；
X-10装置：根据其接收的X-10数据帧中承载的控制信息执行相应的扩展控制功能操作。
本发明提供的X-10装置，通过电力线与控制器连接，所述X-10装置从控制器通过电力线传输来的X-10数据帧中获取根据虚拟地址调节灯光的控制信息，并根据虚拟地址进行灯光调节处理。
本发明提供的X-10装置，通过电力线与控制器连接，所述X-10装置从控制器通过电力线传输来的X-10数据帧中获取修改X-10装置的房间码和单元码的控制信息，并对其存储的房间码和单元码进行修改处理。
本发明提供的X-10装置，通过电力线与控制器连接，所述X-10装置从控制器通过电力线传输来的X-10数据帧中获取细调中继器输出电压幅度的控制信息，并对其存储的输出电压幅度进行修改处理。
本发明提供的X-10装置，通过电力线与控制器连接，并与抄表装置连接，所述X-10装置从控制器通过电力线传输来的X-10数据帧中获取远程抄表的控制信息，并将其转换为抄表装置能够识别的信号，传输至抄表装置；
所述X-10装置接收抄表装置传输来的信号，并将其转换为X-10数据帧，传输至控制器。
本发明提供的X-10装置，通过电力线与控制器连接，所述X-10装置从控制器通过电力线传输来的X-10数据帧中获取红外控制的控制信息，并根据其存储的红外编码进行红外控制处理。
通过上述技术方案的描述可知，本发明通过定义扩展控制功能，并在X-10数据帧中承载扩展控制功能控制信息，使控制器能够控制X-10装置实现更多的功能，通过根据虚拟地址调节灯光的扩展控制功能使控制器能够对调光模块中各个端口的灯进行控制，实现了组间灯光调节，使灯光场景控制更加丰富；通过修改X-10装置的房间码和单元码的扩展控制功能，使控制器能够修改任意X-10装置的房间码和单元码，使控制功能的实现方式更加灵活；细调中继器输出电压幅度的扩展控制功能能够调整中继器输出信号电压幅度，使中继器具有可管理性；再如远程抄表的扩展控制功能丰富了远程抄表的实现过程；红外控制的扩展控制功能，使控制器具有远红外控制功能；从而通过本发明提供的技术方案实现了完善X-10协议、提高X-10协议控制功能的目的。
附图说明
图1是标准X-10编码格式示意图；
图2是扩展X-10编码格式示意图；
图3是本发明实施例的调光模块中端口与虚拟地址的对应关系示意图；
图4是本发明实施例的修改X-10装置的房间码和单元码的流程图；
图5是本发明实施例的中继器工作环境示意图；
图6是本发明实施例的细调中继器电压输出幅度的流程图；
图7是本发明实施例的远程抄表扩展控制功能的实现流程图；
图8是本发明实施例的X-10装置的红外学习实现流程图；
图9是本发明实施例的X-10装置的红外控制实现流程图；
图10是本发明实施例的X-10装置的通信状态查询实现流程图；
图11是本发明实施例的修改X-10装置的红外控制学习内容实现流程图。
具体实施方式
本发明的核心是：控制器将携带有扩展控制功能控制信息的X-10数据帧通过电力线下发，X-10装置根据其接收的X-10数据帧中承载的控制信息执行相应的扩展控制功能操作。
下面基于本发明的核心思想对本发明提供的技术方案做进一步的描述。
本发明对X-10协议中已有的控制功能进行了扩展，如扩展了根据虚拟地址调节灯光的扩展控制功能、修改X-10装置的房间码和单元码的扩展控制功能、细调中继器输出电压幅度的扩展控制功能、远程抄表的扩展控制功能、红外控制的扩展控制功能等。下面以上述几个具体的扩展控制功能为例对本发明的扩展控制功能进行详细描述。
一、根据虚拟地址调节灯光的扩展控制功能。
在X-10协议的灯光场景控制中，如果一个调光模块具有多个端口，则调光模块的每个端口的HC和DC都是该调光模块的HC和DC，现有的X-10协议中灯光调节控制命令对一个调光模块中的每个端口均起作用，即具有灯光调节控制命令中HC和DC的调光模块的各端口的灯一起开或一起关。本发明为实现组间调光，即对调光模块中的各端口灯光分别进行灯光调节控制，为调光模块中的每个端口均设置有虚拟地址，这样，控制器在进行调光时，通过针对虚拟地址下发灯光调节控制信息，使控制器能够对调光模块的各个端口的灯进行开/关、及亮度调节等控制。
调光模块的每个端口均分配有虚拟地址，每个端口的虚拟地址可以是静态配置的，也可以是通过控制器如HMCU(家庭网关)等对每个端口动态分配的，这个虚拟地址不同于调光模块的HC和DC，HC和DC是针对调光模块的地址，也就是说一个调光模块的多个端口共用一个HC/DC，本发明的调光模块多个端口可以具有不同的虚拟地址、也可以具体相同的虚拟地址，一个端口可以同时具有多个不同的虚拟地址，多个端口也可以具有同一个虚拟地址，即虚拟地址和端口不是唯一对应的关系。虚拟地址如果包括6bit，且0不代表虚拟地址时，对于一个调光模块来说共有63个虚拟地址，这些虚拟地址可以重复的分配给调光模块的每个端口，也就是说每个调光模块的端口最多可以同时拥有63个虚拟地址。调光模块中的端口与虚拟地址的对应关系如附图3所示。
图3中的调光模块中设置有4个端口，4个端口具有相同的HC和DC，但是，每个端口均可以具有63个虚拟地址中的任一一个或多个。在进行灯光调节、场景控制的时候，调光模块接收到调光命令时，判断哪个端口拥有调光命令承载的虚拟地址，然后，对拥有这个虚拟地址的端口进行灯光调节、场景控制。
本发明中根据虚拟地址调节灯光的扩展控制功能可进一步包括：调光模块的虚拟地址管理、调光模块各端口的灯光控制、查询调光模块的工作状态等。其中，调光模块的虚拟地址管理可进一步包括：为调光模块的端口分配虚拟地址、删除各调光模块中指定的虚拟地址、删除调光模块中的指定端口的所有虚拟地址、删除调光模块中指定端口的指定虚拟地址等；调光模块各端口的灯光控制可进一步包括：具有相同虚拟地址的灯打开、具有相同虚拟地址的灯关闭、具有相同虚拟地址的灯光调亮度、调光模块单个端口的灯打开、调光模块单个端口的灯关闭、调光模块单个端口的灯软开、调光单个端口的灯软关、调光模块单个端口调光到指定等级、发送选择端口本地调光等级等。
为实现根据虚拟地址调节灯光的扩展控制功能，根据虚拟地址调节灯光的扩展控制功能的控制信息主要通过X-10数据帧中的如下三个字段来承载：扩展码Extended Code、命令字节COMMAND、命令参数/数据DATA。
在调光模块接收到控制器如家庭网关发送来的根据虚拟地址调节灯光的扩展控制功能的控制信息时，调光模块在确定X-10数据帧中的控制信息正确时，根据控制信息进行相应的控制操作，如将具有指定虚拟地址的灯打开、关闭、调节亮度、或者为指定的端口分配虚拟地址等，调光模块在成功执行根据虚拟地址调节灯光的扩展控制功能时，向控制器返回根据虚拟地址调节灯光操作成功信息，在执行失败时，则向控制器返回根据虚拟地址调节灯光操作失败信息，调光模块在确定X-10数据帧中的控制信息错误时，还可以向控制器返回根据虚拟地址调节灯光错误的信息。
根据虚拟地址调节灯光的扩展控制功能、调光模块向控制器返回的各种信息可通过X-10协议中的调光命令来实现，调光命令的帧结构如表5所示。
表5
表5中，HC表示房间码，DC表示单元码，每一个调光模块的HC、DC由控制器如家庭网关来分配，且每个调光模块只能有一个HC、DC，Extended Code为01001的X-10数据帧，Extended Code为01001表示该X-10数据帧是调光命令，当然，Extended Code也可以为定义的其它扩展码，这里的01001仅仅为一种取值范例。
虚拟地址调节灯光的扩展控制功能中的每个具体的控制功能、及执行完成后向控制点返回的各种信息对应X-10数据帧中COMMAND、DATA的取值也各不相同，具体可以如表6所示。
表6
表6中，B5B4B3B2B1B0表示调光等级，代表当前灯光的明暗程度，其调光等级范围可以为1～64，如果当前灯光的调光等级为32，此时，灯泡亮度为50％；A7A6A5A4A3A2表示虚拟地址，虚拟地址指的是指需要控制的一组灯的一个相同属性；S1S0在为端口分配虚拟地址时，表示灯的端口号，如COMMAND为0x80、DATA为A7A6A5A4A3A2S1S0时，表示为端口号S1S0的端口分配的虚拟地址为A7A6A5A4A3A2，在对调光模块各端口的等进行控制时，S1S0无效，如COMMAND为0x82、DATA为A7A6A5A4A3A2XX时，表示具有A7A6A5A4A3A2虚拟地址的等打开；表6中的X表示任意值。
调光模块在接收到X-10数据帧时，如果该数据帧中的扩展码为01001时，调光模块根据数据帧中的COMMAND、DATA、表6中定义的COMMAND、DATA执行相应的控制操作，如调光模块接收的数据帧中的COMMAND为0x82、DATA为A7A6A5A4A3A2XX，则调光模块根据其存储的虚拟地址与端口的对应关系判断拥有A7A6A5A4A3A2这个虚拟地址的端口，然后，将拥有这个虚拟地址的端口的灯打开。从上述例子可以看出调光模块在进行灯光调节时，不关注调光模块的HC和DC，由于任何一个调光模块都能够接收都能接收这个调光命令，所以，各调光模块根据虚拟地址进行判断该命令是否需要执行从而实现了组间灯光调节。
二、修改X-10装置的房间码和单元码的扩展控制功能。
为提高X-10控制功能的实现灵活性，本发明可以对X-10装置的HC、DC进行修改，通过利用X-10数据帧中扩展码的保留字节如10111来确定该数据帧中承载的信息为修改X-10装置HC、DC的控制信息。X-10装置在第一次使用前，需要进行HC、DC配置，本发明可以通过X-10协议修改X-10装置在第一次使用时配置的HC、DC信息。
承载修改X-10装置的房间码和单元码控制信息的帧结构如表7所示。
表7
表7中的HC、DC为X-10装置的原HCDC，HC、DC在X-10装置出厂时可以有一个缺省值，比如缺省值为0x01；Data Byte的取值ChangeHCDC为修改后的HC、DC；Command的取值为0x01时，表示需要修改X-10装置的HC、DC；Command的取值为0x02时，表示修改HC、DC操作成功；Command的取值为0x03时，表示修改HC、DC操作失败。Command的取值为0x04时，表示X-10装置接收到的修改房间码和单元码的控制命令有错误。
下面结合附图4对修改X-10装置的房间码和单元码的实现过程进行描述。
图4中，在步骤4-1、控制器如家庭网关需要修改X-10装置的HC、DC，发送扩展码为10111的X-10数据帧，该数据帧中Command的取值为0x01、Data Byte的取值为修改后的HC、DC。控制器在发送该X-10数据帧后，启动定时器。
到步骤4-2、X-10装置均接收该数据帧，X-10装置在确定数据帧中的HC、DC与其自身设置存储的HC、DC相同时，从数据帧中读取扩展码、Command和Data Byte等控制信息，如果X-10装置接收的信息中扩展码为10111、且控制信息不正确，则向控制器如家庭网关返回控制命令有误的信息，如向控制器如家庭网关返回扩展码为10111、Command为0x04的X-10数据帧；如果X-10装置确定扩展码为10111、且控制信息正确，则进行将其自身存储的HC、DC修改为X-10数据帧中的HC、DC的操作，然后，到步骤4-3、如果修改成功，X-10装置向控制器返回扩展码为10111、Command为0x02的数据帧，如果修改失败，X-10装置向控制器返回扩展码为10111、Command为0x03的数据帧。
如果控制器如家庭网关在定时器超时时，仍然没有接收到X-10装置返回的任何信息、或者接收到控制信息有误信息、或者接收到修改失败信息，则控制器可以重新发送修改X-10装置HC、DC的控制信息。
三、细调中继器输出电压幅度的扩展控制功能。
中继器的主要作用是放大X-10信号，延伸X-10信号传输距离。中继器的工作需要AC220V的电力线、阻波器、协议转换器、控制器如家庭网关等，其工作环境如附图5所示。
图5中，中继器有两个端口，即端口A和端口B。这两个端口都可以作为中继器的输入端口和输出端口。当端口A作为中继器的输入端口时，端口B就是中继器的输出端口，此时，从端口A输入的基于X-10的信号的强度比较弱，该信号通过中继器放大后，通过端口B输出到电力线上，此时，从端口B输出的基于X-10的信号的强度相对较强。相反地，当端口B作为中继器的输入端口时，端口A就是中继器的输出端口，此时，从端口B输入的基于X-10的信号的强度比较弱，该信号通过中继器放大后，通过端口A输出到电力线上，此时，从端口A输出的基于X-10的信号的强度相对较强。从而，使中继器实现X-10信号的放大和转发功能。
本发明的中继器将其接收的基于X-10的信号进行放大转发的过程为：中继器逐位接收信号，根据其接收的最高预定比特位的信号如前4比特位信号来判断该信号是否为基于X-10的信号，如果不为基于X-10的信号，如噪音等，停止信号的接收过程；如果确定是基于X-10的信号，则继续接收基于X-10的信号，并将其接收的基于X-10的信号根据预定输出幅度放大后转发。
本发明的中继器在对电力线上的基于X-10的信号进行放大转发的同时，还能够执行控制器针对其发送来的细调输出电压幅度的控制信息，具体实现过程为：在放大转发的同时，中继器对其接收的X-10数据帧进行解析，通过X-10数据帧中HC、DC、扩展码和Command即可判断出该X-10数据帧是否为控制器针对其发送来的控制信息，如果是控制器针对其发送来的控制信息，中继器应根据该数据帧中承载的Data Byte调整其其输出电压幅度；如果确定该数据帧不是控制器针对其发送来的控制命令，中继器可以不根据该数据帧进行控制信息的执行操作。
承载中继器细调输出电压幅度控制信息的帧结构如表8所示。
表8
表8中，V7V6V5V4V3V2V1V0代表输出电压的调压等级，可以一共包括256级可调输出电压。
控制器发送的细调输出电压幅度控制信息中Command字段、Data字段中承载的信息、及中继器根据该控制信息向控制器返回信息中Command字段、Data字段中承载的信息如表9所示。
表9
控制器向中继器发送细调电压输出幅度的控制信息、中继器执行细调电压输出幅度的控制信息的具体实现过程如附图6所示。
在图6中，步骤6-1，控制器如PC向中继器发送承载有细调中继器输出幅度控制命令的X-10数据帧，同时，PC启动定时器，开始计时。该控制命令中包含有中继器的House Code、Unit Code，且Extended Code为10111。
到步骤6-2，中继器接收该X-10数据帧，将其放大转发后，判断该X-10数据帧中Command字段和Data字段中的内容是否为无效信息，如果是，则向控制器返回控制命令无效的信息，即向控制器发送Command字段为0x7a、且Data字段为0x02的数据帧；如果Command字段和Data字段中的内容是有效数值，则向控制器返回控制命令有效信息，即向控制器发送Command字段为0x7a、且Data字段为0x01的X-10数据帧，同时，到步骤6-3。
在步骤6-3，中继器解析该X-10数据帧，并判断House Code和Unit Code是否与其身份信息相符合，如果符合、且Command字段为0x71，则中继器根据Data字段中的细调第一输出幅度等级细调其自身的电压输出幅度；如果不符合，不对该X-10数据帧进行任何处理。
到步骤6-4，在细调电压输出幅度成功时，中继器将细调电压输出幅度成功的信息返回给控制器，即向控制器发送Command字段为0x7a、且Data字段为0x03的数据帧；在电压输出幅度调整失败时，中继器将细调电压输出幅度失败的信息返回给控制器，即向控制器发送Command字段为0x7a、且Data字段为0x04的X-10数据帧。
如果控制器PC在其启动的定时器超时时，一直没有接收到中继器回复的任何信息，或仅接收到中继器回复的控制命令无效的信息，或者接收到细调电压输出幅度调整失败的信息，则可以重新发送该承载有细调电压输出幅度控制信息的X-10数据帧。本发明可以设定控制器重新发送承载有细调电压输出幅度控制命令的X-10数据帧的次数，如三次等。
四、远程抄表的扩展控制功能。
在远程抄表扩展控制功能的实现过程中，本发明中的X-10装置与能够从水表、电表、煤气表等读取数据的采集装置连接，控制器向X-10装置发送远程抄表控制信息，X-10装置将其接收的远程抄表控制信息转换为三表采集装置能够识别的抄表信号，使水表、电表、煤气表等采集装置能够根据其接收的抄表信号抄取水表、电表、煤气表等的表指示数据，三表采集装置将读取的表指示数据传输至X-10装置，由X-10装置将其接收的表指示数据转换为X-10协议的数据帧，返回至控制器控制，从而实现远程抄表扩展控制功能。从上述描述可以看出，这里的X-10装置实际上就是一个信号转换设备，在X-10信号与三表采集装置所能识别的信号之间进行信号转换。如果采集装置为RS485采集装置，则本发明的X-10装置可以为RS480信号转换器。上述远程抄表扩展控制功能可以使用X-10协议中的扩展协议2，即扩展编码2，来承载远程抄表控制信息的帧结构如表10所示。
表10
表10中，HC、DC为X-10装置即信号转换设备的地址码，控制器如家庭网关为每个X-10装置分配的地址码具有唯一性。DL表示数据长度。CMD表示Command命令字；DATA表示数据；N表示表示长度不定义，由于三表的数据长度可变，故在此可以不定义其长度。
DL、CMD、DATA相关定义如表11所示。
表11
如果三表采集装置的通信方式采用RS485通信方式，需要在信号转换设备中配置RS485的帧头、RS485的通讯波特率、需要传输的数据长度等。
下面结合附图7对本发明的远程抄表扩展控制功能的实现过程进行说明。
图7中，步骤7-1，控制器如家庭网关启动远程抄表任务，向X-10装置即X-10信号与采集装置的通信信号的信号转换器发送承载远程抄表控制信息的X-10数据帧，同时，家庭网关启动定时器，开始计时。该控制命令中包含有需要进行抄表的X-10装置的House Code、Unit Code，且Extended Code为11011。
到步骤7-2，信号转换器接收该X-10数据帧，判断该X-10数据帧中Command字段和Data字段中的内容是否为无效信息，如果是，则向控制器返回控制命令无效的信息，即向控制器发送Command字段为0x0b、且Data字段为0x01的数据帧；如果Command字段和Data字段中的内容是有效数值，则到步骤7-3。
在步骤7-3，信号转换器解析该X-10数据帧，并判断House Code和UnitCode是否与其身份信息相符合，如果符合、且Command字段为0x01，则信号转换器从Data字段中解析出采集装置的通信数据帧，并将该采集装置的通信数据帧发送到采集装置，然后，到步骤7-4、信号转换器等待采集装置返回的表指示数据，信号转换器接收到采集装置返回的信息后，到步骤7-5。
在步骤7-5，如果采集装置返回有效的表指示数据，信号转换器将表指示数据返回给控制器，即向控制器发送Command字段为0x09、且Data字段为表指示数据的数据帧；如果采集装置返回抄表失败信息、或者信号转换器在预定时间间隔内一直没有接收到采集装置返回的任何信息，则向控制器返回远程抄表操作失败信息，即向控制器发送Command字段为0x0b、且Data字段为0x02的X-10数据帧。
如果控制器在其启动的定时器超时时，一直没有接收到信号转换器回复的任何信息，或仅接收到信号转换器回复的控制命令无效的信息，或者接收到远程抄表操作失败的信息，则可以重新发送该承载有远程抄表控制信息的X-10数据帧。本发明可以设定控制器重新发送承载有远程抄表控制信息的X-10数据帧的次数，如三次等。
五、红外控制的扩展控制功能。
在该方法中，实现红外控制的扩展控制功能的X-10装置可以称为：X-10红外学习控制设备。红外控制的扩展控制功能主要包括：红外学习控制、红外远程控制、红外学习控制设备通信状态查询、红外学习控制设备系统配置等。红外学习控制设备能够通过电力线对远程红外控制类电器进行控制。
红外控制扩展控制功能使用X-10协议中的扩展代码1，承载红外控制信息的帧结构如表12所示。
表12
表12中，HC、DC为X-10装置即红外学习控制设备的地址码，控制器如家庭网关为每个X-10装置分配的地址码具有唯一性。COMMAND表示命令字；DATA表示命令数据；COMMAND、DATA相关定义如表13所示。
表13
下面结合表13和附图对红外学习控制、红外远程控制、红外学习控制设备通信状态查询、红外学习控制设备系统配置等分别进行说明。
在红外学习控制过程中，首先需要向控制系统中输入需要学习的遥控器按键名称，并为其选择一个控制序号如M，该控制序号是系统预约定的序号，然后，控制器向X-10装置发送学习控制序号M的控制信息，如果X-10装置无法执行其接收的学习控制序号M的控制信息，则向控制器返回控制命令错误的信息；如果X-10装置能够执行其接收的学习控制序号M的控制信息，则进入学习状态，等待用户输入电器随机遥控器红外编码，同时启动系统定时器。红外学习控制器接收完红外编码并记录存储后发送学习控制M成功命令，否则发送操作失败信息。如果定时器溢出仍未完成操作，则向控制系统返回系统超时。在红外学习控制过程中，X-10装置实际上是一个红外学习控制器。
红外学习控制的流程如附图8所示。
图8中，步骤8-1，控制器如家庭网关需要设置新的控制按钮时，启动一个学习过程，以学习按键N，将按键N名称定义为控制M。控制器向X-10装置发送承载学习控制信息的X-10数据帧，同时，控制器启动定时器，开始计时。该控制命令中包含有需要进行学习的X-10装置的House Code、Unit Code，且Extended Code为01111、Command为0x71、Data为M。该控制命令中还包含有按键的名称DID和存储的位置MID。在实际产品化过程时，红外学习控制器上应该记录红外控制器上红外控制波形应的位置和名称，即红外学习控制器和红外控制器中按键的名称和位置在控制设备和红外控制设备上应一致。
到步骤8-2，红外学习控制器接收该X-10数据帧，判断该X-10数据帧中Command字段和Data字段中的内容是否为无效信息，如果是无效信息，或者红外学习控制器没有存储空间，则向控制器返回控制命令无效的信息，即向控制器发送Command字段为0x7f、且Data字段为0x01的数据帧；上述两种结果都被视为操作失败。
如果Command字段和Data字段中的内容是有效数值、且红外学习控制器有存储空间，红外学习控制器解析该X-10数据帧，并判断House Code和UnitCode是否与其身份信息相符合，如果符合、且Command字段为0x71，则到步骤8-3、红外学习控制进入学习模式，启动等待接收遥控器红外编码的定时器，并等待接收遥控器红外编码。
红外学习控制器在定时器超时前接收到遥控器红外编码时，到步骤8-4、将遥控器红外编码存储到红外控制器的存储介质中。
在步骤8-4、如果在定时器超时时，红外学习控制器仍然没有接收到遥控器红外编码，到步骤8-5、红外学习控制器清除定时器，并向控制器返回学习超时的信息。
红外远程控制的流程如图9所示。
图9中，在步骤9-1、控制器如家庭网关需要控制M，选择M对应的控制按键N。
到步骤9-2、家庭网关将控制按键N转译成控制序列号如M，并向红外学习控制器发送控制M的控制信息，即携带有控制序列号的X-10数据帧。
到步骤9-3、红外学习控制器判断其接收的控制信息是否正确，即是否能够执行，如果确定控制信息错误、无法执行，则红外学习控制器向控制器返回控制信息错误的信息，即向控制器发送Command字段为0x7f、且Data字段为0x02的X-10数据帧；如果确定控制信息正确，则到步骤9-4。
在步骤9-4、红外学习控制器根据其接收的控制序列号发送相应的时序波形到红外发射电路，在操作成功完成后，到步骤9-5、红外学习控制器向控制器返回控制M成功的信息，如果在步骤9-4，如果红外学习控制器操作失败，则在步骤9-5、红外学习控制器向控制器返回操作失败的信息。失败的原因可能是红外控制器的部分电路故障等造成问题，比如不能够向红外发射电路发送时序波形等。
查询红外学习控制器通信状态的流程如附图10所示。
图10中，在步骤10-1、控制器在需要检测其与红外学习控制器的通信链路是否工作正常时，向红外学习控制器发送红外学习控制器通信状态查询信息，即向红外学习控制器发送扩展码为01111、Command为0x75、且Data为空的X-10数据帧。同时，控制器启动一个定时器。
到步骤10-2、红外学习控制器判断其接收的查询信息是否正确，如果确定查询信息有误，则到步骤10-3、向控制器返回查询信息有误的信息，即向控制器发送扩展码为01111、Command为0x7f、且Data为0x02的X-10数据帧；如果确定查询信息正确，则到步骤10-4、向控制器返回红外学习控制器通信状态信息，如向控制器发送扩展码为01111、Command为0x77、且Data为0x01或0x02的X-10数据帧。
在控制器如家庭网关的定时器还没有到达之前接收到红外学习控制器单板的回应信息，表示通信链路工作正常，否则，表示通信链路中断或者受到干扰。
如果控制器在其启动的定时器超时时，一直没有接收到红外学习控制器回复的任何信息，则可以重新发送该承载有单板状态查询信息的X-10数据帧。本发明可以设定控制器重新发送承载有单板状态查询信息的X-10数据帧的次数，如三次等。当然，控制器也可以在接收到查询信息有误的反馈信息时，重新发送承载有单板状态查询信息的X-10数据帧。
红外学习控制系统配置是为了使红外学习控制器能够适应更多的红外家电的控制，控制器通过扩展控制功能的控制信息来修改红外学习控制器存储的学习波形的长度，使红外学习控制器可以学习更多的波形。
红外学习控制系统配置的实现流程如附图11所示。红外学习控制系统配置即修改红外控制学习内容。
图11中，在步骤11-1、控制器在需要使红外学习控制器学习新的波形时，向红外学习控制器发送红外单板系统配置控制信息，即向红外学习控制器发送扩展码为01111、Command为0x73、且Data为学习波形长度的X-10数据帧。同时，控制器启动一个定时器。
到步骤11-2、红外学习控制器判断其接收的配置控制信息是否正确，如果确定控制信息有误，则到步骤11-3、向控制器返回配置控制信息有误的信息，即向控制器发送扩展码为01111、Command为0x7f、且Data为0x02的X-10数据帧；如果确定配置控制信息正确，则到步骤11-4、从其接收的X-10数据帧Data中获取波形长度，并存储，然后，到步骤11-5、红外学习控制器向控制器返回配置成功的信息，即向控制器发送扩展码为01111、Command为0x7e、且Data为0x01的X-10数据帧。如果由于存储失败等原因，使红外学习控制器没有修改其存储的波形长度，则在步骤11-5、红外学习控制器向控制器返回配置失败的信息，即向控制器发送扩展码为01111、Command为0x7e、且Data为0x02的X-10数据帧。
如果控制器在其启动的定时器超时时，一直没有接收到红外学习控制器回复的任何信息，或仅接收到红外学习控制器回复的控制命令无效的信息，或者接收到红外学习控制器回复的配置失败的信息，则可以重新发送该承载有系统配置控制信息的X-10数据帧。本发明可以设定控制器重新发送承载有系统配置控制信息的X-10数据帧的次数，如三次等。
虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，本发明的申请文件的权利要求包括这些变形和变化。
Claims (13)
1.一种基于X-10的控制功能实现方法，其特征在于，包括：
a、控制器将携带有扩展控制功能控制信息的X-10数据帧通过电力线下发；
b、X-10装置根据其接收的X-10数据帧中承载的控制信息执行相应的扩展控制功能操作；
所述扩展控制功能包括：根据虚拟地址调节灯光的扩展控制功能；
所述X-10装置包括调光模块，所述调光模块的各个端口具有相同或不同的虚拟地址，所述调光模块的一个端口具有一个或多个虚拟地址；
所述X-10装置根据其接收的X-10数据帧中承载的控制信息执行相应的扩展控制功能操作包括：
调光模块从控制器通过电力线传输来的X-10数据帧中获取根据虚拟地址调节灯光的控制信息，并根据虚拟地址进行灯光调节处理。
2.如权利要求1所述的一种基于X-10的控制功能实现方法，其特征在于，所述步骤a中的扩展控制功能还包括：修改X-10装置的房间码和单元码的扩展控制功能、细调中继器输出电压幅度的扩展控制功能、远程抄表的扩展控制功能、红外控制的扩展控制功能中的一个或多个。
3.如权利要求1所述的一种基于X-10的控制功能实现方法，其特征在于，所述根据虚拟地址调节灯光的扩展控制功能包括：调光模块的虚拟地址管理、调光模块各端口的灯光控制、查询调光模块工作状态中的一项或多项。
4.如权利要求3所述的一种基于X-10的控制功能实现方法，其特征在于，所述调光模块的虚拟地址管理包括：为调光模块的端口分配虚拟地址、删除各调光模块中指定的虚拟地址、删除调光模块中的指定端口的所有虚拟地址、删除调光模块中指定端口的指定虚拟地址中的一项或多项。
5.如权利要求3所述的一种基于X-10的控制功能实现方法，其特征在于，所述调光模块各端口的灯光控制包括：具有相同虚拟地址的灯打开、具有相同虚拟地址的灯关闭、具有相同虚拟地址的灯光调亮度、调光模块单个端口的灯打开、调光模块单个端口的灯关闭、调光模块单个端口的灯软开、调光模块单个端口的灯软关、调光模块单个端口调光到指定等级、读取端口本地调节等级中的一项或多项。
6.如权利要求2所述的一种基于X-10的控制功能实现方法，其特征在于，所述远程抄表的扩展控制功能包括：抄表、配置抄表协议帧头、配置抄表协议数据长度位置及长度、X-10装置通讯状态查询、查询通讯波特率中的一项或多项。
7.如权利要求2所述的一种基于X-10的控制功能实现方法，其特征在于，所述红外控制的扩展控制功能包括：红外学习控制、红外远程控制、X-10装置通讯状态查询、修改X-10装置红外学习内容中的一项或多项。
8.如权利要求1至7中任一权利要求所述的一种基于X-10的控制功能实现方法，其特征在于，所述扩展控制功能控制信息承载于X-10数据帧的扩展码、命令字节、命令参数/数据中。
9.如权利要求1至7中任一权利要求所述的一种基于X-10的控制功能实现方法，其特征在于，所述方法在步骤b之后还包括：
X-10装置在根据其接收的X-10数据帧中承载的控制信息成功执行相应的扩展控制功能操作时，向控制器返回扩展控制功能操作成功的信息；和/或
X-10装置根据其接收的X-10数据帧中承载的控制信息执行相应的扩展控制功能操作失败时，向控制器返回扩展控制功能操作失败的信息。
10.如权利要求9所述的一种基于X-10的控制功能实现方法，其特征在于，所述扩展控制功能操作成功/失败的信息包括：扩展控制功能对应的扩展码、扩展控制功能操作成功/失败对应的命令字节、扩展控制功能操作成功/失败对应的命令参数/数据。
11.如权利要求1至7中任一权利要求所述的一种基于X-10的控制功能实现方法，其特征在于，所述步骤b还包括：
X-10装置在确定其接收的X-10数据帧中承载的控制信息错误时，向控制器返回扩展控制功能控制信息错误的信息。
12.如权利要求11所述的一种基于X-10的控制功能实现方法，其特征在于，所述扩展控制功能控制信息错误的信息包括：扩展控制功能对应的扩展码、扩展控制功能控制信息错误对应的命令字节、扩展控制功能控制信息错误对应的命令参数/数据。
13.一种基于X-10的控制功能实现系统，其特征在于，包括：
控制器：将携带有扩展控制功能控制信息的X-10数据帧通过电力线下发，所述扩展控制功能包括根据虚拟地址调节灯光的扩展控制功能；
X-10装置：包括调光模块，所述调光模块的各个端口具有相同或不同的虚拟地址，所述调光模块的一个端口具有一个或多个虚拟地址；
所述X-10装置从控制器通过电力线传输来的X-10数据帧中获取根据虚拟地址调节灯光的控制信息，并根据虚拟地址进行灯光调节处理。
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