专利名称：多网接入多功能数字家庭智能终端及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种数字家庭智能终端。
背景技术：
目前市场上主流数字家庭终端产品层出不穷，但大多是以广电射频传输和数字以太网为接入，功能主要集中在数字电视和网络媒体双向互动应用范围，也有部分厂家产品集成了光碟或硬盘播放功能，但对于智能家居整体的集成控制和智能联动没有形成有效的关联，导致产品推广应用仍然是局限于单一机顶盒范围内。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多网接入多功能数字家庭智能终端。本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为多网接入多功能数字家庭智能终端，其特征在于它包括核心处理单元、网络通讯装置，电源管理装置，智能家居集中控制装置和智能家居局域网络控制装置；各装置通过系统总线的方式连接到核心处理单元并由核心处理单元单独控制；所述的核心处理单元为工业级ARM9系列32位处理器；所述的网络通讯装置包括数字电视解调/解扰单元、电话信号调制/解调单元、3G 通讯单元、以太网络通讯单元、Wi-Fi网络通讯单元、光纤网络通讯单元和光纤传感处理单元，数字电视解调/解扰单元、电话信号调制/解调单元、3G通讯单元、以太网络通讯单元和 Wi-Fi网络通讯单元分别通过32位系统总线与核心处理单元连接，光纤网络通讯单元通过光纤传感处理单元与核心处理单元连接；所述的智能家居集中控制装置包括可视对讲处理单元、RS485/RS232通讯单元和 I/O及继电器控制单元；可视对讲处理单元通过TCP/IP协议与核心处理单元连接；RS485/ RS232通讯单元通过UART与核心处理单元连接；I/O及继电器控制单元通过GPI/0与核心处理单元连接；所述的智能家居局域网络控制装置包括全向红外发射单元，ZIGBEE通讯单元，智能红外学习单元和声纹识别处理单元，智能家居局域网络控制装置中的每个单元分别通过 32位系统总线与核心处理单元连接；所述的电源管理装置包括多电源供电单元，充电及检测单元和智能功耗管理单元；电源管理装置中的每个单元分别通过SPI接口与核心处理单元连接。按上述方案，所述的智能家居集中控制装置还包括高清媒体解码单元通过32位系统总线与核心处理单元连接，高清媒体解码单元内设有内置硬盘，并带有USB、HDMI、RCA、 BNC、DVI、VGA 禾口 S-Vdieo 输出接口。一种多网接入多功能数字家庭智能终端的控制方法，其特征在于它包括以下步骤1)电源管理装置中的多电源供电单元为多功能数字家庭智能终端中的所有装置进行供电，多功能数字家庭智能终端处于待机状态，核心处理单元等待命令；2)声纹识别处理单元进行录音并将录音内容转换为声纹命令，并由核心处理单元将此声纹命令储存，并与对应的执行命令建立对应关系；3)智能红外学习单元自动识别载波频率，学习并记录各种基于红外传输的命令， 并以列表的方式保存在ROM中，并将红外传输命令-执行命令对照表通过UART异步串行通讯接口传递给核心处理单元进行预存；4)若核心处理单元接到本地命令，则判断本地命令的类型，本地命令的类型包括 ZIGBEE遥控器命令、ZIGBEE传感节点命令、声音命令、基于红外传输的命令、以及手持式终端通过Wi-Fi网络通讯单元传送的命令；若本地命令为来自声纹识别处理单元的声音命令，则由核心处理单元将声音命令与预设的声纹命令相比较，若声音命令与预设的声纹命令相匹配，则由核心处理单元输出对应的执行命令，若声音命令与预设的声纹命令不匹配，则由核心处理单元输出报警命令给网络通讯装置；若本地命令为来自ZIGBEE通讯单元的ZIGBEE遥控器命令、ZIGBEE传感节点命令， 或者手持式终端通过Wi-Fi传送的命令，则由核心处理单元输出对应的执行命令经I/O及继电器控制单元输出给对应的继电器以控制对应的家电设备；若本地命令为基于红外传输的命令，则由核心处理单元从步骤幻中红外传输命令-执行命令对照表中调出对应的执行命令通过UART异步串行通讯传递给全向红外发射单元，并由全向红外发射单元通过IrDA传输给对应的家电设备；5)若核心处理单元接到远程命令，则由核心处理单元输出对应的执行命令经I/O 及继电器控制单元输出给对应的继电器以控制对应的家电设备；所述远程命令由3G通讯单元、以太网络通讯单元或光纤网络通讯单元输入；6)提供数字电视解调/解扰单元和电话信号调制/解调单元通过32位系统总线与核心处理单元连接；核心处理单元控制数字电视解调/解扰单元输出信号经音/视频信号输出接口与电视机连接；7)提供可视对讲处理单元和RS485/RS232通讯单元，作为功能扩展单元；可视对讲处理单元和RS485/RS232通讯单元采集家电设备的工作信息反馈给核心处理单元。按上述方案，所述的核心处理单元还与高清媒体解码单元通过32位系统总线连接，高清媒体解码单元内设有内置硬盘，并带有USB、HDMI、RCA、BNC、DVI、VGA和S-Vdieo输出接口与家电设备连接。本发明的工作过程为多网接入多功能数字家庭智能终端以核心处理单元为核心，通过智能家居局域网络控制装置或网络通讯装置接收命令和采集信息，通过核心处理单元运算处理，将运算结果通过网络通讯装置或者智能家居集中控制装置传递到各种终端，同时，电源管理装置实时监测所有装置和单元的工作。本发明的有益效果为1、解决了现有机顶盒不能同时兼以有线(数字电视网，固定电话网，有线宽带，光纤网接入)和无线(3G，Wi-Fi, ZIGBEE)方式多网接入，实现多模式(ZIGBEE遥控器控制， 3G手机控制，Wi-Fi手持式终端控制，PC控制，人体语音控制，电话语音控制)操控的技术问题。
2、将网络间多向可视语音通讯变成了现实；不仅将光纤传感、安防联动控制等先进技术引入家庭智能型机顶盒，而且将以电视机(或者家庭显示设备)为交互中心的智能家居控制，声、光、图通讯传输功能集成其中，赋予传统机顶盒更深层的涵义，满足了人们对产品更人性化、更智能化、更现代化的需求。3、将现有的单功能家庭终端进行功能集合，形成了集成化智能终端，节约了元器件，操作更集中、方便，符合低碳要求。
图1为本发明一实施例的结构框图。
图2为本发明一实施例的原理图。
图3为本发明一实施例的流程图。
图4为核心处理器电路接线图。
图5为网络通讯装置电路图。
图6为电源管理装置电路图。
图7为智能家居局域网络控制装置电路图。
图8为高清媒体解码单元电路图。
图9为可视对讲处理单元电路图。
图10为I/O及继电器控制单元电路图。
图11为RS232通讯单元电路图。
图12为RS485通讯单元电路图。
图13为SPI接口电路图。
图14为USB调试单元。
具体实施例方式图1为本发明一实施例的结构框图，图2为本发明一实施例的电路原理图，包括核心处理单元、网络通讯装置，电源管理装置，智能家居集中控制装置和智能家居局域网络控制装置；各装置通过系统总线的方式连接到核心处理单元并由核心处理单元单独控制。所述的核心处理单元如图4所示，为工业级ARM9系列32位处理器，板载大容量、 高速储存器构成板级通用系统体系架构。外部装置、单元均能通过系统总线(通过总线上相应的地址映射)与核心处理单元完成通讯。核心处理单元中的软件采用自订制Linux嵌入式操作系统，考究系统响应优先级，进行多任务、多线程管理，按照用户的需求订制或设定参数，软件系统本身集成成熟的数据库，使产品的应用更人性化、多样化。所述的网络通讯装置如图5所示，包括数字电视解调/解扰单元、电话信号调制/ 解调单元、3G通讯单元、以太网络通讯单元、Wi-Fi网络通讯单元、光纤网络通讯单元和光纤传感处理单元，数字电视解调/解扰单元、电话信号调制/解调单元、3G通讯单元、以太网络通讯单元和Wi-Fi网络通讯单元分别通过32位系统总线与核心处理单元连接，光纤网络通讯单元通过光纤传感处理单元与核心处理单元连接。网络通讯装置提供了电信网络接入、有线电视网络接入、以太网络接入、光纤接入、以及Wi-Fi通讯的接口，可满足用户不同的通讯需求。所有通讯单元均由核心处理单元根据本地命令和远程命令实现智能终端内装置、单元的控制及家电设备的控制。网络通讯装置不仅提供了多模式操控和多网间音视频通讯的物理通讯平台，而且实现了基于有线和无线的多网接入。网络通讯装置可通过32Bit 系统总线与核心处理单元完成通讯及数据交换，核心处理单元按照地址分配表的地址映射来访问网络通讯装置中的各个功能单元，并能够根据中断向量表响应各单元的中断请求智能家居集中控制装置面向核心处理单元。所述的智能家居集中控制装置包括可视对讲处理单元、RS485/RS232通讯单元、高清媒体解码单元和I/O及继电器控制单元；可视对讲器通过可视对讲处理单元提供的TCP/ IP协议与核心处理单元连接，如图9所示；RS485/RS232通讯单元通过UART与核心处理单元连接，如图11和图12所示；I/O及继电器控制单元通过GPI/0与核心处理单元连接，如图10所示；高清媒体解码单元通过32位系统总线与核心处理单元连接，高清媒体解码单元内设有内置硬盘，并带有USB、HDMI、RCA、BNC、DVI、VGA和S-Vdieo输出接口，如图8所示。所述的智能家居局域网络控制装置如图7所示，包括全向红外发射单元，ZIGBEE 通讯单元，智能红外学习单元和声纹识别处理单元，智能家居局域网络控制装置中的每个单元分别通过32位系统总线与核心处理单元连接。ZIGBEE通讯单元作为ZIGBEE网络的根节点，负责传输来自于ZIGBEE网络任何节点的信息，并将信息传递给核心处理单元，由核心处理单元仲裁及分类处理。通过ZIGBEE 通讯单元可与室内其他传感设备连接，实现功能主要涉及环境参数监测(包含温度、湿度、光照度、氧浓度、噪声强度等参数的监测)、智能家居控制(例如灯光控制、灯光调节)、 安防传感(例如红外人体感应、烟幕探测)等等。所述的电源管理装置如图6所示包括多电源供电单元，充电及检测单元和智能功耗管理单元；电源管理装置中的每个单元分别通过SPI接口与核心处理单元连接。电源管理装置主要负责多网接入多功能数字家庭智能终端内各装置、单元的供电、电能消耗异常监测和外部手持式终端充电管理。多电源供电单元能提供给系统内单元所需的各种电压的电源；智能功耗管理单元不仅能主动监测各单元工作状况，并通过SPI总线上报给核心处理单元，而且还能接收由核心处理单元通过SPI总线发出的各种功耗管理命令；充电及检测单元可提供系统外手持设备(例如=ZIGBEE遥控器，IPhone)的充电及充电监测。通过 SPI读取实时电量参数实现电能管理数字化。SPI接口如图13所示。图14为USB调试单元，用于调试核心处理单元。图3为本发明一实施例的流程图，不同的命令可通过不同途径到达核心处理单元，由核心处理单元运算处理后对相应的外设进行操作，并同时通过音/视频信号输出接口单元将信息在外部音/视频设备上显示，提供友好的人机交互界面，具体步骤如下。1)电源管理装置中的多电源供电单元为多功能数字家庭智能终端中的所有装置进行供电，多功能数字家庭智能终端处于待机状态，核心处理单元等待命令。2)声纹识别处理单元提取用户声音特征参数，形成声纹命令，并由核心处理单元将此声纹命令与对应的执行命令建立对应关系生成对照表进行存储；3)智能红外学习单元自动识别载波频率，学习并记录各种基于红外传输的命令， 并以列表的方式保存在ROM中，并将红外传输命令-执行命令对照表通过UART异步串行通讯接口传递给核心处理单元进行预存；4)若核心处理单元接到本地命令，则判断本地命令的类型，本地命令的类型包括ZIGBEE遥控器命令、ZIGBEE传感节点命令、声音命令、基于红外传输的命令、以及手持式终端通过Wi-Fi网络通讯单元传送的命令；若本地命令为声音命令，则声纹识别处理单元将声音命令与步骤2、形成的声纹命令相比对，若一致，则由核心处理单元根据步骤幻生成的对照表输出对应的执行命令， 若声音命令与预设的声纹命令不匹配，则由核心处理单元输出报警命令通过网络通讯装置发送给指定的用户外设；若本地命令为来自ZIGBEE通讯单元的ZIGBEE遥控器命令、ZIGBEE传感节点命令， 或者手持式终端通过Wi-Fi传送的命令，则由核心处理单元输出对应的执行命令经I/O及继电器控制单元输出给对应的继电器以控制对应的家电设备；若本地命令为基于红外传输的命令，则由核心处理单元从步骤幻中红外传输命令-执行命令对照表中调出对应的执行命令通过UART异步串行通讯传递给全向红外发射单元，并由全向红外发射单元通过IrDA传输给对应的家电设备；5)若核心处理单元接到远程命令，则由核心处理单元输出对应的执行命令经I/O 及继电器控制单元输出给对应的继电器以控制对应的家电设备；所述远程命令由3G通讯单元、以太网络通讯单元或光纤网络通讯单元输入；6)提供数字电视解调/解扰单元和电话信号调制/解调单元通过32位系统总线与核心处理单元连接；7)提供可视对讲处理单元和RS485/RS232通讯单元，作为功能扩展单元。核心处理单元提供给RS485/RS232通讯单元4路TTL标准UART异步串口通讯接口，经过RS485/ RS232通讯单元内部电平转换可向外部提供2路符合RS232电平标准接口和2路符合RS485 电平标准接口。核心处理单元提供给RS485/RS232通讯单元4路GPIO通用I/O 口，其中8 路为INPUT输入，8路OUTPUT输出，主要用于连接开关量受控设备检测和控制。例如可与安防监控装置进行连接，负责家庭安防监控及智能家居控制。通过 ZIGBEE传感节点，RS485/RS232通讯单元和光纤传感处理单元采集智能家居报警命令，由核心处理单元判断处理。可视对讲处理单元提供给门禁系统等可视对讲设备RJ-45连接接口，数据按照TCP/IP协议传输，能实时控制设备并将视频画面数据通过音/视频信号输出接口单元传送给显示器进行显示。所述的核心处理单元还与高清媒体解码单元通过32位系统总线连接，高清媒体解码单元内设有内置硬盘，并带有USB、HDMI、RCA、BNC, DVI、VGA和S-Vdieo输出接口与家电设备连接。高清媒体解码单元受控于核心处理单元将读取的高清片源数据(高清媒体源可来自于内置硬盘、外置移动存储设备和网络存储设备。同时核心处理单元能够通过32Bit 系统总线将音视频数据传递给高清媒体解码单元，解码后通过音/视频信号输出接口单元按用户的需求输出。而音/视频信号输出接口单元提供给用户HDMI，RCA, BNC, DVI, VGA, S-Vdieo输出接口，以外部音/视频设备(例如家庭中平板显示器、投影仪或家庭影院设备)作为显示窗口，将语音、数据、图像、视频等信息传送给用户，以达到高效人机交互的目的。系统以命令驱动的方式进行工作，各单元均能得到核心处理单元分配的中断向量，并在核心处理单元中以优先级排序列表的方式存放在FLASH中，当外设有命令输入时，响应的功能单元模块就会向核心处理单元提出中断申请，核心处理单元会查询总线状态并仲裁，按中断向量表的优先级响应外部中断。 操作系统多线程工作，当有中断响应时，系统中相应的线程会启动，控制相应执行单元，同时，系统可按用户设定工作在模式状态下，当有中断响应时，系统不仅能启动相应的线程，而且能按模式设定唤醒其它线程并同时执行多个命令。
权利要求
1.多网接入多功能数字家庭智能终端，其特征在于它包括核心处理单元、网络通讯装置，电源管理装置，智能家居集中控制装置和智能家居局域网络控制装置；各装置通过系统总线的方式连接到核心处理单元并由核心处理单元单独控制；所述的核心处理单元为工业级ARM9系列32位处理器；所述的网络通讯装置包括数字电视解调/解扰单元、电话信号调制/解调单元、3G通讯单元、以太网络通讯单元、Wi-Fi网络通讯单元、光纤网络通讯单元和光纤传感处理单元， 数字电视解调/解扰单元、电话信号调制/解调单元、3G通讯单元、以太网络通讯单元和 Wi-Fi网络通讯单元分别通过32位系统总线与核心处理单元连接，光纤网络通讯单元通过光纤传感处理单元与核心处理单元连接；所述的智能家居集中控制装置包括可视对讲处理单元、RS485/RS232通讯单元和I/ 0及继电器控制单元；可视对讲处理单元通过TCP/IP协议与核心处理单元连接；RS485/ RS232通讯单元通过UART与核心处理单元连接；I/O及继电器控制单元通过GPI/0与核心处理单元连接；所述的智能家居局域网络控制装置包括全向红外发射单元，ZIGBEE通讯单元，智能红外学习单元和声纹识别处理单元，智能家居局域网络控制装置中的每个单元分别通过32 位系统总线与核心处理单元连接；所述的电源管理装置包括多电源供电单元，充电及检测单元和智能功耗管理单元；电源管理装置中的每个单元分别通过SPI接口与核心处理单元连接。
2.根据权利要求1所述的多网接入多功能数字家庭智能终端，其特征在于所述的智能家居集中控制装置还包括高清媒体解码单元通过32位系统总线与核心处理单元连接， 高清媒体解码单元内设有内置硬盘，并带有USB、HDMI、RCA、BNC, DVI、VGA和S-Vdieo输出接口。
3.一种多网接入多功能数字家庭智能终端的控制方法，其特征在于它包括以下步骤1)电源管理装置中的多电源供电单元为多功能数字家庭智能终端中的所有装置进行供电，多功能数字家庭智能终端处于待机状态，核心处理单元等待命令；2)声纹识别处理单元提取用户声音特征参数，形成声纹命令，并由核心处理单元将此声纹命令与对应的执行命令建立对应关系生成对照表进行存储；3)智能红外学习单元自动识别载波频率，学习并记录各种基于红外传输的命令，并以列表的方式保存在ROM中，并将红外传输命令-执行命令对照表通过UART异步串行通讯接口传递给核心处理单元进行预存；4)若核心处理单元接到本地命令，则判断本地命令的类型，本地命令的类型包括 ZIGBEE遥控器命令、ZIGBEE传感节点命令、声音命令、基于红外传输的命令、以及手持式终端通过Wi-Fi网络通讯单元传送的命令；若本地命令为声音命令，则声纹识别处理单元将声音命令与步骤2)形成的声纹命令相比对，若一致，则由核心处理单元根据步骤2)生成的对照表输出对应的执行命令，若声音命令与预设的声纹命令不匹配，则由核心处理单元输出报警命令通过网络通讯装置发送给指定的用户外设；若本地命令为来自ZIGBEE通讯单元的ZIGBEE遥控器命令、ZIGBEE传感节点命令，或者手持式终端通过Wi-Fi传送的命令，则由核心处理单元输出对应的执行命令经I/O及继电器控制单元输出给对应的继电器以控制对应的家电设备；若本地命令为基于红外传输的命令，则由核心处理单元从步骤3)中红外传输命令-执行命令对照表中调出对应的执行命令通过UART异步串行通讯传递给全向红外发射单元， 并由全向红外发射单元通过IrDA传输给对应的家电设备；5)若核心处理单元接到远程命令，则由核心处理单元输出对应的执行命令经I/O及继电器控制单元输出给对应的继电器以控制对应的家电设备；所述远程命令由3G通讯单元、以太网络通讯单元或光纤网络通讯单元输入；6)提供数字电视解调/解扰单元和电话信号调制/解调单元通过32位系统总线与核心处理单元连接；核心处理单元控制数字电视解调/解扰单元输出信号经音/视频信号输出接口与电视机连接；7)提供可视对讲处理单元和RS485/RS232通讯单元作为功能扩展单元；可视对讲处理单元和RS485/RS232通讯单元采集家电设备的工作信息反馈给核心处理单元。
4.根据权利要求3所述的多网接入多功能数字家庭智能终端的控制方法，其特征在于所述的核心处理单元还与高清媒体解码单元通过32位系统总线连接，高清媒体解码单元内设有内置硬盘，并带有USB、HDMI、RCA、BNC, DVI、VGA和S-Vdieo输出接口与家电设备连接。
全文摘要
本发明提供一种多网接入多功能数字家庭智能终端及其控制方法，包括核心处理单元、网络通讯装置，电源管理装置，智能家居集中控制装置和智能家居局域网络控制装置；各装置通过系统总线的方式连接到核心处理单元并由核心处理单元单独控制。多网接入多功能数字家庭智能终端以核心处理单元为核心，通过智能家居局域网络控制装置或网络通讯装置接收命令和采集信息，通过核心处理单元运算处理，将运算结果通过网络通讯装置或者智能家居集中控制装置传递到各种终端，同时，电源管理装置实时监测所有装置和单元的工作。解决了现有机顶盒不能同时兼以有线方式多网接入，实现多模式操控的技术问题。
文档编号H04L12/28GK102307126SQ20111023276
公开日2012年1月4日 申请日期2011年8月15日 优先权日2011年8月15日
发明者包一沛, 吕杰, 吴海涛, 沈继权, 陆德宝 申请人:武汉安通科技产业发展有限公司