专利名称：一种基于soc片上系统的智能家居系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字家庭技术领域，具体涉及一种基于SOC片上系统的智能家居系统。
背景技术：
智能家居系统指的是将家电设备通过网络互联，然后实现互联控制。目前家居系统一般都是通过家庭网关为中心的控制系统，并且当前的家电设备控制还主要是通过有线局域网或者WIFI热点、红外、蓝牙等方式连接。虽然设备之间实现了连接，但是并没有实现设备间的协同，都是分散的工作。例如红外遥控只是控制这个遥控控制的设备。现有的智能家居通信方式混乱，不同网络之间的通信困难，异构网络融合难度高；此外，现行的家居系统控制都是人直接完成的，不够智能处理。例如当开启空调时，窗户应 该是关着的。那么用户需要进行两个动作，开空调和关窗户。这种系统还不能根据设备的状态自能的调整状态，不够节能环保。现行有很多中智能家居系统。一种现行的通常在一个家庭内部会有一个家庭网关，然后家庭网关作为家庭网络的管理者为用户控制家电设备提供平台。一个完整的智能家居系统包含照明、温控、通风、音视频等子系统组成。用户虽然能够通过家庭网关控制家电设备，但是家电设备之间的系统工作几乎不存在，及系统协作关系不够；家电设备不能根据现行的状态进行自动节状态调节，不够节能环保。所有的通信模块不能够通用，不同家电厂商需要进行无线通信则独自开发自己的无线单元模块，属于重复开发，而且所开发的无线单元性能差异很大，通用性不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能家居的SOC片上系统，该单元能够支持多种无线通信方式和数据暂存等功能，同时通过该单元将家电的通信单元独立设计，有助于网络的融合，通过该单元形成的家庭网络能够很好的实现家电设备之间的通信任务和协同工作。本发明提供一种基于SOC片上系统的智能家居系统，所述系统包括家电电路模块、SOC片上系统模块和无线传输模块，其中家电电路模块用于负责采集家电设备的状态数据，并解析SOC片上系统模块接收的消息控制指令，转换成可识别的机电指令；SOC片上系统模块用于完成路由算法、数据暂存和用户权限控制；无线传输模块用于通过无线通信方式接收数据或者向外发布数据。所述家电电路模块包括数据采集模块用于负责家电设备的状态数据采集；机电控制模块用于将电信号转换为控制机械装置的指令；消息控制模块用于对远端传送到该设备的消息进行控制、将消息转换为可识别的机电指令。
所述SOC片上系统模块包括终端适配模块用于针对家电设备的多种终端提供不同的适配，不同的家电之间的控制命令等不同，通过协议探测出目标家电需要的模式；无线适配模块用于针对多种无线通信手段而存在的模块，它集成多种无线通信的适配程序，根据相连接的通信方式不同进而选择相应的模式；处理模块用于进行消息处理；缓存模块实现家电设备的数据缓存。所述无线传输模块采用Wifi、或者蓝牙、或者红外方式。所述家电电路模块与SOC片上系统模块间采用USB方式通信；所述无线传输模块 与SOC片上系统模块间采用USB方式通信。以上技术可以看出，采用纯无线方式，更加满足当前设备便捷的需要；家电终端采用家电电路、SOC片上系统、无线通信三个模块独立的设计，使得系统更加灵活，方便多种家电组合、多种无线方式的组合以及SOC系统的升级不影响家电设备，这样极大的节约了成本和提高了系统更新换代的效率。家电电路模块、SOC片上系统模块、无线通信模块之间采用USB相连，利于系统能的后续升级和系统的标准化推广。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图I是本发明实施例中的智能家居系统示意图；图2是本发明实施例中的基于SOC片上系统的智能家居系统不意图；图3是本发明实施例中的SOC片上系统模块结构示意图；图4是本发明实施例中的无线传输模块结构示意图；图5是本发明实施例中的基于SOC片上系统的智能家居无线协同模式的方法流程图；图6是本发明实施例中的家电设备的状态流程图；图7是本发明实施例中的家电设备之间的无线协同模式方法流程图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。图I所示的是一个完整的智能家居系统包含空调、冰箱、窗帘、电灯的家电设备以及他们之间的无线通信。在每个家庭终端例如，空调它不仅包含传统的空调模块，而且在空调中嵌入了数据采集、机电控制、终端处理以及无线传输模块。空调、冰箱、窗帘、电灯之间通过无线的方式互联，例如Wifi。它们首先根据用户选择的模式，然后制定具体的协作方式，然后根据探测对方的状态，分析出当前网络以及家庭内部的能耗、各个设备的目的等，然后作出相应的调整，协同式工作。然而需要设备之间的协同，第一步就得解决设备之间的通信问题；当前，大多数家电设备都属于内部集成通信模块，各个开发商犊子开发自己的通信模组；这样导致的后果是各个家电之间的通信困难，网络之间没有一个融合的单元。并且家电厂家并不擅长做网络设备，所以在网络提供的功能以及性能都大打折扣。本发明的基于SOC片上系统的无线家居控制系统，每个家电都是一个网络节点，每个家电都可以安置一个SOC模块，通过该模块，家电就可以通过多种无线方式进行网络连接。一个家电设备，一般包含的结构和模块如图2所不,它包含家电电路模块、SOC片上系统模块和无线通信模块。家电电路模块包含三个部分数据采集模块、机电控制模块和消息控制模块。数据采集模块是负责家电设备的状态数据采集的模块、机电控制模块是将电信号转换为控制机械装置的指令，在空调和冰箱等设备中有一部分是机械设备，所以需要机电转换模块；数据采集模块和机电控制模块都是通过总线的方式和消息控制模块进行相连；消息控制模块是对远端传送到该设备的消息进行控制、将消息转换为可识别的机电指令的一个模块；SoC片上系统模块是一个通用家电终端模块，它和消息控制模块以及无线传输模块之间采用USB的方式进行互联。SoC片上系统主要完成的工作是路由算法、数据暂 存、用户权限控制等方面，是系统的核心部件；无线传输模块是实现无线通信的模块，它和Soc片上系统采用USB的方式进行互联，采用USB方式进行互联的好处在于接口通用，不将无线模块和SOC绑定的原因是这样做可以实现多种无线手段自由选取和切换，实现模块之间的松散耦合。上述图2中涉及到SOC片上系统，它是家电通用终端模块，实现无线协同的核心。它的组成结构如图3所示。它和其他模块互联是采用USB接口的，它是以USB主机端的身份出现，它具有连个USB接口，一个和家电设备的电路相连，另一个和无线传输模块互联。它的内部组成为终端设配模块、无线适配模块、处理模块、缓存模块以及USB主控接口。终端适配模块是针对家电设备的多种终端提供不同的适配，不同的家电之间的控制命令等不同，通过协议我们可以探测出目标家电需要的模式；无线适配模块是针对多种无线通信手段而存在的模块，它集成多种无线通信的适配程序，例如Wifi、红外、蓝牙等，可以根据相连接的通信方式不同进而选择相应的模式，这将会影响到节点之间的路由方式；处理模块是进行消息处理的模块；缓存模块实现家电设备的数据缓存，它可以Flash存储芯片或者是DRAM存储，大小可以是几KB或者几MB，这主要是根据需要存储的数据量而定的。针对图2提及的无线通信模块，具体示意如图4所示。为了实现多种无线方式相连和自由切换，我们将无线通信模块独立，并且采用USB的方式和其他模块相互连接。它的通信方式可以是Wifi、蓝牙、红外等方式，在无线方式后是USB接口，是实现和SOC片上系统互联的接口。上述的家电电路模块、SOC片上系统模块以及无线通信模块之间的协作方式如图5所示。S501 :无线通信模块接收到读取数据的命令。S502:无线通信模块接收到命令后，通过USB传输的方式将命令传输给SOC片上系统。S503 :S0C片上系统对命令进行验证，主要是验证该命令是否有效以及权限管理，和命令的目标等。S504 :读取。SOC片上系统通过USB接口向家电电路模块发送读取命令。S505 :家电电路模块的消息控制电路接收到消息后进行处理，识别出是读取命令后将命令发送给数据采集电路进行数据的采集。S506 :返回数据。从家电电路模块通过USB接口返回数据到SOC片上系统。S507:片上系统接收数据后，发生两个动作，一个是数据的暂存，用于后续的用处，例如状态分析，提高系统的鲁棒性等；另一动作是将该数据进行一定的格式化后通过USB接口转发给无线通信模块。S508:无线通信模块接收到数据后将数据通过无线的方式发送会命令的发起者，结束。
通过上述SOC单元后，家电之间实现了无线互联互通，将通信任务和数据暂存以及一些计算任务都独立到了 SOC系统上，从而使得家电设备更加专注于家电本身功能的设计；在介绍该SOC片上系统的设计之后，我们需要介绍本系统是如何完成一个用户指定的任务，各个节点是如何协同工作的。首先介绍一个家电设备的状态流程，即从开机到退出之间的状态动作。如图6所示，具体如下S601 :开机自检。主要完成开机后的状态自检，例如空调的一些模块是否出现问题，电路的状态等，这些信息将会以该家电设备的状态信息在下一步广播给其他设备；转S602 ；S602 :广播消息。这一步主要有两个目标，一个是将第一步自检后的状态信息告知给邻居节点，另一个目标就是想获取其他家电设备的服务信息 ’转Step3 ；S603:更新服务列表。在收到其他节点的服务返回信息或者广播信息后，家电设备更新这些邻居的状态信息和服务信息；转S604 ；S604 :状态协同控制。不同家电之间根据探测得到的服务以及状态信息进行协同工作，其协同算法可以采用局部的或者是全局的都可以。转S605 ；S605 :判断是否退出。退出有两个方式，一个是来自用户的命令，另一个是在协同的结果下，得出该家电设备最好是退出，例如在家庭电源不足或者用户设定节能模式的条件下，有些家电在协同的结果下就可能要退出，及关闭。如果确定退出则结束，否则转S604。最后，我们需要说明家电设备之间是如何通过无线协同进行协同工作的，如图7所示，具体如下S701 :用户意图设定。用户的意图是最重要的设置，用户可以设定例如节能或者舒适等不同的目标；S702 :家电之间通过无线方式进行状态和服务的交流。以心跳的方式进行状态交流。S703 :每个家电设备根据用户意图以及节能等因素进行自身服务的评估。评估的结果将会决定该家电设备的下一步动作。S704 :是否决定休眠或者退出，如果是则转S705，否则转S702 ；S705 :在休眠或者退出之前通知其他家电该消息，然后退出。结束。综上，采用纯无线方式，更加满足当前设备便捷的需要；家电终端采用家电电路、SOC片上系统、无线通信三个模块独立的设计，使得系统更加灵活，方便多种家电组合、多种无线方式的组合以及SOC系统的升级不影响家电设备，这样极大的节约了成本和提高了系统更新换代的效率。家电电路模块、SOC片上系统模块、无线通信模块之间采用USB相连，利于系统能的后续升级和系统的标准化推广。本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。以上对本发明实施例所提供的基于SOC片上系统的智能家居系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发 明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种基于SOC片上系统的智能家居系统,其特征在于,所述系统包括家电电路模块、SOC片上系统模块和无线传输模块，其中 家电电路模块用于负责采集家电设备的状态数据，并解析SOC片上系统模块接收的消息控制指令，转换成可识别的机电指令； SOC片上系统模块用于完成路由算法、数据暂存和用户权限控制； 无线传输模块用于通过无线通信方式接收数据或者向外发布数据。
2.如权利要求I所述的基于SOC片上系统的智能家居系统，其特征在于，所述家电电路模块包括 数据采集模块用于负责家电设备的状态数据采集； 机电控制模块用于将电信号转换为控制机械装置的指令； 消息控制模块用于对远端传送到该设备的消息进行控制、将消息转换为可识别的机电指令。
3.如权利要求2所述的基于SOC片上系统的智能家居系统，其特征在于，所述SOC片上系统模块包括 终端适配模块用于针对家电设备的多种终端提供不同的适配，不同的家电之间的控制命令等不同，通过协议探测出目标家电需要的模式； 无线适配模块用于针对多种无线通信手段而存在的模块，它集成多种无线通信的适配程序，根据相连接的通信方式不同进而选择相应的模式； 处理模块用于进行消息处理； 缓存模块实现家电设备的数据缓存。
4.如权利要求3所述的基于SOC片上系统的智能家居系统，其特征在于，所述无线传输模块采用Wifi、或者蓝牙、或者红外方式。
5.如权利要求4所述的基于SOC片上系统的智能家居系统，其特征在于，所述家电电路模块与SOC片上系统模块间采用USB方式通信；所述无线传输模块与SOC片上系统模块间采用USB方式通信。
全文摘要
本发明公开了一种基于SOC片上系统的智能家居系统，所述系统包括家电电路模块、SOC片上系统模块和无线传输模块，其中家电电路模块用于负责采集家电设备的状态数据，并解析SOC片上系统模块接收的消息控制指令，转换成可识别的机电指令；SOC片上系统模块用于完成路由算法、数据暂存和用户权限控制；无线传输模块用于通过无线通信方式接收数据或者向外发布数据。本发明能够通过支持多种无线通信方式和数据暂存等功能，同时通过该单元将家电的通信单元独立设计，有助于网络的融合，通过该单元形成的家庭网络能够很好的实现家电设备之间的通信任务和协同工作。
文档编号G05B19/418GK102799157SQ20121026434
公开日2012年11月28日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年7月27日
发明者罗笑南, 曾金龙, 孟思明, 薛凯军 申请人:东莞中山大学研究院, 中山大学