本發(fā)明涉及電子信息系統(tǒng)及無(wú)線互聯(lián)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低功耗模塊化的智能控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

隨著智能設(shè)備的廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的設(shè)備可以通過(guò)智能設(shè)備進(jìn)行控制，但由于沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這些控制器的控制實(shí)現(xiàn)方法也是各種各樣，往往需要專業(yè)人員設(shè)計(jì)各種特定的電路系統(tǒng)、電源以及驅(qū)動(dòng)程序，才能基于特定的執(zhí)行器，搭建成一個(gè)控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)通常有以下缺點(diǎn)。

1、更換不同的執(zhí)行器時(shí)，由于接口信號(hào)不同，或電源需求不同，或者驅(qū)動(dòng)程序不同，需要重新設(shè)計(jì)大部分，甚至整個(gè)軟硬件系統(tǒng)。

2、整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)、固化、用戶難以施加改變，無(wú)法體現(xiàn)智能控制系統(tǒng)。

3、不支持更換執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)程序。

4、維修成本高、維護(hù)復(fù)雜，不利于普通用戶使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種低功耗、模塊化、智能化的控制系統(tǒng)。用戶可根據(jù)控制對(duì)象的信息，選擇合適的電源模塊、控制器模塊，快速搭建一個(gè)控制系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：提供一種低功耗、模塊化、智能化的控制系統(tǒng)，包括硬件架構(gòu)和軟件架構(gòu)，所述硬件架構(gòu)包括電源模塊、無(wú)線SOC模塊、信息處理單元模塊、執(zhí)行器模塊；所述電源模塊、執(zhí)行器模塊通過(guò)連接器連接到無(wú)線SOC模塊；所述無(wú)線SOC模塊、信息處理單元模塊通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接；所述電源模塊為所述無(wú)線SOC模塊、執(zhí)行器模塊供應(yīng)能量；所述信息處理單元模塊為智能終端，包括智能手機(jī)、PAD、PC電腦等；所述軟件架構(gòu)包括無(wú)線SOC軟件和信息處理單元軟件；所述無(wú)線SOC軟件包括無(wú)線SOC驅(qū)動(dòng)軟件、執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)軟件、無(wú)線協(xié)議軟件、OS及封裝層軟件、無(wú)線收發(fā)及應(yīng)用層軟件；所述信息處理單元軟件包括用戶界面、無(wú)線聯(lián)接管理、執(zhí)行器配置、執(zhí)行器控制、驅(qū)動(dòng)管理。

所述硬件架構(gòu)中的電源模塊、無(wú)線SOC模塊、執(zhí)行器模塊、信息處理單元模塊都為系列模塊，可以選擇使用1個(gè)電源模塊，1個(gè)無(wú)線SOC模塊， 1個(gè)信息處理單元模塊，1-多個(gè)執(zhí)行器模塊進(jìn)行組合連接為一個(gè)控制系統(tǒng)，多個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)而組合成為控制網(wǎng)絡(luò)。

所述電源模塊為系列電源模塊，所述系列電源模塊中每種電源模塊在正常工作時(shí)輸出相同的電壓范圍，但有不同的電流輸出能力；所述系列電源模塊既可以是包含電路板的電源模塊，也可以是單獨(dú)的電池；所述電池既可以是普通的紐扣電池，也可以是可充電電池；所使用的執(zhí)行器模塊，以及工作時(shí)間特性具體確定所選用的電源模塊。

所述無(wú)線SOC模塊為系列無(wú)線SOC模塊，所述系列無(wú)線SOC模塊分別支持相同的連接器接口，但有不同的無(wú)線通信協(xié)議，包括WIFI、低功耗藍(lán)牙、NFC，能夠與作為信息處理單元的智能終端進(jìn)行無(wú)線連接。

所述系列無(wú)線SOC模塊包含電源升壓、降壓、穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換電路，并通過(guò)連接器為所述執(zhí)行器模塊提供所需的工作電壓，無(wú)線SOC模塊可以通過(guò)軟件對(duì)未使用的電壓控制關(guān)閉。

所述系列無(wú)線SOC模塊的接口連接器包含復(fù)用或單獨(dú)的I2C、UART、SPI、PWM、GPIO、ADC輸入信號(hào)，及為執(zhí)行器提供的電源電壓。

所述系列無(wú)線SOC模塊，通過(guò)無(wú)線連接接受信息處理單元的配置和執(zhí)行器模塊的控制數(shù)據(jù)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器模塊。

所述信息處理單元模塊為系列信息處理單元模塊，所述系列信息處理單元模塊為智能終端，可以為智能手機(jī)、PAD或PC，能夠與所述系列無(wú)線SOC模塊進(jìn)行無(wú)線連接。

所述信息處理單元模塊，根據(jù)用戶設(shè)置，對(duì)所述執(zhí)行器模塊上的執(zhí)行器進(jìn)行參數(shù)配置。

所述信息處理單元模塊，根據(jù)用戶操作，生成所述執(zhí)行器模塊上的執(zhí)行器的控制數(shù)據(jù)，并發(fā)送給無(wú)線SOC模塊。

所述系列信息處理單元，根據(jù)用戶設(shè)置，對(duì)所述執(zhí)行器模塊上的執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行更新。

所述執(zhí)行器模塊為系列執(zhí)行器模塊，所述系列執(zhí)行器模塊中每種執(zhí)行器模塊分別集成不同的執(zhí)行器或執(zhí)行器組合及其附屬電路，所選的執(zhí)行器模塊通過(guò)連接器連接到無(wú)線SOC模塊。

所述無(wú)線SOC軟件、所述執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)軟件位于所述無(wú)線SOC模塊中的分配好的存儲(chǔ)空間位置，驅(qū)動(dòng)所在模塊的功能。

所述信息處理單元軟件為APP應(yīng)用程序，或網(wǎng)頁(yè)程序，位于信息處理單元模塊中。

所述信息處理單元軟件位于信息處理單元模塊中，支持與所述無(wú)線SOC的連接，按照用戶的配置，提供所述執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)更新、所述執(zhí)行器的參數(shù)配置、動(dòng)作控制，以及狀態(tài)顯示。

本發(fā)明提出一種低功耗模塊化的智能控制方法，用戶通過(guò)操作作為信息處理單元的智能終端，產(chǎn)生執(zhí)行器的控制數(shù)據(jù)，發(fā)送給無(wú)線SOC模塊，進(jìn)而控制執(zhí)行器，具體步驟包括。

步驟一：用戶選擇所需的電源模塊、執(zhí)行器模塊并通過(guò)連接器連接到無(wú)線SOC模塊上。

步驟二：無(wú)線SOC模塊與信息處理單元建立無(wú)線連接，用戶通過(guò)信息處理單元的用戶界面可以對(duì)連接進(jìn)行參數(shù)配置。

步驟三：用戶通過(guò)信息處理單元的用戶界面，在設(shè)置選項(xiàng)中選擇所選執(zhí)行器，信息處理單元將對(duì)應(yīng)的執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)程序下載到無(wú)線SOC中。

步驟四：用戶操作信息處理單元的用戶界面，控制執(zhí)行器的動(dòng)作，支持滑動(dòng)、觸摸，搖動(dòng)或手勢(shì)，支持語(yǔ)音輸入命令。

步驟五：根據(jù)用戶的操作，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的控制數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線連接將控制數(shù)據(jù)發(fā)送給無(wú)線SOC模塊，無(wú)線SOC模塊接收到控制數(shù)據(jù)后，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行動(dòng)作。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的有益效果。

1、本發(fā)明使用了模塊化的電源、無(wú)線SOC、執(zhí)行器，可以根據(jù)用戶的需求，快速搭建一個(gè)控制系統(tǒng)。

2、本發(fā)明使用了智能終端作為信息處理單元，用戶可以對(duì)聯(lián)接特性進(jìn)行智能配置，對(duì)使用的執(zhí)行器模塊下載更新對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。

3、本發(fā)明通過(guò)無(wú)線SOC模塊上的電源變換、最佳匹配的驅(qū)動(dòng)軟件，高度集成的SOC芯片，使得聯(lián)接實(shí)現(xiàn)低功耗。

4、本發(fā)明通過(guò)電源模塊、無(wú)線SOC模塊、執(zhí)行器模塊、信息處理單元模塊的組合聯(lián)接，可以實(shí)現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的硬件架構(gòu)框圖。

圖2是本發(fā)明的硬件接口圖。

圖3是本發(fā)明的軟件架構(gòu)框圖。

圖4是本發(fā)明的實(shí)施實(shí)例。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)該理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。

本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種低功耗模塊化智能控制系統(tǒng)，包括硬件和軟件。圖1是該控制系統(tǒng)的硬件架構(gòu)，所述硬件架構(gòu)包括電源模塊、無(wú)線SOC模塊、信息處理單元模塊、執(zhí)行器模塊；所述電源模塊、執(zhí)行器模塊通過(guò)連接器連接到無(wú)線SOC模塊；所述無(wú)線SOC模塊、信息處理單元模塊通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接；圖2是連接器硬件接口，可以為所連接的執(zhí)行器提供多種電源選擇。

電源模塊為系列電源模塊，在正常工作時(shí)輸出電壓范圍相同，但有不同的電流輸出能力，電源模塊輸出的直流電壓可通過(guò)圖2中任一個(gè)連接器連接到無(wú)線SOC模塊的VIN和GND。

以下為系列電源模塊的一個(gè)實(shí)施方案，記為電源模塊1。

選用BQ255xx作為電源處理芯片，芯片內(nèi)包含能量采集電路、充放電電路、控制電路、保護(hù)電路等，外部連接能量源、儲(chǔ)能器件。能量源可使用小型、低壓的太陽(yáng)能電池板。儲(chǔ)能器件可使用超級(jí)電容或可充電電池。

無(wú)線SOC模塊為系列無(wú)線SOC模塊，所述系列無(wú)線SOC模塊分別支持的外部接口相同，但有不同的無(wú)線通信協(xié)議，包括WIFI、低功耗藍(lán)牙、NFC，能夠與智能終端進(jìn)行連接。所述系列無(wú)線SOC模塊包含電源升壓、降壓、穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換電路，并通過(guò)連接器為所述執(zhí)行器模塊提供所需的工作電壓。所述系列無(wú)線SOC模塊的接口連接器包含復(fù)用或單獨(dú)的I2C、UART、SPI、PWM、GPIO、ADC輸入信號(hào)，及為執(zhí)行器、執(zhí)行器提供的電源電壓。

以下為系列無(wú)線SOC模塊的一個(gè)實(shí)施方案，記為無(wú)線SOC模塊1。

選用CC254x作為低功耗無(wú)線SOC芯片，芯片內(nèi)包含RAM、FLASH存儲(chǔ)器以及UART、SPI、I2C、GPIO、ADC等外設(shè)資源，所使用的管腳功能可通過(guò)驅(qū)動(dòng)軟件配置選擇。將管腳分組連接到圖2所示的硬件接口連接器，通過(guò)無(wú)線SOC驅(qū)動(dòng)軟件的配合，支持UART、SPI、I2C、PWM、模擬接口類型的執(zhí)行器。

選用TPS6273x構(gòu)成降壓電路，將VIN電壓轉(zhuǎn)換為CC254x的VDD電壓，通過(guò)GPIO管腳控制TPS6273x的開(kāi)關(guān)。在進(jìn)入睡眠前或不需要降壓轉(zhuǎn)換時(shí)，軟件控制GPIO，關(guān)閉降壓電路。

選用TPS6303x構(gòu)成穩(wěn)壓電路，將VIN電壓轉(zhuǎn)換為1.2~5.5V電壓，用于執(zhí)行器工作電壓，通過(guò)GPIO管腳控制TPS6303x的開(kāi)關(guān)。在進(jìn)入睡眠前或不需要穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換時(shí)，軟件控制GPIO，關(guān)閉穩(wěn)壓電路。

選用TPS6104x構(gòu)成升壓電路，將VIN電壓轉(zhuǎn)換為最高為28V的電壓，用于驅(qū)動(dòng)需要高壓的執(zhí)行器，通過(guò)GPIO管腳控制TPS6104x的開(kāi)關(guān)。在進(jìn)入睡眠前或不需要升壓轉(zhuǎn)換時(shí)，軟件控制GPIO，關(guān)閉升壓電路。

執(zhí)行器模塊為系列執(zhí)行器模塊，所述系列執(zhí)行器模塊中每種執(zhí)行器模塊分別集成不同的執(zhí)行器或執(zhí)行器組合及其附屬電路。執(zhí)行器模塊通過(guò)1個(gè)或2個(gè)連接器中的全部或部分信號(hào)與無(wú)線SOC模塊連接。執(zhí)行器模塊通過(guò)模塊上的選擇電阻選擇接口連接器中適合的電壓作為電源?？梢允褂玫膱?zhí)行器數(shù)量、種類很多，用戶可以自行設(shè)計(jì)符合圖2接口信號(hào)的執(zhí)行器模塊，或者選購(gòu)已有的執(zhí)行器模塊。本實(shí)施例使用一個(gè)使用PWM接口的電動(dòng)機(jī)執(zhí)行器模塊，記為執(zhí)行器模塊1。

選用支持低功耗藍(lán)牙的智能手機(jī)作為信息處理單元，本實(shí)施例選用聯(lián)想A936智能手機(jī)，記為信息處理單元1。鑒于智能終端的廣泛應(yīng)用，以及其處理器強(qiáng)大的計(jì)算能力，以其作為信息處理單元，方便實(shí)現(xiàn)，易于使用。

圖4是本實(shí)施例聯(lián)接實(shí)例，包括電源模塊1，無(wú)線SOC模塊1，執(zhí)行器模塊1，信息處理單元1可以就可以形成一個(gè)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。

所述無(wú)線SOC軟件、所述執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)軟件位于所述無(wú)線SOC模塊中的分配好的存儲(chǔ)空間位置，驅(qū)動(dòng)所在模塊的功能。

所述信息單元軟件位于信息單元模塊中，為APP應(yīng)用，支持與所述無(wú)線SOC的連接，提供所述執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)更新、所述執(zhí)行器的配置、所述執(zhí)行器的控制與狀態(tài)信息顯示。

圖4實(shí)施例中的軟件執(zhí)行過(guò)程為無(wú)線SOC模塊1、智能手機(jī)分別啟動(dòng)各自的軟件。無(wú)線SOC模塊執(zhí)行SOC初始化，啟動(dòng)無(wú)線通信協(xié)議，并與智能手機(jī)建立連接。

根據(jù)所使用的執(zhí)行器類型，在智能手機(jī)用戶界面中選擇對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，下載并傳輸給無(wú)線SOC模塊，此步驟只在更換執(zhí)行器后第一次啟動(dòng)時(shí)需要。

用戶操作智能手機(jī)的用戶界面，控制執(zhí)行器的動(dòng)作，支持滑動(dòng)、觸摸，搖動(dòng)或手勢(shì)，支持語(yǔ)音輸入命令。

根據(jù)用戶的操作，應(yīng)用程序產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的控制數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線連接將控制數(shù)據(jù)發(fā)送給無(wú)線SOC模塊，無(wú)線SOC模塊接收到控制數(shù)據(jù)后，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行動(dòng)作。

用戶可以更換執(zhí)行器模塊，例如更換為紅外發(fā)射器，即為執(zhí)行器模塊2，此時(shí)電源模塊1、無(wú)線SOC模塊1、執(zhí)行器模塊2、信息處理單元1可以就可以形成一個(gè)紅外發(fā)射控制系統(tǒng)。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。