一种用于智能家居的usb桥接器、usb控制系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线控制技术领域，具体是指一种用于智能家居的USB桥接器、USB控制系统和方法。
【背景技术】
[0002]智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。
[0003]智能家居一般包括前端设备和网关，其中网关用于将前端设备采样到的数据转换为适合网络协议传输的数据，并通过网络通信模块如TCP/IP通信模块发送至物联网或智能电子设备如智能手机、平板电脑等，也可将来自物联网或智能电子设备的控制信号通过WIFI发送至对应的前端设备，以使得前端设备执行相关功能。由此可见，现有的智能家居必须配置特定的网关，兼容性差、成本较高，且体积较大，不利于智能家居系统应用到普通家庭。
[0004]而目前Z_Wave技术凭借其成本低、功耗低、安全可靠等适于网络短距离无线通信的优点，已广泛应用于智能家居控制系统中。但现有技术中仍未有一种可借助现有的智能电子设备和互联网络实现采样或控制Z_Wave前端设备的成本低、兼容性好、应用灵活的智能家居控制系统。
【发明内容】
[0005]针对现有技术仍需要特定的成本高、兼容性差的网关才能对前端的Z_Wave从设备进行采样或控制，本发明的目的旨在提供一种用于智能家居的USB桥接器，其成本低、兼容性好、应用灵活便捷。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]一种用于智能家居的USB桥接器，与上位机连接用作智能家居的控制主机，所述智能家居采用Z_Wave网络通信，所述USB桥接器包括Z_Wave通信单元、电源管理单元、第一 USB接口单元、存储单元以及低电压检测单元；所述USB桥接器的Z_Wave通信单元包括型号为SD3402的Z_Wave芯片U2，所述Z_Wave通信单元用于将所述控制主机并入所述Z_Wave网络；所述第一 USB接口单元用于为所述Z_Wave通信单元与上位机之间提供通信接口 ；所述电源管理单元用于根据所述第一 USB接口单元所接入的输入电源，为所述第一 USB接口单元、存储单元、Z_ffave通信单元以及低电压检测单元输出稳定的工作电压；所述低电压检测单元用于检测所述电源管理单元的输出电压值是否正常；所述存储单元用于所述Z_ffave通信单元的数据存储。
[0007]本发明还提供一种用于智能家居的USB控制系统，其包括上述所述的用于智能家居的USB桥接器，还包括灯光控制器和上位机；所述上位机包括第二 USB接口单元、信号处理单元以及上位机应用界面；所述灯光控制器包括Z_Wave通信单元，与若干个灯具连接；所述上位机的上位机应用界面用于为所述USB控制系统提供人机交互界面，并将输入的控制信号发送给所述信号处理单元；所述上位机的信号处理单元用于处理接收到的控制信号，并将处理得到的控制信号经过所述第二 USB接口发送给所述USB桥接器；所述USB桥接器通过第一 USB接口单元接收上位机发送的控制信号，并传送给Z_Wave通信单元，而Z_Wave通信单元用于将接收到的控制信号进行数据格式处理，并通过Z_Wave网络发送给灯光控制器的Z_Wave通信单元；所述灯光控制器的Z_Wave通信单元用于接收并解析控制信号，并控制所述灯具的开关或亮度调节。
[0008]更优地，所述上位机还包括WIFI通信单元，所述USB控制系统还包括可与上位机进行WIFI通信的智能手机；所述智能手机用于为所述USB控制系统提供人机交互界面，并用于将输入的控制信号通过WIFI发送给所述上位机；所述上位机用于通过所述WIFI通信单元接收控制信号；所述上位机的WIFI通信单元用于接收所述智能手机所发送的控制信号，并传送给所述信号处理单元。
[0009]更优地，所述USB控制系统还包括信号放大器，所述信号放大器设于USB桥接器与灯光控制器之间，用于放大USB桥接器与灯光控制器之间的传输信号。
[0010]本发明还提供一种用于智能家居的USB控制方法，包括以下步骤:
[0011 ] 在上位机的上位机界面中，输入灯光控制命令；
[0012]上位机的信号处理单元获取在上位机界面输入的灯光控制命令，并对该灯光控制命令进行数据处理，再通过上位机的第二 USB接口单元和USB桥接器的第一 USB接口单元将处理后的灯光控制命令发送给USB桥接器的Z_Wave通信单元；
[0013]ZJIave通信单元对接收到的灯光控制命令进行数据处理，打包为适于Z_Wave网络通信的数据格式，通过Z_Wave网络发送给灯光控制器；
[0014]灯光控制器的Z_Wave通信单元通过Z_Wave网络接收灯光控制命令，并解析和执行该灯光控制命令，控制与灯光控制器连接的灯具的开关状态或灯光亮度。
[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果为:USB桥接器可通过USB接口灵活地连接到带有USB接口的上位机，即可作为Z_Wave网络的控制主机；且应用该USB桥接器的USB控制系统中，智能手机还可通过WIFI与上位机连接，通过上位机间接地灵活控制灯光控制器。且本发明的成本低、兼容性好、应用灵活便捷，易于智能家居控制系统普及应用到普通家庭。
【附图说明】
[0016]图1为包括USB桥接器的USB控制系统的系统框图；
[0017]图2为USB桥接器的Z_Wave通信单元的电路原理图；
[0018]图3为USB桥接器的电源管理单元的电路原理图；
[0019]图4为USB桥接器的第一 USB接口单元的电路原理图；
[0020]图5为USB桥接器的存储单元的电路原理图；
[0021]图6为USB桥接器的低电压检测单元的电路原理图；
[0022]图7为本发明的信号放大器的结构框图；
[0023]图8为本发明的信号放大器的数据输入模块电路图；
[0024]图9为本发明的信号放大器的电源转换模块电路图；
[0025]图10为本发明的信号放大器的信号放大模块电路图；
[0026]图11为本发明的信号放大器的中断电路图；
[0027]图12为本发明的信号放大器的闪存模块电路的电路图图；
[0028]图13为本发明的信号放大器的z-wave信号处理模块电路图；
[0029]图14为本发明的信号放大器的电压调整电路的电路图；
[0030]图15为本发明的信号放大器的天线ANTl电路图。
[0031]附图标记:10 — USB桥接器，ll—Z_Wave通信单元，111—Z_ffave信号处理单元，112一Z_ffave数据收发单元，12一电源管理单元，13一第一 USB接口单元，14一存储单元，15一低电压检测单兀，20一灯光控制器，21 一Z_ffave通彳目单兀，30一上位机，31—第一.USB接口单元，32—信号处理单元，33—上位机应用界面，34—WIFI通信单元，40—智能手机。
【具体实施方式】
[0032]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0033]实施例一:
[0034]如图1所示，本实施例提供一种用于智能家居的USB桥接器10，与上位机30连接用作智能家居的控制主机，智能家居采用Z_Wave网络通信。USB桥接器10包括Z_Wave通信单元11、电源管理单元12、第一 USB接口单元13、存储单元14以及低电压检测单元15。
[0035]USB桥接器10的Z_Wave通信单元11包括Z_Wave信号处理单元111和Z_Wave数据收发单元112，用于将控制主机并入Z_Wave网络。Z_Wave信号处理单元111包括型号为SD3402的Z_Wave芯片U2，通过第一 USB接口单元13与上位机30通信。Z_Wave数据收发单元112为Z_Wave信号处理单元111提供Z_Wave网络数据收发的通道。
[0036]第一 USB接口单元13用于为Z_Wave通信单元11与上位机30之间提供通信接口。
[0037]电源管理单元12用于根据第一 USB接口单元13所接入的输入电源，为第一 USB接口单元13、存储单元14、Z_Wave通信单元11以及低电压检测单元15输出稳定的工作电压，即提供数字电源VDD和模拟电源AVDD。
[0038]低电压