专利名称：微型计算装置、具有其的智能执行系统及智能控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及嵌入式系统控制技术领域，特别涉及一种微型计算装置以及带有微型计算装置的智能执行系统、一种带有微型计算装置的智能控制设备。
背景技术：
随着移动互联网、云计算及物联网等信息技术的发展，无所不在、无所不能的智能化生活空间已经成为一个趋势，手机、电视、冰箱、车载电子等计算设备都变得越来越智能。而作为信息化市场的一个细分领域，玩具市场具有巨大的发展空间和市场价值，智能玩具作为融合了传统玩具工业与芯片制造、人工智能等信息技术的电子终端，正在成为玩具市场的主流。
当前市场上主流的智能玩具包括以语音识别为主要交互方式的毛绒布艺吉娃娃玩具和以机器人、智能狗等为代表的遥控类电动玩具。智能玩具呈现的主要特点包括(I)交互性更强，交互方式人性化。得益于传感器技术及信息处理技术的发展，使得触摸感应、光/热感应、语音控制及动作控制等多种交互方式在智能玩具上变为现实。(2)涉及的技术领域广泛，包括自动化控制、工业设计、模式识别、语音识别与控制、图像处理、传感器信息融合等多种信息技术。(3)硬件资源非常丰富。为了实现多样的交互方式及人性化的娱乐体验，除了采用计算能力更为突出的微处理器和存储容量更具竞争力的存储设备外，外围设备同样日趋丰富，如进行运动驱动的马达、进行显示的LED(Light Emitting Diode,发光二极管)及LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示器)屏幕、采集图像的摄像头、进行语音交互的麦克风及扬声器、进行动态控制的陀螺仪及加速度计等。以i-cybie智能狗88012为例，通过16个马达驱动来展现比较完美的动作展示，通过触摸、声音、方位、动作、声音等6个智能传感器来实现对周围情景信息的感知。虽然当前国内外的智能玩具市场发展方兴未艾，但智能玩具依然存在着一些缺陷或者局限性。首先，数据通信方式的单一化，当前智能玩具的动态控制均是基于红外的遥控器来实现，而近几年来日益普及的无线网络技术并没有在智能玩具平台上得到充分的开发和利用，借助WiFi (Wireless Fidelity,无线网络)、蓝牙等无线通信技术,智能手机、平板电脑等具有无线接入能力的信息终端就可以实现对智能玩具的控制。其次，智能玩具功能的局限性，虽然当前智能玩具娱乐体验十分丰富，但其所有的功能都是在出厂后固定的，而不是像智能手机一样由用户来进一步定制其功能及应用。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种微型计算装置，该装置可以独立运行操作系统并具有无线接入能力，体积小，便于携带和安放。本发明第二个目的在于提出一种智能执行系统，包括所述的微型计算装置。本发明第三个目的在于提出一种智能控制设备，包括所述的智能执行系统。本发明第四个目的在于还提出一种智能控制设备，包括所述的微型计算装置。为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种微型计算装置，包括无线网络管理模块，用于与外部设备进行无线通信，接收来自所述外部设备的远程控制信息；中央处理器，用于接收来自所述无线网络管理模块的所述远程控制信息，并对所述远程控制信息进行解析以生成对应的控制指令；内存模块，用于存储所述中央处理器的 运算数据，其中，所述运算数据包括所述远程控制信息和所述控制指令；控制模块，用于接收来自所述中央处理器的控制指令，并将所述控制指令发送至执行装置以控制所述执行装置执行与所述控制指令对应的动作；以及电源管理模块，所述电源管理模块分别与所述无线网络管理模块、中央处理器、内存模块和控制模块相连，用于向所述无线网络管理模块、中央处理器、内存模块和控制模块供电。根据本发明实施例提出的微型计算装置，能够独立运行操作系统并具有无线接入能力，可扩展其执行装置的功能和数据通信能力，并且体积较小，便于携带和安放。在本发明的一个实施例中，所述无线网络管理模块可以通过以下方式之一与所述外部设备进行无线通信蓝牙、WiFi技术。在本发明的一个实施例中，所述控制模块采用内部集成电路I2C总线。具体地，所述控制模块包括通用输入输出GPIO控制单元，用于向所述执行装置的发动机、照明装置和/或外接传感器发送控制指令以控制所述执行装置的发动机和/或外接传感器执行对应的动作。在本发明的一个实施例中，所述控制模块还包括音频控制单元，用于向所述执行装置的扬声器和/或麦克风发送控制指令以控制所述执行装置的扬声器和/或麦克风执行对应的动作。在本发明的又一个实施例中，所述控制模块还包括视频控制单元，用于向所述执行装置的拍照装置发送控制指令以控制所述执行装置的拍照装置执行对应的动作。在本发明的一个实施例中，所述电源管理模块通过以下两种方式之一获取外部电源(I)所述电源管理模块接收来自外部直流电源输入的直流电压；(2)所述电源管理模块接收来自所述执行装置的电池的电能。在本发明的一个实施例中，所述微型计算装置还包括闪存模块，所述闪存模块分别与所述中央处理器和所述电源管理模块相连，用于存储运算数据以供所述中央处理器调用。所述微型计算装置运行Android系统或Linux系统。本发明第二方面实施例提出了一种智能执行系统，包括执行装置；以及本发明第一方面实施例提出的微型计算装置，所述微型计算装置与所述执行装置相连，用于向所述执行装置发出控制指令以控制所述执行装置执行对应的动作。根据本发明实施例的智能执行系统，通过微型计算装置，能够进一步扩展执行装置的功能和数据通信能力，不仅可以控制执行装置执行传统的动作，还可以根据用户需求运行不同的应用从而为用户提供不同的使用体验。在本发明的一个实施例中，所述执行装置为智能玩具。
本发明第三方面实施例提出了一种智能控制设备，包括所述的智能执行系统和终端设备，所述终端设备与所述智能执行系统的微型计算装置进行无线通信。根据本发明实施例的智能控制设备，用户可以根据自身的喜好下载不同的应用，改变智能执行系统的娱乐体验。此外，通过终端设备，控制更加灵活方便。在本发明的一个实施例中，所述终端设备为移动终端或平板电脑。本发明第四方面实施例提出了一种智能控制设备，其特征在于，包括本发明第一方面实施例所述的微型计算装置和终端设备，所述终端设备与所述微型计算装置进行无线通信。根据本发明实施例的智能控制设备，通过终端设备能够实现对智能执行系统的功能进行灵活设置，操作方便简单，提升用户的娱乐体验。在本发明的一个实施例中，所述终端设备为移动终端或平板电脑。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I为根据本发明实施例的微型计算装置的结构方框图；图2为根据本发明实施例的微型计算装置的进一步的结构方框图；图3为根据本发明实施例的智能执行系统的结构示意图；图4为根据本发明实施例的智能执行系统的示意图；图5为根据本发明一个实施例的智能控制设备的结构示意图；和图6为根据本发明另一个实施例的智能控制设备的结构示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此夕卜，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。下面参照图I和图2描述根据本发明第一方面实施例提出的微型计算装置。如图I所示，根据本发明第一方面实施例提出的微型计算装置100包括无线网络管理模块101、中央处理器102、内存模块103、控制模块104和电源管理模块105。其中，无线网络管理模块101用于与外部设备106进行无线通信，接收来自外部设备106的远程控制信息。中央处理器102用于接收来自无线网络管理模块101的远程控制信息，并对远程控制信息进行解析以生成对应的控制指令。内存模块103用于存储中央处理器102的运算数据，其中，运算数据包括远程控制信息和控制指令。控制模块104用于接收来自中央处理 器102的控制指令，并将控制指令发送至执行装置107以控制执行装置107执行与控制指令对应的动作。电源管理模块105分别与无线网络管理模块101、中央处理器102、内存模块103和控制模块104相连，用于向无线网络管理模块101、中央处理器102、内存模块103和控制模块104供电。在本发明的一个实施例中，无线网络管理模块101可以通过以下方式之一与外部设备106进行无线通信蓝牙、WiFi技术。通过无线网络管理模块101和外部设备106之间信息的交互，可以是微型计算装置100及时安装新的应用，完成应用数据库的更新。在本发明的一个实施例中，控制模块104采用I2C(Inter-Integrated Circuit,内部集成电路)总线。具体地说，如图2 所不，控制模块 104包括GPIO(General Purpose Input Output,通用输入输出)控制单元201，用于向执行装置107的发动机202、照明装置203和/或外接传感器204发送控制指令以控制执行装置107的发动机和/或外接传感器执行对应的动作。同时，控制模块104还包括音频控制单元205，用于向执行装置107的扬声器206和/或麦克风207发送控制指令以控制执行装置107的扬声器和/或麦克风执行对应的动作。此外，控制模块104还包括视频控制单元208，用于向执行装置107的拍照装置209(例如摄像头)发送控制指令以控制执行装置107的拍照装置执行对应的动作。在本发明的一个实施例中，电源管理模块105通过以下两种方式之一获取外部电源(I)电源管理模块105接收来自外部直流电源输入的直流电压；(2)电源管理模块105接收来自执行装置107的电池的电能。其中，如果执行装置的电池为可充电电池，则可以通过电源管理模块105进行充电。在本发明的一个实施例中，如图2所示，微型计算装置100还包括闪存模块210，闪存模块210分别与中央处理器102和电源管理模块105相连，用于存储运算数据以供中央处理器102调用。在本发明的一个示例中，上述微型计算装置100能够运行完整的操作系统，例如Android系统或Linux系统等。此外，该微型计算装置100的体积相当SD卡体积,携带和安放都十分方便。根据本发明实施例的微型计算装置，能够独立运行操作系统并具有无线接入能力，可扩展其执行装置的功能和数据通信能力，并且体积较小，便于携带和安放。下面参照图3和图4描述根据本发明第二方面实施例提出的智能执行系统。如图3所示，该智能执行系统包括执行装置107和本发明第一方面实施例提出的微型计算装置100。其中，微型计算装置100与执行装置107相连，用于向执行装置107发 出控制指令以控制执行装置107执行对应的动作。在本发明的一个实施例中，执行装置为智能玩具，可以理解的是，执行装置不限于智能玩具，还可以为其他具有执行功能的装置、系统或设备。具体地说，在本发明的一个示例中，如图4所示，该微型计算装置用以驱动各种智能玩具，其不仅可以控制马达，而且还可以通过其I/O端口实现对玩具外设如传感器、扬声器、LED灯、摄像头、麦克等进行控制。该微型计算装置可以运行完整的操作系统并且支持无线连接，这就意味着被控制玩具的功能并非是一成不变的，而是可以根据用户需求运行不同的应用从而为玩家提供不同的娱乐体验，并且借助其无线接入能力，所有用户持有的具有无线网络连接能力的终端设备，如平板电脑、手机等均可通过安装简单的应用后实现对智能玩具的控制及功能配置。该微型计算装置的大小只有标准SD卡大小，十分便于携带并且可以很容易的安置于当前市面上的玩具内部。由于该微型计算装置可以与玩具的各种各样的外设协同工作，因此可以在一种智能玩具平台上产生一系列不同的娱乐体验。例如，该微型计算装置可以用来控制一个智能狗使其始终伴随在用户左右并可以执行用户的一些指令，也可以将其配置成一个真的看门狗，通过对陌生人进行人脸识别后预警等。根据本发明实施例的智能执行系统，通过微型计算装置，能够进一步扩展执行装置的功能和数据通信能力，不仅可以控制执行装置执行传统的动作，还可以根据用户需求运行不同的应用从而为用户提供不同的使用体验。下面参照图5描述根据本发明第三方面实施例提出的智能控制设备，包括上述的智能执行系统501和终端设备502。其中，终端设备502与智能执行系统501的微型计算装置100进行无线通信。在本发明的一个实施例中，终端设备502为移动终端或平板电脑。可以理解的是，终端设备502不限于此，还可以为其他具有通信功能的装置、系统或设备。根据本发明实施例的智能控制设备，用户可以根据自身的喜好下载不同的应用，改变智能执行系统的娱乐体验。此外，通过终端设备，控制更加灵活方便。下面参照图6描述根据本发明第四方面实施例提出的智能控制设备，包括本发明第一方面实施例提出的微型计算装置100和终端设备502。其中，终端设备502与微型计算装置100直接进行无线通信。在本发明的一个实施例中，终端设备502为移动终端或平板电脑。可以理解的是，终端设备502不限于此，还可以为其他具有通信功能的装置、系统或设备。根据本发明实施例的智能控制设备，通过终端设备能够实现对智能执行系统的功能进行灵活设置，操作方便简单，提升用户的娱乐体验。流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如 基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(R0M)，可擦除可编辑只读存储器(EPR0M或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(⑶ROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。权利要求
1.ー种微型计算装置，其特征在于，包括 无线网络管理模块，用干与外部设备进行无线通信，接收来自所述外部设备的远程控制信息； 中央处理器，用于接收来自所述无线网络管理模块的所述远程控制信息，并对所述远程控制信息进行解析以生成对应的控制指令； 内存模块，用于存储所述中央处理器的运算数据，其中，所述运算数据包括所述远程控制信息和所述控制指令； 控制模块，用于接收来自所述中央处理器的控制指令，并将所述控制指令发送至执行装置以控制所述执行装置执行与所述控制指令对应的动作；以及 电源管理模块，所述电源管理模块分别与所述无线网络管理模块、中央处理器、内存 模块和控制模块相连，用于向所述无线网络管理模块、中央处理器、内存模块和控制模块供电。
2.如权利要求I所述的微型计算装置，所述无线网络管理模块可以通过以下方式之一与所述外部设备进行无线通信蓝牙、WiFi技木。
3.如权利要求I所述的微型计算装置，其特征在于，所述控制模块采用内部集成电路I2C总线。
4.如权利要求要求3所述的微型计算装置，其特征在于，所述控制模块包括 通用输入输出GPIO控制单元，用于向所述执行装置的发动机、照明装置和/或外接传感器发送控制指令以控制所述执行装置的发动机和/或外接传感器执行对应的动作。
5.如权利要求3或4所述的微型计算装置，其特征在于，所述控制模块还包括 音频控制単元，用于向所述执行装置的扬声器和/或麦克风发送控制指令以控制所述执行装置的扬声器和/或麦克风执行对应的动作。
6.如权利要求3或4所述的微型计算装置，其特征在于，所述控制模块还包括 视频控制単元，用于向所述执行装置的拍照装置发送控制指令以控制所述执行装置的拍照装置执行对应的动作。
7.如权利要求I所述的微型计算装置，其特征在于，所述电源管理模块通过以下两种方式之ー获取外部电源 (1)所述电源管理模块接收来自外部直流电源输入的直流电压； (2)所述电源管理模块接收来自所述执行装置的电池的电能。
8.如权利要求I所述的微型计算装置，其特征在于，还包括 闪存模块，所述闪存模块分别与所述中央处理器和所述电源管理模块相连，用于存储运算数据以供所述中央处理器调用。
9.如权利要求I所述的微型计算装置，其特征在于，所述微型计算装置运行Android系统或Linux系统。
10.ー种智能执行系统，其特征在于，包括 执行装置； 如权利要求1-9任ー项所述的微型计算装置，所述微型计算装置与所述执行装置相连，用于向所述执行装置发出控制指令以控制所述执行装置执行对应的动作。
11.如权利要求10所述的智能执行系统，其特征在于，所述执行装置为智能玩具。
12.—种智能控制设备，其特征在于，包括 如权利要求10或11所述的智能执行系统；和 終端设备，所述终端设备与所述智能执行系统的微型计算装置进行无线通信。
13.如权利要求12所述的智能控制设备，其特征在于，所述终端设备为移动终端或平板电脑。
14.ー种智能控制设备，其特征在于，包括 如权利要求1-9中任ー项所述的微型计算装置；和 終端设备，所述终端设备与所述微型计算装置进行无线通信。
15.如权利要求14所述的智能控制设备，其特征在于，所述终端设备为移动终端或平板电脑。
全文摘要
本发明提出一种微型计算装置，包括无线网络管理模块，用于与外部设备进行无线通信，接收来自外部设备的远程控制信息；中央处理器用于接收来自无线网络管理模块的远程控制信息，并对远程控制信息进行解析以生成对应的控制指令；内存模块用于存储中央处理器的运算数据；控制模块，用于接收来自中央处理器的控制指令，并将控制指令发送至执行装置以控制执行装置执行对应的动作；电源管理模块分别与无线网络管理模块、中央处理器、内存模块和控制模块相连，用于向无线网络管理模块、中央处理器、内存模块和控制模块供电。该装置可以独立运行操作系统并具有无线接入能力，体积小，便于携带和安放。本发明还提出了一种智能执行系统和一种智能控制设备。
文档编号G05B19/418GK102662364SQ20121011949
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者刘雷波, 宋继强, 尹首一, 朱文平, 毕成炜, 邓育贤, 魏少军 申请人:清华大学