专利名称：在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法
技术领域：
本发明涉及一种控制方法，特别是一种在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法。
背景技术：
利用信息化了的电器设备构建的家庭控制网(又称家庭控制系统)，例如用配置了有单片机的电视机，电冰箱，微波炉，个人计算机，由单片机集中监控的电灯、插座、电炉等设备构建的家庭控制网。由于网内各电器设备具有CPU处理功能(即被信息化了)的特点，因此，通过一个网关设备使互联网用户可以对网内各电器设备进行控制成为可能。但一种既能满足互联网用户对家庭控制网内各电器设备进行控制的要求，又不需要增加现有互联网用户所拥有的资源和改变用户操作习惯的控制方案，目前还未见报道。
技术方案本发明的目的在于，提供一种在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法。采用该控制方法，既能满足互联网用户对家庭控制网内各电器设备进行控制的要求，又不需要增加现有互联网用户所拥有的资源或改变用户操作习惯。
本发明是这样实现的在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法，其特征在于它是将每个信息化了的电器设备的各种信息代码写入每个设备自身的只读存储器中，由网关设备将家庭控制网中每个处于联网状态的电器设备的各种信息代码读入网关设备中，经网关设备的鉴别后，分类存入控制单元信息存储区中；拥有浏览器的互联网用户访问网关设备时，网关设备首先将控制单元信息存储区中的设备特征信息代码转换为的网页代码，为用户的浏览器提供一个含有家庭控制网中每个处于联网状态的电器设备的设备特征信息的主页面；用户在浏览器的主页面上选定明确的电器设备后，网关设备将控制单元信息存储区中该电器设备的控制特征信息代码转换为网页代码，为用户的浏览器提供一个含有选定电器设备的控制特征信息的控制页面；用户在浏览器的控制页面上选定明确的控制操作后，网关设备将用户的控制代码经鉴别、转换后，向选定电器设备提供其可执行的控制代码，并将反映所选定电器设备的执行结果的信息代码转换为网页代码提供给用户的浏览器。
上述的在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法中，写入每个设备自身只读存储器中的各种信息代码由多个信息代码段组成，每个信息代码段的构成包括对象类型代码、对象代码、对象ID、对象属性代码、参数代码、控制代码。
前述的在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法中，对于不同的对象类别，对应的信息代码段中的对象属性代码、参数代码、控制代码的长度和内容可变。
前述的在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法中，所述的家庭控制网是采用异步串行总线通信的家庭控制网，它是为网内每台电器设备配置一个异步串行通信控制器，使系统中的各电器设备经串行异步通信口进行异步串行总线通信。
前述的在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法中，所述的异步串行通信控制器的构成包括接发部分，总线处理部分和逻辑控制部分；接发部分的构成包括接口端串行异步收发单元和与其相接的数据缓冲处理单元1；总线处理部分的构成包括总线端串行异步收发单元和与其相接的数据缓冲处理单元2；逻辑控制部分包括通信控制单元、错误计数和错误处理电路，载波监听多路访问冲突监测电路。
前述的在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法中，所述的接口端串行异步收发单元的构成包括接口端串行异步收发器，与收发器相接的串—并转换电路和并—串转换电路；所述的数据缓冲处理单元1的构成包括接口接收数据缓冲区和接口发送数据缓冲区；所述的总线端串行异步收发单元的构成包括总线端串行异步收发器，与其相接的并—串转换电路和串—并转换电路；所述的数据缓冲处理单元2的构成包括总线发送数据缓冲区和总线接收数据缓冲区；所述的通信控制单元包括，发送控制寄存器堆，累加和校验电路，循环冗余码生成电路，接收控制寄存器堆，累加和生成电路，地址检查电路，循环冗余码校验电路，超时检查电路。
前述的在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法中，所述的接口接收数据缓冲区包括数据缓冲区1、接口缓冲区控制电路1；接口发送数据缓冲区包括数据缓冲区2、接口缓冲区控制电路2；总线发送数据缓冲区包括数据缓冲区3、总线缓冲区控制电路1；总线接收数据缓冲区包括数据缓冲区4、总线缓冲区控制电路2；接收控制寄存器堆包括帧特征字寄存器堆2、接口发送控制寄存器堆、总线接收控制寄存器堆、应答电路2和应答电路4；发送控制寄存器堆包括帧特征字寄存器堆1、接口接收控制寄存器堆、总线发送控制寄存器堆、应答电路1和应答电路3；接口端串行异步收发器包括接口异步收发器、帧格式打包电路1、帧格式解包电路1；总线端串行异步收发器包括总线异步收发器、帧格式打包电路2、帧格式解包电路2。
本发明根据家庭控制网的特点，提供了一种在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法，这种控制方法既能满足互联网用户对家庭控制网内各电器设备进行控制的要求，又不需要增加现有互联网用户所拥有的资源或改变用户操作习惯。应用这种控制方法，现有的互联网用户可以不改变已有的资源配置和操作习惯，在浏览器上对家庭控制网内的电器设备进行直观的控制操作；当家庭控制网内增加或减少电器设备时，不需要重新配置网关的资源，互联网用户即可从其浏览器上获得家庭控制网的最新设备网页和对应的控制页面并仍可进行控制操作。本发明具有资源占用少，实施成本低，易于实施，实施效果好的特点，可广泛应用于家庭控制网或类似的控制系统中。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。
附
图1是实施本发明的网络构成示意图；附图2是异步串行通信控制器的电路结构框图1；附图3是异步串行通信控制器的电路结构框图2；
附图4是异步串行通信控制器的电路结构框图3；附图5是本发明中写入电器设备的信息代码构成示意图；附图6是对象类型的构成示意图；附图7是存入信息控制单元存储区的 信息代码的构成示意图；附图8是实施本发明的程序流程框图；实施例在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法。它是将每个信息化了的电器设备的各种信息代码写入每个设备自身的只读存储器中，由网关设备将家庭控制网中每个处于联网状态的电器设备的各种信息代码读入网关设备中，经网关设备的鉴别后，将信息代码中的设备特征代码存入为其建立的设备状态信息表中，将信息代码中的控制信息代码存入为其建立的控制单元信息表中；拥有浏览器的互联网用户访问网关设备时，网关设备首先将设备状态信息表中的设备特征代码转换为标准的网页代码，为用户的浏览器提供一个含有家庭控制网中每个处于联网状态的电器设备的设备特征信息的主页面；用户在浏览器的主页面上选定明确的电器设备后，网关设备将控制单元信息表中该电器设备控制信息代码转换为标准的网页代码，为用户的浏览器提供一个含有选定电器设备的控制特征信息的控制页面；用户在浏览器的控制页面上选定明确的控制操作后，网关设备将用户的控制代码经鉴别、转换后，向选定电器设备提供其可执行的控制代码，并将反映所选定电器设备的执行结果的控制信息代码转换为标准的网页代码提供给用户的浏览器。
由家庭控制网和互联网构成的整个控制网络如图1所示，在家庭控制网中采用的是异步串行总线通信，它是为网内每台电器设备配置一个异步串行通信控制器，使家庭控制网中的各电器设备经串行异步通信口通过异步串行通信控制器进行异步串行总线通信，这种通信结构和方式具有对现有资源占用少，易于实施，实施成本低的特点。当然，也可采用其它的通信结构和通信方式。串行异步通信控制器的结构如图2所示，串行异步通信控制器的构成包括接发部分，总线处理部分和逻辑控制部分，接发部分的构成包括接口端串行异步收发单元和与其相接的数据缓冲处理单元1；总线处理部分的构成包括总线端串行异步收发单元和与其相接的数据缓冲处理单元2；逻辑控制部分包括通信控制单元、错误计数和错误处理电路，载波监听多路访问冲突监测电路。如图3所示，所述的接口端串行异步收发单元的构成可包括接口端串行异步收发器，与收发器相接的串—并转换电路和并—串转换电路；所述的数据缓冲处理单元1的构成可包括接口接收数据缓冲区和接口发送数据缓冲区；所述的总线端串行异步收发单元的构成可包括总线端串行异步收发器，与其相接的并—串转换电路和串—并转换电路；所述的数据缓冲处理单元2的构成可包括总线发送数据缓冲区和总线接收数据缓冲区；所述的通信控制单元可包括发送控制寄存器堆，累加和校验电路，循环冗余码生成电路，接收控制寄存器堆，累加和生成电路，地址检查电路，循环冗余码校验电路，超时检查电路。又如附图4所示，所述的接口接收数据缓冲区可包括数据缓冲区1、接口缓冲区控制电路1；接口发送数据缓冲区可包括数据缓冲区2、接口缓冲区控制电路2；总线发送数据缓冲区可包括数据缓冲区3、总线缓冲区控制电路1；总线接收数据缓冲区可包括数据缓冲区4、总线缓冲区控制电路2；接收控制寄存器堆可包括帧特征字寄存器堆2、接口发送控制寄存器堆、总线接收控制寄存器堆、应答电路2和应答电路4；发送控制寄存器堆可包括帧特征字寄存器堆1、接口接收控制寄存器堆、总线发送控制寄存器堆、应答电路1和应答电路3；接口端串行异步收发器可包括接口异步收发器、帧格式打包电路1、帧格式解包电路1；总线端串行异步收发器可包括总线异步收发器、帧格式打包电路2、帧格式解包电路2。整个串行接口总线通信控制器可制作成一块集成电路芯片。具体制作时可用附图4所示的致命错误检测电路实现错误计数和错误处理功能，并—串转换电路和串—并转换电路可以归并于帧格式打包电路和帧格式解包电路中。
串行接口总线通信控制器的工作原理设备采用通用异步串行通信的方式向串行接口总线通信控制器的异步串行接口IRX发送含有起始符、数据长度、控制命令字、目标地址、数据块、校验和以及结束符的帧序列。经过串行接口总线通信控制器内部接口端串行异步收发器，还原成8位的位流，由串—并转换电路变为并行数据存入接口接收数据缓冲区。同时，送累加和校验电路，确定传输数据是否正确无误，将结果送发送控制寄存器堆。发送控制寄存器堆从接口接收数据缓冲区中提取控制命令字、目标地址和传输数据，并存入总线发送数据缓冲区，加入本地地址，同时通过循环冗余码生成电路把校验码存入校验字段，并组织总线传输帧。(总线传输帧是具有起始符、目标地址、本地地址、控制命令字、长度、数据块、校验字段和结束符的帧序列。)发送控制寄存器堆根据不同的控制字决定将数据发送到总线是采用广播方式还是信息传递方式，启动发送。根据载波侦听多址访问冲突检测提供的信号，当为总线空闲，允许发送，则启动发送。总线发送数据缓冲区将数据送并—串转换电路形成串行序列。最后由总线端串行异步收发器经异步串行总线接口BTX向通信总线发送总线传输帧。发送过程中采用“边说边听”的方式确定是否发送成功，具体是由异步串行总线接口的BRX收到发送到总线的位序列和发送的位序列输入到载波侦听多址访问冲突检测电路比较是否一致。如果一致，则继续发送；如果不一致则立即通知发送控制寄存器堆和错误计数错误处理电路，停止发送。如果错误计数溢出，则进行错误处理，停止发送、产生出错标志等。
相反，如果通信总线发来一传输帧序列，首先经过异步串行总线接口BRX输入到总线端串行异步收发器，还原为8位的位流，送串并转换电路、循环冗余码校验电路、超时检查电路。串—并转换后则存入总线接收数据缓冲区；循环冗余码检验电路得到结果后送接收控制寄存器堆，确定传输帧是否有效；超时检查电路则提供帧序列是否结束的信号，使整个接收电路能够准确复位，进入新的等待接收状态。地址检查电路则从总线接收数据缓冲区中提取目标地址字段与本地地址比较，确定是发往本地的传输帧。由接收控制寄存器堆拷贝总线接收数据缓冲区中目标地址、控制命令字和数据块存入接口发送数据缓冲区。同时由累加和生成电路得到校验和，也存入接口发送数据缓冲区。接收控制寄存器堆启动接口发送，接口发送数据缓冲区数据经并串转换电路形成8位位流，送入接口端串行异步收发器经异步串行接口ITX发往设备。
帧特征字寄存器堆1是根据帧解包的结果，将代表帧的特征字存储到相应的寄存器堆，如命令字、帧长度、源地址、目的地址、本地更新地址、本地更新控制寄存器等。接口发送控制寄存器堆是控制接口发送接口缓冲区控制电路2何时启动工作；判断接口发送条件，启动发送；控制累加和生成(累加和生成模块)；控制接口帧格式打包(帧格式打包1)。总线接收控制寄存器堆是校验接收帧正误，判断帧头、帧尾，判断循环冗余码(循环冗余码校验模块)，判断信息位长度，判断接收超时(超时检查模块)，通过源地址、目的地址，判断帧发送方向；监察接口状态，判断是否向接口搬移帧信息；控制总线接收数据缓冲区控制模块2何时启动工作。帧特征字寄存器堆模块2根据帧解包的结果，将代表帧的特征字存储到相应的寄存器堆，如命令字、帧长度、源地址、目的地址、本地更新地址、本地更新控制寄存器等。接口接收控制寄存器堆是校验接收帧正误，判断帧头、帧尾，判断累加和(累加和检查模块)，判断帧长度，判断接收超时(超时检查模块)；监察总线状态，判断是否向总线搬移帧信息；控制接口缓冲区控制电路1何时启动工作。总线发送控制寄存器堆是控制总线缓冲区控制模块1何时启动工作；判断总线发送条件，启动发送；控制循环冗余码生成(循环冗余码生成模块)；控制总线帧格式打包(帧格式打包模块)。数据缓冲区包含接口接收数据缓冲区、接口发送数据缓冲区、总线接收数据缓冲区、总线发送数据缓冲区4块RAM，每块大小为8*32bit。缓冲区控制电路用于产生数据缓冲区(RAM)的读写控制信号、读写地址和清空缓冲区信号。帧结构解包模块是根据不同类型帧结构的特点，对帧数据进行解包。帧结构打包模块是根据不同类型帧结构的特点，对帧数据进行打包。异步收发器(UART)模块是接收和发送标准起止式字符结构，一个起始位、8位数据位和一个停止位。采样频率为接口波特率的十六分之一。如果字符结构错误，接口端自动丢弃；总线端则进行致命错误检测(致命错误检测模块)应答判断模块对接收的应答帧进行相应的处理；对非应答帧的校验结果进行相应的应答处理；对芯片设置帧进行应答和软复位(只有接口有此功能)；根据总线应答情况控制接口启动发送传输应答帧(只有总线有此功能)。载波监听、冲突检测模块用于实时监听总线，冲突检测，判断地址优先级。致命错误检测电路是当固定格式的字符结构含有一个或多个非法位时，则检测到一个形式错误，当累计到128个形式错误时产生总线错误(致命错误)。并控制接口发送控制寄存器堆启动接口发送传输致命错误帧。
由于现有家庭控制系统中，各控制对象的单片机中都有一个可编程的具有UART(异步收发器)功能的全双工串行通信接口闲置未用，因此将串行异步通信控制器与此通信接口相接，既不用改造现有控制对象，又利用了控制对象闲置的资源，并且采用串行接口通信方式，连线只有几根，而采用并行接口通信方式，则需要十几根。
实现在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的具体步骤如下将各种信息代码写入电器设备写入设备只读存储器的信息代码的构成它包括若干个信息代码段，如图5-1所示。每个信息代码段包含控制对象的对象类型代码、对象代码、对象属性代码、参数代码、操作代码，如附图5-2所示。其中控制对象类型分为18种，如图6所示。控制对象属性的长度和内容可变，由控制对象类型确定；同一控制对象类型的对象属性代码的长度和内容相同，如控制对象类型为“Device”类时，对象属性代码可包括“国家代码”、“厂家代码”、“产品代码”、“类型代码”、“产品出厂ID”等内容(如图5-3所示)如控制对象为“AV”、“Switch”类时，对象属性代码可以为空(如附图5-4、5-5所示)。控制参数代码的长度和内容可变，也由控制对象类型确定，同一控制对象类型的控制参数代码的长度和内容相同，如频道和音量同属AV类型，其控制参数代码的总长度相同，内容均包括最小值、最大值、初始值、控制步长(如附图5-5所示)；控制操作代码包括“函数代码”、“函数名称”、“是否控制”、“是否返回”、“参数个数”，一个对象可以有多个操作代码(如附图5-3、5-4、5-5所示)。信息代码(包含所有的信息代码段)可采用屏幕问答方式填写后写入设备的EEPROM或ROM中，可以由设备生产厂家写入，也可由家庭控制网的安装者写入。
B、家庭控制网的初始化如图8-1所示，家庭控制网上电后，网关设备首先对所有进网电器设备进行设备地址登记，然后对每台设备的只读存储器进行读取操作，将每台设备的信息代码中的各信息代码段做如下处理先增加设备地址代码和当前值代码(即上电后的初始值)为附图7所示构造，再根据控制对象类型代码，将控制对象按图6所示的控制对象类型进行分类；然后分类存储于控制单元信息存储区中(也可存储于数据库中)，控制单元信息存储区由18个子存储区构成，每个子存储区对应一种控制对象类型。家庭控制网的初始化完成。
主页面的形成如图8-2所示，当互联网上的用户通过浏览器访问家庭控制网的网关设备时，网关设备先对访问指令进行鉴别。如果是访问主页面，网关设备则逐条读取控制单元信息存储区的“Device”子存储区中的当前值代码，并由按HTTP协议编制的转换程序将反映设备特征的“Device”的对象属性代码和对象名称代码转换成对应的网页代码，并形成一个主页面提供给浏览器，主页面显示的方式可以是设备清单、设备的图象等。
控制页面的形成如图8-3所示，当互联网上的用户对浏览器的主页面进行操作时，例如，点击电视机时，向家庭控制网的网关设备发出由网页代码构成的访问指令，网关设备先对访问指令进行鉴别，确定是设备选取指令后，再根据对象名称代码“电视机”和设备地址代码，将该电视机的信息代码中的所有信息代码从控制单元信息存储区中读取出，并由按HTTP协议编制的转换程序将各信息代码段的代码转换成对应的网页代码，并形成一个控制页面提供给浏览器，控制页面显示的方式可以是操作键盘、遥控器或操作表等。
互联网用户对家庭控制网内的电器设备进行控制操作如图8-4所示，互联网用户在浏览器上对控制页面的操作，就是选定控制对象代码和相应的操作代码以及可能有的参数。网关设备先按HTTP协议编制的转换程序将对应的网页代码转换成该控制对象对应的信息代码；对访问指令进行鉴别，确定是控制操作指令后，然后由网关设备通过家庭控制网的总线向网内设备发出，电视机读取识别后，完成新的控制参数指定的操作并发回完成信号。网关设备收到完成信号后，将所发的信息代码按步骤B所述的处理方法，刷新控制单元信息存储区中该条信息代码的内容；网关设备同时形成一个确认信号，将浏览器发出的由网页代码构成的控制操作指令，返送给浏览器，形成新的控制页面。网关设备超时未收到完成信号，则向浏览器发出控制超时信息。
权利要求
1.在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法，其特征在于它是将每个信息化了的电器设备的各种信息代码写入每个设备自身的只读存储器中，由网关设备将家庭控制网中每个处于联网状态的电器设备的各种信息代码读入网关设备中，经网关设备的鉴别后，分类存入控制单元信息存储区中；拥有浏览器的互联网用户访问网关设备时，网关设备首先将控制单元信息存储区中的设备特征信息代码转换为的网页代码，为用户的浏览器提供一个含有家庭控制网中每个处于联网状态的电器设备的设备特征信息的主页面；用户在浏览器的主页面上选定明确的电器设备后，网关设备将控制单元信息存储区中该电器设备的控制特征信息代码转换为网页代码，为用户的浏览器提供一个含有选定电器设备的控制特征信息的控制页面；用户在浏览器的控制页面上选定明确的控制操作后，网关设备将用户的控制代码经转换、鉴别后，向选定电器设备提供其可执行的控制代码，然后将反映所选定电器设备的执行结果的信息代码更新控制单元信息存储区中内容并转换为网页代码提供给用户的浏览器。
2.根据权利要求1所述的在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法，其特征在于写入每个设备自身只读存储器中的各种信息代码分由多个信息代码段组成，每个信息代码段的构成包括对象类型代码、对象代码、对象ID、对象属性代码、参数代码、控制代码。
3.根据权利要求2所述的在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法，其特征在于对于不同的对象类别，对应的信息代码段中的对象属性代码、参数代码、控制代码的长度和内容可变。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法，其特征在于所述的家庭控制网是采用异步串行总线通信的家庭控制网，它是为网内每台电器设备配置一个异步串行通信控制器，使系统中的各电器设备经串行异步通信口进行异步串行总线通信。
5.据权利要求4所述的在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法，其特征在于所述的异步串行通信控制器的构成包括接发部分，总线处理部分和逻辑控制部分；接发部分的构成包括接口端串行异步收发单元和与其相接的数据缓冲处理单元1；总线处理部分的构成包括总线端串行异步收发单元和与其相接的数据缓冲处理单元2；逻辑控制部分包括通信控制单元、错误计数和错误处理电路，载波监听多路访问冲突监测电路。
6.根据权利要求5所述的在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法，其特征在于所述的接口端串行异步收发单元的构成包括接口端串行异步收发器，与收发器相接的串—并转换电路和并—串转换电路；所述的数据缓冲处理单元1的构成包括接口接收数据缓冲区和接口发送数据缓冲区；所述的总线端串行异步收发单元的构成包括总线端串行异步收发器，与其相接的并—串转换电路和串—并转换电路；所述的数据缓冲处理单元2的构成包括总线发送数据缓冲区和总线接收数据缓冲区；所述的通信控制单元包括，发送控制寄存器堆，累加和校验电路，循环冗余码生成电路，接收控制寄存器堆，累加和生成电路，地址检查电路，循环冗余码校验电路，超时检查电路。
7.根据权利要求6所述的在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法，其特征在于所述的接口接收数据缓冲区包括数据缓冲区1、接口缓冲区控制电路1；接口发送数据缓冲区包括数据缓冲区2、接口缓冲区控制电路2；总线发送数据缓冲区包括数据缓冲区3、总线缓冲区控制电路1；总线接收数据缓冲区包括数据缓冲区4、总线缓冲区控制电路2；接收控制寄存器堆包括帧特征字寄存器堆2、接口发送控制寄存器堆、总线接收控制寄存器堆、应答电路2和应答电路4；发送控制寄存器堆包括帧特征字寄存器堆1、接口接收控制寄存器堆、总线发送控制寄存器堆、应答电路1和应答电路3；接口端串行异步收发器包括接口异步收发器、帧格式打包电路1、帧格式解包电路1；总线端串行异步收发器包括总线异步收发器、帧格式打包电路2、帧格式解包电路2。
全文摘要
在互联网上对家庭控制网中的电器设备进行控制的方法。它是将电器设备的各种信息代码写入每个设备的只读存储器中，由网关将各种信息代码读入网关中，经网关的鉴别、存储后，拥有浏览器的互联网用户访问网关时，网关首先为浏览器提供一个含有网内电器设备的主页面；再为浏览器提供一个选定电器设备的控制页面；用户在选定明确的控制操作后，网关将用户的控制代码经鉴别、转换后，向选定电器设备提供其可执行的控制代码，并将反映所选定电器设备的执行结果提供给用户的浏览器。本发明具有资源占用少，对现有设备适应性强，实施成本低，易于实施，实施效果好的特点。
文档编号G08C17/02GK1466330SQ02133438
公开日2004年1月7日 申请日期2002年7月5日 优先权日2002年7月5日
发明者李筑, 谢后贤, 曾润涛, 陈宏翔, 李 筑 申请人:贵州以太科技信息产业有限责任公司