灯具控制装置和用于控制灯具的系统的制作方法

本申请涉及智能灯具领域，更具体地涉及灯具控制装置和用于控制灯具的系统。

背景技术：

智能照明在家居、办公、商业及公共设施领域均有较好发展前景。目前用于远程控制灯具的主流技术有蓝牙、zigbee、wi-fi、plc-iot等，然而没有哪一种技术可以完全主导，必然是多种无线通信技术长期并存、协调互补。不同的技术各有所长，用户可以根据不同的应用场景选择不同的无线通信协议。

目前市面上的智能灯具通常将灯具mcu、特定种类的无线通信模块和电源驱动电路等设置在同一块pcb板上，并且将灯具控制的软件程序都集成在无线通信模块上，无线通信模块利用其通信协议与远程客户端通信并且通过控制接口连接灯具电源，由此实现远程客户端对灯具的监控。如此，目前的智能灯具只能采用预置的通信协议(蓝牙、zigbee、wi-fi或plc-iot)来进行监控，而当用户根据不同的应用场景期望选择不同无线通信协议的智能灯具时，需要购买不同协议的灯具产品。对于灯具厂商而言，需要针对不同通信协议设计不同的灯具产品和控制程序，逐一适配，从而消耗很大的人力和物力。

技术实现要素：

本发明的示例性实施例的目的在于克服现有技术中的上述的和/或其他的问题，特别是提供一种灯具控制装置，其能够与各种通信模块兼容和无缝切换。

根据一个示例性实施例，提供了一种灯具控制装置，所述灯具控制装置包括控制电路，所述控制电路设置在第一电路板上并且被配置成控制灯具的开关和/或调光；通信接口，所述通信接口设置在第一电路板上并且能够与通信装置物理连接并且与之进行数据通信；以及mcu，所述mcu设置在第一电路板上并且被配置成从所述通信接口接收来自所述通信装置的指令数据以根据所述指令数据中的指令内容执行以下操作：对所述控制电路进行操控，从而控制所述灯具；和/或经由所述通信接口向所述通信装置发送反馈数据，其中所述反馈数据包括所述灯具的状态，其中所述通信装置设置在第二电路板上并且可移除地与所述灯具控制装置连接。

根据另一个示例性实施例，提供了一种用于控制灯具的系统，其包括根据上述示例性实施例的灯具控制装置以及通信装置，所述通信装置包括：无线通信模块，用于与远程设备通信地连接以从所述远程设备接收指令信号或者向所述远程设备发送反馈信号，其中所述无线通信模块被配置成响应于接收到所述指令信号而生成所述指令数据或响应于接收到所述反馈数据而生成所述反馈信号；以及通信连接器，用于与所述灯具控制装置的所述通信接口适配以将来自所述无线通信模块的指令数据传输至所述通信接口以及将来自所述通信接口的所述反馈数据传输至所述无线通信模块。

在上述的示例性实施例的灯具控制装置和系统中，打破了以往智能灯具中灯具控制程序与通信模块集成为一体(即，设置在同一电路板上)，而是将带有灯具控制程序的灯具控制装置与通信装置独立开来(分别设置在不同的电路板上)，使得灯具控制装置能够以外接的方式与各种各样的无线通信装置通信，并且通过统一通信装置与灯具控制mcu之间的数据协议，使得各种不同技术的通信装置都按统一的数据协议与灯具控制mcu进行数据传输，进而可以实现灯具控制装置与各种通信模块的兼容和无缝切换。

较佳地，在上述示例性实施例的灯具控制装置和系统中，所述指令数据和所述反馈数据具有预设的数据格式，所述预设的数据格式包括“header”字段、“length”字段、“payload”字段、“checksum”字段以及“end”字段，其中所述“payload”字段包括“type”子字段和“data”子字段，其中所述指令内容被包含在所述“data”子字段中。。

较佳地，在上述示例性实施例的灯具控制装置和系统中，所述灯具的状态包括开关状态、亮度、情境模式和复位。

较佳地，在上述示例性实施例的灯具控制装置和系统中，当所述指令内容表示配网成功提示指令或状态查询指令时，所述mcu检测所述灯具的状态，并且向所述通信模块发送所述反馈数据。

较佳地，在上述示例性实施例的灯具控制装置和系统中，当所述指令内容表示控制指令时，所述mcu进行相应的控制操作，并且在相应的控制操作完成后向所述通信模块发送包含所述灯具的当前状态的反馈数据。

较佳地，在上述示例性实施例的灯具控制装置和系统中，在所述mcu进行相应的控制操作之前，所述mcu向所述通信模块发送回复数据，所述回复数据表示所述mcu将进行的控制操作，所述回复数据具有所述预设的数据格式。

较佳地，在上述示例性实施例的灯具控制装置和系统中，当所述灯具的状态发生变化时，所述mcu主动向所述通信模块发送包含所述灯具的当前状态的反馈数据。

较佳地，在上述示例性实施例的系统中，所述灯具控制装置和所述通信装置分别被设置在不同的pcb板上。

较佳地，在上述示例性实施例的系统中，当所述指令信号表示配网指令时，所述无线通信模块建立与所述远程设备的配对，并且在配对成功后根据所述预设的数据格式生成表示所述配网成功提示指令的指令数据并且经由所述通信连接器向所述mcu发送所述指令数据。

较佳地，在上述示例性实施例的系统中，当所述无线通信模块从所述远程设备接收到表示控制指令的指令信号时，所述无线通信模块根据所述预设的数据格式生成表示相应的控制操作的指令数据并且经由所述通信连接器向所述mcu发送所述指令数据。

较佳地，在上述示例性实施例的系统中，当所述无线通信模块从所述mcu接收到所述反馈数据时，所述无线通信模块向所述远程设备发送表示所述灯具的状态的反馈信号。

较佳地，在上述示例性实施例的系统中，当所述无线通信模块接收到来自所述mcu的反馈数据或回复数据时，所述无线通信模块向所述mcu发送确认数据，所述确认数据具有所述预设的数据格式。

通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。

附图说明

通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的灯具控制装置100的示意性框图；

图2示出mcu与外接通信装置之间的通信数据格式的示例；

图3示出了根据本发明的第二示例性实施例的用于控制灯具的系统300的示意性框图；

图4示出根据本发明的第二示例性实施例的用于控制灯具的系统300的电路板设计的示意图；

图5、图6和图7分别是用于图3的系统300的配网、控制和主动上报交互流程的示意图；以及

图8示出了mcu与外接通信装置之间的通信数据的示例。

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的灯具控制装置100的示意性框图。该灯具控制装置100可以包括控制电路101、通信接口102和mcu103。在一些实施例中，控制电路101、通信接口102和mcu103可以被设置在灯具控制电路板上。

控制电路101可以连接至灯具(未示出)并且被配置成控制灯具的开关和/或调光。例如，控制电路101可以包括用于对灯具进行开关操作的驱动电路以及用于对灯具进行调光的调光电路。

通信接口102能够与通信装置物理连接并且与之进行数据通信。通信装置可以是诸如蓝牙装置、zigbee装置、wi-fi装置、plc-iot装置之类的无线通信装置，可以被设置在与灯具控制电路板不同的电路板上，以使得通信装置能够可移除地与所述灯具控制装置连接。通信装置可以利用预定的数据格式向通信接口102发送指令数据。

mcu103连接至通信接口102并且被配置成从通信接口102接收来自通信装置的指令数据以根据指令数据中的指令内容执行相应的操作。在本发明的一些实施例中，操作可以包括对控制电路进行操控从而控制灯具的开关或调光，还可以包括利用预定的数据格式经由通信接口102向通信装置发送反馈数据。反馈数据可以包括灯具的状态等信息。灯具的状态可以包括开关状态、亮度、情境模式和复位。mcu103可以对灯具进行监测(实时或按需)以获取灯具的状态。例如，mcu103可以从灯具的电源输入端取样检测灯具的开关状态。灯具的控制程序可以写入mcu103中以使得mcu103能够对控制电路101(例如，包括led驱动电路和调光电路)进行控制，实现灯具开关、调光调色等功能。

如此，指令数据和反馈数据可以具有统一的数据格式，从而实现不同通信协议的通信模块与灯具控制装置100利用统一的数据协议进行通信。

在本发明的实施例中，针对灯具控制装置100中的mcu103与外接通信装置之间的通信设计了一种创新数据协议。图2示出预设的数据格式的示例，该示例性的预设的数据格式可以包括报头字段(可称之为“header”字段)、长度字段(可称之为“length”字段)、载荷字段(可称之为“payload”字段)、校验字段(可称之为“checksum”字段)以及结束字段(可称之为“end”字段)。“header”字段可以被设定为固定数据以作为开始标识符。“length”字段可以用于标识“payload”字段的总长度。“payload”字段可以包括关键指令数据，并且在一些示例中，可以包括“type”子字段和“data”子字段，其中指令内容可以被包含在“data”子字段中，而“type”子字段可以用于表示指令(即，“data”字段内的数据)类型的标识符，比如开关、亮度、色温和复位等。“checksum”字段可以用于校验数据，例如计算从“length”字段到“payload”字段的校验和。“end”字段可以被设定为固定数据以作为结束标识符。注意，本发明的数据协议定义并不限于图2所展示的方式，本领域技术人员能够基于本发明的发明理念构想到各种各样的协议定义方式。

可选地，当mcu103收到的指令数据中的指令内容表示配网成功提示指令或状态查询指令时，mcu103可以检测灯具的状态并且向通信模块发送反馈数据以告知灯具的状态。

可选地，当mcu103收到的指令数据中的指令内容表示控制指令时，mcu103可以进行相应的控制操作(例如，开关或调光)，并且在相应的控制操作完成后可以向通信模块发送反馈数据以告知灯具的当前状态(即，改变后的状态)。

可选地，在mcu103进行相应的控制操作之前，mcu103可以向通信模块发送回复数据，回复数据可以表示mcu103将进行的控制操作并且与指令数据和反馈数据具有统一的数据格式。如此，通信模块可以知晓mcu103是否正确收到控制指令。

可选地，当灯具的状态发生变化(例如，物理开关操作或者断电重启)时，mcu103可以主动向通信模块发送包含灯具的当前状态的反馈数据。

以上描述了根据本发明示例性实施例的灯具控制装置。与传统的智能灯具控制系统不同，该灯具控制装置并未与特定通信装置集成为一体，而是能够以外接的方式与各种各样的无线通信装置通信，并且通过统一通信装置与灯具控制mcu之间的数据协议，使得各种不同技术的通信装置都按统一的数据协议与灯具控制mcu进行数据传输，进而可以实现灯具控制装置与各种通信模块的兼容和无缝切换。

图3示出了根据本发明的第二示例性实施例的用于控制灯具的系统300的示意性框图。系统300可以包括灯具控制装置310和通信装置320。该灯具控制装置310可以包括控制电路311、通信接口312和mcu313。根据第二示例性实施例的系统300中的灯具控制装置310的大部分细节与根据第一示例性实施例的灯具控制装置100是相同的，在此不再赘述。以下主要描述通信装置320。

通信装置320可以包括无线通信模块321和通信连接器322。无线通信模块321可以通过无线通信协议(诸如，蓝牙、zigbee、wi-fi、plc-iot)与远程设备通信地连接以从远程设备接收指令信号或者向远程设备发送反馈信号。在从远程设备接收到指令信号后，无线通信模块321可以利用预设的数据格式将指令信号解析为指令数据以供灯具控制装置310(具体地，mcu313)使用。或者，在接收到来自灯具控制装置310(具体地，mcu313)的具有预设的数据格式的反馈数据后，无线通信模块321可以将反馈数据转换为反馈信号以便通过该无线通信协议传输至远程设备。

通信连接器322可以与灯具控制装置310的通信接口312适配以使得能够将来自无线通信模块321的指令数据传输至通信接口312以及将来自通信接口312的反馈数据传输至无线通信模块321。例如，灯具控制装置310的通信接口312可以是插座形式，而通信装置320的通信连接器322可以是插针形式，它们可以通过啮合来进行物理连接和数据通信。

与传统的智能灯具控制系统不同，根据本发明的灯具控制装置310和通信装置320并非集成为一体，可以分别被设置在不同的pcb板上，而且灯具控制程序也并非写入在通信装置中，而是写入灯具控制装置310的独立mcu313中。如此，灯具控制不受通信装置320的影响，而是由灯具控制装置310的独立mcu313实现，并且灯具控制装置310与通信装置320使用统一的数据协议(即，预设的数据格式)进行数据交换，从而使得灯具控制装置310可以与使用不同无线通信协议的各式各样的通信装置320兼容和无缝切换。通信装置320可以是诸如蓝牙装置、zigbee装置、wi-fi装置、plc-iot装置之类的无线通信装置。通信装置320可以利用预定的数据格式向通信接口312发送指令数据或从其接收反馈数据。

作为示例，参见图4，灯具控制装置310可以被设置在灯具电源电路板上，当灯具为led时，led灯具电源电路板可以包括电源输入端、控制电路(包括调光电路、led驱动电路、与led模块的连接器)、mcu模块(包括mcu灯具控制电路、mcu供电电路)以及通信接口(即，通信模块插座或连接器)。通信装置320可以被设置在通信电路板上，通信电路板可以包括无线通信芯片、无线收发天线(板载或有线)、通信模块插针。led灯具的控制程序可以被写在电源电路板上的mcu里，从led的电源端取样检测led的开关状态；对电源电路板上的led驱动电路、调光电路进行控制，实现灯具开关、调光调色等功能。当通信模块插座与通信模块插针连接时，mcu灯具控制电路可以与通信模块电路进行数据交换，以统一的预设数据格式获取外部控制指令或者反馈led灯具状态给通信模块；而通信模块专门负责收发外部无线指令，并与mcu灯具控制电路进行数据交换，将外部指令以统一的预设数据格式传输给mcu电路并获取mcu的反馈数据。

在下文中，将描述根据本发明实施例的用于控制灯具的系统的操作逻辑的示例。可以理解到，本发明不限于这样的操作逻辑，可以根据上文中描述的发明理念设计出替代的操作逻辑流程。

图5、图6和图7分别是用于图3的系统300的配网、控制和主动上报交互流程的示意图。图8示出了mcu与外接通信装置之间的通信数据的示例。在此示例中，header字段被设计为2个字节，并且具有固定值0x5a,0xa5；length字段被设计为1个字节，用于标识payload字段的总长度(不含checksum字段和end字段)。checksum字段被设计为1个字节，用于循环冗余校验(crc)。end字段被设计为1个字节，具有固定值0xaa。

如图5所示，当无线通信模块321从远程设备接收到配网指令时，通信模块321建立与远程设备的配对，并且在配对成功后根据预设的数据格式生成表示配网成功提示指令的指令数据并且经由通信连接器322和通信接口312向mcu313发送指令数据。当mcu103收到的指令数据中的指令内容表示配网成功提示指令时，mcu103可以进入远程控制模式以等待控制指令，同时开启状态上报功能。例如，当mcu103后续收到的指令数据中的指令内容表示配网成功提示指令或状态查询指令时，mcu103可以检测灯具的状态并且向通信模块发送反馈数据以告知灯具的状态。

如图6所示，当无线通信模块321从远程设备接收到表示控制指令的指令信号时，无线通信模块可以根据预设的数据格式生成表示相应的控制操作的指令数据并且经由通信连接器322和通信接口312向mcu313发送指令数据。如图8所示，这样的控制指令可以包括开关反转指令、亮度调整指令或情境模式调整指令。在亮度调整指令数据中，data字段中的第二字节01表示亮度增加，00表示亮度减少，02表示亮度百分比设置；当亮度增加或降低时第三字节表示为亮度改变的档位值，当设置亮度百分比时第三字节表示百分比的具体数值。在情境模式指令数据中，data字段中的第二字节表示具体的情景模式编号，01表示模式一，以此类推。当mcu103收到的指令数据中的指令内容表示控制指令时，mcu103可以进行相应的控制操作(例如，开关或调光)，并且在相应的控制操作完成后可以向通信模块发送反馈数据以告知灯具的当前状态(即，改变后的状态)。当无线通信模块321从mcu313接收到反馈数据时，无线通信模块321向远程设备发送表示灯具的状态的反馈信号。如图6所示，在mcu313进行相应的控制操作之前，mcu还可以向通信模块321发送回复数据，回复数据可以表示mcu313将进行的控制操作并且也遵循预设的数据格式。通信模块321可以通过收到的回复数据来知晓mcu103是否正确收到控制指令或是否正确执行操作。如果未收到回复数据(即，表示mcu103并未正确收到控制指令或未正确执行操作)，那么通信模块321可以再次发送之前的指令数据。如果收到回复数据(即，表示mcu103正确收到控制指令或正确执行操作)，那么无线通信模块321可以向mcu313发送确认(ack)数据，确认数据也遵循预设的数据格式，如图8所示。当无线通信模块321接收到来自mcu313的反馈数据时，无线通信模块321也可以向mcu313发送确认(ack)数据。

如图7所示，当mcu313主动检测到灯具的状态发生变化(例如，物理开关操作或者断电重启)时，mcu313可以进行主动状态上报，即主动向通信模块321发送包含灯具的当前状态的反馈数据。当无线通信模块321从mcu313接收到反馈数据时，无线通信模块321可以向mcu313发送确认(ack)数据，并且向远程设备发送表示灯具的状态的反馈信号。

在上述示例中，状态上报(即，发送反馈数据)可以分为被动上报和主动上报，触发机制可以是：(1)mcu收到控制指令时，正确执行相应控制操作后，在通过状态上报将变化后的状态发送至通信装置；(2)mcu主动监测灯具的状态发生变化，将变化后的状态发送至通信装置；以及(3)mcu收到灯具状态查询指令时，将灯具状态发送至通信装置。状态上报(即，发送反馈数据)可以是异步处理协议，如果mcu未在指定时间内接收到状态上报应答数据或者接收到的上报应答数据中状态为不成功，那么mcu可以重新上报状态。

注意，图6-8仅描绘了根据本发明的设计理念的示例，而非意欲对本发明的范围进行限制。

至此，描述了根据本发明的灯具控制装置和用于控制灯具的系统。本发明的优点在于：1)灯具控制电路与mcu设计在同一块电源电路板上，而通信模块设置在另一块通信电路板上，可以实现智能款(远程控制)和非智能款公用一个pcb板(即，电源电路板)；2)将灯具控制程序与通信模块分开，将智能灯具控制程序写在独立的mcu里，并设计在灯具电源电路板上，解决灯具控制不受通信模块影响，一次设计好，后面多次利用；3)通信装置只负责收发无线信号，将无线信号解析并转换为统一的预设数据格式，传输给灯具电源的mcu，从而解决各种通信模块重复设计适配灯具控制程序的问题；以及4)通过在各种不同技术的通信模块与灯具电源上的控制mcu之间设计统一的数据协议，解决各种通信模块与灯具控制mcu的无缝切换，即插即用。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。