一种无线控制系统及其数据通信方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无线控制系统及其数据通信方法，适用于电子设备组网的数据通信。属于家电通信设备技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来无线通信技术的应用日趋广泛，无线传输具有低成本、低功耗、高度的灵活性和扩展性强的特点，因此以无线方式作为控制技术手段越来越为人们所认同。
[0003]现有技术中，无线控制分为控制端和电子设备，现时的无线控制通常限于控制端控制数个设备，并未能上升到系统的层次。但是随着需求的发展，需要一种无线控制系统，能够使用控制端控制成百上千的电子设备。由于各个设备的不定时无线数据发送会造成相互的干扰，因此需要一套完善的无线通信系统管理被控制的电子设备，以保证无线数据通信的安全可靠及稳定性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一，是为解决控制端控制成百上千的电子设备的问题，提供一种无线控制系统，具有低成本、低功耗、保证无线数据通信的安全可靠及稳定性的特点。
[0005]本发明的目的之二，是为了提供一种无线控制系统的数据通信方法。
[0006]本发明的目的之一可以通过采取如下技术方案达到:
[0007]—种无线控制系统，包括网关和若干电子设备，网关用作无线控制系统的管理中心和控制端，所述电子设备由网关通过以太网接口集中控制，其特征在于:该网关由网关主控模块、网关射频模块、存储器、人机交互接口和以太网接口组成，网关主控模块用于管理无线系统的运行及数据处理，存储器用于存储电子设备的文本信息，人机交互接口用于输入操作及显示数据信息，以太网接口用于网关与互联网联接的中介；该电子设备由管理电子设备运行的设备主控模块、设备射频模块和供操作设备运行的操作接口组成；网关射频模块与设备射频模块建立数据链路并进行数据传输；所述网关通过网关主控模块控制网关射频模块建立无线网络、管理存储器存储的电子设备信息，及通过以太网接口连接互联网实现远程控制；所述网关具有操作接口，通过所述操作接口控制设备射频模块)与网关组网，令电子设备加入网关建立的无线网络，绑定网关与电子设备的关系，实现网关控制电子设备并读取电子设备的工作状态。
[0008]本发明的目的之一还可以通过采取如下技术方案达到:
[0009]进一步的，所述网关射频模块分为两种工作模式，即组网模式和通信模式；在组网模工下，网关允许电子设备与网关绑定关系，使电子设备成为网关无线控制系统的成员；在通信模式下，网关操控电子设备工作及读取电子设备的工作状态信息，电子设备传送状态信息到网关。
[0010]本发明的目的之二可以通过采取如下技术方案达到:
[0011]如上所述无线控制系统的数据通信方法，其特征在于包括如下步骤:
[0012]I)网关上电后，首先对无线控制系统进行初始化，然后控制网关射频模块搜索一个干扰信号最少的信道作为通信信道，进入通信模式，随时与电子设备实行无线数据通?目;
[0013]2)新的电子设备申请加入网关的无线控制网络时，需要通过电子设备的操作接口，操作电子设备进入组网模式；与此同时，通过网关人机交互接口操控网关射频模块进入组网模式；
[0014]3)组网模式下，电子设备向网关发出组网请求，网关收到数据后在人机交互界面上显示电子设备的基本信息，若是允许电子设备的组网请求，网关射频模块则发送请求电子设备的文本信息的无线信号，电子设备收到请求文本信号后，逐一将数据传至网关保存，在网关完成文本信息读取后，发送通信密码至电子设备，至此，该电子设备与网关无线控制系统组网成功；
[0015]4)网关和电子设备组网完成后，从组网模式切换到通信模式；在网关的人机交互界面，增加一个新增设备的列表或图标，通过选择设备列表或图标，显示电子设备的控制界面及相关的控制参数设置，由电子设备控制界面调用预先装载的设备控制子程序，或是由网关读取设备文本信息自动生成；
[0016]5)网关在通信模式下，通过选择设备列表或图标，进入相应设备的控制界面，在控制界面，设置电子设备的各项工作参数，然后确认操作，将数据加密并传到设备射频模块发送出去。无线数据发送需要得到设备的确认，否则重复发送无线数据，若没有收到确认，则确认电子设备已离线并在人机交互界面显示；
[0017]6)电子设备在收到网关发送的控制数据，则根据控制信息运行设备。
[0018]本发明的目的之二还可以通过采取如下技术方案达到:
[0019]进一步地，当一个已与网关组网绑定的电子设备重新上电后，需要重新加入网络，电子设备在各个可能的信道发送联网请求信号，由于网关的通信密码为不断更新的，所以电子设备发出的联网请求信号使用组网密码加密，电子设备在网关工作的信道发出联网请求信号后，网关收到则从存储器信息校验设备的真伪，若是为真则发送联网请求允许和通信密码到设备，然后一个设备联入网络进行无线通信。
[0020]进一步地，通过网关的操作接口更改设备的运行状态，设备的运行状态发生更改后，需要向网关报告信息，设备向网关发送的报告信息，采用载波检测、冲突避免的方式，设备射频模块首先检测信道是否空闲，若是空闲则发送数据，否则延时等待时间，然后再重新检测信道再进行发送数据。
[0021]进一步地，将电子设备分为活动设备和隐性设备，设备加入网络后就默认为活动设备，活动设备在设备的运行状态发生变化后就要迅速发送信息至网关报告情况，实时性要求较高，而一些实时性要求不高的设备则可以设置为隐性设备，设备在运行时在状态发生改变时并不需要即时向网关报告，而是等待网关来读取报告，或者是收到网关的信标帧之后的时间段内竞争发送数据。
[0022]进一步地，所述网关和电子设备的无线数据通信基于相同的无线数据通信协议，并且以帧为单位进行数据传送，并根据帧类型区分帧数据；无线数据通信协议格式分为帧头和有效载荷两部分，为了便于接收方根据帧头的帧类型进行数据解密，无线数据加密部分为有效载荷部分数据。
[0023]进一步地，所述的网关工作在组网模式时，使用系统组网密码加密无线数据然后传送，在通信模式时，使用网关通信密码加密无线数据传送。
[0024]进一步地，所述电子设备期望加入网关网络，必须先工作于组网模式，使用系统组网密码加密无线数据通信，实现网关与电子设备的绑定关系，并获取网关的通信密码，然后才能工作于通信模式，实现电子设备的被控及信息反馈。
[0025]进一步地，所述电子设备在组网模式时，网关获取并记录电子设备的文本信息，网关根据文本信息调用预装的控制软件程序，或根据文本信息自动生成相应的软件程序，实现人机界面操作。
[0026]进一步地，网关通过无线通信协议数据设置电子设备为活动设备或隐性设备，当电子设备为活动设备时，该电子设备的运行状态有变化时，主动发送信息到网关更新网关的数据，当电子设备为隐性设备时，该电子设备不主动发送信息，在收到网关的读取指令后方传送信息。
[0027]本发明具有如下突出的有益效果:
[0028]1、本发明通过用作无线控制系统的管理中心和控制端的网关和作为网关通过以太网接口所控制的设备，通过网关与设备中的射频模块与设备射频模块建立数据链路并进行数据传输组成无线控制系统，主控芯片控制射频模块与网关组网，令设备加入网关建立的无线网络，绑定网关与设备的关系，实现网关控制设备并读取设备工作状态的目的，设计简便。
[0029]2、本发明涉及的网关和电子设备的无线数据通信基于相同的无线数据通信协议，并且以帧为单位进行数据传送，并根据帧类型区分帧数据的意义。所述的网关工作在组网模式时，使用系统组网密码加密