一種多通信協(xié)議智能家居系統(tǒng)中心控制器的制造方法
【專利說明】一種多通信協(xié)議智能家居系統(tǒng)中心控制器
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種多通信協(xié)議智能家居系統(tǒng)中心控制器(簡稱中控)，適用于智能家居系統(tǒng)；具體為使用統(tǒng)一的接口，將ZigBee，WiFi，藍牙等模塊與中控進行連接，使中控具備多通信協(xié)議兼容工作能力，并且，使用模塊化方式設(shè)計的中控，可以通過增加新的功能模塊為中控增加新的通信協(xié)議，或通過升級現(xiàn)有的功能模塊以獲得性能上的提升，屬于智能家居領(lǐng)域。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]智能家居系統(tǒng)是將先進的傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)應(yīng)用到家居領(lǐng)域，將家居中的電器設(shè)備以及生活設(shè)施連接集成，提高家居的安全性和舒適性。與普通家居相比，智能家居提供傳統(tǒng)家居的居住功能同時，還實現(xiàn)了用戶和家居的互動，優(yōu)化了用戶的生活方式。
[0005]其中，中心控制器(簡稱中控)是整個智能家居系統(tǒng)的核心，功能是完成系統(tǒng)中各家居設(shè)備的工作狀態(tài)控制和系統(tǒng)的通信控制。由于現(xiàn)有的智能家居系統(tǒng)復(fù)雜，涉及設(shè)備眾多，而且每種設(shè)備的工作特點不同，采用不同的通信方式，例如傳感器使用ZigBee無線通信方式向中控上報環(huán)境數(shù)據(jù)，智能手持設(shè)備使用WiFi與中控進行信息交換，遙控器使用藍牙方式連接中控實現(xiàn)對家居設(shè)備工作狀態(tài)的控制。所以，作為智能家居系統(tǒng)核心的中控，必須具備多協(xié)議兼容工作的能力，以適應(yīng)不同的設(shè)備或模塊的連接。
[0006]目前，現(xiàn)有的方案是在設(shè)計時考慮到智能家居系統(tǒng)的各種可能的需求，在設(shè)計開發(fā)時，就將通信模塊固化到中控內(nèi)部。對于存在多種通信協(xié)議的智能家居系統(tǒng)，就需要集成多種通信模塊，雖然也可以提高中控的多協(xié)議兼容能力，但降低了中控的維護升級能力。因為通信模塊是固化到中控內(nèi)部的，因此，如果某個通信模塊發(fā)生故障，或是添加新的家居設(shè)備需要新的通信協(xié)議支持時，就需要更換整個中控，后期維護和升級不方便，且成本較高。
[0007]隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展和芯片集成技術(shù)的提高，芯片的處理能力不斷增強，可輸入的通道數(shù)也越來越多。因此，業(yè)界急需一種新型的適應(yīng)性強，使用方便的多通信協(xié)議智能家居系統(tǒng)中心控制器。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種多通信協(xié)議智能家居系統(tǒng)中心控制器，其可以應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域，使用模塊化設(shè)計的各通信模塊和用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕y(tǒng)一的信息格式，有效解決了現(xiàn)有智能家居系統(tǒng)不便于維護和升級的不足，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性和方便性，簡化了系統(tǒng)后期的維護，增強了系統(tǒng)的功能升級和擴展能力。
[0010]為了達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種多通信協(xié)議智能家居系統(tǒng)中心控制器，該中心控制器由中心模塊和通信模塊組成，所述中心模塊和通信模塊之間使用串口方式進行連接并傳輸信息；
所述中心模塊由MCU、電源供電電路、JTAG接口電路、USB接口電路及顯示接口電路組成；
所述通信模塊包括但不限于ZigBee通信模塊、WiFi通信模塊、藍牙通信模塊；
通信模塊使用串口通信的方式和MCU連接，通信模塊通過引線連接到中心模塊的MCU上的對應(yīng)端口的引腳；通信模塊的發(fā)送單元連接到MCU的接收單元，通信模塊的接收單元連接到MCU的發(fā)送單元，用于完成數(shù)據(jù)的傳輸；通信模塊的電源和地連接到中心模塊上的電源和地，利用中心模塊上的電源電路進行供電。
[0011]其中，電源供電電路用于將電源適配器輸入的12V直流電轉(zhuǎn)換成中控以及其他部分所需要的5V和3.3V電源。
[0012]JTAG接口電路用于將調(diào)試器通過JTAG接口連接到MCU，這樣就可以通過JTAG接口將中控的程序下載到MCU中，還可以通過JTAG接口進行程序的調(diào)試。
[0013]USB接口電路使用轉(zhuǎn)換芯片將USB轉(zhuǎn)為串口使用。中心控制器可以通過USB接口連接電腦，電腦中的上位機軟件就可以接收中控發(fā)送的信息，并可以發(fā)送控制指令。
[0014]其中，所述顯示接口電路用于連接顯示屏。
[0015]本發(fā)明在使用時，中心控制器所需要的12V直流電源，由電源適配器提供，電源適配器可以將交流220V的市電轉(zhuǎn)換成12V直流電。中心控制器中的程序即可以運行，完成中心控制器的控制和顯示功能。中心控制器和其他家居之間的通信依靠各種通信模塊完成，每一個通信模塊可以支持一種或多種通信協(xié)議，這樣，中控便可以根據(jù)所配置的通信模塊實現(xiàn)多通信協(xié)議兼容通信能力。當(dāng)某個通信模塊發(fā)生故障需要更換，或是需要升級某個通信模塊時，只需要使用新的通信模塊替換掉原有的通信模塊，然后連接好對應(yīng)的接線即可。
[0016]其中，所述中心模塊的MCU采用STM32F407ZGT6，該型芯片具有192KB的SRAM、1024KB的FLASH、2個32位定時器、6個串口。該型芯片配置十分強大，運算處理速度快，可用端口多，可以完全滿足智能家居系統(tǒng)的需求。
[0017]電源供電電路采用MP2359和AMSl 117兩個電源轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓芯片。其中MP2359芯片的功用是將12V電源轉(zhuǎn)換成5V電源。AMSl 117為3.3V穩(wěn)壓芯片，給電路提供3.3V電源。
[0018]JTAG接口使用標(biāo)準(zhǔn)的20針方式。
[0019]USB接口使用的MiniUSB座，提供中控和電腦的接口，USB轉(zhuǎn)串口使用的是CH340G芯片。用于將USB接口傳送過來的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成串口通信所需要的TTL電平，實現(xiàn)串口通信功能。
[0020]顯示屏采用的是7寸IXD彩色觸摸顯示屏，可以顯示更多更豐富的信息。它和MCU之間的連接使用34針并口的方式，連接在MCU的FSMC總線上面。
[0021 ] ZigBee通信模塊使用的是基于CC2530 SOC的方案，使用的是德州儀器的CC2530F256型芯片，該芯片集成高性能8051內(nèi)核、ADC、USART等，支持ZigBee協(xié)議棧該型芯片完全滿足IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee2010技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。該通信模塊使用串口方式連接至MCU，完成數(shù)據(jù)通信。
[0022]WiFi通信模塊使用H1-Link公司的HLK-RM04方案，該模塊通過了 FCC和CE認(rèn)證，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口、以太網(wǎng)和WiFi接口之間的轉(zhuǎn)換。該通信模塊使用串口方式連接至MCU，完成數(shù)據(jù)通信。
[0023]藍牙通信模塊使用HC-05串口藍牙模塊，該模塊功能強大，支持藍牙2.0協(xié)議，支持主從模式，支持多達29條AT命令及9條自動反饋指令，支持波特率1200到1382400。該通信模塊使用串口方式連接至MCU，完成數(shù)據(jù)通信。
[0024]如果需要增加支持其他通信協(xié)議的模塊，只需要將該模塊設(shè)計成串口連接的方式，使用串口和MCU進行連接，完成通信。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
(I)本發(fā)明提供的多通信協(xié)議智能家居系統(tǒng)中心控制器使用了模塊化方式進行整體設(shè)計，各功能模塊在邏輯和功能上相互獨立，之間使用松耦合連接，降低了各模塊之間的依賴性。
[0026](2)本發(fā)明提出的多通信協(xié)議智能家居系統(tǒng)中心控制器具有良好的維護性。由于使用了模塊化設(shè)計，當(dāng)某一功能模塊發(fā)生故障時，只需更換故障的模塊即可，充分地利用了原有的完好資源，增強了中控的維護性，節(jié)約了維護成本。
[0027](3)本發(fā)明提出的多通信協(xié)議智能家居系統(tǒng)中心控制器具有較強的擴展能力。用于支持不同通信協(xié)議的通信模塊是獨立的，因此，如果想為中控增加新的通信協(xié)議的支持，只需要將新的模塊連接到中心控制器上即可，中心控制器中的程序無需做任何改變即可具備新通信協(xié)議的通信能力。
[0028]
【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發(fā)明結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)要點，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
[0030]圖1為本發(fā)明一優(yōu)選實施例中的中心控制器的內(nèi)部組成示意圖；
圖2是電源供電電路的原理圖；
圖3是JTAG接口電路的原理圖；
圖4是USB接口電路的原理圖；
圖5是IXD顯示接口電路的原理圖；
圖6是ZigBee通信模塊原理圖；
圖7是WiFi通信模塊原理圖；
圖8是藍牙通信模塊原理圖。
[0031]
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步描述:
如圖1所示，為本實施例所述多通信協(xié)議智能家居系統(tǒng)中心控制器，其內(nèi)部是由中心模塊和通信模塊組成。其中中心模塊包括MCU，JTAG接口電路，USB接口電路和顯示接口電路。通信模塊包括ZigBee通信模塊、WiFi通信模塊及藍牙通信模塊，各通信模塊通過串口方式連接到MCU各通道對應(yīng)的接口上。
[0033]如圖2所示，電源供電電路負(fù)責(zé)整個中心控制器的電源的供應(yīng)，電源供電電路將電源適配器輸入的12V直流電轉(zhuǎn)換成中控以及其他部分所需要的5V和3.3V電源。POWER表示外部輸入的12V電源，經(jīng)過MP2359轉(zhuǎn)換為5V電源輸出，其中H2是防反接二極管，避免外部直流電源極性錯誤的時候，損壞電路。POWER輸入的12V電源連接到MP2359芯片的IN輸入管腳，EN管腳表示芯片使能端，通過電阻R3連接到電源，使芯片工作。SW管腳是MP2359的輸入端口，用于輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換后的5V電源。Kl為總電源開關(guān)。LI電