基于USB的家電自動(dòng)化設(shè)計(jì)
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◆ 主機(jī)為復(fù)合設(shè)備接口分配驅(qū)動(dòng)程序。
◆ 如果集線器檢測(cè)到有過流現(xiàn)象，或者主機(jī)要求集線器關(guān)閉電源，則USB總線切斷設(shè)備供電電源。在這種情況下，設(shè)備與主機(jī)無法通信，但設(shè)備處于連接狀態(tài)。
◆ 如果在3毫秒內(nèi)設(shè)備在總線上未見任何動(dòng)作，則它將進(jìn)入掛起狀態(tài)，在掛起狀態(tài)設(shè)備消耗的總線電能最少。
USB協(xié)議層
控制傳輸使主機(jī)和設(shè)備之間可以交換設(shè)備配置信息和其他控制信息?？刂苽鬏斣诘退俸腿賯鬏斶\(yùn)行時(shí)占用10%的帶寬，在高速運(yùn)行時(shí)占用20%的帶寬。控制傳輸由設(shè)置階段、可選的數(shù)據(jù)階段和狀態(tài)階段組成，下面詳細(xì)描述每個(gè)階段的包。
◆ 標(biāo)記包。USB中所有事務(wù)都是由主機(jī)（PC）來完成的。IN表示數(shù)據(jù)被讀入PC，OUT表示數(shù)據(jù)由主機(jī)送出至設(shè)備，如圖6所示。
◆ 數(shù)據(jù)包（可選）。USB主機(jī)有兩個(gè)數(shù)據(jù)包——DATA0和DATA1。每一個(gè)包的容量為1024字節(jié)。
◆ 狀態(tài)包。在諸如應(yīng)答（ACK）、否定應(yīng)答（NACK）以及停止（Stall）等事務(wù)中，狀態(tài)包用來跟蹤USB狀態(tài)。
◆ 幀起始包（SOF）。每一毫秒，USB主機(jī)都將發(fā)送一幀SOF，每幀有11位數(shù)據(jù)。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/202508.htm
基于USB的家電網(wǎng)絡(luò)
在基于USB的家電網(wǎng)絡(luò)中，可以以菊花鏈?zhǔn)竭B接6個(gè)USB集線器，為多達(dá)127臺(tái)家電設(shè)備提供接口。所有的集線器能安放在一個(gè)集線盒中，集線盒則通過控制電纜連接到設(shè)備上。這也可以由帶USB端口、運(yùn)行Windows OS的單板機(jī)進(jìn)行控制，最終將為家中每個(gè)房間配備一個(gè)家電控制臺(tái)。
通過USB自動(dòng)化，您在與朋友聊天的同時(shí)，可以通過PC控制洗衣機(jī)的運(yùn)行時(shí)間、衣服類型、清洗劑類型以及水溫等。您也可以為每項(xiàng)任務(wù)添加音頻特征，這樣當(dāng)每項(xiàng)任務(wù)完成時(shí)，您可以在某個(gè)特定的地方（臥室、客廳、游泳池或廚房等）收到音頻提示。此外，烘干機(jī)可以通過USB自動(dòng)接收指令，從洗衣機(jī)處裝入衣服，設(shè)置烘干時(shí)間，然后自動(dòng)計(jì)時(shí)烘干，在每項(xiàng)任務(wù)成功完成后均有音頻提示。
通過USB自動(dòng)化，您可以在辦公桌上控制咖啡機(jī)，不僅僅是煮咖啡，還能檢測(cè)咖啡壺中還剩多少咖啡，USB自動(dòng)化甚至可以使您能煮出符合自己口味的咖啡。USB還可以使您看到冰箱內(nèi)部的情況，設(shè)置特定的觸發(fā)開關(guān)來檢測(cè)剩余的牛奶、飲料、奶酪以及蔬菜量。根據(jù)這些信息，當(dāng)您計(jì)劃去商場(chǎng)時(shí)，可以從PC中快速匯總食品采購(gòu)清單。照明自動(dòng)化是居家的基本需求。通過USB自動(dòng)化，能夠檢查全屋的照明情況，并通過PC對(duì)其進(jìn)行控制。
USB與溫度傳感器配合使用，能夠自動(dòng)控制房屋某處電風(fēng)扇和空調(diào)的運(yùn)行。這樣，可以使不同的房間或“區(qū)域”保持不同的溫度，以便節(jié)能。此外，電風(fēng)扇和空調(diào)可以自動(dòng)地分擔(dān)制冷負(fù)荷。而在家庭安保方面，使用USB自動(dòng)化，可以通過PC控制門鎖、查看門鎖狀態(tài)，在臥室就可以關(guān)閉或打開房門。
此外，USB自動(dòng)可視門鈴能用于防止入侵者進(jìn)入房屋。USB自動(dòng)化也使您能通過PC打開和關(guān)閉窗戶及窗簾。家電USB自動(dòng)化的潛力是無窮的，采用現(xiàn)代技術(shù)，USB自動(dòng)化就是把家電或設(shè)備與PC上USB端口連接，如圖7所示。
超寬帶USB的優(yōu)點(diǎn)
超寬帶（Ultra Wide Band，UWB）USB也稱為“無線USB”，它是一種短距離無線通信的推薦標(biāo)準(zhǔn)，有望在不久的將來取代藍(lán)牙技術(shù)。藍(lán)牙是目前短距離無線連接的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但由于藍(lán)牙與Wi-Fi（802.11g標(biāo)準(zhǔn)）使用相同的頻段，因此可能存在干擾問題。
另外，UWB使用3.1～10.6GHz的頻段，它的每個(gè)無線電信道均超過500MHz，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（Federal Communications Commission，F(xiàn)CC）對(duì)其有嚴(yán)格的傳送功率限制。UWB使用了極寬的頻段，同時(shí)發(fā)射功率較小，以便窄帶設(shè)備能夠檢測(cè)到信號(hào)，因此，UWB能與其他的無線通信協(xié)議（如Wi-Fi）共存。
本文討論了基于USB的家電自動(dòng)化，文中說明了來自Microchip的8位PIC單片機(jī)不僅能用于交流家電的控制，也完全可以用于解決數(shù)據(jù)記錄、用于需要類似音頻視流那樣的實(shí)時(shí)應(yīng)用。基于USB的家電自動(dòng)化具有無限的空間，預(yù)計(jì)采用USB控制的家電產(chǎn)品將迅速發(fā)展。無線USB的標(biāo)準(zhǔn)化，將促進(jìn)基于USB的家電自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)高帶寬、低干擾的無線連接。
評(píng)論