分布式智能玩具系统及其通信方法.pdf

本发明涉及一种分布式智能玩具系统及其通信方法，其中方法包括：S端对剧本文件进行读取，根据剧本文件的总文件头中记录的节目首地址查找相应的节目信息；依次读取所述节目信息中的多个语句信息；根据读取的所述语句信息中的人物标识号，将该语句信息中的语句内容发送给相应的C端；C端根据所述语句内容执行相应的动作。系统包括：一个服务器端及多个客户端；所述服务器端包括：存储单元，服务器端控制单元，和服务器端无线收发单元；每个所述客户端包括：客户端无线收发单元，客户端控制单元，和客户端执行单元。通过本发明，使得各个客户端可以交互地执行预先设计的动作，从而丰富了玩具的表现力，增加了玩具的可玩性和趣味性。

1、  一种分布式智能玩具系统的通信方法，其特征在于包括：
服务器端对保存在本服务器上的剧本文件进行读取，根据剧本文件的总文件头中记录的节目首地址查找相应的节目信息；
依次读取所述节目信息中的多个语句信息；
根据读取的所述语句信息中的人物标识号，将该语句信息中的语句内容发送给相应的客户端；
接收到所述语句内容的客户端根据所述语句内容执行相应的动作。

2、  根据权利要求1所述的分布式智能玩具系统的通信方法，其特征在于依次读取所述节目信息中的多个语句信息包括：
根据所述语句信息中记录的语句长度判断该语句信息是否读取完毕，当读取完毕时开始读取下一个语句信息。

3、  根据权利要求2所述的分布式智能玩具系统的通信方法，其特征在于所述读取下一个语句信息包括：
当读取的所有语句信息的总长度达到所述节目信息中预定的节目长度时，顺序读取下一个节目信息。

4、  根据权利要求1所述的分布式智能玩具系统的通信方法，其特征在于将所述语句内容发送给相应的客户端包括：
通过无线传输方式将所述语句内容中的音频数据和/或控制指令打成数据包发送给相应的客户端。

5、  根据权利要求4所述的分布式智能玩具系统的通信方法，其特征在于接收到所述语句内容的客户端根据所述语句内容执行相应的动作包括：
对接收到的所述数据包的包头进行解析，得到解析地址；
根据解析地址判断该数据包是否是发往该客户端的数据包，如果是则判断该数据包的类型，如果该数据包为音频数据，则对该音频数据进行音频播放；如果该数据包为控制指令，则根据该控制指令控制设置于所述客户端上的相应机械装置的运动和/或相应显示灯的显示状态。

6、  根据权利要求4所述的分布式智能玩具系统的通信方法，其特征在于将所述语句内容中的音频数据打成数据包之前还包括：
对所述音频数据进行解码，形成适合无线传输的数据流。

7、  根据权利要求6所述的分布式智能玩具系统的通信方法，其特征在于所述语句内容中的音频数据为单音轨音频数据或多音轨音频数据，当所述音频数据为多音轨音频数据时，进行所述解码之后还包括：对所述多音轨音频数据进行分轨。

8、  根据权利要求1所述的分布式智能玩具系统的通信方法，其特征在于所述服务器端对所述剧本文件进行读取之前还包括：
服务器端通过广播方式向各个客户端发起注册连接请求；
接收到所述注册连接请求的客户端向服务器端回复各自的人物标识号；
服务器端将接收到的所述人物标识号与保存在服务器端中的演员表进行一一映射，并回复应答消息。

9、  根据权利要求8所述的分布式智能玩具系统的通信方法，其特征在于所述服务器端回复所述应答消息之后还包括：
所述客户端在预定的自动重传时间间隔内未收到所述应答消息时，则自动重传所述人物标识号。

10、  根据权利要求9所述的分布式智能玩具系统的通信方法，其特征在于所述客户端自动重传所述人物标识号之前还包括：
判断是否达到最大自动重传次数，如果未达到则自动重传所述人物标识号；否则根据公式，延时时间＝(2^重传次数+人物标识号/(2^30))*(562.5微秒*最大自动重传次数)，确定延时时间重传该客户端的人物标识号。

11、  一种分布式智能玩具系统，其特征在于包括：一个服务器端及多个客户端；
所述服务器端包括：
存储单元，用于保存剧本文件；
服务器端控制单元，用于对存储单元中存储的剧本文件中的语句信息进行读取，根据语句信息中的人物标识号向服务器端无线收发单元发送目的地址指令；
服务器端无线收发单元，用于根据来自于服务器端控制单元的目的地址指令，将所述语句信息中的语句内容中的音频数据和/或控制指令打成数据包发送给具有相应目的地址的客户端；
每个所述客户端包括：
客户端无线收发单元，用于接收来自于所述服务器端的数据包，并对包头进行解析，得到解析地址；
客户端控制单元，用于根据客户端无线收发单元得到的解析地址判断所述数据包是否是发往该客户端的数据包，是则将该数据包发送给客户端执行单元；
客户端执行单元，用于根据来自于客户端控制单元的数据包执行相应的动作。

12、  根据权利要求11所述的分布式智能玩具系统，其特征在于所述服务器端控制单元包括：
第一控制模块，用于对存储单元中的剧本文件进行读取；
第二控制模块，用于根据第一模块读取的剧本文件的总文件头中记录的节目首地址查找相应的节目信息；
第三控制模块，用于依次读取由第二控制模块查找到的节目信息中的多个语句信息；
第四控制模块，用于根据第三模块读取的所述语句信息中的人物标识号，向服务器端无线收发单元发送目的地址指令。

13、  根据权利要求11所述的分布式智能玩具系统，其特征在于所述客户端执行单元包括：
第一执行模块，用于对来自于客户端控制单元的数据包中的音频数据进行音频播放；
第二执行模块，用于对来自于客户端控制单元的数据包中的控制指令控制设置于所述客户端上的相应机械装置的运动和/或相应显示灯的显示状态。

14、  根据权利要求11所述的分布式智能玩具系统，其特征在于所述服务器端还包括：
服务器端执行单元，用于在所述服务器端控制单元的控制下，根据所述存储单元中的剧本文件的语句内容执行相应的动作。

15、  根据权利要求11所述的分布式智能玩具系统，其特征在于：
所述服务器端还包括：
服务器端注册单元，用于通过广播方式向各个客户端发起注册连接请求；并用于将来自于客户端的人物标识号与保存在存储单元中的演员表进行一一映射，并回复应答消息；
每个所述客户端还包括：
客户端注册单元，用于当接收到来自于所述服务器端注册单元的注册连接请求时，向服务器端回复各自的人物标识号；并用于在预定的自动重传时间间隔内未收到所述应答消息时，自动重传所述人物标识号。

分布式智能玩具系统及其通信方法
技术领域
本发明涉及一种智能玩具技术，尤其涉及一种具有一个服务器端及多个客户端的分布式智能玩具系统及其通信方法的技术。
背景技术
智能玩具是指利用现代技术手段对玩具进行控制使其发声或执行相应动作的玩具。分布式智能玩具是指由多个玩具终端通过控制器的控制而组成的玩具系统。例如在一篇公开号为CN1310795A的中国专利中公开了一种利用无线计算机控制的玩具系统，通过由计算机发出的指令，控制至少一个玩具执行相应的动作，例如：移动玩具的一部分，移动整个玩具或发出声音。
现有分布式智能玩具系统的缺陷在于：系统中的各个玩具终端只能简单地接收由控制器发来的指令，执行相应的动作，而各个玩具终端之间无法实现互动，尤其是无法实现通过控制器控制各个玩具终端交互地执行相应的动作。因此影响了玩具系统的可玩性和趣味性。
发明内容
本发明要解决的问题是：提供一种能够使各个玩具终端之间实现互动的分布式智能玩具系统及其通信方法。
为了解决上述问题，本发明的一个实施例是提供了一种分布式智能玩具系统的通信方法，其中包括：
服务器端对保存在本服务器上的剧本文件进行读取，根据剧本文件的总文件头中记录的节目首地址查找相应的节目信息；
依次读取所述节目信息中的多个语句信息；
根据读取的所述语句信息中的人物标识号，将该语句信息中的语句内容发送给相应的客户端；
接收到所述语句内容的客户端根据所述语句内容执行相应的动作。
为了解决上述问题，本发明的另一个实施例是提供了一种分布式智能玩具系统，其中包括：一个服务器端及多个客户端；
所述服务器端包括：
存储单元，用于保存剧本文件；
服务器端控制单元，用于对存储单元中存储的剧本文件中的语句信息进行读取，根据语句信息中的人物标识号向服务器端无线收发单元发送目的地址指令；
服务器端无线收发单元，用于根据来自于服务器端控制单元的目的地址修改指令，将所述语句信息中的语句内容中的音频数据和/或控制指令打成数据包发送给具有相应目的地址的客户端；
每个所述客户端包括：
客户端无线收发单元，用于接收来自于所述服务器端的数据包，并对包头进行解析，得到解析地址；
客户端控制单元，用于根据客户端无线收发单元得到的解析地址判断所述数据包是否是发往该客户端的数据包，是则将该数据包发送给客户端执行单元；
客户端执行单元，用于根据来自于客户端控制单元的数据包执行相应的动作。
通过本发明，由于服务器端可以根据剧本文件向具有不同人物标识号的客户端发送相应的语句内容，使得各个客户端可以交互地执行预先设计的动作，即可以同时或先后地播放接收到的音频数据，又可以配合相应的机械运动或灯光闪烁，从而使得多个端的声、光及机械运动等多重效果综合在一起，丰富了玩具的表现力，增加了玩具的可玩性和趣味性。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1所述的分布式智能玩具系统的通信方法流程图；
图2为本发明实施例1所述的剧本文件的数据格式示意图；
图3为本发明实施例1所述的双音轨音频数据结构示意图；
图4为本发明实施例1所述的语句信息读取过程的流程图：
图5为本发明实施例1所述的由S端对C端进行注册的流程图；
图6为本发明实施例2所述的分布式智能玩具系统结构示意图；
图7为本发明实施例2所述的另一种分布式智能玩具系统结构示意图；
图8为本发明实施例2所述客户端做成玩具娃娃形的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种分布式智能玩具系统的通信方法。在本实施例中，为了便于叙述，将用于控制其他玩具终端的设备称为服务器端(简称：S端)；将被S端控制的各个玩具终端称为客户端(简称：C端)。如图1所示，该方法包括：
步骤101，S端及各个C端进行自检和注册，以测试设备本身各功能模块的工作状况，注册完成后执行步骤110。
本实施例所述的分布式智能玩具系统包括一个S端和多个C端，S端与各个C端通过无线通信方式进行通信。当系统上电后，S端及各个C端进行自检和注册，以测试设备本身各功能模块的工作状况，自检可以包括：测试供电电压；测试无线传输芯片与微控制器的通信；及测试无线链路信号质量等。
通过各个C端的注册，S端可以得知各个与之无线连接的C端是否工作正常。当节目信息中记录的参演人数与C端的个数相符合，则说明该节目信息可以用于本系统中；否则，如果不相符合，例如，假设节目信息中要求参演人数有6个，而本系统当前包括S端在内的玩具总数不到6个，则说明该节目信息无法适用于本系统。但此处需要说明的是，节目信息中的参演人数与C端的个数相符合并非意味着该参演人数一定要与C端的个数相等。例如，在有些应用场合中，S端也可以参加演出，因此，节目信息中的参演人数还包括S端，此时，该参演人数与C端的个数就可能并不相等。
步骤102，S端对保存在本服务器上的剧本文件进行读取，根据剧本文件的总文件头中记录的节目首地址查找相应的节目信息。
其中，剧本文件是指预先保存在S端设备上的用于为S端及各个C端分配角色，指示他们执行相应动作的文件，本实施例所述剧本文件的文件格式如图2所示。该剧本文件属于S端系统软件的一部分，具有可替换性，即可以根据预先设计的剧本写成不同内容的剧本文件对S端中保存的现有的剧本文件进行更新。
此处需要说明的是，在现有技术中，有的技术方案是将剧本文件保存在各个玩具终端。这种方案的缺陷在于当需要对剧本文件进行更新时需要对每个玩具终端都进行更新，操作困难。相比之下，将剧本文件保存在S端的优点是：仅对S端进行一次剧本文件的更新即可完成对整个系统的更新，操作简便。
步骤103，依次读取节目信息中的多个语句信息，根据读取的语句信息中的人物标识号，将该语句信息中的语句内容发送给相应的客户端。
具体地，可以通过无线传输方式将语句内容中的音频数据和/或控制指令打成数据包发送给相应的客户端。另外，在对音频数据进行打包之前还可以通过数字信号处理器(简称：DSP)或微控制器(简称MCU)等对该音频数据进行解码，形成适合无线传输的数据流。
其中，人物标识号是指预先分配给各个客户端的标识号，不同的客户端具有不同的人物标识号。具体地，人物标识号可以用8比特的二进制数表示，例如“00000001”可以表示S端；“00000010”可以表示C端1；“00000100”可以表示C端2等。
步骤104，接收到上述语句内容的数据包的C端对接收到的数据包的包头进行解析，得到解析地址；并根据解析地址判断该数据包是否是发往该C端的数据包，如果是则执行步骤105；否则将该数据包丢弃或做其他处理。
步骤105，判断该数据包的类型，如果该数据包为音频数据，则执行步骤106；如果为该数据包为控制指令，则执行步骤107。
其中，语句内容中的音频数据和控制指令均打成数据包进行传输，但为了加以区分，二者通常被打成不同的数据包分别通过无线信道进行传输。
步骤106，对数据包中所包含的音频数据进行音频播放。
其中，音频数据为单音轨音频数据或多音轨音频数据。对于多音轨音频数据在进行降采样之前还要进行分轨处理，将多音轨音频数据变成单音轨然后再形成所需的数据流。采用多音轨音频数据的优点是：使多个C端能够在同一时刻播放不同音频数据。例如，如图3所示为具有两个音轨A、B的双音轨音频数据结构。其中的标识号代表各个C端的人物标识号。从图中可以看出，人物标识号为1的C端与人物标识号为3的C端分别在两个音轨上有重叠的音频数据，说明他们在这段重叠的时间范围内会同时进行音频播放。对于具有三个或更多音轨的音频数据，原理相同，此处不再赘述。
步骤107，根据数据包中所包含的控制指令控制设置于该客户端上的相应机械装置的运动和/或相应显示灯的显示状态。例如，控制玩具机械手臂的摆动或者控制作为玩具眼睛的显示灯的闪动等。
以下对步骤103中所述的对语句信息的读取过程进行更详细地描述，如图4所示，包括：
步骤201，读取第一个节目信息中的第一个语句信息，根据其中的人物标识号，将语句内容发送给相应的C端。
步骤202，根据语句信息中记录的语句长度判断该语句信息是否读取完毕，当读取完毕时执行步骤210，开始读取下一个语句信息；否则继续执行步骤201，对当前正在读取的语句信息进行读取。
步骤211，当读取的所有语句信息的总长度达到所述节目信息中预定的节目长度时，执行步骤220，顺序读取下一个节目信息，直至将所有的节目信息读取完毕；否则继续执行步骤210，继续对下一个语句信息进行读取。
以下对步骤101中所述的由S端对C端进行注册的过程进行更详细地描述，如图5所示，包括：
步骤301，S端通过广播方式向各个C端发起注册连接请求；
步骤302，接收到注册连接请求的C端向S端回复各自的人物标识号；
步骤303，S端将接收到的人物标识号与保存在服务器端中的演员表进行一一映射，并回复应答消息。具体地，是将演员表中的参演人与各个S端的物理地址进行一一映射，为后续的无线通信过程做准备。
步骤304，C端判断是否在预定的自动重传时间间隔内收到来自于S端的应答消息，是则完成注册；否则执行步骤310。
由于一个S端与多个C端无线连接，当多个C端同时向S端回传数据时可能会发生数据碰撞，从而影响数据的正常接收，因此可以执行下述防碰撞处理过程。
步骤310，判断是否达到最大自动重传次数，是则执行步骤320，否则返回执行步骤302，自动重传C端的自身的人物标识号。
步骤320，根据公式，延时时间＝(2^重传次数+人物标识号/(2^30))*(562.5微秒*最大自动重传次数)，确定延时时间重传该C端的人物标识号。其中，重传次数是指已经进行重传的次数，包括最大自动重传次数和根据公式进行重传的次数。
通过本实施例所述方法，由于S端可以根据剧本文件向具有不同人物标识号的C端发送相应的语句内容，使得各个C端可以交互地执行预先设计的动作，即可以同时或先后地播放接收到的音频数据，又可以配合相应的机械运动或灯光闪烁，从而使得多个C端的声、光及机械运动等多重效果综合在一起，丰富了玩具的表现力，增加了玩具的可玩性和趣味性。并且，由于S端与各个C端之间是通过无线通信方式相互连接的，彼此之间不需要通过电缆线路进行直接连接，从而打破了空间的局限性，也增加了玩具的美观效果和真实感受。
实施例2
本实施例提供了一种分布式智能玩具系统，如图6所示，包括：一个服务器端10及多个客户端。其中，服务器端10包括：用于保存剧本文件的存储单元11，服务器端控制单元12，服务器端无线收发单元13；每个客户端20包括：客户端无线收发单元21，客户端控制单元22及客户端执行单元23。以下介绍本系统的工作原理，由于各个客户端的工作原理类似，本实施例中仅以客户端20为例进行说明，其也不再赘述。
服务器端控制单元12的第一控制模块1201对存储单元11中的剧本文件进行读取；第二控制模块1202根据第一控制模块1201读取的剧本文件的总文件头中记录的节目首地址查找相应的节目信息，其中，剧本文件的文件格式可以参考实施例1及附图2；第三控制模块1203依次读取由第二模块1202查找到的节目信息中的多个语句信息；第四控制模块1204根据第三模块1203读取的语句信息中的人物标识号，向服务器端无线收发单元13发送目的地址指令。
服务器端无线收发单元13根据来自于服务器端控制单元12的第四控制模块1204的目的地址指令，将来自于服务器端控制单元12的语句内容中的音频数据和/或控制指令打成数据包发送给具有相应目的地址的客户端，假设在本实施例中发送给客户端20。其中，服务器端无线收发单元13具有收发天线，可以与各个客户端进行无线通信。
客户端20的客户端无线收发单元21接收来自于服务器端10的数据包，并对包头进行解析，得到解析地址；客户端控制单元22根据客户端无线收发单元21得到的解析地址判断接收到的数据包是否是发往该客户端20的数据包，是则将该数据包发送给客户端执行单元23；客户端执行单元23根据来自于客户端控制单元22的数据包执行相应的动作。
具体地，客户端执行单元20可以包括：第一执行模块2301，用于对来自于客户端控制单元22的数据包中的音频数据进行音频播放；第二执行模块2302，用于对来自于客户端控制单元22的数据包中的控制指令控制设置于客户端20上的相应机械装置的运动和/或相应显示灯的显示状态。
另外，如图7所示，为了实现对各个客户端的注册，服务器端10还可以包括服务器端注册单元14，客户端20还可以包括客户端注册单元24。在进行注册时，服务器端注册单元14通过广播方式向客户端20发起注册连接请求；当客户端注册单元24接收到来自于服务器端注册单元14的注册连接请求时，向服务器端10回复其自身的人物标识号；服务器端注册单元14将来自于客户端20的人物标识号与保存在存储单元11中的演员表进行一一映射，并回复应答消息；服务器端注册单元14在预定的自动重传时间间隔内未收到所述应答消息时，自动重传所述人物标识号。如果经过多次自动重传后仍未收到来自于服务器端10的应答消息，则也可以按照实施例1所述方法，计算延时时间，重传人物标识号。
此处需要说明的是，服务器端10主要用于对各个客户端进行控制，但服务器端10本身也可以参与演出。为此，还可以在服务器端10中设置服务器端执行单元15，用于在服务器端控制单元12的控制下根据存储单元11中的剧本文件的语句内容执行相应的动作。
在实际应用中，为本实施例所述的分布式智能玩具系统中的服务器端10或客户端20均可以制作成玩具娃娃形，如图8所示为将客户端20做成的玩具娃娃形。根据预先设定的剧本文件，担任不同的角色进行演出。例如，可以与奥运福娃相结合，将福娃贝贝制作成服务器端10，将其他福娃制作成4个客户端，在福娃贝贝的指挥下唱歌或跳舞。并且配合发光二极管进行相应的灯光显示。
通过本实施例所述系统，由于服务器端可以根据剧本文件向具有不同人物标识号的客户端发送相应的语句内容，使得各个客户端可以交互地执行预先设计的动作，即可以同时或先后地播放接收到的音频数据，又可以配合相应的机械运动或灯光闪烁，从而使得多个客户端的声、光及机械运动等多重效果综合在一起，丰富了玩具的表现力，增加了玩具的可玩性和趣味性。并且，由于服务器端与各个客户端之间是通过无线通信方式相互连接的，彼此之前不需要通过电缆线路进行直接连接，从而打破了空间的局限性，也增加了玩具的美观效果和真实感受。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。