一种电视机的遥控数据传输方法及互动装置.pdf

本发明公开了一种电视机的遥控数据传输方法及互动装置，包括电视机和遥控器，在电视机的主机上连接RF收发器，所述RF收发器接收遥控器发出的射频信号，并将其转换成符合HID协议的输入数据包，以USB通信协议的方式传递给主机。本发明依照HID规范将遥控器发出的遥控数据整理成符合HID协议的数据包传输给主机，从而极大地提高了数据的通信速率。同时，通过将电视机遥控器与体感游戏手柄融为一体，在电视机遥控器中实现游戏手柄的功能，从而用户只需使用一个遥控器即可完成对电视机的常规控制和体感游戏操作的双重功能，节约了购置成本，简化了用户的操作，满足了用户的多样化需求。

1.  一种电视机的遥控数据传输方法，在电视机的主机上连接RF收发器，所述RF收发器接收遥控器发出的射频信号，并将其转换成符合HID协议的输入数据包，以USB通信协议的方式传递给主机，其特征在于：遥控器控制主机的过程包括：
S301、RF收发器获取遥控器发出的射频信号；
S302、RF收发器将接收到的数据存放到缓冲区Buffer中；
S303、判断Buffer中第一个字节的数据是否为0x5A ,若是，则认为RF收发器获取到的数据是游戏手柄数据，执行后续步骤；否则，认为是其它设备数据，退出本过程；
S304、RF收发器将Buffer中的数据存放到符合HID协议的输入数据包中，从而虚拟成一个HID设备；
S305、判断枚举过程是否成功，若成功，则执行后续步骤；否则，退出本过程；
S306、RF收发器以USB通信协议的方式上传游戏手柄数据给主机，使主机响应用户的游戏操作，返回步骤S301。

2.  根据权利要求1所述的遥控数据传输方法，其特征在于：在所述符合HID协议的输入数据包中定义有8个字节，其中，第零个节中存放HID设备的唯一标识数据；第一、二、三字节中分别存放三轴加速计的X、Y、Z轴的高八位数据，X、Y、Z轴的低两位数据分别依次存放在第七字节的低六位中；第五、六字节中分别存放陀螺仪的两轴数据；第四字节和第七字节的高两位中存放体感游戏手柄的按键值。

3.  根据权利要求1所述的遥控数据传输方法，其特征在于：在所述符合HID协议的输出数据包中也定义有8个字节，其中，第零字节中存放HID设备的唯一标识数据，且与输入数据包中的唯一标识数据相同；第七字节中存放主机反馈给遥控器的控制命令数据。

一种电视机的遥控数据传输方法及互动装置
本申请是2011年05月12日提出的发明名称为“一种电视机的遥控数据传输方法及互动装置”的中国发明专利申请201110122116.9的分案申请。
技术领域
本发明属于遥控控制技术领域，具体地说，是涉及一种对接收到的遥控信号进行数据整理并与电视机进行数据传输的方法以及采用所述遥控数据传输方法设计的电视机。
背景技术
随着电视技术的飞速发展，融合有更多功能的智能化电视机不断涌现，比如在电视机中增加体感游戏功能等等。当用户体验体感游戏时，需要使用专门的体感游戏手柄遥控电视机，进而实现对游戏进度的控制。对于目前的体感游戏手柄来说，一种是采用有线方式连接主机，将用户操作游戏手柄的指令数据发送给主机，比如游戏手柄的转动角度及转角速度、上下左右移动方向等等，控制主机中游戏的进度，并同时接收主机反馈的控制命令，进而控制游戏手柄中的震动马达、语音录入模块等相应的功能模块启动运行，实现用户的体感功能；另一种是采用无线遥控方式，实现体感游戏手柄与主机之间的数据交互。前者由于采用有线数据传输方式，使用起来很不灵活；后者采用无线遥控方式虽然方便了用户的使用，但是通常采用基于蓝牙通讯协议的数据传输方式完成游戏手柄与主机之间的数据通信，因此通信速率不是很高。
此外，采用上述独立的游戏手柄设计方式，需要电视机用户同时配置遥控器和体感游戏手柄，以实现对电视机的传统遥控控制和体感游戏操作，不仅购置成本高，而且使用起来也极不方便。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种基于HID协议的电视机遥控数据传输方法，以解决现有采用蓝牙通讯协议传输遥控数据通信速率不高的问题。
本发明的目的之二在于提供一种在电视机遥控器中实现体感游戏手柄功能的设计方法，以方便用户的日常使用。
针对本发明的目的之一，本发明所提出的电视机遥控数据传输方法采用以下技术方案予以实现：
在电视机的主机上连接RF收发器，所述RF收发器接收遥控器发出的射频信号，并将其转换成符合HID协议的输入数据包，以USB通信协议的方式传递给主机。
进一步的，所述RF收发器还可以同时接收主机反馈的控制命令数据，将其转换成符合HID协议的输出数据包，以射频信号的方式反馈给所述的遥控器。
又进一步的，所述RF收发器将遥控器和主机发出的体感游戏数据整理成符合HID协议的数据进行通信。
再进一步的，在所述符合HID协议的输入数据包中定义有8个字节，其中，第零字节中存放HID设备的唯一标识数据；第一、二、三字节中分别存放三轴加速计的X、Y、Z轴的高八位数据，X、Y、Z轴的低两位数据分别依次存放在第七字节的低六位中；第五、六字节中分别存放陀螺仪的两轴数据；第四字节和第七字节的高两位中存放体感游戏手柄的按键值。
更进一步的，在所述符合HID协议的输出数据包中也定义有8个字节，其中，第零字节中存放HID设备的唯一标识数据，且与输入数据包中的唯一标识数据相同；第七字节中存放主机反馈给遥控器的控制命令数据。
针对本发明的目的之二，为了方便用户的使用，本发明将传统电视机遥控器与体感游戏手柄合二为一，设计了集成有体感游戏手柄功能和电视机传统遥控功能的智能遥控器。
进一步的，所述遥控器采用红外信号的方式传输电视机的常规遥控信号，采用射频信号的方式传输体感游戏手柄的操作信号。
基于上述遥控数据传输方法，本发明又提供了一种基于所述遥控数据传输方法设计的互动装置，包括电视机和遥控器，在所述电视机的主机上，其USB接口连接RF收发器，所述RF收发器接收遥控器发出的射频信号，并将其转换成符合HID协议的输入数据包，以USB通信协议的方式传递给主机，由此提高了遥控数据的通信 速率。
进一步的，为了方便电视机用户的日常使用，所述遥控器为集成有体感游戏手柄功能和电视机传统遥控功能的智能遥控器；所述RF收发器将遥控器发出的体感游戏数据整理成符合HID协议的输入数据包传递给主机，同时接收主机反馈的控制命令数据，并将其转换成符合HID协议的输出数据包，以射频信号的方式反馈给所述的遥控器。
再进一步的，在所述遥控器中设置有体感游戏手柄电路模块，包括MCU以及与所述MCU连接的三轴加速计、陀螺仪、震动马达和语音录入模块；在遥控器面板上设置有体感游戏手柄按键，所述体感游戏手柄按键与遥控器面板上设置的传统电视遥控按键相复用，遥控器在体感游戏功能开启后，将表示复用按键的按压状态的数据发送给主机；否则，将复用按键的按键编码数据发送给主机。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明依照HID规范将遥控器发出的遥控数据整理成符合HID协议的自定义数据格式的数据包，传输给主机，从而极大地提高了数据的通信速率。同时，通过将电视机遥控器与体感游戏手柄融为一体，在电视机遥控器中实现游戏手柄的功能，从而用户只需使用一个遥控器即可完成对电视机的常规控制和体感游戏操作的双重功能，节约了购置成本，简化了用户的操作，满足了用户的多样化需求。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明所提出的互动装置的一种实施例的系统架构示意图；
图2是图1中遥控器的一种实施例的内部电路原理框图；
图3是本发明所提出的遥控数据传输方法中对输入数据包的数据整理过程流程图；
图4是本发明所提出的遥控数据传输方法中对输出数据包的数据整理过程流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。
HID是Human Interface Device的简称，即人机接口设备，是Windows最早支持的USB类别。HID设备不一定要有人机接口，只要符合HID类别规范，就是HID设备。
本实施例所提出的遥控数据传输方法就是将遥控器数据依照HID协议转换成HID设备的数据，再传输至主机，从而达到提高遥控器与主机之间数据的通信速率的设计目的。图1是采用所述遥控数据传输方法的互动装置的系统架构图，包括电视机、遥控器2和RF收发器3。所述RF收发器3插接在电视机主机1的USB接口上，可以内置于主机1的壳体内，也可以采用外插式，接收遥控器2发出的射频信号，并将其转换成符合HID协议的输入数据包，以USB通信协议的方式传递给主机1，使电视主机能够响应用户的操作指令。若主机1需要反馈控制命令数据给遥控器2，则可以通过所述的RF收发器3首先将主机1反馈的控制命令数据转换成符合HID协议的输出数据包，然后再以射频信号的方式反馈给遥控器2。
本实施例以将体感游戏手柄模拟成为一个HID设备为例进行说明，即所述的遥控器2可以是独立的体感游戏手柄，也可以是集成有体感游戏手柄功能和电视机传统遥控功能的智能遥控器，即通过将体感游戏手柄中的功能模块集成到电视机传统遥控器中，进而可以实现遥控器与体感游戏手柄的合二为一。游戏中产生的原始数据通过遥控器2分析整理后发射到RF收发器3，RF收发器3将这些数据存放在符合HID协议的数据包中，比如本实施例自定义数据格式的HID数据包，将数据转换成HID数据，从而虚拟成符合HID规范的人体学输入设备，最终这些数据通过RF收发器3以USB通信协议的方式传递给主机1，完成整个通信过程，实现体感游戏手柄的功能。
本实施例为了方便用户的使用，优选在电视机遥控器中融合体感游戏手柄功能，以形成一个智能遥控器，用于对电视机主机1进行统一控制，其内部结构参见图2所示。本实施例的智能遥控器2在传统遥控器的现有电路的基础上增加体感游戏手柄电路模块，包括MCU以及分别与所述MCU相连接的三轴加速计、陀螺仪、震动马达、体感开关指示灯电路、语音录入模块(即Audio模块)和Audio开关指示灯电 路等。所述三轴加速计和陀螺仪用于检测智能遥控器2的转动角度及转角速度。其中，陀螺仪可以采用两轴陀螺仪或者三轴陀螺仪。当采用三轴陀螺仪时，可以将其X轴数据丢弃掉，仅使用其Y轴和Z轴的数据即可反映出智能遥控器2的转角速度。在智能遥控器2的面板上设置游戏开关按键和体感游戏手柄按键，通过按键电路连接所述的MCU；其中，游戏开关按键可以具体选用遥控器2上空闲的按键定义实现；体感游戏手柄按键可以与遥控器2面板上设置的传统电视遥控按键相复用，比如上下左右方向键Up、Down、Left、Right；数字键1、2；home键；菜单键menu和功能键Fn1、Fn2；以简化遥控器2的面板设计，保持遥控器2整体的美观性。
在本实施例中，体感游戏手柄按键为状态键(如同键盘上的CAP键)，只发送射频键值，不与传统遥控器按键复用。按一下，电视机打开或关闭体感游戏手柄的功能。当其按下时，打开体感游戏手柄；当其抬起时，关闭体感游戏手柄功能，游戏手柄功能的状态由电视机记忆。
当用户按下游戏开关按键，启动体感游戏时，MCU将用户的操作指令通过与其连接的RF模块转换为射频信号，发送给RF收发器3，进而传输至主机1开启体感游戏功能。与此同时，主机1反馈控制命令数据，通过RF收发器3反馈至遥控器2，在所述MCU的控制作用下，点亮遥控器2上的体感开关指示灯，并开始采集游戏所需要的数据信息，比如接收三轴加速计和陀螺仪检测到的转动角度和转角速度信息，以及体感游戏手柄按键的按压状态数据，进而通过RF模块发射至RF收发器3，转换成符合HID协议的输入数据包，传输至主机1。在体感游戏进行的过程中，主机1根据游戏的进度反馈控制命令数据，通过RF收发器3转换成符合HID协议的输出数据包，发送至遥控器2。遥控器2中的MCU根据主机1反馈的控制命令控制其内部的震动马达震动，或者点亮Audio开关指示灯并开启Audio模块，进行语音录入。遥控器会将录入的语音数据进行编码处理，然后发送至主机1。当主机1结束语音录入时，反馈控制命令数据至遥控器2，关闭Audio模块并熄灭Audio开关指示灯。
当用户再次按下游戏开关按键，关闭体感游戏时，主机1反馈控制命令数据至遥控器2，进而通过遥控器2中的MCU控制体感开关指示灯熄灭，遥控器2不再发送三轴加速计和陀螺仪的检测数据给主机1，使体感游戏手柄电路模块进行待机状 态。
在本实施例中，所述体感游戏手柄按键由于与传统电视遥控按键相复用，因此在体感游戏启动后，可以仅将表示该复用按键的按压状态的数据发送给主机1，以使主机1能够正确地响应用户的游戏操作。当体感游戏关闭后，用户通过遥控器2对电视机执行常规控制时，可以将该复用按键的按键编码数据发送给主机1，以响应用户的常规操作。
结合上述硬件系统架构，本实施例对所述的遥控数据传输方法进行以下具体阐述。
本实施例依照HID协议规范，自定义了HID数据包，包括输入部分，即输入数据包，实现遥控器2控制主机1的目的；输出部分，即输出数据包，实现主机1控制遥控器2的目的。所述HID数据包的具体定义参见表1所示：

表1
下面对HID数据包的两部分具体定义如下：
(1)输入部分：本实施例定义了八个字节的输入数据包。因为RF收发器3中可能定义了多个HID设备，为了主机1在识别设备时，能够区分出不同的设备，本实施 例为体感游戏手柄模拟成的HID设备定义了一个唯一标识数据Report ID，比如将该HID设备的Report ID定义为5A，存放在输入数据包的第零字节中。为了提高精度，三轴加速计的每个轴采集10bit的数据，其X、Y、Z轴的高八位数据分别依次存放在输入数据包的第一、二、三字节中，而X、Y、Z轴的低两位数据依次存放在输入数据包第七字节的低六位中。陀螺仪每个轴采集8bit的数据，若陀螺仪本身是三轴的，结合实际需求，只采用其Y轴和Z轴的数据，而将其X轴的数据丢弃掉，其Y轴和Z轴的数据分别依次存放在输入数据包的第五和第六字节中。在输入数据包的第四字节中，定义了游戏手柄需要的按键，包括上下左右方向键Up、Down、Left、Right；数字键1、2；home键和菜单键menu，不需要额外再为它们定义键值，直接采用遥控器本身的键盘中对应的按键即可。输入数据包的第七字节的高两位定义的也是游戏手柄需要的按键，即功能键Fn1、Fn2，同样也可采用遥控器中对应的现有按键。需要说明的是：输入数据包中的每个体感游戏手柄按键用一个bit表示，只是在输入数据包中定义了这十个按键，并没有为它们赋值，其中存放的并不是按键的按键编码，而是按键的状态，0表示按键按下，1表示按键抬起。
(2)输出部分：为了与输入数据包保存一致，本实施例同样定义了八个字节的输出数据包。输入部分定义了Report ID，输出部分也必须定义Report ID，而且必须与输入部分的Report ID相同，比如都为5A，存放在数据包的第零字节中。数据包的第一字节到第六字节预留，不作任何定义。第七字节存放的是主机1反馈给遥控器的控制命令数据，包括1bit的MOTOR；2bit的Audio开关和2bit的体感开关。当主机1打开体感游戏后，遥控器2接收主机1反馈回来控制命令数据，若输出数据包中的MOTOR位为1时，控制遥控器中的震动马达震动；当MOTER位为0时，则关闭震动马达。若输出数据包中的体感开关位为00时，保持遥控器2的当前状态；若为01时，打开体感游戏，控制遥控器2上的体感开关指示灯点亮，此时遥控器2发送游戏需要的数据信息给主机1；若体感开关位为10，则关闭体感游戏，遥控器2上的体感开关指示灯熄灭，此时遥控器2不能发送传感器(三轴加速计和陀螺仪)数据给主机1。当主机1需要语音输入时，置Audio开关位为01，遥控器上的Audio开关指示灯点亮，Audio模块打开，进行语音录入模式，此时遥控器1会将录入的 语音数据传送给主机1；当主机1结束语音录入时，置Audio开关位为10，控制遥控器2上的Audio开关指示灯熄灭，Audio模块关闭；当Audio开关位为00，保持遥控器2的当前状态。默认状态下，体感开关和Audio开关都是处于关闭状态，Data7[1,0]＝10,Data7[3,2]＝10。
根据表1的HID数据包的定义方式，下面结合图3、图4对遥控器2与主机1之间的数据交互过程进行详细阐述。
(1)遥控器2控制主机1的过程，参见图3所示：
S301、RF收发器3获取遥控器2发出的射频信号；
在本实施例中，遥控器2将游戏中产生的原始数据经过分析整理为8个字节的游戏手柄数据，并按照本实施例定义的HID输入数据包的存储顺序发送给RF收发器3；
S302、RF收发器3将接收到的数据存放到缓冲区Buffer中；
S303、判断Buffer中第一个字节的数据是否为0x5A,若是，则认为RF收发器3获取到的数据是游戏手柄数据，执行后续步骤；否则，认为是其它设备数据，退出本过程；
在本实施例中，由于遥控器2中可能还定义了其他HID设备，因此需要首先判断RF收发器3接收到的数据是否为游戏手柄数据；
S304、RF收发器3将Buffer中的数据存放到符合HID协议的输入数据包中，从而虚拟成一个HID设备；
S305、判断枚举过程是否成功，若成功，则执行后续步骤；否则，退出本过程；
所述枚举过程即主机1识别RF收发器3的设备识别过程，只有主机1准确地识别出插接到其USB接口上的RF收发器3，才能与RF收发器3建立起数据通讯链路；
S306、RF收发器3以USB通信协议的方式上传游戏手柄数据给主机1，使主机1响应用户的游戏操作，返回步骤S301。
(2)主机1控制遥控器2的过程，此过程与上述遥控器2控制主机1的过程相似，只是数据处理的方向相反。当遥控器2上的游戏开关按键按下后，体感游戏手柄电路模块开始工作，主机1会根据游戏的进度，发送震动、Audio开关、体感开 关的控制命令数据，调用遥控器2中的相应模块，实现主机1对遥控器2的控制。其数据整理过程参见图4所示：
S401、RF收发器3获取主机1发送的控制命令数据；
S402、RF收发器3将接收到的数据存放到缓冲区Buffer中；
S403、判断Buffer中第一个字节的数据是否为0x5A,若是，则认为RF收发器3获取到的数据是游戏手柄数据，执行后续步骤；否则，认为是其它设备数据，退出本过程；
S404、RF收发器3将Buffer中的数据存放到符合HID协议的输出数据包中；
S405、判断枚举过程是否成功，若成功，则执行后续步骤；否则，退出本过程；
所述枚举过程即遥控器2识别RF收发器3的设备识别过程；
S406、RF收发器3以射频信号的方式反馈主机1的控制命令数据给遥控器2，返回步骤S401。
作为本实施例的一种优选设计方式，本实施例的遥控器2在传输常规电视遥控信号时，采用红外方式发射给主机1；而在传输游戏手柄数据时，采用射频信号的方式与主机1进行数据交互。当然，也可以将遥控器2生成的常规电视遥控信号以射频信号的方式进行发射，本实施例对此不进行具体限制。
应当指出的是，本实施例的游戏手柄功能除了可以应用在电视机的遥控器上，也可以应用在其他设备上，本实施例不限于此。
当然，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。