技术领域
[0001] 本
发明涉及互联网教育编程技术领域，具体为基于互联网和RFID的远程无线实时在线编程下载控制系统。
背景技术
[0002] 近年来，政府和社会对编程教育也逐渐重视起来，我国少儿编程或许正经历着从“非刚需”向“刚需”的转变。由此可以看出其发展前景十分可观，因此我们进一步分析了该行业目前存在的痛点，主要包括以下四个方面：
[0003] 痛点一：现有的儿童编程教育模式存在弊端
[0004] 当前青少儿编程教育都采用线上的教学模式，从最初的一对一教学，逐渐变成小班直播式教学，青少儿在家用手机或者电脑观看直播或者视频
教程，出现的问题不能及时解决，线上教学不能保证青少儿是否在学习编程，学习效果不佳，不能正确的引导青少儿学习编程。
[0005] 痛点二：用于教学的编程语言难以选择
[0006] 主流的培训机构提供的课程包括scratch，C与C++，还有python四种语言。scratch几乎是所有少年编程班的入
门课程。scratch并非语言，在
软件中儿童能用类似积木堆叠的方法来实现代码的快速编程，不涉及代码的编写。图形化编程并不是真正的编程，只是训练编程的逻辑思维，就像数学的加减乘除一样，很
基础。而学习
算法编程需要有一定的英语基础，所以设计适用于全国少儿的过渡性课程才是中国少儿编程发展的关键。对青少儿帮助最大的是C语言以及C++和python，中小学生信息奥林匹克竞赛考察的是C++语言，C++是在C语言的基础上增加了新特性，能够很容易做到
可视化的编程，但是初学者直接学习C++会很吃
力，尤其对于青少年，很容易将其编程兴趣给磨灭，C语言相对简单，学了C语言相当于学了C++的一半，从C语言转向C++时，不需要从头开始。但是由于C语言很难做到可视化编程，所以，需要跟
硬件结合起来才能够引发学习兴趣，达到较好的培训效果，由于跟硬件挂钩，对教师的
水平要求较高，这种师资不太好挖掘，因此培训机构大都不选择使用。
[0007] 痛点三：现有的儿童编程软件和硬件严重脱钩，儿童知其然，而不知其所以然[0008] 现有的儿童编程软件几乎脱离硬件存在，儿童在学习过程中对硬件构成一无所知，不知道
机器人为什么会有像人一样的感官、语言及动作，更无法随着培训的深入和年龄的增长，创新和创造性地增加和完善机器人的功能，在创新教育方面有很大的缺失。
[0009] 痛点四：现有的儿童编程线上和线下无法做到有效的结合
[0010] 现有的儿童编程培训班要么是线上要么是线下的培训模式。如著名的线下编程培训“乐高机器人编程”，其硬件成本和线下培训
费用高昂，一般家庭难以负担，线下培训课程结束后，儿童无法根据自己的兴趣点进行在线的编程和实验，培训效果有限。而线上编程，如“编程猫”，儿童只能面对电脑进行编程学习，编程的成果也只能在电脑上显示，这种编程学习大大的降低了儿童对编程学习的兴趣。如果有一种编程学习的平台，儿童不仅可以学习编程，而且还可以供儿童玩耍，这样就可以大大地提升了编程的教学效果。
[0011] 要做到儿童编程软硬件结合及线上和线下相结合，必须要有一个远程无线实时在线编程下载的控制系统。
[0012] 参考中国
专利申请公开号为CN107703818A的一种基于WiFi的无线编程创客教育智能
控制器，将远程终端运行上位机的图形化编程模
块和用户信息传送给
服务器，然后服务器再对传过来的图形化编程模块编译后，通过WiFi无线路由器下载到其智能控制器中。这种方式存在如下弊端：(1)程序不是在终端用户电脑上直接操控在线编译下载，而是传送给服务器，由服务器来编译和下载，时延长，用户无法得到及时反馈，无法实时体验程序编译和下载过程。(2)根据该专利提供的技术可知，服务器每次只能对一个编程终端的图形化编程模块进行编译，并在同一时刻只能对一个智能控制器进行程序下载，如果存在多个编程终端用户同时操作，其排队编译下载的时延将会更长。
发明内容
[0013] (一)解决的技术问题
[0014] 针对
现有技术的不足，本发明提供了基于互联网和RFID的远程无线实时在线编程下载控制系统，解决了现有的远程无线实时在线编程下载的控制系统，技术实时性差，无法多用户同时操作，同时现有儿童编程培训模式中无法做到线上和线下有效结合的问题。
[0015] (二)技术方案
[0016] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于互联网和RFID的远程无线实时在线编程下载控制系统，包括远程终端、线下可联网电脑、RFID编程下载收发器、可编程教育玩具和网络摄像机，所述远程终端通过互联网与教育培训机构的线下可联网电脑进行通讯，且远程终端与线下可联网电脑进行一对一
配对，所述线下可联网电脑通过RFID编程下载收发器与可编程教育玩具进行通讯，且网络摄像机实时拍摄可编程教育玩具的状态，并将现场可编程教育玩具的运行状态实时传送至远程终端。
[0017] 优选的，所述远程终端和线下可联网电脑之间通讯的信息只有各类图形化和语言化程序编译后的二进制或十六进制信息以及反馈信息。
[0018] 优选的，所述远程终端上能够实时看到程序下载
进度条和下载成功与否反馈信息。
[0019] 优选的，多个所述远程终端和多台线下可联网电脑能够同时操作，无需排队等候。
[0020] 优选的，所述远程终端和线下可联网电脑之间的通讯互联网为以太网。
[0021] 优选的，所述远程终端内能够进行程序的编译和下载，也能够通过远程桌面控制线下可联网电脑直接进行编程、编译和下载操作。
[0022] 优选的，所述远程终端和线下可联网电脑分别有一个上位机处理软件，能够对正在下载的程序实时解码并远程发送，程序下载过程和程序调试及用户体验和本地下载无异，且上位机处理软件为Keil、CCS、Quartus II或ISE中的一种，同时上位机处理软件不限于以上这些软件，可根据实际情况进行选择使用。
[0023] 优选的，基于互联网和RFID的远程无线实时在线编程下载控制系统的控制方法，具体包括以下步骤：
[0024] S1、线下可编程电脑通过USB
接口的RFID编程下载收发器与可编程教育玩具上的RFID编程下载收发器进行“握手”通信，“握手”通信成功，则进入步骤S2，否则继续“握手”；
[0025] S2、线下可编程电脑通过以太网式互联网与远程终端电脑上的虚拟USB端口进行“握手”通信，“握手”通信成功，则进入步骤S3，否则继续“握手”；
[0026] S3、远程终端上位机软件通过虚拟USB端口判断终端用户是否启动程序下载，如果终端用户启动程序下载，则进入步骤S4，否则继续等待；
[0027] S4、远程终端上位机软件截获编程工具软件发给虚拟USB端口的数据，并通过以太网转发送给远程线下可编程电脑；
[0028] S5、远程线下可编程电脑上位机软件接收到远程终端发过来的数据后，将数据转发到连接RFID编程下载收发器的USB端口；
[0029] S6、USB
连接线下可编程电脑的RFID编程下载收发器再通过无线射频将数据发送给带有RFID编程下载收发器的可编程教育玩具；
[0030] S7、接着由可编程教育玩具上面的RFID编程下载收发器实现对可编程教育玩具上的处理器进行编程；
[0031] S8、编程过程中，可编程教育玩具上的处理器反馈
信号通过RFID编程下载收发器以无线射频的方式发送给线下可编程电脑的RFID编程下载收发器；
[0032] S9、线下可编程电脑的RFID编程下载收发器读取连接RFID编程下载收发器的USB端口获得反馈信号，再通过以太网发送给远程终端电脑；
[0033] S10、远程终端电脑上位机软件收到线下可编程电脑发过来的反馈信号后，将其通过虚拟USB端口发送给编程工具软件；
[0034] S11、在编程工具软件中即可实时观察到编程进度，直到程序下载成功；
[0035] S12、程序远程下载成功后，远程终端上位机通过虚拟USB端口数据判断终端用户是否进入程序调试模式，如果是，则进入步骤S13，否则结束编程、通过网络摄像机远程观看可编程教育玩具运行状态；
[0036] S13、远程终端上位机软件截获编程工具软件发给虚拟USB端口的调试数据，并通过以太网转发给远程线下可编程电脑；
[0037] S14、远程线下可编程电脑上位机接收到远程终端发过来的调试数据后，转发到连接RFID编程下载收发器的USB端口；
[0038] S15、通过USB连接线下可编程电脑的RFID编程下载收发器再通过无线射频将调试数据发送给带有RFID编程下载收发器的可编程教育玩具；
[0039] S16、可编程教育玩具上的处理器实时地反馈调试信息，并逆向层层地将调试反馈信息发回给远程终端编程工具软件。
[0040] 优选的，终端设备包括
存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的
计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如
权利要求1-6任一项所述方法的步骤。
[0041] 优选的，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述方法的步骤。
[0042] (三)有益效果
[0043] 本发明提供了基于互联网和RFID的远程无线实时在线编程下载控制系统。与现有技术相比具备以下有益效果：该基于互联网和RFID的远程无线实时在线编程下载控制系统，包括远程终端、线下可联网电脑、RFID编程下载收发器、可编程教育玩具和网络摄像机，远程终端通过互联网与教育培训机构的线下可联网电脑进行通讯，且远程终端与线下可联网电脑进行一对一配对，线下可联网电脑通过RFID编程下载收发器与可编程教育玩具进行通讯，且网络摄像机实时拍摄可编程教育玩具的状态，并将现场可编程教育玩具的运行状态实时传送至远程终端，可实现实时快速地进行远程编程的下载，可以多用户同时进行远程编程下载，结合本发明提出的编程教育的培训方法，每个培训对象的远程终端电脑对应一台线下可编程电脑和RFID编程下载收发器，以及一台可编程玩具，通过网络摄像机可将对应的可编程玩具的视频实时传送给培训对象，从而可使线上和线下的培训做到有效的结合，本发明的远程终端和线下可联网电脑分别有一个上位机处理软件，能够对正在下载的程序实时解码并远程发送，程序下载和调试过程及用户体验和本地下载无异。
附图说明
[0044] 图1为本发明系统的结构原理图；
[0046] 图中，1远程终端、2线下可联网电脑、3 RFID编程下载收发器、4可编程教育玩具、5网络摄像机、6互联网。
具体实施方式
[0047] 下面将结合本发明
实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048] 请参阅图1-2，本发明实施例提供一种技术方案：基于互联网和RFID的远程无线实时在线编程下载控制系统，包括远程终端1、线下可联网电脑2、RFID编程下载收发器3、可编程教育玩具4和网络摄像机5，远程终端1通过互联网6与教育培训机构的线下可联网电脑2进行通讯，且远程终端1与线下可联网电脑2进行一对一配对，线下可联网电脑2通过RFID编程下载收发器3与可编程教育玩具4进行通讯，该RFID可自动或手动选择无线通信
频率，可以满足十个以上无线下载器同时进行操作，且网络摄像机5实时拍摄可编程教育玩具4的状态，并将现场可编程教育玩具4的运行状态实时传送至远程终端1。
[0049] 本发明中，远程终端1和线下可联网电脑2之间通讯的信息只有各类图形化和语言化程序编译后的二进制或十六进制信息以及反馈信息，这个过程跟直接在线下可联网电脑2上操作过程一致。
[0050] 本发明中，远程终端1上能够实时看到程序下载进度条和下载成功与否反馈信息。
[0051] 本发明中，多个远程终端1和多台线下可联网电脑2能够同时操作，无需排队等候。
[0052] 本发明中，远程终端1和线下可联网电脑2之间的通讯互联网6为以太网。
[0053] 本发明中，远程终端1内能够进行程序的编译和下载，也能够通过远程桌面控制线下可联网电脑2直接进行编程、编译和下载操作。
[0054] 本发明中，远程终端1和线下可联网电脑2分别有一个上位机处理软件，能够对正在下载的程序实时解码并远程发送，程序下载过程和程序调试及用户体验和本地下载无异，且上位机处理软件为Keil、CCS、Quartus II或ISE中的一种，，同时上位机处理软件不限于以上这些软件，可根据实际情况进行选择使用，本发明直接利用
单片机、ARM、DSP或FPGA处理器对应的上位机工具软件来进行编程教学，此类软件功能丰富，可以实现程序的编写、编译、调试和下载，本发明的目的是让培训对象在利用此类软件对远程可编程教育玩具4进行下载和程序调试的过程跟在本地通过USB连接可编程教育玩具4进行程序下载和调试的效果一样。
[0055] 本发明中，基于互联网和RFID的远程无线实时在线编程下载控制系统，的控制方法，具体包括以下步骤：
[0056] S1、线下可编程电脑2通过USB接口的RFID编程下载收发器3与可编程教育玩具4上的RFID编程下载收发器3进行“握手”通信，“握手”通信成功，则进入步骤S2，否则继续“握手”；
[0057] S2、线下可编程电脑2通过以太网式互联网6与远程终端1电脑上的虚拟USB端口进行“握手”通信，“握手”通信成功，则进入步骤S3，否则继续“握手”；
[0058] S3、远程终端1上位机软件通过虚拟USB端口判断终端用户是否启动程序下载，如果终端用户启动程序下载，执行编程工具软件中的程序下载命令，则进入步骤S4，否则继续等待；
[0059] S4、远程终端1上位机软件截获编程工具软件发给虚拟USB端口的数据，并通过以太网转发送给远程线下可编程电脑2；
[0060] S5、远程线下可编程电脑2上位机软件接收到远程终端1发过来的数据后，将数据转发到连接RFID编程下载收发器3的USB端口；
[0061] S6、USB连接线下可编程电脑2的RFID编程下载收发器3再通过无线射频将数据发送给带有RFID编程下载收发器3的可编程教育玩具4；
[0062] S7、接着由可编程教育玩具4上面的RFID编程下载收发器3实现对可编程教育玩具4上的处理器进行编程；
[0063] S8、编程过程中，可编程教育玩具4上的处理器反馈信号通过RFID编程下载收发器3以无线射频的方式发送给线下可编程电脑2的RFID编程下载收发器3；
[0064] S9、线下可编程电脑2的RFID编程下载收发器3读取连接RFID编程下载收发器3的USB端口获得反馈信号，再通过以太网发送给远程终端1电脑；
[0065] S10、远程终端1电脑上位机软件收到线下可编程电脑2发过来的反馈信号后，将其通过虚拟USB端口发送给编程工具软件；
[0066] S11、在编程工具软件中即可实时观察到编程进度，直到程序下载成功；
[0067] S12、程序远程下载成功后，远程终端1上位机通过虚拟USB端口数据判断终端用户是否进入程序调试模式，如果是，则进入步骤S13，否则结束编程、通过网络摄像机5远程观看可编程教育玩具4运行状态；
[0068] S13、远程终端1上位机软件截获编程工具软件发给虚拟USB端口的调试数据，并通过以太网转发给远程线下可编程电脑2；
[0069] S14、远程线下可编程电脑2上位机接收到远程终端1发过来的调试数据后，转发到连接RFID编程下载收发器3的USB端口；
[0070] S15、通过USB连接线下可编程电脑2的RFID编程下载收发器3再通过无线射频将调试数据发送给带有RFID编程下载收发器3的可编程教育玩具4；
[0071] S16、可编程教育玩具4上的处理器实时地反馈调试信息，并逆向层层地将调试反馈信息发回给远程终端1编程工具软件，即：可编程玩具处理器→可编程玩具上的RFID控制器→线下可编程电脑2端的RFID控制器→线下可编程电脑2端的USB→线下可编程电脑2→远程终端1电脑→虚拟USB端口→编程工具软件。
[0072] 本发明中，终端设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任一项所述方法的步骤。
[0073] 本发明中，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述方法的步骤。
[0074] 本发明所对应的培训对象可以在任意一台联网的电脑上学习编程，通过互联网6可实时将编写的程序传输至对应的线下可编程电脑2上，线下可编程电脑2实时通过RFID编程下载收发器3进行下载程序到可编程教育玩具4上，培训对象同时在编程终端的上位机上可通过网络摄像机5实时观看可编程玩具的状态，培训对象可以有效地结合可编程教育玩具4来进行编程的学习。
[0075] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0076] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、
修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
