具体实施方式

本申请实施例通过提供一种光刺激系统，解决了现有技术中激光器造价昂贵，设备复杂，使得设备成本高且不容易达到实验目的的技术问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种光刺激方法，应用于控制器中，所述控制器设置在光刺激系统中，所述光刺激系统还包括：LED光源，所述控制器与所述LED光源通信连接，所述LED光源与受控对象相连，所述受控对象体内设置有光敏蛋白，所述方法包括：接收用于调整所述受控对象运动状态的控制参数；获取与所述控制参数对应的目标指令标志位的目标值，所述目标指令标志位为用于驱动所述LED光源的多个指令标志位中的一个或多个；在所述目标值为预设值时，根据所述控制参数，驱动所述LED光源执行与所述控制参数对应的操作，以刺激所述受控对象体内的光敏蛋白，对所述受控对象的运动进行控制。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例一

本实施例提供了一种光刺激方法，如图1所示，为本说明书实施例提供的光刺激方法的流程图，应用于控制器中，所述控制器设置在光刺激系统中，所述光刺激系统还包括：LED光源，所述控制器与所述LED光源通信连接，所述LED光源与受控对象相连，所述受控对象体内设置有光敏蛋白，所述方法包括以下步骤：

步骤S101：接收用于调整所述受控对象运动状态的控制参数；

步骤S102：获取与所述控制参数对应的目标指令标志位的目标值，所述目标指令标志位为用于驱动所述LED光源的多个指令标志位中的一个或多个；

步骤S103：在所述目标值为预设值时，根据所述控制参数，驱动所述LED光源执行与所述控制参数对应的操作，以刺激所述受控对象体内的光敏蛋白，对所述受控对象的运动进行控制。

在具体实施过程中，首先执行步骤S101：接收用于调整所述受控对象运动状态的控制参数。

具体来说，受控对象可以为鸽子等小动物，控制参数可以包含多种参数，例如：LED光源的启动控制参数、LED光源的脉冲波形调整参数、LED光源的关闭控制参数等。通过这些控制参数可以控制LED光源执行不同的操作，从而控制受控对象进行一系列运动，如控制鸽子执行跑、跳、展翅等运动。

作为一种可选的实施例，在所述接收用于调整所述受控对象运动状态的控制参数之后，步骤S101还包括：

确定所述控制参数的目标长度；

基于所述目标长度，以及参数长度与驱动指令之间的预设关系，确定与所述目标长度对应的驱动指令；

将所述驱动指令对应的指令标志位的值设置为所述预设值。

具体实施过程中，参数长度与驱动指令之间的预设关系可以是预先设置好的，不同的驱动指令，对应的参数长度可以不同。本说明书实施例中，驱动指令可以包括LED光源的启动指令、LED光源的关闭指令、LED光源的参数调整指令等。每个驱动指令对应的参数长度可以根据实际需要进行设定，例如，LED光源的启动指令对应的参数长度可以为35字节、LED光源的关闭指令对应的参数长度可以为40字节。

在接收到控制参数后，确定控制参数的目标长度，并基于参数长度与驱动指令之间的预设关系，确定接收到的控制参数对应的驱动指令。仍沿用上面的例子，若接收到的控制参数的目标长度为35字节，通过预设关系，能够确定控制参数对应的驱动指令为LED光源的启动指令，进一步的将LED光源的启动指令对应的指令标志位设置为预设值。具体的，预设值可以根据实际需要进行设定，例如，预设值为1。

另外，若未在参数长度与驱动指令之间的预设关系中查找到目标长度，可以清除控制参数并向后台控制器返回信息，例如：控制终端清除该控制参数并向后台控制器返回信息如“参数长度不合法，请重新输入”等。

作为一种可选的实施例，在所述确定所述控制参数的目标长度之前，步骤S101还包括：检测是否接收到所述控制参数的尾帧，若接收到所述尾帧，执行所述确定所述控制参数的目标长度的步骤。

具体来说，每一个控制参数的代码末尾会携带一个尾帧，接收到控制参数后，先要检测这个控制参数是否携带有尾帧，检测到尾帧之后再进行下一步的操作。例如：控制参数的尾帧设置为0100，在接收到一个控制参数时，系统会逐字节检测该控制参数，直到接收到0100后停止接收控制参数，然后再判断接收到的控制参数的目标长度。

进一步的，执行步骤S102：获取与所述控制参数对应的目标指令标志位的目标值，所述目标指令标志位为用于驱动所述LED光源的多个指令标志位中的一个或多个。

在步骤S102中，每一个控制参数会有其对应的指令标志位，控制参数可以有多个，如：LED光源的启动控制参数、LED光源的脉冲波形调整参数、LED光源的关闭控制参数等，对应的指令标志位可以分别为：启动标志位、光源调整标志位、关闭标志位等。针对每个指令标志位来说，指令标志位可以存在多个状态值，以指令标志位存在两个状态值为例，若指令标志位的值为1，则表征需要根据控制参数执行对应的指令，若指令标志位的值为0，则不执行对应的指令。

本说明书实施例中，在获取控制参数后，确定与控制参数对应的目标指令标志位的目标值，例如，在获取到LED光源的启动控制参数，读取启动标志位的当前值，作为目标值。

进一步，执行步骤S103：在所述目标值为预设值时，根据所述控制参数，驱动所述LED光源执行与所述控制参数对应的操作，以刺激所述受控对象体内的光敏蛋白，对所述受控对象的运动进行控制。

具体实施过程中，指令标志位的预设值可以根据实际需要进行设置，预设值可以是指令标志位包含的状态值中的任一值，本说明书实施例中，将用于表征执行控制参数对应的指令的状态值作为目标值。以目标值为1为例，控制参数为控制受控对象跑的参数，当其对应的指令标志位的值为1时，驱动LED光源发出与控制参数对应的光信号，通过该光信号刺激植入受控对象体内的光敏蛋白，进而控制受控对象进行跑的动作。

光敏蛋白是一种蛋白质，它在神经细胞上表达的光敏离子通道能够响应特定波长和强度的光信号，使特定的离子通过，导致细胞膜两侧的电位发生变化，从而实现精准地激活或抑制神经细胞，进而实现控制受控对象进行各种运动的效果。

作为一种可选的实施例，步骤S103中根据所述控制参数，驱动所述LED光源执行与所述控制参数对应的操作，包括：检测所述控制参数的参数值是否位于预设的参数范围内；若是，则根据所述控制参数，驱动所述LED光源执行与所述控制参数对应的操作。

具体来说，为了保护系统和设备，控制参数有预设的参数范围。在根据控制参数驱动LED光源之前，要先检测该控制参数是否在预设参数范围内，符合预设参数范围的控制参数才能用来驱动光源。例如：预设驱动参数的控制时长为0-20s，当接收到的驱动控制参数控制时长为15s时，则该驱动参数符合预设参数范围。

为了更好地对本发明实施例的方案进行理解，如图2、图3所示，本发明提供了控制器设置指令标志位的流程图和控制器根据指令标志位目标值驱动LED光源的流程图对本方案进行进一步解释。

其中图2为控制器设置指令标志位的流程图，其主要流程为：

301：是否接收到尾帧；

判断是否接收到控制参数的尾帧，例如：参数尾帧为0100，则检测是否接收到0100结尾的控制参数。

若接收到控制参数尾帧，执行302：校验参数的长度；

若未接收到尾帧，执行3012：判断缓存区是否溢出。

校验参数长度即判断参数的长度是否符合预设长度，本实施例已作详细介绍，在此不再赘述；控制器内设置有缓存区，缓存区预设有最大参数长度，当控制器没有接收到参数尾帧时，会将已接收的参数存入缓存区。

当缓存区存储的参数长度已经超过预设最大参数长度时，代表缓存区溢出，执行3013：接收错误，清除已接收的参数。

当缓存区中参数长度未超过最大参数长度时，代表缓存区未溢出，则执行3014：继续接收参数存入缓存区，直至接收到尾帧。

执行303：判断参数长度是否满足预设长度。

当参数长度满足预设长度，执行304：控制参数对应指令标志位设置为目标值；

若参数长度不满足预设长度，执行3031：接收错误，清除参数。

最后，执行305：清除指令标志位。

即将设置为目标值的指令标志位清零。

图3为控制器根据指令标志位目标值驱动LED光源的流程图，其主要流程为：

首先执行401：控制器初始化。

然后执行402：检测指令标志位；403：是否存在指令标志位设置为目标值。

若存在指令标志位设置为目标值，执行404：判断目标指令标志位为什么指令。

即，存在指令标志位设置为目标值时，将该指令标志位确认为目标指令标志位，进一步判断目标指令标志位为哪种指令，例如：启动指令、时间控制指令、结束指令等。

若不存在指令标志位设置为目标值，则重复执行402.

判断完目标指令标志位为哪种指令后，执行405、406：参数范围校验；执行4051、4061：是否通过校验。

即判断该控制参数是否满足预设参数范围。

若满足，执行4052、4062：返回确认帧。

即向后台控制器发送确认信息，然后执行4053：清除指令标志位目标值；4063：开始驱动LED。

若该控制参数不满足预设参数范围，执行4053、4067：清除指令标志位目标值。

开始驱动LED光源后，执行4064：检测是否有中止参数。

即检测是否存在中止LED光源运行的参数。

若没有检测到，则执行4065：正常驱动光源直至驱动结束；

若检测到中止参数，执行4066：中止驱动。

驱动结束之后，执行4067：清除目标指令标志位上的目标值。

最后重复该流程。

实施例二

基于同一发明构思，本说明书实施例提供了一种光刺激装置200，应用于控制器中，所述控制器设置在光刺激系统中，所述光刺激系统还包括：LED光源，所述控制器与所述LED光源通信连接，所述LED光源与受控对象相连，所述受控对象体内设置有光敏蛋白，如图4所示，为其装置示意图，所述光刺激装置包括：

接收单元201，接收用于调整所述受控对象运动状态的控制参数；

获取单元202，用于获取与所述控制参数对应的目标指令标志位的目标值，所述目标指令标志位为用于驱动所述LED光源的多个指令标志位中的一个或多个；

驱动单元203，用于在所述目标值为预设值时，根据所述控制参数，驱动所述LED光源执行与所述控制参数对应的操作，以刺激所述受控对象体内的光敏蛋白，对所述受控对象的运动进行控制。

作为一种可选的实施例，在所述接收用于调整所述受控对象运动状态的控制参数之后，所述装置还包括：

长度校验单元，用于确定所述控制参数的目标长度；

第一处理单元，基于所述目标长度，以及参数长度与驱动指令之间的预设关系，确定与所述目标长度对应的驱动指令；

第二处理单元，用于将所述驱动指令对应的指令标志位的值设置为所述预设值。

作为一种可选的实施例，在所述确定所述控制参数的目标长度之前，所述方法还包括：

检测是否接收到所述控制参数的尾帧，若接收到所述尾帧，执行所述确定所述控制参数的目标长度的步骤。

作为一种可选的实施例，所述根据所述控制参数，驱动所述LED光源执行与所述控制参数对应的操作，包括：

检测所述控制参数的参数值是否位于预设的参数范围内；

若是，则根据所述控制参数，驱动所述LED光源执行与所述控制参数对应的操作。

关于上述装置，其中各个单元的具体功能已经在本说明书实施例提供的光刺激方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

实施例三

基于同一发明构思，本说明书实施例提供了一种光刺激系统100，如图5所示为其结构示意图，包括：

后台控制器101、控制终端102，后台控制器101与控制终端102通过无线网络连接；

控制终端102包括：控制器1021、LED光源1022，控制器1021与LED光源1022通信连接，LED光源1022与受控对象相连，受控对象体内设置有光敏蛋白；

后台控制器101，用于获取并发送用于调整受控对象运动状态的控制参数；

控制器1021，用于接收控制参数；获取与控制参数对应的目标指令标志位的目标值，目标指令标志位为用于驱动LED光源1022的多个指令标志位中的一个或多个；在目标值为预设值时，根据控制参数，驱动LED光源1022执行与控制参数对应的操作，以刺激受控对象体内的光敏蛋白，对受控对象的运动进行控制。

本实施例以鸽子为例，用户通过手机或者计算机上的无线通讯模块与控制终端进行无线通信，控制终端可以设置为一个小背包背在鸽子的身上。

具体来说，首先让控制终端102和后台控制器101建立无线连接，后台控制器获取控制参数，可以是通过检测用户输入获得的，也可以是预先设置好的默认控制参数。以用户输入为例，后台控制器101将用户输入的控制参数通过无线网络传送给控制终端102，控制终端102的控制器1021在接收到控制参数后，根据控制参数驱动LED光源1022。LED光源1022被驱动后，发出与控制参数对应的光刺激信号刺激光敏蛋白，光敏蛋白根据光刺激信号控制受控对象进行运动。

在具体实施过程中，后台控制器可以是计算机、手机、遥控装置等等，无线连接网络可以为LoRa、WiFi、ZigBee等等。后台控制器上可以设置有显示屏，显示屏上设置有用于用户与系统进行交互的交互界面，后台控制器通过检测用户在交互界面上的输入操作获取对应的控制参数。用户通过交互界面输入用于调整受控对象运动状态的控制参数，运动状态可以是向前向后走、转圈、展翅等，具体的，控制参数可以是光刺激波形的相关参数或者控制命令，如波形长度、间隔时间、中断指令等等。通过不同的波形产生不同的光刺激信号进而使光敏蛋白在不同的刺激下激活或抑制受控对象不同的神经细胞，就可以控制控制受控对象进行不同的运动。

控制终端中可以包含电源模块、控制器、可控恒流源电路和LED光源。具体操作时，控制终端的电源模块为控制器和可控恒流源电路供电，控制器接收控制参数后，根据控制参数来控制可控恒流源电路为LED光源提供电流以驱动LED光源。LED光源被驱动后产生光刺激信号刺激光敏蛋白，光敏蛋白接收光刺激信号后根据光刺激信号控制受控对象进行运动。

进一步地，所述后台控制器，还用于检测所述控制参数是否符合系统预设参数范围，若符合，则发送所述控制参数至所述控制终端。

具体来讲，后台控制器会将控制参数打包发出，在打包控制参数前，先要判断其获取的控制参数是否在预先设置的参数范围内，如果符合预设的参数范围，则将控制参数打包发出；如果不符合，就返回一个信息给用户。例如，预设的光功率为0～30mW、时间为20s，若用户输入的控制参数为“24mW、15s”，则符合预设的参数范围，后台控制器将该控制参数打包发出；若用户输入的控制参数为“34mW、10s”，则不符合预设的参数范围，后台控制器不打包该控制参数，并向用户发送信息如“输入错误，请重新输入”等。

进一步地，所述后台控制器和所述控制终端通过蓝牙进行无线数据传输。

具体来讲，后台控制器和控制终端中各包含一个蓝牙通讯模块，后台控制器接收到控制参数后通过其上的蓝牙通讯模块发送给控制终端的蓝牙通讯模块。

作为一种可选的实施例，控制器1021，还用于：确定控制参数的目标长度；基于目标长度，以及参数长度与驱动指令之间的预设关系，确定与目标长度对应的驱动指令；将驱动指令对应的指令标志位的值设置为预设值。

关于上述装置，其中各个单元的具体功能已经在本说明书实施例提供的光刺激方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

作为一种可选的实施例，所述LED光源的输出光功率为3-10mW。

具体来说，在本领域中，一般需要光功率达到3mW以上才能够打开光敏离子通道。而光功率超过10mW时，由于输出功率太大势必会使LED光源发热而导致受控对象身体受损。故将LED光源的输出光功率设置为3-10mW。

作为一种可选的实施例，所述控制终端还包括驱动装置，所述驱动装置与所述控制器采用排针排孔方式连接。

具体来讲，为了尽量缩小控制终端的尺寸大小，在设计时将控制终端分为控制器和驱动装置。将控制器和驱动装置使用排针排孔连接，即将控制器和驱动装置上下重叠，在控制器或者驱动装置上设置排针，另一个装置上设置排孔，然后使用排针插排孔的方式连接两个装置。

作为一种可选的实施例，所述控制器还用于：

在根据所述控制参数驱动所述LED光源时，向所述后台控制器发送所述LED光源的状态信息。

具体来说，由于控制终端与后台控制器为无线连接，为了方便用户实时得知控制终端的运行状态，每当控制终端驱动LED光源时，都会向后台控制器发送LED光源的运行状态。例如：控制终端驱动LED光源启动时，想后台控制器发送“已启动LED光源”信息。

进一步地，将stm32f103c8t6处理器作为所述控制装置的处理器。

具体来说，stm32f103c8t6处理器的尺寸最小，更加满足硬件部分设计达到小尺寸的要求。其作用是接收、校验并解析来自后台控制程序的指令，然后驱动功率部分输出符合要求的光信号波形。

进一步地，采用LM3402开关芯片作为功率装置的主功率芯片。

具体来讲，为了达到调光效果，并考虑到色差问题，功率装置可以采用LM3402开关芯片作为主功率芯片，接收来自微处理器的PWM信号，通过PWM调光的方式达到调光效果。

关于上述系统，其中各个结构和器件的具体功能已经在本说明书实施例提供的光刺激方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

1、通过将激光器改为LED光源，解决了现有技术中激光器造价昂贵，设备复杂，使得实验成本高且不容易达到实验目的的技术问题，实现了动物机器人实验的简单化、低成本化。

2、通过使用无线网络连接后台控制器和控制终端，解决了现有技术中使用有线连接的方式进行光刺激动物机器人实验大大限制了动物机器人活动范围的技术问题，实现了对动物机器人活动范围的扩大。

3、采用排针排孔的连接方式连接控制终端的控制器和驱动装置，大大缩小了控制终端的尺寸，更方便受控对象携带，使实验效果更佳。

4、将LED光源的输出光功率设置为3-10mW，并将LED光源设置在受控对象体外，在能够打开光敏离子通道的同时，又能避免过大的输出功率对受控对象的大脑造成烧伤。

实施例四

基于与前述实施例中光刺激方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。