基于IAIDL 的家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.引言

信息家電就是利用電腦、電信和電子技術(shù)與傳統(tǒng)家電相結(jié)合的創(chuàng)新產(chǎn)品，是為了使數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更廣泛地深人家庭生活而設(shè)計(jì)的新型家用電器。嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)是信息家電所處的家庭信息網(wǎng)絡(luò)的核心部分，也是智能家居的心臟，它被用來連接信息家電網(wǎng)絡(luò)和Internet 外部網(wǎng)絡(luò)，完成內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)間不同通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換及家庭內(nèi)各信息家電之間的智能協(xié)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電設(shè)備的智能管理和遠(yuǎn)程控制。圖1 為該家庭網(wǎng)關(guān)的概要功能示意圖。

圖1 家庭網(wǎng)關(guān)功能結(jié)構(gòu)圖

2.信息家電網(wǎng)關(guān)開發(fā)平臺(tái)及軟件

在本文的家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)中, 以ARM 7 作為家庭網(wǎng)關(guān)硬件平臺(tái)。裁減并移植嵌入式操作系統(tǒng)uCLinux 提供底層軟件支撐。信息家電通過IAIDL （信息家電接口定義語言）向家庭網(wǎng)關(guān)注冊(cè)，嵌入式數(shù)據(jù)庫MySQLite 存放每個(gè)家電的注冊(cè)信息、參數(shù)值以及狀態(tài)信息等。IAIDL 編譯器和專家協(xié)作系統(tǒng),用于實(shí)現(xiàn)異構(gòu)信息家電之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換,以及信息家電之間的智能協(xié)作。嵌入式WEB 服務(wù)器BOA 調(diào)用相應(yīng)的CGI 應(yīng)用程序來執(zhí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控操作。下面就來介紹一下在ARM 7 開發(fā)平臺(tái)下進(jìn)行的基于IAIDL 的信息家電家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程。

2. 3.IAIDL 編譯器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

位于家庭網(wǎng)關(guān)上的IAIDL 編譯器主要用于實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)中各類信息家電的注冊(cè)管理、控制管理及狀態(tài)管理等基本服務(wù)。按照IAIDL 規(guī)范書寫的設(shè)備描述文件即IAIDL 文件由各家電廠商提供，IAIDL 的原料信息則由用戶遠(yuǎn)程操作不同種類信息家電提供。我們將從IAIDL 中提取出來的信息（以一種易記錄、存儲(chǔ)和使用的方式表示，稱為中間信息）存儲(chǔ)在網(wǎng)關(guān)上的數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)用戶對(duì)某設(shè)備發(fā)出操作請(qǐng)求時(shí)，我們先根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)信息在客戶端生成一個(gè)相應(yīng)的操作界面，用于反映該設(shè)備的狀態(tài)和屬性信息，用戶選擇執(zhí)行完某一具體操作后，若設(shè)備的狀態(tài)和屬性發(fā)生了變化，數(shù)據(jù)庫中相關(guān)數(shù)據(jù)表和客戶機(jī)的操作界面將同步體現(xiàn)出來。而這種完成提取中間信息的工作和界面自動(dòng)生成工作的軟件就是本文中要加入家庭網(wǎng)關(guān)的IAIDL 編譯器的接口解釋器和界面解釋器部分。圖2 為IAIDL 編譯器在家庭網(wǎng)關(guān)中的功能結(jié)構(gòu)圖。

圖2 IAIDL 編譯器功能結(jié)構(gòu)圖

IAIDL 編譯器是采用lex 和yacc 實(shí)現(xiàn)的。它們是特意為編寫編譯程序和解釋程序的人設(shè)計(jì)的工具，適用于在輸入中查找模式或者擁有輸入或命令語言的任何應(yīng)用程序。下列程序段是IAIDL 使用語法分析器yacc 在定義段的部分內(nèi)容（接口解釋器）：

A：P IS ＇＜ ＇P ＇＞＇{//提取設(shè)備名和設(shè)備類型
device_name = $1; type_name=$3;
//檢測(cè)該類型是否已經(jīng)存在于設(shè)備類型表中
flag=check_type(type_name)； ……；
//向設(shè)備類型表中添加新的類型信息

insert_device_type(device_type,type_name,type_name);
……；}；

4.智能家庭網(wǎng)關(guān)體系結(jié)構(gòu)

智能家居網(wǎng)關(guān)是家庭信息網(wǎng)絡(luò)的核心部分，它被用來連接整個(gè)家庭信息網(wǎng)絡(luò)的中心控制服務(wù)器和內(nèi)外網(wǎng)，完成內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)間不同通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換及家庭內(nèi)各信息家電之間的智能協(xié)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電設(shè)備的智能管理和遠(yuǎn)程控制。圖3 為該家庭網(wǎng)關(guān)的體系結(jié)構(gòu)。

圖3 智能家庭網(wǎng)關(guān)體系