基于IAIDL 的家庭網(wǎng)關(guān)設計與實現(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)絡技術(shù)更廣泛地深人家庭生活而設計的新型家用電器。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)絡和Internet 外部網(wǎng)絡，完成內(nèi)外網(wǎng)絡間不同通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換及家庭內(nèi)各信息家電之間的智能協(xié)作，實現(xiàn)對家電設備的智能管理和遠程控制。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)平臺及軟件

在本文的家庭網(wǎng)關(guān)設計中, 以ARM 7 作為家庭網(wǎng)關(guān)硬件平臺。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，嵌入式數(shù)據(jù)庫MySQLite 存放每個家電的注冊信息、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 服務器BOA 調(diào)用相應的CGI 應用程序來執(zhí)行遠程監(jiān)控操作。下面就來介紹一下在ARM 7 開發(fā)平臺下進行的基于IAIDL 的信息家電家庭網(wǎng)關(guān)的設計與實現(xiàn)過程。

2. 3.IAIDL 編譯器設計與實現(xiàn)

位于家庭網(wǎng)關(guān)上的IAIDL 編譯器主要用于實現(xiàn)家庭網(wǎng)絡中各類信息家電的注冊管理、控制管理及狀態(tài)管理等基本服務。按照IAIDL 規(guī)范書寫的設備描述文件即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、存儲和使用的方式表示，稱為中間信息）存儲在網(wǎng)關(guān)上的數(shù)據(jù)庫中，當用戶對某設備發(fā)出操作請求時，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相應的操作界面，用于反映該設備的狀態(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 實現(xiàn)的。它們是特意為編寫編譯程序和解釋程序的人設計的工具，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 ＇＞＇{//提取設備名和設備類型
device_name = $1; type_name=$3;
//檢測該類型是否已經(jīng)存在于設備類型表中
flag=check_type(type_name)； ……；
//向設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)絡的核心部分，它被用來連接整個家庭信息網(wǎng)絡的中心控制服務器和內(nèi)外網(wǎng)，完成內(nèi)外網(wǎng)絡間不同通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換及家庭內(nèi)各信息家電之間的智能協(xié)作，實現(xiàn)對家電設備的智能管理和遠程控制。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