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基于UPnP的家庭网络照明设备的研究与设计

2012-11-13衡友跃宫纪明况莉莉

巢湖学院学报 2012年3期
关键词:家庭网络照明设备淮北

衡友跃 宫纪明 况莉莉

(淮北职业技术学院计算机系,安徽 淮北 235000)

基于UPnP的家庭网络照明设备的研究与设计

衡友跃 宫纪明 况莉莉

(淮北职业技术学院计算机系,安徽 淮北 235000)

由于越来越多的嵌入式设备的出现和家庭网络的发展,实现家庭网络中的各种嵌入式设备互联互通已经成为人们的迫切需求。现今世界各著名设备厂商纷纷提出了各自的新技术和解决方案,其中,微软提出的UPnP技术最有发展前途,得到了最广泛的支持,是当今各国研究的热点。本文在分析UPnP协议栈、UPnP的基本组件及工作流程的基础上,给出了基于UPnP的家庭网络照明设备的详细设计方案,实验证明组网方便,易于控制。

UPnP;家庭网络;照明设备

1 UPnP概述

通用即插即用 (UPnP)是一种用于PC机和智能设备(或仪器)的常见对等网络连接的体系结构,尤其是在家庭中。UPnP以Internet标准和技术(例如TCP/IP、HTTP和 XML)为基础,使这样的设备彼此可自动连接和协同工作,从而使网络(尤其是家庭网络)对更多的人成为可能[1]。

2 UPnP协议栈

UPnP定义了设备之间、设备和控制点、控制点之间通讯的协议。让来自不同公司的设备非常方便的就可以在一起工作。UPnP设备协议栈如图1所示:

图1 UPnP协议栈

3 UPnP的基本组件

UPnP网络的基本组件包括服务、设备和控制点。其组件图如图2所示:

图2 UPnP组件图

3.1 设备

UPnP网络中定义的设备具有很广泛的含义,各种各样的家电、电脑外设、智能设备、无线设备、个人电脑等等都可以成为其中一员。一个UPnP设备可以是多个服务的载体和多个子设备的嵌套集[2]。例如一台打印机有提供打印这样的服务,属于设备。

3.2 服务(service)

在UPnP网络中,最小的控制单元就是服务。服务描述的是设备在不同的情况下的活动和设备的状态[3]。例如,路由服务可以表述为路由变化(状态变化)、当前的路由(路由的状态)以及设置路由和读取路由两个活动,通过这两个活动,你就可以控制服务。

3.3 控制点(Control Point)

在UPnP网络中,控制点指的是可以发现并控制其它设备的控制设备。在UPnP网络中,设备可以和控制点合并。也就是说,同一个设备,可以同时具有控制点和设备的功能的功能,即可以作为作为控制点发现和控制其它设备,也可以作为设备提供服务。

4 UPnP的工作流程

UPnP工作流程如图3所示[4]。

图3 工程流程图

寻址,控制点跟设备都先取得IP地址才能做之后的沟通。发现,控制点寻找整个网络上的UPnP设备,而设备同时也要宣告他本身的存在。描述,控制点取得设备的描述,这包括设备提供什么样的服务。控制,控制点发出动作信号给设备。事件,控制点监听设备的状态,当状态改变时做出相应的处理动作。展示,控制点利用HTML界面来控制设备和监看设备状态。

5 基于UPnP照明设备的light设计

5.1 light设备中class Overview

图4是创建一个基于UPnP的light设备时用到的相关类。

图4 类图

5.2 light的设备描述编写

一般来说,设备描述都是基于UPnP论坛上己定义的模板,这些标准化的模板提供一系列基本的服务和预定义的设备类型,厂商可以在其中作出自己的扩充[5]。部分内容如下:

5.3 初始化 light设备

创建一个基于UPnP的light设备,根据根设备的描述文件创建一个设备实例化的类。创建的这个设备为根设备,只有根设备用start()方法可以被设备激活。下面是初始化设备的关键代码:

5.4 通知

启动一个light设备时,设备自动通过SSDP(simple service Discovery Protocol):alive 被宣 告已经进入网络,当设备用stop()方法停止使用时,通过SSDP:byebye通知,如图5所示。

图5 通知

5.5 light service

通过正在使用的设备的服务ID使用getService()可以找到一个服务,也可以通过服务的名字找到服务的action和状态变量。设备或服务都可以通过getAction()获得action,通过getStateariable()可以获得状态变量,下面代码是通过light设备名字获得服务的action和服务的状态变量。

5.6 light的控制实现

从控制点接受控制事件的动作,设备需要执行ActionListener接口,监听器必须执行一个actionControlReceived(),它有action和参数列表。输入的参数列表是从控制点传递的值,在输出参数时设置一些响应的值,且当请求可用时返回一个true值。相反当请求不可用时,返回一个false。下面是部分关键代码。

5.7 light展示部分的实现

通过以上几个步骤,基于UPnP家庭照明设备的设计基本上就实现了,为获得展示页面,light控制点提交一个超文本传输协议请求到展示页面网址,light设备返回一个结果页面。

6 结论

论文系统地研究了UPnP的协议栈、基本组件及实现流程,并结合light控制点和设备实现家庭照明的控制,从规范描述和设备开发两个方面深入研究UPnP的实现技术,实验证明该方案组网方便、易于控制。

[1]UPnP Forum,About UPnP[EB].http://www.UPnP.org.

[2]杨宗凯,雷嘉,余江.数字家庭网关UPnP模块的设计与实现[J].计算机工程与科学,2007,(5).

[3]肖继民.基于UPnP的家庭网络技术及实现研究[D].南京:南京邮电大学,2007.

[4]沈彬斌.UPnP中间件技术在数字家庭网络中的应用研究[D].成都:电子科技大学,2006.

[5]李平均,申健.基于UPnP的AV体系结构的设计与实现[J].计算机工程与设计,2007,28(14):3521-3522.

THE RESEARCH AND DESIGN ON HOME METWORK IN LIGHTING DEVICE BASED ON UPNP

HENG You-yue GONG Ji-ming KUANG Li-li
(The Department of computer,Huaibei Vocational and Technical College,Huaibei Anhui 235000)

with the development of more and more embedded device and home network,it is an urgent need to realize all kinds of interconnection and interworking during the home network.New technologies and solutions have been put forward by almost each famous device manufacturers in the world.Especially,UPnP is the most promising put forward by Microsoft,which has gotten the widest support.At the same time,UPnP is the hot spot in the search area all over the world.This essay has supplied detailed scheme about lighting device in the home network on the basis of the analysis of protocol stack,basic component as well as the work flow on UPnP.Besides,experiment has proved that networking is more convenient and easier to control.

UPnP;home network;lighting device

TP399

A

1672-2868(2012)03-0077-04

2012-3-21

安徽省高校优秀青年人才基金项目(项目编号:2012SQRL254)

衡友跃(1979-),男,安徽凤阳人。淮北职业技术学院计算机系工程师,讲师,硕士研究生,研究方向:嵌入式系统工程。

责任编辑:宏 彬

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