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网络化是现代数字家庭的特征之一,家庭网络中间件的出现,屏蔽了硬件设备、操作系统平台与通信技术的不同,使各种家庭网络信息设备更容易接入网络,并且操作简单、智能。在各种家庭网络中间件技术当中,UPnP技术是现代数字家庭技术中得到支持最多、最有发展前途的一种,是当今各国研究的热点。UPnP是通用即插即用的缩写,它主要用于实现设备的智能互联互通。使用UPnP协议不需要设备驱动程序,因此使用UPnP建立的网络是介质无关的,它可以运行在几乎所有的操作系统平台之上,可以使用C,C++,JAVA等开发语言,使得在办公室、家庭和其它公共场所方便地构建设备相互联通的网络环境。
本文研究基于UPnP协议的家庭网络组网技术,以UPnP作为中间件,设计家庭网络的组网模型,将家电设备作为UPnP设备,家庭网关作为UPnP控制点,实现了家电设备与家庭网关以及家电设备之间的组网。UPnP设备可以自动接入家庭网络,带有UPnP控制点功能的家庭网关具有服务发现功能,对新加入家庭网络的设备进行服务发现,并对服务预定,控制设备。本文设计的UPnP设备软件模块可以运用与所有的传统家电设备,包括灯具,空调,电视,冰箱等,采用XML(Extensible Markup Language)文件作为程序软件与家电设备之间的接口,存储设备相关信息,程序启动时通过对设备描述文件的解析,初始化程序,加载设备相关信息,提高了程序的内聚性,减少了程序的重复性开发工作。本文最后结合了两个普通的家电设备——灯具和空调实现了基于UPnP的家庭网络的组网并通过家庭网络对家电进行控制。
本研究主要内容包括:对具有代表性、有希望取得成功的家庭网络中间件——UPnP技术从基本原理到实现机制做了深刻的研究;分析Intel公司提供的开源的UPnP SDK,根据UPnP论坛上提出的对家电设备的通用描述文件格式,编码实现了基于XML的通用UPnP设备程序,即可以通过对家电设备的设备描述文件,实现对应此家电设备的UPnP设备程序,无需针对每一个家电设备编码实现对应的UPnP程序,减少了代码的重复编写工作量;在家庭网关上实现了UPnP控制点功能,并实现带有用户操作界面的控制终端程序,可通过家庭网关控制UPnP设备的功能;结合现有的家电设备,模拟带有通信接口的智能家电,并设计在家庭内部通过UPnP协议对模拟的智能家电进行组网的组网方案。