衡友躍 宮紀(jì)明 況莉莉

（淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)系，安徽 淮北 235000）

基于UPnP的家庭網(wǎng)絡(luò)照明設(shè)備的研究與設(shè)計(jì)

衡友躍 宮紀(jì)明 況莉莉

（淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)系，安徽 淮北 235000）

由于越來越多的嵌入式設(shè)備的出現(xiàn)和家庭網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)中的各種嵌入式設(shè)備互聯(lián)互通已經(jīng)成為人們的迫切需求?，F(xiàn)今世界各著名設(shè)備廠商紛紛提出了各自的新技術(shù)和解決方案，其中，微軟提出的UPnP技術(shù)最有發(fā)展前途，得到了最廣泛的支持，是當(dāng)今各國研究的熱點(diǎn)。本文在分析UPnP協(xié)議棧、UPnP的基本組件及工作流程的基礎(chǔ)上，給出了基于UPnP的家庭網(wǎng)絡(luò)照明設(shè)備的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案，實(shí)驗(yàn)證明組網(wǎng)方便，易于控制。

UPnP；家庭網(wǎng)絡(luò)；照明設(shè)備

1 UPnP概述

通用即插即用 (UPnP)是一種用于PC機(jī)和智能設(shè)備（或儀器）的常見對(duì)等網(wǎng)絡(luò)連接的體系結(jié)構(gòu)，尤其是在家庭中。UPnP以Internet標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)（例如TCP/IP、HTTP和 XML）為基礎(chǔ)，使這樣的設(shè)備彼此可自動(dòng)連接和協(xié)同工作，從而使網(wǎng)絡(luò)（尤其是家庭網(wǎng)絡(luò)）對(duì)更多的人成為可能[1]。

2 UPnP協(xié)議棧

UPnP定義了設(shè)備之間、設(shè)備和控制點(diǎn)、控制點(diǎn)之間通訊的協(xié)議。讓來自不同公司的設(shè)備非常方便的就可以在一起工作。UPnP設(shè)備協(xié)議棧如圖1所示:

圖1 UPnP協(xié)議棧

3 UPnP的基本組件

UPnP網(wǎng)絡(luò)的基本組件包括服務(wù)、設(shè)備和控制點(diǎn)。其組件圖如圖2所示：

圖2 UPnP組件圖

3.1 設(shè)備

UPnP網(wǎng)絡(luò)中定義的設(shè)備具有很廣泛的含義，各種各樣的家電、電腦外設(shè)、智能設(shè)備、無線設(shè)備、個(gè)人電腦等等都可以成為其中一員。一個(gè)UPnP設(shè)備可以是多個(gè)服務(wù)的載體和多個(gè)子設(shè)備的嵌套集[2]。例如一臺(tái)打印機(jī)有提供打印這樣的服務(wù)，屬于設(shè)備。

3.2 服務(wù)（service）

在UPnP網(wǎng)絡(luò)中，最小的控制單元就是服務(wù)。服務(wù)描述的是設(shè)備在不同的情況下的活動(dòng)和設(shè)備的狀態(tài)[3]。例如，路由服務(wù)可以表述為路由變化(狀態(tài)變化)、當(dāng)前的路由(路由的狀態(tài))以及設(shè)置路由和讀取路由兩個(gè)活動(dòng)，通過這兩個(gè)活動(dòng)，你就可以控制服務(wù)。

3.3 控制點(diǎn)（Control Point）

在UPnP網(wǎng)絡(luò)中，控制點(diǎn)指的是可以發(fā)現(xiàn)并控制其它設(shè)備的控制設(shè)備。在UPnP網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備可以和控制點(diǎn)合并。也就是說，同一個(gè)設(shè)備，可以同時(shí)具有控制點(diǎn)和設(shè)備的功能的功能，即可以作為作為控制點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和控制其它設(shè)備，也可以作為設(shè)備提供服務(wù)。

4 UPnP的工作流程

UPnP工作流程如圖3所示[4]。

圖3 工程流程圖

尋址，控制點(diǎn)跟設(shè)備都先取得IP地址才能做之后的溝通。發(fā)現(xiàn)，控制點(diǎn)尋找整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的UPnP設(shè)備，而設(shè)備同時(shí)也要宣告他本身的存在。描述，控制點(diǎn)取得設(shè)備的描述，這包括設(shè)備提供什么樣的服務(wù)。控制，控制點(diǎn)發(fā)出動(dòng)作信號(hào)給設(shè)備。事件，控制點(diǎn)監(jiān)聽設(shè)備的狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)改變時(shí)做出相應(yīng)的處理動(dòng)作。展示，控制點(diǎn)利用HTML界面來控制設(shè)備和監(jiān)看設(shè)備狀態(tài)。

5 基于UPnP照明設(shè)備的light設(shè)計(jì)

5.1 light設(shè)備中class Overview

圖4是創(chuàng)建一個(gè)基于UPnP的light設(shè)備時(shí)用到的相關(guān)類。

圖4 類圖

5.2 light的設(shè)備描述編寫

一般來說，設(shè)備描述都是基于UPnP論壇上己定義的模板，這些標(biāo)準(zhǔn)化的模板提供一系列基本的服務(wù)和預(yù)定義的設(shè)備類型，廠商可以在其中作出自己的擴(kuò)充[5]。部分內(nèi)容如下：

5.3 初始化 light設(shè)備

創(chuàng)建一個(gè)基于UPnP的light設(shè)備，根據(jù)根設(shè)備的描述文件創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備實(shí)例化的類。創(chuàng)建的這個(gè)設(shè)備為根設(shè)備，只有根設(shè)備用start（）方法可以被設(shè)備激活。下面是初始化設(shè)備的關(guān)鍵代碼：

5.4 通知

啟動(dòng)一個(gè)light設(shè)備時(shí)，設(shè)備自動(dòng)通過SSDP（simple service Discovery Protocol）：alive 被宣 告已經(jīng)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)設(shè)備用stop（）方法停止使用時(shí)，通過SSDP:byebye通知，如圖5所示。

圖5 通知

5.5 light service

通過正在使用的設(shè)備的服務(wù)ID使用getService()可以找到一個(gè)服務(wù)，也可以通過服務(wù)的名字找到服務(wù)的action和狀態(tài)變量。設(shè)備或服務(wù)都可以通過getAction()獲得action,通過getStateariable()可以獲得狀態(tài)變量，下面代碼是通過light設(shè)備名字獲得服務(wù)的action和服務(wù)的狀態(tài)變量。

5.6 light的控制實(shí)現(xiàn)

從控制點(diǎn)接受控制事件的動(dòng)作，設(shè)備需要執(zhí)行ActionListener接口，監(jiān)聽器必須執(zhí)行一個(gè)actionControlReceived()，它有action和參數(shù)列表。輸入的參數(shù)列表是從控制點(diǎn)傳遞的值，在輸出參數(shù)時(shí)設(shè)置一些響應(yīng)的值，且當(dāng)請(qǐng)求可用時(shí)返回一個(gè)true值。相反當(dāng)請(qǐng)求不可用時(shí)，返回一個(gè)false。下面是部分關(guān)鍵代碼。

5.7 light展示部分的實(shí)現(xiàn)

通過以上幾個(gè)步驟，基于UPnP家庭照明設(shè)備的設(shè)計(jì)基本上就實(shí)現(xiàn)了，為獲得展示頁面，light控制點(diǎn)提交一個(gè)超文本傳輸協(xié)議請(qǐng)求到展示頁面網(wǎng)址，light設(shè)備返回一個(gè)結(jié)果頁面。

6 結(jié)論

論文系統(tǒng)地研究了UPnP的協(xié)議棧、基本組件及實(shí)現(xiàn)流程，并結(jié)合light控制點(diǎn)和設(shè)備實(shí)現(xiàn)家庭照明的控制，從規(guī)范描述和設(shè)備開發(fā)兩個(gè)方面深入研究UPnP的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)證明該方案組網(wǎng)方便、易于控制。

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

[2]楊宗凱,雷嘉,余江.數(shù)字家庭網(wǎng)關(guān)UPnP模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2007,(5).

[3]肖繼民.基于UPnP的家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及實(shí)現(xiàn)研究[D].南京：南京郵電大學(xué),2007.

[4]沈彬斌.UPnP中間件技術(shù)在數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究[D].成都：電子科技大學(xué),2006.

[5]李平均,申健.基于UPnP的AV體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),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

安徽省高校優(yōu)秀青年人才基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2012SQRL254）

衡友躍（1979-），男，安徽鳳陽人。淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)系工程師，講師，碩士研究生，研究方向：嵌入式系統(tǒng)工程。

責(zé)任編輯：宏 彬