专利名称：一种用于家庭网络网关的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于家庭网络网关的方法及其装置，属于网络通讯领域。
技术方案针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种用于家庭网络网关的方法及其装置，它可通过互联网监控家庭网络，并能直接在网页上查看或控制家中的设备。
为了达到上述的发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现一种用于家庭网络网关的方法，其步骤为1)上电启动，并进行初始化；2)通过微处理器的串行发送缓冲器Serial Send Buffer发送IP地址索求命令给家庭网络上的各设备的总线耦合单元BusCouple Unit，总线耦合单元回应数据后就进行IP地址的初始化配置工作；3)不间断检索Internet接口，并判断网上有无数据索取和命令要求；4)若没有，则返回步骤3)，若有，则转存到微处理器的接收缓冲器Receive Buffer里；5)判断所接收数据的命令种类及要求如果是查表命令，就把预存在查表数据专用的缓冲器meter-x中的数据回送到发送缓冲器Send Buffer，然后发送到Internet；如果是基本数据信息及基本设备信息的要求命令，对命令进行判断，并进行数据结构转换后将命令序列放置到串行发送缓冲器SerialSend Buffer，然后转发命令给家庭网络上的各设备的总线耦合单元Bus Couple Unit；如果是查询和远控命令，就把相应的命令字、设备号放置到串行发送缓冲器Serial Send Buffer，然后发送给家庭网络上的各设备的总线耦合单元Bus Couple Unit；如果是短信息数据请求，对命令进行判断，并进行数据结构转换后，就将用户的简短的文字留言放置到串行发送缓冲器Serial SendBuffer里，然后发送到家庭网络，相应的显示模块就会显示出文字；6)不间断的查询与家庭网络上各设备的总线耦合单元Bus CoupleUnit的接口，并判断有无返回数据；7)若无数据，则返回步骤6)；若有数据，则把从总线耦合单元Bus Couple Unit上接收到的数据转存到串行接收缓冲器Serial Receive Buffer里；8)判断收到的数据是与哪个命令相对应的回应数据如果是IP地址配置特殊命令，就进行IP地址的配置及格式转换，配置好以后，则通过串行发送缓冲器Serial Send Buffer把IP地址发送到互联网；如果是查询、远控、基本数据信息及基本设备信息等非特殊命令相关的响应数据，则将数据的命令字、设备号、数据等转存到串行发送缓冲器Serial Send Buffer，然后发送到Internet，并且可通过网页直观的呈现出这些信息和状态；如果是查表特殊命令相关的响应数据，则经过对设备号X判断后，将其临时存放到查表数据专用的缓冲器meter_X中，这里存放的数据将不断的被后续的最新数据刷新。
实现上述方法的装置，包括电子脉冲变压器、协议转换处理芯片、微处理器、复位芯片、程序下载接口、用来存储程序的快擦写存储器FLASH、静态读写存储器SRAM。其结构特点在于，Internet接口的请求信息经过电子脉冲变压器和协议转换处理芯片，传送到微处理器的I/O口，微处理器对数据进行处理并将其传送到家庭网络接口，家庭网络接口把命令和数据回传到微处理器的I/O口，微处理器对回传的数据进行分析处理，再通过协议转换处理芯片进行数据交换，然后交换的数据经电子脉冲变压器传送到Internet接口。所述的协议转换处理芯片通过调用快擦写存储器FLASH里的程序和静态读写存储器SRAM中的数据对接收的信息进行数据交换。所述微处理器根据静态读写存储器SRAM中标定的数据和快擦写存储器FLASH中标定的程序对传来的数据进行处理。所述程序下载接口为整个微处理器提供最初的单片机程序下载，所述复位芯片根据程序下载接口发出的信号，在程序下载前发出复位信号给微处理器。
由于本发明的装置采用的型号为Rabbit2000的微处理器是一个带有以太网接口的8位微程序控制单元MCU，其利用内置的以太网接口，接收和发送Internet信息，还利用其内置的通用异步收发报机UART与家庭网络上的网关BCU(Bus Couple Unit即总线耦合单元)通信，发送、接收家庭网络控制信息。因而使本发明可负责接收Internet的数据，发送到家庭网络，或者从家庭网络接收数据，发送到Internet，从而完成从Internet上浏览家庭网络中的各种设备状态，可查询水表、电表、煤气表、暖气表的数据，也可以控制家中各种设备的开通与关断。本发明为用户提供了一个直观的交流窗口，通过它用户可以在互联网上以形象化的网页来表现家中的设备布局，用简单的鼠标操作来控制家里的设备及查询设备状态，使用起来十分方便。
下面结合附图
和具体的实施方式对本发明作进一步的说明。
下面对上述的各种命令进一步说明1、基本数据信息命令(复杂命令)每次系统初始化的时候通过此命令获取系统的配置信息；2、基本设备信息命令(复杂命令)每次系统初始化的时候将此命令执行以获得全系统的设备信息；3、IP地址功能命令(复杂命令)每次系统初始化的时候将此命令执行以获得子系统的IP地址；4、短信息命令(复杂命令)通过网络把短信息的内容发送到家庭网络中，实现发光二极管的显示；5、查询命令(简单命令)查询家庭网络中的设备状态及设备布局；6、查表命令(简单命令)查询家庭网络中的各种表的设备状态及数值；7、远控命令(简单命令)远端控制家庭网络中的设备状态。
参看图2，本发明的装置包括电子脉冲变压器1、协议转换处理芯片2、微处理器3、复位芯片4、程序下载接口5、用来存储程序的快擦写存储器FLASH6、静态读写存储器SRAM7。Internet接口8的请求信息经过电子脉冲变压器1和协议转换处理芯片2，传送到微处理器3的I/O口，微处理器3对数据进行处理并将其传送到家庭网络接口9，家庭网络接口9把命令和数据回传到微处理器3的I/O口，微处理器3对回传的数据进行分析处理，再通过协议转换处理芯片2进行数据交换，然后交换的数据经电子脉冲变压器1传送到Internet接口8。协议转换处理芯片2通过调用快擦写存储器FLASH6里的程序和静态读写存储器SRAM7中的数据对接收的信息进行数据交换。微处理器3根据静态读写存储器SRAM7中标定的数据和快擦写存储器FLASH6中标定的程序对传来的数据进行处理。程序下载接口5为整个微处理器3提供最初的单片机程序下载，复位芯片4根据程序下载接口5发出的信号，在程序下载前发出复位信号给微处理器3。
参看图3，在所使用的型号为Rabbit2000的微处理器3中含有CPU、I/O口。当Internet接口8接收到从上位机传来数据索取或命令请求时，经型号为PM34-1006M的电子脉冲变压器1，再经由并联电容C11～C14组成的过滤电路，过滤掉杂讯后传送给型号为RTL8019AS协议转换处理芯片2，进行协议转换。其中，电阻R22是跟随电阻，另由限流电阻R23、R24控制发光二极管LED0和LED1的显示状态，这样便于判断工作状况正常与否。另外，接在协议转换处理芯片2第50、51脚的电阻R25、晶振XT3、电容C15、C16构成了一个振荡回路。当协议转换处理芯片2进行协议处理时，要调用型号为SST29EE010的快擦写存储器FLASH6里的程序和型号为HY628100B静态读写存储器SRAM7中的数据，根据这些标定的程序和数据把从Internet发来的请求进行处理，然后通过I/O口送给型号为Rabbit2000的微处理器3，微处理器3根据静态读写存储器SRAM7中标定的数据和快擦写存储器FLASH6中标定的程序对传来的数据进行数据处理和相关的工作。而后通过家庭网络接口9把处理的结果传输到家庭网络的网络功能节点上。当家庭网络接收到这些传来的命令或数据后，便由家庭网络系统对这些数据进行处理。处理后如果有要回传的数据，就经家庭网络接口9往回回传到微处理器3，微处理器3根据快擦写存储器FLASH6中标定的程序和静态读写存储器SRAM7中存储的数据对回传的信息进行分析处理，再通过协议转换处理芯片2进行数据交换，然后经Internet接口8把最终的结果在用户机上显示出来。所述快擦写存储器FIASH6用来存储微处理器3的工作程序，是为本装置提供软件支持。所述静态读写存储器SRAM7用来存储微处理器3所需的数据。其中，上述快擦写存储器FIASH6和静态读写存储器SRAM7中都有一个过滤电路，分别由电容C8和电容C9组成。与微处理器3相连的程序下载接口5，为本装置提供最初的单片机程序下载功能，以保证单片机的正常工作。其中，与其连接的电阻R1和R3是上拉电阻，电阻R14和R15为下拉电阻。电阻R6～R13构成了微处理器3的上拉电阻电路。型号为MIC811L的复位芯片4也与微处理器3的第37脚连接，其主要是用来为微处理器3提供程序下载前的复位信号。另外，和微处理器3第40、41和90、91脚连接的是两个振荡回路。其中，前一回路由电阻R16、R17和电容C4、C5及晶振XT1组成；后一回路由电阻R18、R19和电容C6、C7及晶振XT2组成。
参看图4，由于本发明装置为网站和家庭网络之间提供了一条数据通道，形式上起到了桥梁作用。因而其具体的实现方法和过程需要一系列与之相关联的硬件和软件来支持。为了能更加形象具体的描述本发明装置在使用中的关系，描述其主要关联及数据流程如下1)用户首先登录到Internet，然后访问本家庭网络的Web网站，登录主页之后，经过校验其身份，如果是合法的用户，Web网站会在数据库里面写入回传基本信息的要求。
2)网站通讯软件得到回传信息的要求后，主动与本装置创建TCP/IP连接。如果连接不成功，就把连接失败的信息写入数据库，由Web网站负责显示给用户；如果连接成功，就发送回传基本信息的命令给家庭网络。
3)本装置监听网站通讯软件的连接并应答之，从而完成TCP/IP连接的创建工作。在接收到回传基本信息的命令后，本装置就把家庭网络的基本信息全部回传给网站通讯软件。
4)网站通讯软件得到了家庭网络的基本信息后，把它们写入数据库，并通知Web网站用图形化的方式显示用户家庭网络上的信息。
5)Web网站用图形化的方式把家庭网络的信息显示给用户后，用户据此就可以操作家庭网络的所有设备了，例如，控制设备开关、查询设备状态、查询计量表的数值等。如果用户用鼠标选择了一定的操作，Web网站把用户的具体要求写入数据库。
6)网站通讯软件把用户的操作要求发送给本装置。
7)本装置在解释用户的操作要求后，转化成具体的家庭网络的网络命令，转发给家庭网络上相应的设备控制模块。
8)相关模块接收到本装置的指令，即完成相应的动作，如果这个命令需要应答，就返回一个指令给本装置，然后信息沿着相反的路径传下去，直到显示在用户面前。
9)用户退出时，Web网站把退出信息写入数据库。
10)网站通讯软件得到退出信息后，断开与本装置的TCP/IP连接，同时清除数据库里面的所有数据。
以上是用户通过用户网页操作家庭网络的过程和方法，阐述了用户的简单操作转化成复杂的数据流，在家庭网中的流动过程。
权利要求
1.一种用于家庭网络网关的方法，其步骤为1)上电启动，并进行初始化；2)通过微处理器的串行发送缓冲器Serial Send Buffer发送IP地址索求命令给家庭网络上的各设备的总线耦合单元BusCouple Unit，总线耦合单元回应数据后就进行IP地址的初始化配置工作；3)不间断检索Internet接口，并判断网上有无数据索取和命令要求；4)若没有，则返回步骤3)，若有，则转存到微处理器的接收缓冲器Receive Buffer里；5)判断所接收数据的命令种类及要求如果是查表命令，就把预存在查表数据专用的缓冲器meter-x中的数据回送到发送缓冲器Send Buffer，然后发送到Internet；如果是基本数据信息及基本设备信息的要求命令，对命令进行判断，并进行数据结构转换后将命令序列放置到串行发送缓冲器Serial Send Buffer，然后转发命令给家庭网络上的各设备的总线耦合单元Bus Couple Unit；如果是查询和远控命令，就把相应的命令字、设备号放置到串行发送缓冲器Serial Send Buffer，然后发送给家庭网络上的各设备的总线耦合单元Bus Couple Unit；如果是短信息数据请求，对命令进行判断，并进行数据结构转换后，就将用户的简短的文字留言放置到串行发送缓冲器Serial Send Buffer里，然后发送到家庭网络，相应的显示模块就会显示出文字；6)不间断的查询与家庭网络上各设备的总线耦合单元BusCouple Unit的接口，并判断有无返回数据；7)若无数据，则返回步骤6)；若有数据，则把从总线耦合单元Bus Couple Unit上接收到的数据转存到串行接收缓冲器Serial Receive Buffer里；8)判断收到的数据是与哪个命令相对应的回应数据如果是IP地址配置特殊命令，就进行IP地址的配置及格式转换，配置好以后，则通过串行发送缓冲器Serial Send Buffer把IP地址发送到互联网；如果是查询、远控、基本数据信息及基本设备信息等非特殊命令相关的响应数据，则将数据的命令字、设备号、数据等转存到串行发送缓冲器Serial Send Buffer，然后发送到Internet，并且可通过网页直观的呈现出这些信息和状态；如果是查表特殊命令相关的响应数据，则经过对设备号X判断后，将其临时存放到查表数据专用的缓冲器meter_X中，这里存放的数据将不断的被后续的最新数据刷新。
2.实施权利要求1所述方法的装置，包括电子脉冲变压器(1)、协议转换处理芯片(2)、微处理器(3)、复位芯片(4)、程序下载接口(5)、用来存储程序的快擦写存储器FLASH(6)、静态读写存储器SRAM(7)，其特征在于，Internet接口(8)的请求信息经过电子脉冲变压器(1)和协议转换处理芯片(2)传送到微处理器(3)的I/O口，微处理器(3)对数据进行处理并将其传送到家庭网络接口(9)，家庭网络接口(9)把命令和数据回传到微处理器(3)的I/O口，微处理器(3)对回传的数据进行分析处理，再通过协议转换处理芯片(2)进行数据交换，交换的数据经电子脉冲变压器(1)传送到Internet接口(8)，所述的协议转换处理芯片(2)通过调用快擦写存储器FLASH(6)里的程序和静态读写存储器SRAM(7)中的数据对接收的信息进行数据交换，所述微处理器(3)根据静态读写存储器SRAM(7)中标定的数据和快擦写存储器FLASH(6)中标定的程序对传来的数据进行处理，所述程序下载接口(5)为整个微处理器(3)提供最初的单片机程序下载，所述复位芯片(4)根据程序下载接口(5)发出的信号，在程序下载前发出复位信号给微处理器(3)。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的电子脉冲变压器(1)经过由并联电容(C11～C14)组成的过滤电路(10)，传送数据给所述的协议转换处理芯片(2)。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的电子脉冲变压器(1)型号为PM34-1006M。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述协议转换处理芯片(2)连接由限流电阻(R23、R24)控制其发光状态的发光二极管(LED0)和(LED1)；所述协议转换处理芯片(2)的第50、51脚连接由电阻(R25)、晶振(XT3)、电容(C15、C16)构成的振荡回路。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述协议转换处理芯片(2)的型号为RTL8019AS。
7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述静态读写存储器SRAM(7)连接一个由电容(C8)组成的过滤电路；所述快擦写存储器FLASH(6)连接一个由电容(C9)组成的过滤电路。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述静态读写存储器SRAM(7)的型号为HY628100B；所述快擦写存储器FLASH(6)型号为SST29EE010。
9.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述微处理器(3)的第40、41脚连接由电阻(R16、R17)和电容(C4、C5)及晶振(XT1)组成的振荡回路；所述微处理器(3)的第90、91脚连接由电阻(R18、R19)和电容(C6、C7)及晶振(XT2)组成的振荡回路；所述微处理器(3)的第93-98和第59、57脚分别连接上拉电阻(R6-R13)。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述微处理器(3)型号为Rabbit2000。
全文摘要
一种用于家庭网络网关的方法及其装置，属于网络通讯领域。本发明的技术方案为Internet接口的请求信息经过电子脉冲变压器和协议转换处理芯片，传送到微处理器，微处理器对数据进行处理并将其传送到家庭网络接口，家庭网络接口把命令和数据回传到微处理器的I/O口，微处理器对回传的数据进行分析处理，再通过协议转换处理芯片进行数据交换，然后交换的数据经电子脉冲变压器传送到Internet接口。协议转换处理芯片和微处理器都通过调用快擦写存储器FLASH里的程序和静态读写存储器SRAM中的数据对接收的信息进行数据处理。本发明主要应用于家庭网络系统。
文档编号G06F13/14GK1458598SQ0211732
公开日2003年11月26日 申请日期2002年5月17日 优先权日2002年5月17日
发明者刘守东, 张吉猛 申请人:清华同方股份有限公司