CN101674267A - 一种家庭网关及其实现usb设备驱动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种家庭网关及其实现USB设备驱动的方法，包括用于连接USB外部设备的USB接口模块，还包括用于存储支持所述USB外部设备运行的固件的USB设备固件库模块；当所述USB外部设备启动时，所述固件通过所述USB接口模块被加载。本发明通过在家庭网关上增加固件加载功能，解决了需加载固件运行的外设的兼容性问题，适应家庭网关存储空间小的情况，在无需安装各种设备驱动程序的情况下即可实现所有外设的共享使用。

Description

一种家庭网关及其实现USB设备驱动的方法

技术领域 

本发明涉及电信领域，尤其涉及的是一种家庭网关及其实现USB设备驱动的方法。

背景技术

家庭网关(Home Gateway)实现家庭网络内部各设备与外部设备相互通信，是家庭网络中的核心部分。通过家庭网关，家庭网络内的设备可以与公共网络进行信息交互，也可以进行内部设备之间的信息交互。随着家庭数字化和个人通信的不断发展，用户对通信产生了更高的要求，家庭网络设备更加多样化，家庭网关的地位逐渐提升，所能提供的功能也越来越丰富和强大，走向更高、更先进、涉及面更广的层次。

通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)是连接外部设备的一个串口总线标准，在计算机上使用广泛，也可以用在家庭网关上，使其能够与外部USB设备之间交换数据。

随着家庭网关功能的逐步增强，许多家庭网关设备上都扩展了标准的USB接口，用于外接USB设备以扩展家庭网关的功能，为用户提供更为丰富的业务。典型的USB扩展应用场景如附图1所示，在家庭网关的USB接口上外接USB打印机，其余计算机设备通过网口或WLAN连接到家庭网关上共同使用打印机，通过这种方法，可以在局域网中方便地实现打印机共享功能。

在图1中，家庭网关不同于PC机，PC机一般都有硬盘等空间很大的存储设备，可供保存各种设备的驱动程序，包括所有使用到的打印机的驱动程序。而家庭网关上的程序文件等一般都保存在空间十分有限的FLASH芯片上(大小一般为2M、4M、8M、16M等)。不同型号的打印机，一般驱动程序都会有所不同，并且驱动程序占用的空间会很大。因此为了保证打印共享功能的通用性和设备兼容性，通常在家庭网关上并不直接保存或运行打印机的驱动程序，而是由用户在PC侧安装打印机驱动，家庭网关以特定的打印服务端口或samba共享打印机等方式向所连接的各个PC提供打印共享服务。

以上这种打印共享方式应用在一般的打印机设备上不会存在问题，打印机启动后即可通过USB接口与家庭网关互联，然后家庭网关再通过网络向其他PC共享打印机的功能。然而对于部分有特殊驱动要求的打印机，这种方式下就无法正常的运行。目前有部分打印机产品，为了节省存放固件的FLASH(ROM)芯片，并不将打印机自身的运行程序固化到打印机内部，而是在运行前要通过打印机的驱动程序将固件程序传输保存到打印机的内存中，之后在内存中执行相应的程序来执行打印功能。以windows下运行该类打印机为例，打印机开机后由于没有固件程序，并不能执行任何打印功能，但是由于在windows上安装了该打印机的驱动程序，当打印机开机或在需要第一次打印纸张时，驱动程序会自动将该类型打印机的固件程序通过USB口传输到打印机并保存到内存中，此时打印机在内存中运行程序就可以正常地实现各种打印功能。

家庭网关上由于并不会安装打印机的驱动，仅是提供一种数据传输或共享的通道，打印机驱动安装在PC侧，在这种情况下，由于打印机是接在了家庭网关上，PC上的打印机驱动也无法将打印机所需的固件程序传输到打印机上，因此当家庭网关上插上这类打印机时就无法再正常工作了。

为了解决在家庭网关上此类有特殊驱动需求的外设的使用问题，本专利提出了一种针对特定设备进行固件加载的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种家庭网关及其实现USB设备驱动的方法，针对特殊外设增加了固件加载的功能，解决特殊外设驱动问题的方法，使得该类设备在家庭网关下挂时仍能正常使用，提高了家庭网关对各种外设的兼容性。

本发明公开了一种家庭网关，包括用于连接USB外部设备的USB接口模块，还包括用于存储支持所述USB外部设备运行的固件的USB设备固件库模块；当所述USB外部设备启动时，所述固件通过所述USB接口模块被加载。

本发明公开的所述的家庭网关，还包括如下从属技术特征：

所述USB接口模块进一步包括：

USB设备管理模块，用于控制USB设备驱动模块和USB数据处理模块的运行；以及在所述USB设备固件库模块中查找相应的固件，并通过USB设备驱动模块，将所述固件传输到所述USB外部设备上；

所述USB设备驱动模块，用于识别所述USB外部设备、读取其描述符并上报所述USB设备管理模块；还用于控制所述USB外部设备的数据流的读写和传输；

所述USB数据处理模块，通过所述USB设备驱动模块与所述USB外部设备和局域网内使用所述USB外部设备的其他设备进行信息交互。

所述USB设备管理模块根据所述USB驱动模块上报的所述USB外部设备的设备供应商标识VID和产品识别码PID在所述USB设备固件库模块中查找相应的固件。

所述USB设备管理模块还控制所述USB设备固件库的升级、更新。

所述USB数据处理模块由一个或多个子模块组成。

所述USB设备固件库是所述家庭网关上外接或扩展的存储设备、或所述家庭网关本身承载的文件、或从服务器获取的。

本发明还公开了一种家庭网关实现USB外部设备驱动的方法，通过USB接口模块连接所述USB外部设备，其特征在于，包括：

当所述USB外部设备启动时，所述USB接口模块从USB设备固件库模块中加载支持所述USB外部设备运行的固件。

本发明公开的所述家庭网关实现USB外部设备驱动的方法，还包括如下从属技术特征：

所述USB接口模块从USB设备固件库模块中加载支持所述USB外部设备运行的固件，进一步包括：

所述USB设备驱动模块识别所述USB外部设备、读取其描述符并上报所述USB设备管理模块；

USB设备管理模块在所述USB设备固件库模块中查找相应的固件，并通过USB设备驱动模块，将所述固件传输到所述USB外部设备上。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：

所述USB设备驱动模块所述USB外部设备的数据流的读写和传输；

所述USB数据处理模块，通过所述USB设备驱动模块与所述USB外部设备和局域网内使用所述USB外部设备的其他设备进行信息交互。

所述USB外部设备的描述符包括：设备供应商标识VID、产品识别码PID、设备类型。

本发明公开的一种家庭网关及其实现USB设备驱动的方法，通过在家庭网关上增加固件加载功能，解决了需加载固件运行的外设的兼容性问题，适应家庭网关存储空间小的情况，在无需安装各种设备驱动程序的情况下即可实现所有外设的共享使用。

附图说明

图1为家庭网关通过USB接口扩展打印机共享功能的场景示意图。

图2为本发明的家庭网关的USB处理模块框图以及与USB设备和PC机之间的接口流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如附图2所示为本发明的家庭网关的USB处理模块框图以及与USB设备和PC机之间的接口流程示意图，为了针对特殊外设进行固件加载和在家庭网络设备上共享USB设备，在家庭网关中包括USB设备管理模块、USB设备驱动模块、USB数据处理模块和USB设备固件库；几个模块的功能如下：

1.USB设备管理模块

该模块提供USB设备的整体管理功能，本发明中涉及的功能包括如下：根据USB驱动模块上报的USB设备的VID(设备供应商ID)、PID(Product ID，产品识别码)，在USB设备固件库中查找有无对应的设备固件，如有则通过USB设备驱动模块，将相应的固件传输到USB设备上；控制USB设备驱动模块的运行；控制USB数据处理模块的运行；控制USB设备固件库的升级及更新。

2.USB设备驱动模块

该模块提供USB设备的驱动功能，本发明中涉及的功能包括如下：USB设备的识别和描述符的读取；USB设备的控制与数据流的读写传输；向USB设备管理模块上报接入设备的信息；需要时向USB设备传输固件。

3.USB数据处理模块

该模块提供USB设备数据处理功能，本发明中涉及的功能包括如下：通过USB设备驱动模块与USB设备进行信息交互；与PC等使用USB设备的其他设备进行信息交互，将USB设备的功能共享给其他设备使用。该模块的功能根据USB设备类型的不同和功能需求会有所不同，可以由一个或多个子模块组成。

4.USB设备固件库

该模块保存了家庭网关所支持的需要加载的固件及相关设备信息，本发明中涉及的功能包括如下：保存固件及相关设备信息，并提供给USB设备管理模块进行查询；控制固件文件的读写，在需要向USB设备传输固件时提供相应的文件数据；提供固件库的更新和升级功能。注意此模块保存的固件库并不局限于家庭网关本身承载的文件，还可以包括其他外接或扩展的存储设备，或者联网从服务器等地获取。

以上具体功能实现并不完全限制模块的划分，实施时可灵活调整。

如图2所示，针对运行时需要加载固件的特殊外设，家庭网关的处理流程如下：

步骤201：USB设备接入家庭网关后，由USB设备驱动模块与USB设备进行信息交互，获取该设备的PID、VID和设备类型等信息。根据设备类型，选择相应的驱动子模块进行驱动。

步骤202：USB设备驱动模块获取设备的PID、VID等信息后，上报给USB设备管理模块。

步骤203：USB设备管理模块根据USB设备的PID、VID等信息，在USB设备固件库中查询有无对应型号的固件文件，如有则继续步骤204，如无对应文件则无需加载固件直接转入步骤205。

步骤204：在USB设备管理模块的控制下，从USB设备固件库中读取相应的固件文件，并通过USB设备驱动模块传输到USB设备上，USB设备获取固件后就可以运行固件程序进行正常的设备初始化工作。

步骤205：USB设备初始化工作完成后，在USB设备管理模块的控制下，USB设备数据处理模块通过USB设备驱动模块与USB设备进行交互，与PC等使用USB设备的其他设备进行交互，将USB设备的功能共享给其他设备使用。

为解决上述技术问题，本发明针对家庭网关的特点提出以下的技术方案：

1.在上文中提及由于各种打印机的驱动程序很大，一般无法保存到家庭网关上，但是对于部分需要上电后加载固件的打印机，由于其固件的大小是非常小的，而且这类特殊打印机的数量也有限，因此完全可以单独将这部分固件保存在家庭网关上。

2.对于所有的USB设备，在接入家庭网关时都会与USB核心驱动进行交互，从USB设备的描述符中可以获取该设备的VID(Verdor ID，设备供应商ID)、PID(Product ID，产品识别码)和设备类型(USB打印设备、USB大容量存储设备、USB音频设备等)。通过设备类型可以区别出不同类别的设备从而采用不同的USB设备驱动，而通过VID和PID可以区别出不同厂家的不同设备。利用这一点，在家庭网关上接入外设时，就可以根据这些特征判断是否需要加载固件。

3.家庭网关上保存固件的同时记录下固件所对应设备的PID、VID和设备类型。当有设备接入时，采用相应的USB设备驱动，并对VID和PID进行匹配，如能匹配上，则将相应固件通过USB驱动传输到设备中，如不能匹配上，则认为此设备无需加载固件，不需作任何特殊处理。

4.随着家庭网关使用范围的增大和各种新设备的不断涌现，家庭网关在使用过程中必然面临着固件库无法涵盖所有此类需加载固件的设备的问题，家庭网关上还要提供升级或更新固件库的功能。

Claims (10)

1.一种家庭网关，包括用于连接USB外部设备的USB接口模块，其特征在于，还包括用于存储支持所述USB外部设备运行的固件的USB设备固件库模块；当所述USB外部设备启动时，所述固件通过所述USB接口模块被加载。

2.如权1所述的家庭网关，其特征在于，所述USB接口模块进一步包括：

USB设备管理模块，用于控制USB设备驱动模块和USB数据处理模块的运行；以及在所述USB设备固件库模块中查找相应的固件，并通过USB设备驱动模块，将所述固件传输到所述USB外部设备上；

所述USB设备驱动模块，用于识别所述USB外部设备、读取其描述符并上报所述USB设备管理模块；还用于控制所述USB外部设备的数据流的读写和传输；

所述USB数据处理模块，通过所述USB设备驱动模块与所述USB外部设备和局域网内使用所述USB外部设备的其他设备进行信息交互。

3.如权2所述的家庭网关，其特征在于，所述USB设备管理模块根据所述USB驱动模块上报的所述USB外部设备的设备供应商标识VID和产品识别码PID在所述USB设备固件库模块中查找相应的固件。

4.如权3所述的家庭网关，其特征在于，所述USB设备管理模块还控制所述USB设备固件库的升级、更新。

5.如权4所述的家庭网关，其特征在于，所述USB数据处理模块由一个或多个子模块组成。

6.如权1、2、3、4或者5所述的家庭网关，其特征在于，所述USB设备固件库是所述家庭网关上外接或扩展的存储设备、或所述家庭网关本身承载的文件、或从服务器获取的。

7.一种家庭网关实现USB外部设备驱动的方法，通过USB接口模块连接所述USB外部设备，其特征在于，包括：

当所述USB外部设备启动时，所述USB接口模块从USB设备固件库模块中加载支持所述USB外部设备运行的固件。

8.如权7所述的方法，其特征在于，所述USB接口模块从USB设备固件库模块中加载支持所述USB外部设备运行的固件，进一步包括：

所述USB设备驱动模块识别所述USB外部设备、读取其描述符并上报所述USB设备管理模块；

USB设备管理模块在所述USB设备固件库模块中查找相应的固件，并通过USB设备驱动模块，将所述固件传输到所述USB外部设备上。

9.如权8所述的方法，其特征在于，还包括：

所述USB设备驱动模块所述USB外部设备的数据流的读写和传输；

所述USB数据处理模块，通过所述USB设备驱动模块与所述USB外部设备和局域网内使用所述USB外部设备的其他设备进行信息交互。

10.如权8所述的方法，其特征在于，所述USB外部设备的描述符包括：设备供应商标识VID、产品识别码PID、设备类型。

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