CN103391325B - 物联网的网络操作系统装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了物联网的网络操作系统装置及方法，特别涉及物联网中通过网络对于各种终端设备进行操作的装置及方法，物联网中执行网络操作方法的操作系统驻留于物联网的上位机或根节点中，所述上位机或根节点称为驻留设备，所述物联网根节点也称为协调器，包括：通过由网络号、节点号、端口号和设备号组成的终端设备信息，对与驻留设备接口连接的物联网终端设备进行寻址；通过与终端设备信息互为映射的业务号，实现对物联网终端设备的操作。

Description

物联网的网络操作系统装置及方法

技术领域

本发明涉及物联网，特别涉及物联网中通过网络对于各种终端设备进行操作、管理、调度的装置及方法。

背景技术

如图1所示，现有的物联网通常将物联网的传感或执行设备与网络通信的节点设备作为同一的网络终端节点和终端设备，物联网终端设备包含了物联网子节点和传感器或控制设备，这样的网络拓扑结构是传统终端处理能力有限时的网络拓扑结构，通常有限的处理能力的资源，可以完全满足网络中各个通信节点连接的一个传感器或一个控制设备实现独立的、单一的数据采集或自动控制的功能需求，但难于实现对处理能力资源要求较高的真正的智能处理，提供智能控制的功能。即是自动控制的功能，而不是智能控制的功能，而真正智能控制的功能只能通过具有更强大处理能力的上位机，或由人工通过上位机的干预下来实现。

通常物联网的终端设备由物联网通信节点设备和多个的传感设备或控制设备构成时，该节点设备的处理能力还是可以承担的，但处理资源的分配和调度就很复杂，特别是在一个物联网中多个节点间对多个传感和控制设备之间，就难于实现统一的调度和协调。

例如，通常开关电灯的按键按下时，对应的灯就希望在用户没有感觉到延迟的最短时间被点亮或关闭，如果此时智能处理设备，如物联网的上位机正在处理一个较长时间的事件，此时没有调度和协调的处理过程就可能出现的状况是，尽管从按键按下，上位机接收到按键按下的信号，但上位机还在花费较长时间来处理温度采样的傅立叶变换，直到上位机处理完成后，上位机才发送指令到终端设备去执行开灯或关灯的命令，如果上位机处理的时间足够长，操作者就会感到开关灯的延迟。

但作为智能控制的处理，当开关的按键被按下时，相关的信息就在第一时间送到上位机，但上位机接收到相关的信息后，尽管上位机的处理器正在处理温度采样的傅立叶变换，上位机就立即中断温度采样的傅立叶变换的处理，立即转换到发送指令到终端设备去执行开灯或关灯的命令，在指令成功发送后，再在中断处理温度采样的傅立叶变换的地方重新进行温度采样的傅立叶变换的处理，这样处理温度采样的傅立叶变换的时间长短就对按键对开关灯控制的时间没有任何的影响。

由物联网中多个数据采集设备和多个控制执行设备构成的虚拟智能终端在实现一个特定业务的智能化处理，在采用联合检测和联合控制时，当需要处理的事件数量变得较多时，当处理的对象需要重组时，当需要处理的对象具有不同的优先级别时，当处理的对象和事件变得更加复杂时，就需要一种操作管理的装置、机制、模式和算法来确保运行的自组、灵活、高效、可靠。由于这样的要求基于和通过物联网的网络来实现，这实际上就是实现物联网的网络操作系统。

发明内容

本发明的目的是针对目前物联网寻址和操作控制方面存在的上述不足，提供一种物联网的网络拓扑结构、操作装置和操作方法，可以实现更加准确的寻址识别，进行虚拟智能个体或业务的识别，并对物联网中的各设备和多个设备构成的虚拟智能设备实现联合检测和联合控制的智能业务按照优先级别进行精准操控，让物联网的各种业务操控能自动、高效、有序地实现。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

物联网的网络操作系统装置，所述物联网包括上位机和物联网终端，以及连接上位机和物联网终端的物联网根节点，所述物联网根节点也称为协调器，所述网络操作系统装置驻留于上位机或物联网根节点中，包括

上位机或物联网根节点中的操作系统模块，用于网络虚拟处理器的状态管理、网络接口的中断处理、网络任务的进程管理、用于网络开销的内存管理和网络系统和应用文件管理；

网络虚拟处理器通过中断和标志在挂起、等待和执行三个状态间实现转换；

通信接口装置，用于操作网络上的外设或物联网终端；

所述物联网终端具有网络标识、节点标识、端口标识和设备标识信息；

所述网络标识信息，用于在一个物理连接的网关中区别一个或多个物联网网络；

所述节点标识信息，用于区别物联网各通信节点和路由节点；

所述端口标识信息，用于区别物联网各通信节点智能设备的各端口；

所述设备标识信息，用于区别物联网各节点智能设备端口连接的传感设备或控制设备；

网络操作系统装置通过业务信息数据操作物联网终端，业务信息数据与物联网终端具有的上述四种信息的组合互为映射关系。

所述网络操作系统装置包括定时、中断、标志、调度处理模块，用于中断处理。

所述网络操作系统装置包括

优先级管理调度模块，用于建立不同业务信息数据的优先级，设置相应的标志；

标志器模块，用于管理上述标志过的业务信息数据。

所述操作系统驻留于物联网的上位机或根节点中，所述上位机或根节点称为驻留设备，所述物联网根节点也称为协调器，包括

A.通过由网络号、节点号、端口号和设备号组成的终端设备信息，对与驻留设备接口连接的物联网终端设备进行寻址；

B.通过与终端设备信息互为映射的业务号，实现对物联网终端设备的操作。

所述步骤B中，所述操作依照业务号的优先级进行处理。

所述步骤B中，根据业务号所要求的由优先级管理、调度模块建立不同业务号队列的优先级，设置相应的标志，并交由标志器模块管理。

以物联网网络操作系统驻留设备的串行接口、并行接口和网络接口的接口硬件中断的优先顺序和发送中断高于接收中断建立优先级的队列，并由定时、中断、标志、调度处理模块来处理中断调度。

所述驻留设备与终端设备之间的通信协议基于AT命令模式，并根据接口中断所要求的AT命令由业务号优先级管理、调度模块建立不同AT命令队列的优先级，设置相应的标志，并交由标志器模块管理。

所述操作方法，包括

基于接口硬件的通信队列，按接口种类、接口序号、接口发送操作和接收操作来安排优先级的控制管理；

基于AT命令队列，且按AT命令的接口种类、接口序号、接口发送操作和接收操作来安排优先级的控制管理；

基于业务号的队列，且按业务号的接口种类、接口序号、接口发送操作和接收操作来安排优先级的控制管理；

当各个队列的请求需要处理时，通过设置相应的标志以标志处理程序通知物联网网络操作系统的虚拟处理器来处理。

所述业务号包括

基础业务号：包括两种基础业务号，通过特等的寻址和操作命令来实现，从协调器发送业务号，其中包括特定可寻址的命令到指定的终端设备实现特定的操作；协调器接收到业务号，其中包括特定可寻址的设备采集的特定数据；

虚拟业务号：根据基础业务号的操作所获得的数据，实现特定的逻辑处理和数据处理，为后续的智能处理提供处理的依据；

组合业务号：将可执行的基础业务号与数据和逻辑处理的虚拟业务号按特定业务需求进行组合来实现联合检测和联合控制，从而实现用户所要求的、可理解的、可操作的、可实现的智能业务。

本发明采用上述的网络结构及方法，具有如下的有益效果：

通过业务信息和物联网终端设备的网络标识、节点标识、端口标识和设备标识信息的互为映射关系，不但可以使不同物联网上的设备可以被准确识别而且可以被精准操控，业务信息或业务号采用优先级同时也是通过按多业务的调度处理来实现网络操作系统的业务管理，这可大大提高复杂网络功能的处理能力。

附图说明

图1是现有物联网的拓扑示意图；

图2是本发明物联网的拓扑示意图；

图3是本发明中业务号的组成示意图；

图4是本发明中操作系统驻留示意图；

图5是本发明的软件结构；

图6是本发明操作方法的处理结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

物联网的网络操作系统装置，所述物联网包括上位机和物联网终端，以及连接上位机和物联网终端的物联网根节点，所述物联网根节点也称为协调器，所述网络操作系统装置驻留于上位机或物联网根节点中，包括

上位机或物联网根节点中的操作系统模块，用于网络虚拟处理器的状态管理、网络接口的中断处理、网络任务的进程管理、用于网络开销的内存管理和网络系统和应用文件管理；

网络虚拟处理器通过中断和标志在挂起、等待和执行三个状态间实现转换；

通信接口装置，用于操作网络上的外设或物联网终端；

所述物联网终端具有网络标识、节点标识、端口标识和设备标识信息；

所述网络标识信息，用于在一个物理连接的网关中区别一个或多个物联网网络；

所述节点标识信息，用于区别物联网各通信节点和路由节点；

所述端口标识信息，用于区别物联网各通信节点智能设备的各端口；

所述设备标识信息，用于区别物联网各节点智能设备端口连接的传感设备或控制设备；

网络操作系统装置通过业务信息数据操作物联网终端，业务信息数据与物联网终端具有的上述四种信息的组合互为映射关系。

所述网络操作系统装置包括定时、中断、标志、调度处理模块，用于中断处理。

所述网络操作系统装置包括

优先级管理调度模块，用于建立不同业务信息数据的优先级，设置相应的标志；

标志器模块，用于管理上述标志过的业务信息数据。

所述操作系统驻留于物联网的上位机或根节点中，所述上位机或根节点称为驻留设备，所述物联网根节点也称为协调器，包括

A.通过由网络号、节点号、端口号和设备号组成的终端设备信息，对与驻留设备接口连接的物联网终端设备进行寻址；

B.通过与终端设备信息互为映射的业务号，实现对物联网终端设备的操作。

所述步骤B中，所述操作依照业务号的优先级进行处理。

所述步骤B中，根据业务号所要求的由优先级管理、调度模块建立不同业务号队列的优先级，设置相应的标志，并交由标志器模块管理。

以物联网网络操作系统驻留设备的串行接口、并行接口和网络接口的接口硬件中断的优先顺序和发送中断高于接收中断建立优先级的队列，并由定时、中断、标志、调度处理模块来处理中断调度。

所述驻留设备与终端设备之间的通信协议基于AT命令模式，并根据接口中断所要求的AT命令由业务号优先级管理、调度模块建立不同AT命令队列的优先级，设置相应的标志，并交由标志器模块管理。

所述操作方法，包括

基于接口硬件的通信队列，按接口种类、接口序号、接口接收操作和发送操作来安排优先级的控制管理；

基于AT命令队列，且按AT命令的接口种类、接口序号、接口接收操作和发送操作来安排优先级的控制管理；

基于业务号的队列，且按业务号的接口种类、接口序号、接口接收操作和发送操作来安排优先级的控制管理；

当各个队列的请求需要处理时，通过设置相应的标志以标志处理程序通知物联网网络操作系统的虚拟处理器来处理。

所述业务号包括

基础业务号：包括两种基础业务号，通过特等的寻址和操作命令来实现，从协调器发送业务号，其中包括特定可寻址的命令到指定的终端设备实现特定的操作；协调器接收到业务号，其中包括特定可寻址的设备采集的特定数据；

虚拟业务号：根据基础业务号的操作所获得的数据，实现特定的逻辑处理和数据处理，为后续的智能处理提供处理的依据；

组合业务号：将可执行的基础业务号与数据和逻辑处理的虚拟业务号按特定业务需求进行组合来实现联合检测和联合控制，从而实现用户所要求的、可理解的、可操作的、可实现的智能业务。

本发明更具体的说明如下。

如图2所示，物联网及其与互联网连接的泛在网网络拓扑结构包括上位机、物联网根节点（也称为协调器），物联网子节点和物联网终端。

物联网中，执行网络操作方法的网络操作系统驻通常驻留在网络的根节点或与根节点相连接的上位机，如图4所示。

物联网网络操作系统的构成：物联网网络操作系统与通用的计算机操作系统相比，具有同样的构成，重点是外设管理和进程管理。

CPU管理：基于计算机操作系统的物联网网络虚拟处理器管理。基于硬件或计算机操作系统的物联网网络操作系统与计算机操作系统一样，具有挂起、等待和执行三个状态之间的调度。基于现有计算机设备的CPU,本发明中结合软件进行控制和管理,使现有计算机设备的CPU和这些控制管理软件或程序构成物联网网络虚拟处理。当物联网网络操作系统的虚拟处理器处于挂起状态时，物联网网络操作系统的虚拟处理器可通过定时时间到、中断请求，标志设立退出而进入到等待状态，如果在等待状态检查到标志器提供的队列的标志，则进入到执行状态对标志的进程进行处理，当进程处理完或有新的更高优先级的中断产生时，物联网网络操作系统的虚拟处理器重新进入到挂起状态，由新的更高优先级中断而进入到等待状态，如果在等待状态下还有没有执行完的低优先级的进程，CPU将继续执行。

进程管理：按业务号处理成计算机操作系统的进程管理。

内存管理：基于计算机操作系统的内存管理。

文件管理：基于计算机操作系统的文件管理。

外设管理：基于计算机网络接口的外设管理。

物联网网络操作系统的软件结构如图5所示，包括物联网业务应用程序、物联网网络管理程序、物联网网络通信程序、计算机操作系统、串行通信接口驱动程序（序号从1－n）、并行通信接口驱动程序（序号从1－n）、网络通信接口驱动程序（序号从1－n）。

物联网网络操作系统的外设主要就是网络，外设的管理主要就是网络接口的管理，物联网网络操作系统的处理结构如图6所示。

首先，考虑到物联网所具有的社会性、独立性和专属性，即任何的物联网是独立地从属于社会的家庭、小区、单位、部门、机构等，没有不附属于社会的家庭、小区、单位、部门、机构而独立成在的可能。所以对不同的物联网，赋予不同的网络编号来区分不同属性的物联网。而在一个特定的物联网中，不同的通信设备仅仅是构成物联网的通信节点，为了区分不同的通信节点，赋予不同节点的编号来区分不同网络路由，提供网络数据的传输。在智能化的通信节点设备中的智能处理设备提供的多种类型和多个接口设备的端口可以用来连接的多个和多种传感器和控制设备，为了区分不同的接口设备的端口和不同外接的传感设备和控制设备，对端口赋予编号和对端口外接的设备赋予编号来给与区分，如图3所示，可以分别以1－n这样的顺序号来进行区分。

这样，如图3所示的以网络号、节点号、端口号和设备号，用来分别承载网络识别信息、节点识别信息、端口识别信息和终端设备信息，就构成了物联网的网络编号。

有了物联网的网络编号，有了从网络根节点到各通信节点的节点编号，直到智能处理单元的端口和端口连接设备的编号，解决了大物联网全网路由和终端设备寻址的编号管理。当把从物联网的网络、节点、端口到设备通过编号管理来寻址，能在更大范围的物联网网络结构中准确地实现特定终端设备的数据采集、执行控制的管理和操作，当把这样的管理和操作作为一个特定的“业务”来看待，称之为“基础业务”。为了实现真正的智能业务，则需要有多个基础业务构成的“联合检测”和“联合控制”，这样由多个基础业务共同组合而成的“智能业务”，称之为“组合业务”。通常，在组合业务的联合检测和联合控制之间，智能业务还需要相应的逻辑处理和数据处理，当把相应的逻辑处理和数据处理也看作业务的话，这样的业务由于没有特定的网络、节点、端口和设备来支持构成实际的基础业务，称之为“虚拟业务”。

为了区别不同的基础业务、虚拟业务和组合业务，为了减少长串的网络号、节点号、端口号和设备号的记忆，也为了方便用户的使用和物联网网络操作系统的处理，可将各种业务按业务号来编号，不同的基础业务号对应不同的网络号、节点号、端口号和设备号的实际操作控制，不同的虚拟业务号对应不同的逻辑处理和数据处理，不同智能的组合业务号对应不同的基础业务号和虚拟业务号的组合，这样构成的多级映射模型，有助于业务号的逻辑处理和逻辑管理。

有了物联网的组合业务，就可实现由多个不同物联网终端设备联合检测的“虚拟智能终端设备”完成的智能检测业务，由多个不同物联网终端设备联合控制的“虚拟智能终端设备”完成的智能控制业务。相应的组合业务号即使虚拟智能终端设备的设备号，也是智能业务的业务号。

如图2所示，物联网的网络操作方法对于终端设备的寻址方法包括：在一个泛在网中广域的互联网或互联互通的电信网和广电网都可以通过特定的网关实现与物联网的互联互通，而物联网所特有的社会性、独立性和私密性也就能通过网关来实现与互联网、电信网和广电网在社会性、独立性和私密性的的隔离和互联互通的桥接。通过如图3所示物联网寻址的编号中，即可确认相关的寻址是到哪个网络、该网络中哪个通信的节点是最终节点、该节点中处理器的哪种和哪个端口、在该端口上连接的是哪种和哪个设备。这样就可以实现对于物联网的终端设备进行准确寻址和精确操作控制。

业务号的构成及承载信息如下。

基础业务号，有两种基础业务号，这些功能都可通过特定的寻址和操作命令来实现：

从协调器发送一个业务号，其中包括了特定可寻址的命令到指定的设备实现特定的操作，如通过特定的设备采集特定数据的操作，或通过特定的设备实现特定的控制；

协调器接收到一个业务号，其中包括了特定可寻址的设备采集的特定数据，如可寻址的地址指定的设备发来采集到的数据，或特定设备产生的特定数据。

虚拟业务号，根据基础业务号的操作所获得的数据,实现特定的逻辑处理和数据处理，为后续的智能处理提供处理的依据。

组合业务号，将可执行的基础业务号与数据和逻辑处理的虚拟业务号按特定业务需求进行组合来实现联合检测和联合控制，从而实现用户所要求的、可理解的、可操作的、可实现的智能业务。

为了便于对各种业务号承载的操控信息进行中断处理，对于业务号可以设定优先级别，根据优先级进行中断处理。

物联网中的三种业务号基于业务的功能，一个复杂的功能是由多个基本层面的功能组合而成，当把组合的功能分解成基本的功能后，对各个基本的功能实时性的要求是不同的，如灯的开关就要求尽可能的秒级快速响应，而温度的调节达到分钟级也是可以接受的，因此，业务号的优先级可按如下方法进行：

第一优先级：将4位业务号中第一位为“0”的号码，定义为最高优先级的业务，后面三位，依序确定相应的优先级；

第二优先级：将4位业务号中第一位为“1-4”的号码，依序定义为次高优先级的业务，后面三位，依序确定相应的优先级；

第三优先级：将4位业务号中第一位为“5-9”的号码，依序定义为高优先级的业务，后面三位，依序确定相应的优先级。

如图6所示，本发明中，以物联网网络操作系统驻留设备的串行接口、并行接口和网络接口的接口硬件中断的优先顺序和发送中断高于接收中断建立物联网网络操作系统优先级的队列，并由定时、中断、标志、调度处理模块来处理中断调度。

物联网网络操作系统驻留设备的通信协议基于AT命令模式，并根据接口中断所要求的AT命令由业务号优先级管理、调度模块建立不同AT命令队列的优先级，设置相应的标志，并交由标志器模块管理。

物联网网络操作系统驻留设备的进程管理是基于业务号，并根据业务号所要求的由优先级管理、调度模块建立不同业务号队列的优先级，设置相应的标志，并交由标志器模块管理。

物联网网络操作系统的物联网网络操作系统的虚拟处理器管理是由定时、中断、标志、调度处理模块的定时器定时、接口中断、新队列标志来触发挂起状态的转换。

接口中断配置、AT命令优先级的安排、业务号优先级的管理，由业务号优先级管理、调度模块来实现。

虚拟智能终端的软件编辑、编译、存储、调用由内存、外设、文件管理、应用模块来实现。

如图6所示，各过程如下：

1、接口通信命令：当上位机与物联网网络根节点的协调器通过接口通信时，即是上位机与物联网网络中的各个通信节点、物联网中的各个端口和物联网网络中的各个物联网设备进行通信，上位机作为通信的数据终端设备（DTE），物联网网络根节点的协调器作为通信的数据通信设备（DCE），即物联网网络根节点的协调器DCE是通信的数据终端设备DTE的调制/解调器（Modem，俗称为“猫”），通常在DTE与DCE之间的控制和通信协议中是采用“AT”命令的模式，为了保证当前通用的调制/解调器技术的一致性和延续性，在本发明中的DTE与DCE的通信命令同样采用“AT”命令。

2、网络接口中断处理：在物联网网络操作系统中，利用计算机操作系统中的网络接口的中断作为物联网网络操作系统的事件触发：

当有多个网络接口与上位机相连接时，按UART串行通信接口、USB串行通信接口、并行通信接口、网络通信接口从高到低依序安排接收中断优先级。

当有多个UART串行通信接口、多个USB串行通信接口、多个并行通信接口、多个网络通信接口时，按接口接收硬件中断的优先级来安排接口的中断优先级。

当发送中断发生时，中断处理程序按一个或多个UART串行通信接口、一个或多个USB串行通信接口、一个或多个并行通信接口、一个或多个网络通信接口检查相应的发送缓冲区内是否有需要发送的命令或数据，如果有就按业务号的优先级启动发送过程。

在发送过程中优先级高的业务可中断优先级低的业务，提前发送。

当发送中断完成时，发送中断设置发送中断完成事件标志

3、接受AT命令和发送AT命令队列：接收和发送的AT命令是按硬件接口的多重队列中断优先级别来安排的多重AT命令队列来执行的，级别高的队列中最高优先级的AT命令最先执行，级别低的队列中最低优先级的AT命令最后执行，级别高的可中断级别低的先行执行：

接收AT命令队列：接收AT命令队列，是将网络接口接收到的AT命令按网络接口中断所安排优先级构成接收AT命令队列。

当接收中断发生时，接收中断程序将接受到的AT命令按硬件接口的终端优先级同样的安排接收AT命令的处理队列，并设置接收AT命令标志，通知相关程序的处理。

发送AT命令队列：发送AT命令时，将AT命令按网络接口中断所安排优先级构成接收AT命令队列。

当发送AT命令将按硬件接口的中断优先级安排发送AT命令的处理队列，并设置发送AT命令标志，通知相关程序的处理，触发中断。

在处理AT命令队列时发送AT命令的优先级高于同级接收AT命令的优先级。

4、接收业务号和发送业务号队列：通常接收和发送的业务号均为基础业务号，是包含在在AT命令的载荷字段中，且多重业务号的优先级队列对应到各个网络接口的队列和相应多重的AT命令队列。

业务号中断发生时，接受中断程序将接受到的业务号按业务号的优先级存入相应的接受业务号队列，并设置接收业务事件标志，通常接收的业务是基础业务，也是新的虚拟业务和组合业务的触发事件。

业务号中断发生时，发送中断程序将按业务号优先级管理、调度程序设置到发送业务的业务号队列中的业务执行发送，通常发送的业务是在一个队列的组合业务中的一个或多个需按续执行的基础业务。

5、物联网网络操作系统的虚拟处理器的管理：在物联网操作系统中所有的业务均按由物联网网络操作系统的虚拟处理器来处理，该处理器通常在挂起、等待和执行三个状态之间，根据不同的条件转换，使所有的业务在操作系统的调度下，并行实现处理。

当物联网网络操作系统的虚拟处理器没有获得定时、中断、标志、调度处理程序的触发时，处于挂起状态。

当物联网网络操作系统的虚拟处理器在挂起状态获得定时、中断、标志、调度处理程序的触发时，中央处理器从挂起状态转换到等待状态。

当物联网网络操作系统的虚拟处理器进入到等待状态后，将检查是否有接受或发送业务队列的标志。

当物联网网络操作系统的虚拟处理器在等待状态中没有检查到标志，将从等待状态转换回到挂起状态。

当物联网网络操作系统的虚拟处理器在等待状态中检查到了标志，将从等待状态转换到执行状态。

当物联网网络操作系统的虚拟处理器进入到执行状态后，将由业务号优先级管理、调度程序对业务队列中按队列的优先级对标志的业务依序进行处理，直到所有的业务处理完成。

当物联网网络操作系统的虚拟处理器在执行状态中，可被新的更高优先级的业务请求和标志中断。

当物联网网络操作系统的虚拟处理器处理的业务完成后，物联网网络操作系统的虚拟处理器进入到挂起状态，并重复上述的状态转换

6、物联网网络进程的管理：物联网网络进程就是各个不可再分的基础业务和虚拟业务，每个不可分的基础业务和虚拟业务是可被计算机操作系统分解为多个计算机处理的进程。

物联网网络内存的管理：物联网网络的内存管理就是基于计算机的内存管理，可实现物联网文件的在计算机内存的驻留、内存RAM和内存NAND FLASH存储器的转储和调用，以及USB存储器，Sd存储器之间文件的转储和调用

7、物联网网络文件的管理：物联网网络的文件管理由两个部分组成：

文件夹管理：物联网的各个业务可按计算机可管理的文件存储在文件夹中进行管理。

文件编译管理：物联网的各个业务可按不同的业务需求，通过计算机编辑工具，按业务号来编辑物联网功能或物联网场景的物联网文本文件，物联网的文本文件，通过物联网的编译文件编译成物联网的可执行文件，由物联网操作系统来执行。

从上所述，本发明提出了一种可实现物联网网络操作系统对物联网进行联合检测和联合控制所构成的虚拟智能终端的业务功能按业务号来实现生成、管理、调度和执行操作的方法，具有如下特点：

1.物联网中的各个设备按网络编号、通信节点编号、各个通信节点传感控制网的端口编号和端口所联接不同设备的编号来进行寻址规范。

2.将物联网能实现的功能定义为业务，而不是对某个终端设备的直接控制的功能。

3.按不同网络号、节点号、端口号和设备号所能实现的单一自动控制的功能，定义为基础业务，对应的编号定义为基础业务号。

4.将需要实现各种数据、逻辑处理的功能，定义为虚拟业务，对应的编号定义为虚拟业务号。

5.一个或多个基础业务和一个或多个虚拟业务通过一个或多个网络终端设备的执行来实现联合检测和联合控制是从传统的自动控制达到真正的智能控制，相应实现智能控制功能的终端即是实现特定功能业务的虚拟智能终端。

6.通常是由一个或多个基础业务号定义的单一功能，和一个或多个虚拟业务号的组合业务来实现智能的功能定义为组合业务，对应的编号定义为组合业务号，或称之为虚拟终端号。

7.物联网网络操作系统可以是一种完全基于硬件的操作系统，也可以是一种基于计算机操作系统的应用操作系统。

8.物联网网络操作系统在物联网的根节点具有足够的处理能力时，可以驻留在物联网的根节点中，通常物联网网络操作系统驻留在具有更大处理能力的物联网根节点的上位机中，以便更强大的虚拟智能终端业务功能的实现。

9.基于硬件或计算机操作系统的物联网网络操作系统与计算机操作系统一样，具有挂起、等待和执行三个状态之间的调度。当物联网网络操作系统的虚拟处理器处于挂起状态时，物联网网络操作系统的虚拟处理器可通过定时时间到、中断请求，标志设立退出而进入到等待状态，如果在等待状态检查到标志器提供的队列的标志，则进入到执行状态对标志的进程进行处理，当进程处理完或有新的更高优先级的中断产生时，物联网网络操作系统的虚拟处理器重新进入到挂起状态，由新的更高优先级中断而进入到等待状态，如果在等待状态下还有没有执行完的低优先级的进程，CPU将继续执行。如图6所示。

10.由于物联网网络操作系统是执行网络的操作，因而物联网网络操作系统只跟物联网网络操作系统的通信接口有关，物联网网络操作系统的设备管理也是驻留设备的通信接口有关，当物联网网络操作系统驻留在物联网根节点的上位机时，通信接口通常是串行通信接口，为了加快接口数据传输的能力，并行通信接口也是常用的解决方案，当上位机作为互联网的网络设备时，网络接口也是不可忽视的选择。当接口中断发生时，执行中断处理程序来通知物联网网络操作系统的虚拟处理器来处理。

11.物联网网络操作系统有3种队列，第一个是基于接口硬件的通信队列，按接口种类、接口序号、接口接收操作和发送操作来安排优先级的控制管理。第二个是基于AT命令队列，且按AT命令的接口种类、接口序号、接口接收操作和发送操作来安排优先级的控制管理。第三个是基于业务号的队列，且业务号的接口种类、接口序号、接口接收操作和发送操作来安排优先级的控制管理。当各个队列的请求需要处理时，即可设置相应的标志通过标志处理程序通知物联网网络操作系统的虚拟处理器来处理。

12.业务号优先级管理、调度程序用来处理业务号的组合、业务号的优先级、业务号的执行。

13.物联网网络操作系统的内存管理是基于计算机网的内存管理，这简化了物联网网络操作系统的设计。

14.物联网网络操作系统的外设管理是基于计算机网的外设管理，这简化了物联网网络操作系统的设计。

15.物联网网络操作系统的文件管理是基于计算机网的文件管理，这简化了物联网网络操作系统的设计。

16.物联网网络操作系统的应用程序的开发，其编辑工具是基于计算机网的文本编辑工具，只需编辑程序语言的文本到由各个基础业务和虚拟业务构成的组合业务的业务号构成的链表程序。

而在通过链表进行业务号和AT指令以及多业务号之间进行转换时，因为链表是程序开始运行的时候才去申请内存空间，并不能直接保存数据，因此进行两个方面的操作，一是文件操作，对相关数据进行保存、修改、删除；二是链表操作，通过链表进行插入、删除、查询、修改等相关操作！

1)文件操作

创建3个文件：1.txt（业务号与AT指令对应表），2.txt（单业务号组合多业务号对应表），3.txt（组合业务号和其所包含的单业务数据对应表）

主要应用函数

01.打开写入函数，打开文件的同时并清空里面的数据，并链表里面的数据写入文件中。主要用于修改网关所保存的数据，会在数据表增加新条目，删除旧条目以及修改条目的时候调用。

02.打开读取函数，打开相关文件并将文件的内容，并将文件相关内容读入链表节点中，主要用于程序开始运行时调用。

2）链表操作

创建3条链表：

a（业务号与AT指令对应表），其节点结构体应该包含数字码，单业务号，AT指令等相关元素。

b（单业务号组合多业务号对应表），其节点结构体应该包含数字码，单业务号，多业务号等相关元素。

c（组合业务号和其所包含的单业务数据对应表）其节点结构体应该包含数字码，多业务号，多个单业务号等相关元素。

主要应用函数

01.链表创建函数，在主程序开始运行时创建链表。

02.链表初始化函数，在链表创建之后将其初始化。

03.链表节点插入函数，将文件内容存入相关节点中插入链表。主要在文件打开读取和数据表增加新条目的时候才能用到。

04.链表节点中数据修改函数，主要在修改数据表内容的时候调用，例如将一个业务号所对应的AT指令进行修改。

05.链表节点删除函数，将不需要的链表节点做删除，就是将不需要的数据表条目做删除。

06.查找链表元素，主要的应用函数，利用业务号获取AT指令或者利用AT指令获取业务号。

07.输出链表元素，就是将数据表中的内容打印出来。

Claims (10)

1.物联网的网络操作系统装置，所述物联网包括上位机和物联网终端，以及连接上位机和物联网终端的物联网根节点，所述物联网根节点也称为协调器，其特征在于，所述网络操作系统装置驻留于上位机或物联网根节点中，包括

上位机或物联网根节点中的操作系统模块，用于网络虚拟处理器的状态管理、网络接口的中断处理、网络任务的进程管理、用于网络开销的内存管理和网络系统和应用文件的管理；

网络虚拟处理器通过中断和标志在挂起、等待和执行三个状态间实现转换；

通信接口装置，用于操作网络上的外设或物联网终端；

所述物联网终端具有网络标识、节点标识、端口标识和设备标识信息；

所述网络标识信息，用于在一个物理连接的网关中区别一个或多个物联网网络；

所述节点标识信息，用于区别物联网各通信节点和路由节点；

所述端口标识信息，用于区别物联网各通信节点智能设备的各端口；

所述设备标识信息，用于区别物联网各节点智能设备端口连接的传感设备或控制设备；

网络操作系统装置通过业务信息数据和优先级操作物联网终端，业务信息数据与物联网终端具有的上述四种信息的组合互为映射关系；

物联网的网络操作系统装置可响应网络事件的触发，对网络事件进行优先级的调度，并对网络进程进行管理，从而完成网络任务的执行。

2.如权利要求1所述物联网的网络操作系统装置，其特征在于，所述网络操作系统装置包括定时、中断、标志、调度处理模块，用于中断处理。

3.如权利要求1或2所述物联网的网络操作系统装置，其特征在于，所述网络操作系统装置包括

优先级管理调度模块，用于建立不同业务信息数据的优先级，设置相应的标志；

标志器模块，用于管理上述标志过的业务信息数据。

4.物联网的网络操作方法，其特征在于，执行所述方法的操作系统驻留于物联网的上位机或根节点中，所述上位机或根节点称为驻留设备，所述物联网根节点也称为协调器，包括

步骤A.通过由网络号、节点号、端口号和设备号组成的终端设备信息，对与驻留设备接口连接的物联网终端设备进行寻址；

步骤B.通过与终端设备信息互为映射的业务号，实现对物联网终端设备的操作；网络任务的操作和处理的方法可响应任意网络事件的触发，对网络事件进行优先级的调度，并对网络进程进行管理，从而完成网络任务的执行。

5.如权利要求4所述物联网的网络操作方法，其特征在于，所述步骤B中，所述操作依照业务号的优先级进行处理。

6.如权利要求4或5所述物联网的网络操作方法，其特征在于，所述步骤B中，根据业务号所要求的优先级管理、调度模块建立不同业务号队列的优先级，设置相应的标志，并交由标志器模块管理。

7.如权利要求6所述物联网的网络操作方法，其特征在于，以物联网网络操作系统驻留设备的串行接口、并行接口和网络接口的接口硬件中断的优先顺序和发送中断高于接收中断建立优先级的队列，并由定时、中断、标志、调度处理模块来处理中断调度。

8.如权利要求7所述物联网的网络操作方法，其特征在于，所述驻留设备与终端设备之间的通信协议基于AT命令模式，并根据接口中断所要求的AT命令由业务号优先级管理、调度模块建立不同AT命令队列的优先级，设置相应的标志，并交由标志器模块管理。

9.如权利要求4或5所述物联网的网络操作方法，其特征在于，所述操作方法，包括

基于接口硬件的通信队列，按接口种类、接口序号、接口发送操作和接收操作来安排优先级的控制管理；

基于AT命令队列，且按AT命令的接口种类、接口序号、接口发送操作和接收操作来安排优先级的控制管理；

基于业务号的队列，且按业务号的接口种类、接口序号、接口发送操作和接收操作来安排优先级的控制管理；

当各个队列的请求需要处理时，通过设置相应的标志以标志处理程序通知物联网网络操作系统的虚拟处理器来处理。

10.如权利要求4或5所述物联网的网络操作方法，其特征在于，所述业务号包括

基础业务号：包括两种基础业务号，通过特等的寻址和操作命令来实现，从协调器发送业务号，其中包括特定可寻址的命令到指定的终端设备实现特定的操作；协调器接收到业务号，其中包括特定可寻址的设备采集的特定数据；

虚拟业务号：根据基础业务号的操作所获得的数据，实现特定的逻辑处理和数据处理，为后续的智能处理提供处理的依据；

组合业务号：将可执行的基础业务号与数据和逻辑处理的虚拟业务号按特定业务需求进行组合来实现联合检测和联合控制，从而实现用户所要求的、可理解的、可操作的、可实现的智能业务。