CN104133671B - 一种数字处理设备的硬件接口屏蔽装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种数字处理设备硬件接口屏蔽装置及方法。所述数字处理设备硬件接口屏蔽装置包括底层硬件单元、屏蔽处理单元和应用软件单元，底层硬件单元获取硬件基本信息和驱动函数，屏蔽处理单元提供调用底层硬件设备的通用接口，应用软件单元直接与屏蔽处理单元通信。根据本发明，可以在不需要了解底层硬件的前提下，通过对底层硬件接口屏蔽的方法，有效避免各种硬件接口之间的差异，直接实现对底层硬件的各种操作，为上层应用软件提供了统一、简便的接口，提高了软件开发效率。

Description

一种数字处理设备的硬件接口屏蔽装置及方法

技术领域

本发明涉及一种数字处理设备，特别的涉及一种数字处理设备硬件接口屏蔽装置及方法。

背景技术

随着信息技术的发展，数字处理设备的类型越来越多，出现了多种具有不同底层硬件架构和软件操作系统的数字处理设备，例如基于INTEL硬件平台和WINDOWS操作系统的计算机系统，或者基于ARM硬件平台和ANDROID操作系统的移动操作系统，包括智能手机、平板电脑等。此外，数字处理设备内包含不同厂商生产的硬件设备，例如网卡、声卡、硬盘、读卡器、主板等，上层应用软件开发过程中，往往要和底层硬件打交道，需要熟悉底层硬件提供的接口，之后上层应用软件进行开发利用，完成整个软件系统的开发。

但是，这种技术方案在使用中存在一些问题。例如，应用软件开发过程中需要调用底层声卡设备1，此时开发人员需要熟悉声卡设备1的接口驱动程序，假如开发过程中，声卡设备1出现故障，需要更换另外一家厂商声卡设备2，由于声卡设备1和设备2具有不同的硬件结构，且具有不同的接口操作，因此，开发人员需要重新了解设备2的接口驱动程序，当更换不同的底层硬件设备时，软件开发人员需要重新了解底层设备接口，给开发人员造成极大不便，同时也降低了软件开发效率。

因此，需要对现有的数字处理设备硬件接口进行改进，保证应用软件开发对底层硬件的访问是透明的，无论底层硬件如何变化，上层软件始终调用同样的接口，且不必关心底层硬件的实现细节，成为了一种新的技术需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种数字处理设备硬件接口屏蔽装置及方法。本发明中，底层硬件单元获取硬件基本信息和驱动函数，屏蔽处理单元提供调用底层硬件设备的通用接口，应用软件单元直接与屏蔽处理单元通信。根据本发明，可以在不需要了解底层硬件的前提下，通过对底层硬件接口屏蔽的方法，有效避免各种硬件接口之间的差异，直接实现对底层硬件的各种操作，为上层应用软件提供了统一、简便的接口，提高了软件开发效率。根据本发明的一个方面，提供了一种数字处理设备硬件接口屏蔽装置，包括：底层硬件单元，用于向所述屏蔽处理单元注册对应的硬件名称及硬件提供的底层操作接口；屏蔽处理单元，用于根据底层硬件名称查找对应的硬件注册操作接口，以获取硬件的操作方法，创建一个私有数据结构，该数据结构包含一个指向该硬件提供的操作方法的指针和一个供底层硬件使用的私有数据变量指针；根据硬件的操作方法调用硬件的打开接口后，建立一个一一对应的数据字典，用来保存屏蔽处理单元刚刚申请的私有数据，并向硬件发送私有数据变量指针，将硬件的私有数据接口挂在私有数据变量指针上，并向上层应用软件单元返回数据字典的序号；应用软件单元，用于调用所述屏蔽处理单元的打开接口，并向所述屏蔽处理单元发送请求控制的底层硬件名称，并根据数据字典的序号调用所述屏蔽处理单元提供的请求控制硬件的私有数据接口，以向所述底层硬件单元下发控制指令。优选的，所述底层硬件单元用于向所述屏蔽处理单元注册对应的硬件名称及硬件提供的底层操作接口。优选的，所述屏蔽处理单元用于接收底层硬件注册的接口，并将底层硬件接口转换为屏蔽处理单元与上层应用软件交互的统一接口。

优选的，所述屏蔽处理单元还用于在对应的底层硬件单元执行结束后，释放所述底层硬件单元对应的私有数据，并清空硬件的私用数据在数据字典内对应的内容。

优选的，所述数据字典包括保存所述屏蔽处理单元申请的私有数据，通过所述数据字典的序号唯一确认对应的硬件的私有数据。

根据本发明的另一个方面，提供了一种数字处理设备硬件接口屏蔽方法，所述方法包括下述步骤：步骤S1，应用软件单元调用屏蔽处理单元的打开接口，并向屏蔽处理单元发送请求控制的底层硬件名称；步骤S2，屏蔽处理单元根据底层硬件名称查找对应的硬件注册操作接口，以获取硬件的操作方法，创建一个私有数据结构，该数据结构包含一个指向该硬件提供的操作方法的指针和一个供底层硬件使用的私有数据变量指针；步骤S3，屏蔽处理单元根据硬件的操作方法调用硬件的打开接口后，建立一个一一对应的数据字典，用来保存屏蔽处理单元刚刚申请的私有数据，并向硬件发送私有数据变量指针，将硬件的私有数据接口挂在私有数据变量指针上；步骤S4，屏蔽处理单元向上层应用软件单元返回数据字典的序号；步骤S5，应用软件单元根据步骤S4中数据字典的序号调用屏蔽处理单元提供的请求控制硬件的私有数据接口，以向对应的底层硬件下发控制指令。

其中，所述步骤S1中，每个硬件向所述屏蔽处理单元注册对应的硬件名称及硬件提供的底层操作接口。其中，所述步骤S2中，屏蔽处理单元接收底层硬件注册的接口，并将底层硬件接口转换为屏蔽处理单元与上层应用软件交互的统一接口。

其中，所述步骤S5之后，还包括步骤S6，屏蔽处理单元在硬件执行结束后，释放硬件对应的私有数据，并清空硬件的私用数据在数据字典内对应的内容。

优选的，所述数据字典包括屏蔽处理单元申请的私有数据，通过所述数据字典的序号唯一确认对应的硬件的私有数据。

根据本发明的数字处理设备硬件接口屏蔽装置及方法，可以在不需要了解底层硬件的前提下，通过对底层硬件接口屏蔽的方法，有效避免各种硬件接口之间的差异，直接实现对底层硬件的各种操作，为上层应用软件提供了统一、简便的接口，提高了软件开发效率。

附图说明

图1显示了现有技术中数字处理设备的硬件访问系统结构示意图；

图2显示了本发明优选实施例的用于数字处理设备的硬件访问架构系统示意图；

图3显示了本发明一个优选实施例的硬件接口屏蔽方法流程图；

图4显示了本发明另一个优选实施例的硬件接口屏蔽方法流程图；

图5显示了本发明具体实施例的用于开灯的硬件接口屏蔽方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明的目的是提供一种数字处理设备硬件接口屏蔽装置及方法。数字处理设备架构系统包括底层硬件单元、屏蔽处理单元和应用软件单元，底层硬件单元获取硬件基本信息和驱动函数，屏蔽处理单元提供调用底层硬件设备的通用接口，应用软件单元直接与屏蔽处理单元通信。根据本发明，可以在不需要了解底层硬件的前提下，通过对底层硬件接口屏蔽的方法，有效避免各种硬件接口之间的差异，直接实现对底层硬件的各种操作，为上层应用软件提供了统一、简便的接口，提高了软件开发效率。

图1是现有技术中数字处理设备的硬件访问系统结构示意图。

如图1所示，数字处理设备中包括底层硬件单元，本发明以硬件主板上包含两套设备为例，底层硬件单元中包含硬件设备1和硬件设备2，且二者具有相似的功能，但来源于不同的厂商，查看硬件设备1的底层驱动为open1(int fd,int cmd1,int ID)，其中32位操作系统中，int代表4字节有符号数，fd代表设备句柄，cmd1代表查看设备1的命令，ID代表设备1类型，open1()函数代表查看硬件设备1硬件名称信息；查看硬件设备2的底层驱动为open2(int fd,int cmd2)，其中32位操作系统中，int代表4字节有符号数，fd代表设备句柄，cmd2代表查看设备2的命令，open2()函数代表查看设备2硬件名称信息。

获取硬件设备1和硬件设备2硬件名称信息的函数不同，应用软件单元需要定义两个不同的函数来分别获取硬件设备1和硬件设备2硬件的基本信息，实际应用中，每一款硬件都提供自己的一套接口给上层软件，如果更换硬件，通常提供的硬件接口也会发生变化，不同的硬件接口名称还都不一样，导致上层软件开发者需要熟悉各种硬件的接口，才能进行硬件调用，降低了应用软件开发效率。

图2显示了本发明优选实施例的用于数字处理设备的硬件访问架构系统示意图。

如图2所示，本发明中所述数字处理设备硬件访问架构系统包括三个单元模块，底层硬件单元1、屏蔽处理单元2和应用软件单元3。

底层硬件单元1用于向所述屏蔽处理单元2注册对应的硬件名称及硬件提供的底层操作接口，屏蔽处理单元2用于接收底层硬件注册的接口，并将底层硬件接口转换为屏蔽处理单元与上层应用软件交互的统一接口，此外，还用于在对应的底层硬件单元执行结束后，释放所述底层硬件单元对应的私有数据，并清空硬件的私用数据在数据字典内对应的内容，其中所述数据字典包括保存所述屏蔽处理单元申请的私有数据，通过所述数据字典的序号唯一确认对应的硬件的私有数据。

应用软件单元3用于调用所述屏蔽处理单元的打开接口，并向所述屏蔽处理单元发送请求控制的底层硬件名称，并根据数据字典的序号调用所述屏蔽处理单元提供的请求控制硬件的私有数据接口，以向所述底层硬件单元下发控制指令。

该装置可以在不需要了解底层硬件的前提下，通过对底层硬件接口屏蔽的方法，有效避免各种硬件接口之间的差异，直接实现对底层硬件的各种操作，为上层应用软件提供了统一、简便的接口，提高了软件开发效率。

图3显示了本发明一个优选实施例的硬件屏蔽方法流程图。

如图3所示，本发明硬件接口屏蔽方法主要分为如下步骤：

步骤S1，应用软件单元调用屏蔽处理单元的打开接口，并向屏蔽处理单元发送请求控制的底层硬件名称，其中每个硬件向所述屏蔽处理单元注册对应的硬件名称及硬件提供的底层操作接口。

步骤S2，屏蔽处理单元根据底层硬件名称查找对应的硬件注册操作接口，以获取硬件的操作方法，屏蔽处理单元接收底层硬件注册的接口，并将底层硬件接口转换为屏蔽处理单元与上层应用软件交互的统一接口。

步骤S3，屏蔽处理单元根据硬件的操作方法调用硬件的打开接口，并向硬件发送私有数据变量指针，将硬件的私有数据接口挂在私有数据变量指针上。

步骤S4，屏蔽处理单元建立硬件对应的数据字典以存储硬件的私有数据，并向上层应用软件单元返回数据字典的序号。

步骤S5，应用软件单元根据步骤S4中数据字典的序号调用屏蔽处理单元提供的请求控制硬件的私有数据接口，以向对应的底层硬件下发控制指令。

图4显示了本发明另一个优选实施例的硬件接口屏蔽方法流程图。

如图4所示，本发明硬件接口屏蔽方法详细分为如下步骤：

步骤S11，系统初始化，用于完成底层硬件驱动程序和屏蔽层程序初始化工作。

步骤S12，注册接口，底层硬件向硬件屏蔽控制中心屏蔽处理单元注册自己的接口，包含底层硬件的名称及其提供的操作接口。

步骤S21，硬件屏蔽控制中心，接收底层硬件注册的接口，并将底层硬件接口转换到硬件屏蔽层与上层应用软件交互的统一接口。

步骤S31，应用软件开发，向硬件屏蔽控制中心发送开发过程中涉及到的底层硬件名称。

步骤S221，创建私有数据结构，硬件屏蔽控制中心解析步骤S31传送过来的硬件名称，并找到对应的硬件注册打开(open)操作接口，尽管每一个硬件打开(open)接口名不一样，但对于应用软件开发来说，调用的始终是硬件屏蔽控制中心的(hw_open)接口。硬件屏蔽控制中心创建一个私有数据结构，该数据结构包含一个指针，指向了该硬件提供的操作方法，同时包含了一个私有数据变量(private)指针，供底层硬件使用。

步骤S231，创建数据字典，硬件屏蔽控制中心调用底层硬件的open接口后，建立一个一一对应的数据字典，用来保存硬件屏蔽控制中心刚刚申请的私有数据，并调用该open接口，向底层硬件发送私有数据变量指针，底层硬件收到后将自己的私有数据接口挂到硬件屏蔽控制中心提供的私有数据变量指针上，这样通过数据字典的序号就能唯一确认一个硬件屏蔽控制中心的私有数据，也就能唯一确认对应的硬件的私有数据。

步骤S241，返回控制序号，硬件屏蔽控制中心将步骤S231中的序号返回给上层应用软件，上层软件无需了解具体的硬件信息，即可对底层硬件进行操作。

步骤S32，底层硬件操作，上层应用软件对底层硬件进行具体操作，且通过调用hw_open接口，获取硬件屏蔽控制中心提供的控制序号，通过控制序号，上层应用软件可以调用对应的底层硬件，并通过hw_ioctl接口，可下发具体的控制命令进行底层硬件的操作。

步骤S222，释放私有数据结构，即硬件屏蔽控制中心释放步骤S221创建的私有数据结构。底层硬件操作结束后，上层应用软件调用hw_close接口，硬件屏蔽控制中心调用具体底层硬件的close接口，具体硬件会执行对应的清理工作，之后硬件屏蔽控制中心释放步骤S221中的私有数据结构。

步骤S232，删除数据字典，即删除步骤S231中创建的数据字典，且该数据字典与底层硬件申请的私有数据一一对应。

步骤S242，底层硬件关闭，上层应用软件调用完底层硬件之后，向硬件屏蔽控制中心传送hw_close信号，硬件屏蔽控制中心执行完步骤S222和步骤S232之后，底层硬件执行自身的关闭(close)接口。

图5显示了本发明具体实施例的用于开灯的硬件屏蔽方法流程图。

如图5所示，本发明开灯的硬件屏蔽方法主要分为如下步骤：

步骤S11，系统初始化，灯完成自身硬件的初始化工作，同时，硬件屏蔽控制中心完成初始化工作。

步骤S12，注册接口，灯向硬件屏蔽控制中心注册自己的接口，包含开灯(open)操作、关灯(close)操作、控制(ioctl)操作、功率(power_contr)控制、定时(timer)开关灯、名称(name)类型、生产(corp)厂商。

步骤S21，硬件屏蔽控制中心，接收该灯注册的操作接口，并将底层硬件接口转换到硬件屏蔽层与上层应用软件交互的统一接口，本具体实施例用hw_open表示。

步骤S31，应用软件开发，调用hw_open(“light”)，向硬件屏蔽控制中心发送开发过程的底层硬件名称，并传递控制灯(light)信息。

步骤S221，创建私有数据结构，硬件屏蔽控制中心解析步骤S31传送过来的light，并找到对应的light注册打开(open)操作接口，得到light硬件注册过来的具体的操作方法(开灯操作、功率控制、定时开关灯、名称类型、生产厂商)，同时申请一个私有数据包含func和private，将light注册的具体操作方法挂到func上，这样就可以通过func找到light的open，close，power_contr,和timer方法。

步骤S231，创建数据字典，硬件屏蔽控制中心调用底层硬件的open接口后，建立一个一一对应的数据字典，用来保存硬件屏蔽控制中心刚刚申请的私有数据，即硬件屏蔽控制中心通过func找到light的open方法，并调用该接口，light收到后将自己的私有数据接口挂到硬件屏蔽控制中心提供的private上，这样通过数据字典的序号就能唯一确认一个硬件屏蔽控制中心的私有数据，也就能唯一确认对应的硬件的私有数据。

步骤S241，返回控制序号001，硬件屏蔽控制中心将步骤S231中的light控制序号，本发明具体实施例设为001，返回给上层应用软件，上层软件无需了解具体的硬件信息，即可对light进行操作。

步骤S32，开灯操作，上层应用软件对light进行具体操作，且通过调用hw_open接口，获取硬件屏蔽控制中心提供的控制序号001，通过控制序号，上层应用软件可以调用对应的light硬件，通过hw_ioctl(001,light_open)来开灯，其中light_open是具体的开灯命令。硬件屏蔽控制中心查找控制序号001，找到对应的私有数据(包括func和private)，然后调用func内硬件light注册的ioctl命令，并将具体的命令light_open传给硬件light。硬件收到具体命令后，执行开灯open命令。

步骤S222，释放私有数据结构，即硬件屏蔽控制中心释放步骤S221创建的私有数据结构。light操作结束后，上层应用软件调用hw_close接口，硬件屏蔽控制中心调用具体light的close接口，light执行对应的清理工作，之后硬件屏蔽控制中心释放步骤S221中的私有数据结构。

步骤S232，删除数据字典，即删除步骤S231中创建的数据字典，且该数据字典与light申请的私有数据一一对应。

步骤S242，light硬件关闭，上层应用软件调用完light之后，向硬件屏蔽控制中心传送hw_close信号，硬件屏蔽控制中心执行完步骤S222和步骤S232之后，light硬件执行自身的close接口。

如上所述，该装置方法可以在不需要了解light底层硬件的前提下，通过调用light硬件屏蔽处理单元的接口，达到屏蔽底层硬件light接口的效果，有效避免了底层硬件接口之间的差异，直接实现对底层硬件的各种操作，为上层应用软件提供了统一、简便的接口，提高了软件开发效率。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种数字处理设备的硬件接口屏蔽装置，包括：底层硬件单元、屏蔽处理单元和应用软件单元，其中，

所述应用软件单元用于调用所述屏蔽处理单元的打开接口，并向所述屏蔽处理单元发送请求控制的底层硬件名称；

所述屏蔽处理单元用于根据底层硬件名称查找对应的硬件注册操作接口，以获取硬件的操作方法，创建一个私有数据结构，该数据结构包含一个指向该硬件提供的操作方法的指针和一个供底层硬件使用的私有数据变量指针；

所述屏蔽处理单元还用于根据硬件的操作方法调用硬件的打开接口后，建立一个一一对应的数据字典，用来保存屏蔽处理单元刚刚申请的私有数据，并向硬件发送私有数据变量指针，将硬件的私有数据接口挂在私有数据变量指针上，并向上层应用软件单元返回数据字典的序号；

所述应用软件单元用于根据数据字典的序号调用所述屏蔽处理单元提供的请求控制硬件的私有数据接口，以向所述底层硬件单元下发控制指令。

2.根据权利要求1所述的数字处理设备的硬件接口屏蔽装置，其特征在于，所述底层硬件单元用于向所述屏蔽处理单元注册对应的硬件名称及硬件提供的底层操作接口。

3.根据权利要求1所述的数字处理设备的硬件接口屏蔽装置，其特征在于，所述屏蔽处理单元用于接收底层硬件注册的接口，并将底层硬件接口转换为屏蔽处理单元与上层应用软件交互的统一接口。

4.根据权利要求1所述的数字处理设备的硬件接口屏蔽装置，其特征在于，所述屏蔽处理单元还用于在对应的底层硬件单元执行结束后，释放所述底层硬件单元对应的私有数据，并清空硬件的私有数据在数据字典内对应的内容。

5.根据权利要求2-4任一项所述的硬件接口屏蔽装置，其特征在于，所述数据字典包括保存所述屏蔽处理单元申请的私有数据，通过所述数据字典的序号唯一确认对应的硬件的私有数据。

6.一种数字处理设备的硬件接口屏蔽方法，所述方法包括下述步骤：

步骤S1，应用软件单元调用屏蔽处理单元的打开接口，并向屏蔽处理单元发送请求控制的底层硬件名称；

步骤S2，屏蔽处理单元根据底层硬件名称查找对应的硬件注册操作接口，以获取硬件的操作方法，创建一个私有数据结构，该数据结构包含一个指向该硬件提供的操作方法的指针和一个供底层硬件使用的私有数据变量指针；

步骤S3，屏蔽处理单元根据硬件的操作方法调用硬件的打开接口后，建立一个一一对应的数据字典，用来保存屏蔽处理单元刚刚申请的私有数据，并向硬件发送私有数据变量指针，将硬件的私有数据接口挂在私有数据变量指针上；

步骤S4，屏蔽处理单元向上层应用软件单元返回数据字典的序号；

步骤S5，应用软件单元根据步骤S4中数据字典的序号调用屏蔽处理单元提供的请求控制硬件的私有数据接口，以向对应的底层硬件下发控制指令。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，每个硬件向所述屏蔽处理单元注册对应的硬件名称及硬件提供的底层操作接口。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，屏蔽处理单元接收底层硬件注册的接口，并将底层硬件接口转换为屏蔽处理单元与上层应用软件交互的统一接口。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤S5之后，还包括如下步骤：

步骤S6，屏蔽处理单元在硬件执行结束后，释放硬件对应的私有数据，并清空硬件的私有数据在数据字典内对应的内容。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数据字典包括保存屏蔽处理单元申请的私有数据，通过所述数据字典的序号唯一确认对应的硬件的私有数据。