CN104750465A - 基于Android的智能路由器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Android的智能路由器。本发明包括路由网络模块和中央处理器，所述中央处理器连接搭载了Android操作系统的应用处理模块，使所述智能路由器包括驱动程序模块、操作系统内核模块以及应用开发框架模块；所述驱动程序模块承担底层硬件的数据交互并把硬件功能经过封装开放给Android操作系统；所述操作系统内核模块对系统任务进行调度并管理进程执行情况；所述应用开发框架模块为基于Android操作系统的软件开发提供系统的软硬件功能接口支持。本发明将智能操作系统路由器硬件相结合，具有通用性强，安装方便，功能丰富，网络性能稳定、开发灵活的优点。

Description

基于Android的智能路由器

技术领域

本发明设计了一种基于Android的智能路由器，具体说是一种基于操作系统的带有路由功能、插件安装与更新、外接存储、文件管理和液晶显示功能等的智能路由器装置。

背景技术

目前，智能化网络设备已迅速发展起来，随着人们生活水平的提高、需求的日益增长以及信息化程度的普及，更多人将不满足于维护传统生活的现状。智能路由器能帮助人们更好地管理家庭内的各种网络设备，提高生活质量。

虽然智能路由器的概念初现端倪，但功能单一、设置复杂的传统路由器仍占主流。路由器仅仅作为一个数据转发终端的概念依然根深蒂固，然而针对路由器作为家庭数据的集散中心，从而进行智能化应用开发的需求却日以迫切。

智能路由相比传统路由可以实现更多的功能，从最基础的数据传输、用户交互到安全再到功能扩展，甚至可以接入家居控制。

智能路由器中最主要的一个特点是与智能设备进行交互。实现路由器与智能设备交互的一个关键技术就是对路由器软硬件系统进行模块化设计与封装，并与Android操作系统进行驱动程序、操作系统内核以及应用开发框架三个层面集成，通过操作系统开放应用接口，从而为路由器与各种设备的交互提供自由的软硬件支持。随着家庭网络的发展与普及，市场上出现了很多与路由器相关的非传统产品，例如3G路由器、多频路由器、云路由等。这些产品实现的功能大多数是通过扩展路由器的硬件模块功能接口或者更换路由芯片，从而支持新的网络协议或简化路由配置复杂度，或更进一步支持路由器进行简单的网络上传下载功能。

但是这些产品或者是硬件模块增改或者是路由器界面的修改，又或者是网络协议的优化，并没有真正发挥把路由器作为家庭数据集散中心与设备控制中枢的真正需求。所以这些类似的路由器，没有能够实现与用户手机、平板以及家用无线传感器的交互，并且通过操作系统对设备进行调度、命令控制、主动式，把数据传送出去，并且接收控制命令，完成信息交互，从而做到真正的智能化交互。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于Android的集路由功能和设备交互于一体的智能路由器装置，它把设备的管理包括传统路由器对网络的管理集成到操作系统的上层应用中，并且通过操作系统对设备进行调度、命令控制、主动式服务，把数据传送出去，并且接收控制命令，完成信息交互。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于Android的智能路由器，包括路由网络模块和中央处理器，所述中央处理器连接搭载了Android操作系统的应用处理模块，使所述智能路由器包括驱动程序模块、操作系统内核模块以及应用开发框架模块；

所述驱动程序模块承担底层硬件的数据交互并把硬件功能经过封装开放给Android操作系统；

所述操作系统内核模块对系统任务进行调度并管理进程执行情况；

所述应用开发框架模块为基于Android操作系统的软件开发提供系统的软硬件功能接口支持。

所述驱动程序模块对Android操作系统中的所有硬件惊醒封装并向Android操作系统的文件系统开放接口，在文件系统中形成文件供上层调用。

所述硬件包括存储器、液晶屏、多媒体芯片以及USB。

所述硬件还包括液晶显示器。

所述操作系统内核模块包括文件系统、内存管理、进程调度以及进程通信；

所述文件系统定义操作系统中所有文件的数据块信息，并据此建立文件索引，为所述内存管理、进程调度以及进程通信提供文件查询与更改的支撑；

所述内存管理为所述进程调度模块提供运行的地址空间，并对所述进程调度模块运行中所涉及的数据信息进行管理；

所述进程调度模块负责处理上层Android应用程序的应用请求；

所述进程通信模块负责为所述进程调度模块的运行提供通信支撑。

所述应用开发框架模块包括：

硬件抽象层，对驱动程序的硬件接口进行组织，为所述操作系统内核模块和驱动程序模块形成面向上层虚拟机的软件化抽象接口；

虚拟机，为Android应用程序提供运行环境，按照应用需求调用下层硬件并提供所述操作系统内核模块的接口支持；

实时运行库，用于维护Android操作系统运行的服务，这些服务为应用程序调用系统资源提供服务支持；

模板库，为Android应用程序提供运行方式的模板以供套用；

应用开发接口，将Android操作系统内的所有功能进行对象化封装，为开发智能路由器的Android应用程序提供对象化的接口。

所述硬件抽象层还用于软件路由能，支持软件定义网络节点的自动加入和删除，支持软件定制自动请求数据重传机制。

所述路由网络模块将物理层的网络控制任务存储在队列缓存中，由内部的转发控制器、规则管理器与配置管理器对路由任务进行路由仲裁。

本发明具有以下优点及有益效果：

1.路由与设备交互相结合。本发明能够让用户通过丰富的开发接口对于路由器相连接的各种网络设备进行状态查询、命令化控制、数据交互以及自主动作等，另外可以通过USB与外接Flash接口连接存储设备，从而实现数据的管理，可以作为家庭的数据集散终端。

2.通用性强。由于采用了Android的内核与应用框架，本系统对于一般的Android应用均可以支持，通过用户自主开发或丰富的Android应用调用Android系统的各种软硬件接口可以经由有线与无线的以太网口访问各种支持网络连接的设备，从而大大简化设备间交互的壁垒，支持互联网接入的设备均可通过智能路由器进行交互。

3.安装方便，使用灵活。本发明的接口采用以太网接口，配置界面简单，同时支持有限与无线两种形式，对已有系统不会造成任何影响，布线布局简单、灵活，配置界面将常用的路由功能以及Android的系统应用功能明显做了划分，并提供向导式的指示。

4.通信网络稳定、可靠。本装置的路由功能支持Mesh网络拓扑结构，支持网络节点的自动加入和删除，支持自动请求数据重传机制。

附图说明

图1是本发明一个实例的软硬件组成框图；

图2是本发明实现智能设备数据交互的示意图；

图3是本发明的软件结构框图；

图4是本发明的硬件结构框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明实施例由硬件系统的路由网络模块、中央处理器、应用处理模块以及软件系统的驱动程序模块、操作系统内核模块、应用开发框架模块六部分组成。

其中：所述路由器硬件系统需要要能够产生5V以及3.3V电压，供系统中各个硬件组件使用。5V电源是经过变压、整流后由三端稳压集成电路电源接口生成，3.3V电源由电源接口中的低压差线性稳压器芯片生成；

所述的路由器硬件系统中DDR RAM作为系统的内存，存储系统进程、实时调度信息等掉电即逝的信息；Flash模块负责存储常驻系统的数据，包括各种应用库、模板库、开发框架、以及其他软件模块等；多媒体处理芯片负责对系统应用中的音视频处理需求进行编解码、压缩解压以及帧处理等的多媒体任务；I/O接口负责与液晶显示模块进行交互；USB接口包括通用的USB驱动电路，支持路由器以主/从两种身份与其他的USB设备进行对接；以太网接口包括一个有线以太网卡以及一个无线以太网卡，支持上述两种网络任务；液晶显示模块通过一个800x480点阵DMT80480T070实时显示路由器工作状态、网络连接状态和外接设备情况；路由器的中央处理器由S3C6410处理器以及其它的外围电路组成，负责硬件平台的逻辑控制与任务处理；

所述的驱动程序模块包括路由芯片、存储器、液晶屏、多媒体芯片以及USB等的驱动程序，对路由器操作系统中的所有硬件提供数据交换接口，并通过此接口将寄存器映射到硬件虚拟层。

所述的操作系统模块为软件的核心模块，它包括裁剪后的Android内核组件，有进程管理、内存管理、文件系统以及进程间通信模块等等。

所述应用开发框架模块为基于Java的Android开发接口模块，包括应用开发接口、实时运行库、模板库、虚拟机以及硬件虚拟层。

该实施例中，硬件系统都需要处理器的逻辑控制，该处理器S3C6410S3C6410是一个16/32位RISC微处理器，采用了64/32位内部总线架构。有一个优化的接口连线到外部存储器Flash模块。存储器系统具有双重外部存储器端口、DRAM和FLASH/ROM/DRAM端口。

所述DDRRAM模块为一个2G字节DDR内存以及D9GCT芯片组成；

所述以太网通信模块由88E6218芯片及其外围电路与全向射频天线组成；

所述多媒体处理模块由一个Adreno205芯片及其外围电路组成。

所述Flash模块由一个FC8708主控芯片与一个SLC16G Byte的Nand Flash芯片组成；

所述USB芯片由一个D720200F1芯片及其外围电路组成。

所述的路由网络模块由一块的Cyclone II系列FPGA及其对应的嵌入式缓存、PHY芯片以及SRAM组成。

图2给出了实现智能设备数据交互的示意图，如图2所示，当上层Android应用发起数据或者交互请求时，它会通过他所在的Flash存储器向中央处理器发出交互命令，由中央处理器通过路由网络模块或应用处理模块度向手机、平板等被控设备发起数据或者命令请求。与网络交互的命令请求由路由网络模块传递给手机、平板、PC或者其他家电设备，而其他的应用处理任务则有应用处理模块传递给响应的手机、PC或网络设备，然后手机、平板等被控设备执行接收到的指令或数据后返回数据或命令，通过以太网接口返回给中央处理器并返回到Android应用。

图3给出了智能路由器的软件组成框图。智能路由器软件主要分为驱动程序、操作系统内核以及应用开发框架三部分。驱动程序对硬件功能进行封装并向操作系统的文件系统开放接口，在文件系统中形成文件供上层调用。操作系统的进程调度收到上层应用的任务请求时通过内存管理模块将需要的数据引入内存中，同时应用开启的进程通过进程调度的情况经由进程通信进行数据交互。与此同时，应用的运行需要通过应用开发框架中的虚拟机来运行一个示例，然后调用实时运行库中的实时服务，并调用应用部署框架的发布服务从而顺利运行。另外模板库与应用部署框架提供了不同的模板供应用开发时调用。

图4给出了智能路由器的硬件组成框图。智能路由器的核心处理芯片是中央处理器，由它来处理路由网络任务与普通应用任务。在路由网络模块中，物理层的网络控制任务存储在队列缓存中，首先由转发控制器对任务转发给路由仲裁，之后由转发控制模块在查找表中查到对应的路由规则并传递给规则管理器，转发控制器同时将预配置信息从配置管理模块中取出，形成任务向中央处理器请求执行，中央处理器在执行时按照规则管理器反馈的规则进行路由仲裁。

Claims (8)

1.一种基于Android的智能路由器，包括路由网络模块和中央处理器，其特征在于，所述中央处理器连接搭载了Android操作系统的应用处理模块，使所述智能路由器包括驱动程序模块、操作系统内核模块以及应用开发框架模块；

所述驱动程序模块承担底层硬件的数据交互并把硬件功能经过封装开放给Android操作系统；

所述操作系统内核模块对系统任务进行调度并管理进程执行情况；

所述应用开发框架模块为基于Android操作系统的软件开发提供系统的软硬件功能接口支持。

2.根据权利要求1所述的基于Android的智能路由器，其特征在于，所述驱动程序模块对Android操作系统中的所有硬件惊醒封装并向Android操作系统的文件系统开放接口，在文件系统中形成文件供上层调用。

3.根据权利要求2所述的基于Android的智能路由器，其特征在于，所述硬件包括存储器、液晶屏、多媒体芯片以及USB。

4.根据权利要求3所述的基于Android的智能路由器，其特征在于，所述硬件还包括液晶显示器。

5.根据权利要求1所述的基于Android的智能路由器，其特征在于，所述操作系统内核模块包括文件系统、内存管理、进程调度以及进程通信；

所述文件系统定义操作系统中所有文件的数据块信息，并据此建立文件索引，为所述内存管理、进程调度以及进程通信提供文件查询与更改的支撑；

所述内存管理为所述进程调度模块提供运行的地址空间，并对所述进程调度模块运行中所涉及的数据信息进行管理；

所述进程调度模块负责处理上层Android应用程序的应用请求；

所述进程通信模块负责为所述进程调度模块的运行提供通信支撑。

6.根据权利要求1所述的基于Android的智能路由器，其特征在于，所述应用开发框架模块包括：

硬件抽象层，对驱动程序的硬件接口进行组织，为所述操作系统内核模块和驱动程序模块形成面向上层虚拟机的软件化抽象接口；

虚拟机，为Android应用程序提供运行环境，按照应用需求调用下层硬件并提供所述操作系统内核模块的接口支持；

实时运行库，用于维护Android操作系统运行的服务，这些服务为应用程序调用系统资源提供服务支持；

模板库，为Android应用程序提供运行方式的模板以供套用；

应用开发接口，将Android操作系统内的所有功能进行对象化封装，为开发智能路由器的Android应用程序提供对象化的接口。

7.根据权利要求6所述的基于Android的智能路由器，其特征在于，所述硬件抽象层还用于软件路由能，支持软件定义网络节点的自动加入和删除，支持软件定制自动请求数据重传机制。

8.根据权利要求1所述的基于Android的智能路由器，其特征在于，所述路由网络模块将物理层的网络控制任务存储在队列缓存中，由内部的转发控制器、规则管理器与配置管理器对路由任务进行路由仲裁。