CN106506720A

CN106506720A - 网络ip地址自动分配方法

Info

Publication number: CN106506720A
Application number: CN201611009433.9A
Authority: CN
Inventors: 何琳琳; 刘延
Original assignee: Xian Novastar Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Xian Novastar Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2036-11-16
Also published as: CN106506720B

Abstract

本发明提出一种网络IP地址自动分配方法，例如包括步骤：由上位机发起UDP广播搜索连接；上位机根据与其处于同一局域网中的嵌入式设备回复的包含本地IP地址的反馈信息建立IP地址维护列表；上位机为目标嵌入式设备随机分配一个与上位机同一网段的IP地址并通过PING命令确定分配的IP地址是否可用；在确定分配的IP地址可用时，将分配的IP地址记录至IP地址维护列表并下发至目标嵌入式设备，以供目标嵌入式设备将分配的IP地址设为本地IP地址并在生效后发起TCP/IP连接。因此，本发明可以增加嵌入式设备例如LED异步控制卡的网路连接的可靠性，以及克服由于多台终端设备同时连接时的IP分配冲突给用户带来的离线问题。

Description

网络IP地址自动分配方法

技术领域

本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种适用于嵌入式设备的网络IP地址自动分配方法。

背景技术

当前，大多数的LED异步控制卡与PC端之间都是通过网络进行通信，而大多数LED异步控制卡的网络IP地址要么是从路由器端自动分配的，要么是通过软件系统自己设定的静态IP地址，亦或者是用户自己设定的静态IP地址。实际应用中，有可能会遇到无路由器或有路由器但DHCP服务关闭的网络环境，如一台PC端通过交换机接了多张LED异步控制卡以及其他有网络IP地址的设备时，在这种情况系下，想要实现正常的网络连接通信又希望设备能自己设定可用的IP地址且无需用户自己配置时，就会遇到IP自动分配冲突的问题。在不同设备出现相同IP地址时，就可能出现IP地址抢占掉线、离线等问题，导致用户无法正常连接到LED异步控制卡。

现有的LED异步控制卡的IP地址分配机制是在PC端安装有上位机搜索连接的软件，在上位机发起搜索连接之后，LED异步控制卡在接收到上位机发出的搜索连接命令之后，LED异步控制卡的软件会自动记录搜索自己的PC端的IP地址，并根据该IP地址的网段设定自己的IP地址与PC端的IP地址在同一网段，如：PC端IP地址为192.168.0.10，则LED异步控制卡会自动给自己分配设置一个192.168.0.xxx的IP地址，“xxx”是在1-254之间随机选择的一组数，在设定之前软件通过PING命令去PING自己设定的IP地址是否有被其它设备使用，未使用则最终确定为自己的IP地址。

然而，现有的LED异步控制卡的IP地址分配机制主要存在的问题有：

1)当一台PC端连接1个终端设备时，IP地址分配冲突的概率为1/254，但是当一台PC端连接100台终端设备时，分配IP地址冲突的概率就变为100/254，LED异步控制卡的数量越多，分配IP地址冲突的概率越大，这样就会出现相同IP地址的终端设备离线，无法与PC端建立TCP/IP连接的问题；

2)当前通过PING某个终端设备的IP地址的方式判断某个IP地址是否已被使用并非完全可靠的判定方式，因为局域网中的PC端的防火墙设置过滤的话，是不会回包给发起PING命令的另外一个终端设备的，此时PING不通并不能代表该IP地址不存在，但是LED异步控制卡终端自身并不知道该IP地址存在，会在PING不通的情况的下，对自身设置该IP地址，但是一旦设置完成后，在整个网络内就会出现2张相同IP地址的LED异步控制卡，此时可能会出现这两个相同IP地址的LED异步控制卡终端有1个或者2个都离线和相互抢占IP地址的情况。

发明内容

因此，本发明主要针对嵌入式设备例如LED异步控制卡的IP分配及设定冲突问题，提供一种可靠性的IP地址自动分配机制来避免IP地址自动分配冲突的问题。

具体地，本发明实施例提出的一种网络IP地址自动分配方法，适用于嵌入式设备的IP地址分配，其包括步骤：(i)上位机发起UDP广播搜索连接，以供与所述上位机处于同一局域网中的嵌入式设备在收到UDP广播后回复包含嵌入式设备本地IP地址的反馈信息；(ii)上位机根据回复的反馈信息建立IP地址维护列表；(iii)上位机为目标嵌入式设备随机分配一个与所述上位机同一网段的IP地址，其中所述目标嵌入式设备的本地IP地址与所述上位机的IP地址不在同一网段；(iv)上位机通过PING命令确定分配的IP地址是否可用；(v)如果确定所述分配的IP地址不可用，则将所述分配的IP地址丢弃并重新执行步骤(iii)和步骤(iv)；(vi)如果确定所述分配的IP地址可用，则将所述分配的IP地址记录至所述IP地址维护列表并将所述分配的IP地址下发至所述目标嵌入式设备，以供所述目标嵌入式设备将所述分配的IP地址设为本地IP地址并在生效后发起与所述上位机的TCP/IP连接。

在本发明的一个实施例中，所述网络IP地址自动分配方法在步骤(vi)之后还包括步骤：(vii)若所述目标嵌入式设备与所述上位机之间成功建立TCT/IP连接，则上位机在界面上通过指示符显示所述目标嵌入式设备当前为实连接状态；反之若所述目标嵌入式设备与所述上位机之间未成功建立TCT/IP连接，此时只是建立了UDP连接，则上位机在界面上通过指示符显示所述目标嵌入式设备当前为虚连接状态；其中虚连接状态表示所述目标嵌入式设备与所述上位机之间未建立TCP/IP连接但可进行UDP通信。值得一提的是，如果上位机和目标嵌入式设备之间未建立UDP连接也未建立TCP/IP连接的话，则上位机软件通过指示符显示所述目标嵌入式设备当前为离线状态。

在本发明的一个实施例中，所述网络IP地址自动分配方法在步骤(i)之前还包括步骤：上位机响应用户触发UDP广播搜索连接操作后清空上一次UDP广播搜索连接时建立的IP地址维护列表。

在本发明的一个实施例中，所述网络IP地址自动分配方法在步骤(i)之前还包括步骤：上位机响应用户操作设置所述目标嵌入式设备为自动分配IP地址方式。

在本发明的一个实施例中，在步骤(iii)中，随机分配IP地址时避开所述IP地址维护列表已有的IP地址。

此外，本发明再一实施例提出的一种网络IP地址自动分配方法，适用于嵌入式设备的IP地址分配，其包括步骤：(a)嵌入式设备上电启动后在接收到来自上位机的UDP广播搜索连接包后回复包括所述嵌入式设备本地IP地址的反馈信号；(b)所述嵌入式设备根据接收到的UDP广播搜索连接包判断所述嵌入式设备当前是否被设置为自动分配IP地址方式；(c)如果步骤(b)的判断结果为“是”，所述嵌入式设备将上位机下发的IP地址保存至本地；(d)所述嵌入式设备通过PING命令确认所述保存至本地的IP地址是否可用；(e)如果步骤(d)的判断结果为“是”，所述嵌入式设备将所述保存至本地的IP地址设置为本地IP地址并使设置的本地IP地址生效；(f)所述嵌入式设备利用生效后的本地IP地址发起TCP/IP连接至所述上位机。

在本发明的一个实施例中，所述网络IP地址自动分配方法还包括步骤：如果步骤(b)的判断结果为“否”，所述嵌入式设备不修改本地IP地址并等待所述上位机的UDP广播搜索连接。

在本发明的一个实施例中，所述网络IP地址自动分配方法还包括步骤：如果步骤(d)的判断结果为“否”，所述嵌入式设备不修改本地IP地址并告知所述保存至本地的IP地址不可用。

另外，本发明又一实施例提出的一种网络IP地址自动分配方法，包括步骤：(x1)上位机发起UDP广播搜索连接；(x2)与所述上位机处于同一局域网中的多个嵌入式设备在收到UDP广播后回复包含各个嵌入式设备本地IP地址的反馈信息；(x3)上位机根据回复的反馈信息建立IP地址维护列表；(x4)上位机为所述多个嵌入式设备中的目标嵌入式设备分配一个与所述上位机同一网段的IP地址，其中所述目标嵌入式设备的本地IP地址与所述上位机的IP地址不在同一网段；(x5)上位机通过PING命令确定分配的IP地址是否可用；(x6)如果确定所述分配的IP地址不可用，则将所述分配的IP地址丢弃并重新执行步骤(x4)和步骤(x5)；(x7)如果确定所述分配的IP地址可用，则将所述分配的IP地址记录至所述IP地址维护列表并将所述分配的IP地址通过UDP广播下发至所述目标嵌入式设备；(x8)所述目标嵌入式设备通过PING命令再次确认所述分配的IP地址是否可用；(x9)在步骤(x8)的再次确认结果为“是”时，所述目标嵌入式设备将所述分配的IP地址设为本地IP地址并在设置的本地IP地址生效后发起与所述上位机的TCP/IP连接。

在本发明的一个实施例中，所述网络IP地址自动分配方法在步骤(x9)之后还包括步骤：如果所述目标嵌入式设备与所述上位机之间成功建立TCT/IP连接，则上位机在界面上通过指示符显示所述目标嵌入式设备当前为实连接状态；反之如果所述目标嵌入式设备与所述上位机之间未成功建立TCT/IP连接，只是建立了UDP连接的话，则上位机在界面上通过指示符显示所述目标嵌入式设备当前为虚连接状态；其中虚连接状态表示所述目标嵌入式设备与所述上位机之间未建立TCP/IP连接但可进行UDP通信。值得一提的是，如果上位机和目标嵌入式设备之间未建立UDP连接也未建立TCP/IP连接的话，则上位机软件通过指示符显示所述目标嵌入式设备当前为离线状态。

由上可知，本发明实施例可以达成以下一个或多个有益效果：(1)增加LED异步控制卡的网路连接的可靠性；以及(2)克服由于多台终端设备同时连接时的IP分配冲突给用户带来的离线问题。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为PC端与LED异步控制卡直连的架构示意图。

图2为PC端通过交换机与LED异步控制卡连接的架构示意图。

图3为PC端通过路由器与LED异步控制卡连接的架构示意图。

图4为PC端通过路由器以及交换机与LED异步控制卡连接的架构示意图。

图5为本发明实施例提出的一种网络IP地址自动分配的整体流程示意图。

图6为本发明实施例提出的网络IP地址自动分配方案中的上位机软件处理流程示意图。

图7为本发明实施例提出的网络IP地址自动分配方案中的终端软件处理流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

一、网络连接环境

一般而言，在现实情况下，用户通常遇到的LED控制系统的基本网络搭建环境有以下几种：1)PC与LED异步控制卡直连，如图1所示；2)PC端通过交换机与LED异步控制卡连接，如图2所示；3)PC端通过路由器与LED异步控制卡连接，如图3所示；以及4)PC端通过路由器及交换机与LED异步控制卡连接，如图4所示。当然，实际的网络环境远远不止以上提到的四种，但是以上的四种基本囊括了局域网连接的基本连接方式，其他更多的网络连接环境基本就是多几个路由或者交换机等方式，出现的问题基本也都与以上四种网络连接环境大同小异，本发明不再详细讲述。

二.网络IP地址分配技术方案

本发明下述实施例主要应用于无路由器、有路由器但DHCP服务未启用或者有路由器且DHCP服务已启用但接入的嵌入式设备的IP地址获取方式设为静态IP地址的局域网环境。

如图5所示，其为本发明实施例提出的一种网络IP地址自动分配的整体流程图。本实施例在上位机(例如PC机)上例如安装有西安诺瓦电子科技有限公司自主开发的集中播放控制软件Pluto Manager或智能配屏软件LCT等上位机软件，因而在进行集中播控或配屏等操作时需要利用上位机对LED异步控制卡进行搜索连接，相应地在LED异步控制卡上会安装有终端软件。本实施例的网络IP地址自动分配机制主要是把不同网段的LED异步控制卡的本地IP地址设置到与上位机的IP地址在同一网段，以便于建立TCP/IP连接，从而进行通信；并且本实施例的系统网络通信连接架构是以上位机为Server端(服务器端)，以LED异步控制卡为Client端(客户端)。

如图5所示，本实施例的网络IP地址自动分配的整体流程是在上位机首先发起UDP广播搜索连接，在同一局域网内的LED异步控制卡收到上位机发出的UDP广播包后回复包含终端本地IP地址甚至终端名称的反馈信息给上位机，当然多张LED异步控制卡同时在该局域网内时，会同时推送反馈信息(或称UDP广播回包)给上位机，上位机接收到当前的UDP广播回包后，会对当前局域网内的LED异步控制卡建立一个IP地址维护列表，然后对这些LED异步控制卡逐一随机分配(此处可以理解的是，随机分配时会避开IP地址维护列表中已有的IP地址)与本机同网段的IP地址并发送到当前的LED异步控制卡，在每分配一个IP地址时，上位机会先通过PING命令检测该IP地址是否可用，不可用则丢弃重新分配，可用则下发至目标LED异步控制卡，并将已分配的IP地址记录至IP地址维护列表中，上位机再给下一张LED异步控制卡分配IP地址的时候就排除IP地址维护列表中的IP地址，如果IP地址维护列表已存在某个IP地址则认为不可用，否则如果IP地址维护列表不存在某个IP地址，再通过PING命令来确认是否被其他终端设备占用，如果未被占用则认为该IP地址有效，同时将其下发至LED异步控制卡并在IP地址维护列表中存为已用IP地址，在发至LED异步控制卡并等待LED异步控制卡将分配的IP地址设置生效以后，LED异步控制卡主动发起TCP/IP连接到上位机。如果连接建立成功则上位机软件显示绿色指示符以表示当前为实连接状态，也即表示上位机与目标LED异步控制卡已建立TCP/IP连接；反之，如果TCP/IP连接建立失败，但此时UDP连接是通的，则上位机软件显示黄色指示符以表示当前为虚连接状态(也即其与上位机可进行UDP通信但未成功建立TCP/IP连接，借此便于用户识别哪些LED异步控制卡为离线状态以及哪些LED异步控制卡为在线状态但未建立TCP/IP连接)，此处值得一提的是，对于未建立TCP/IP连接也未建立UDP连接的LED异步控制卡，上位机界面图标显示为灰色，表示LED异步控制卡当前为离线状态；图6所示为上位机软件处理流程示意图。再者，从图6中可以得知：在上位机发起UDP广播搜索连接步骤之前，上位机处于等待用户触发UDP广播搜索连接状态，从而当用户进行UDP广播搜索连接触发操作后其会先清空上一次UDP广播搜索连接时建立的IP地址维护列表。

图7为本发明实施例提出的网络IP地址自动分配方案中的终端软件处理流程图。如图7所示，LED异步控制卡在上电启动以后，LED异步控制卡(其上的终端软件)等待来自上位机的UDP广播搜索连接，在接收到上位机发出的UDP广播包以后，回复包含LED异步控制卡的本地IP地址甚至终端名称等信息给上位机，由上位机去检测该本地IP地址是否与上位机的本机IP地址在同一网段，不在同一网段的情况下，如果用户在上位机上选择了IP自动分配的功能(典型地，表示选择了IP自动分配功能的信息会随广播包下发至目标LED异步控制卡)，则采用自动分配IP地址的方式给LED异步控制卡终端分配IP地址，此处在上位机上选择IP自动分配的功能的方式可以是响应用户的操作逐一设置各张LED异步控制卡为自动分配IP地址方式。如果用户在上位机上没有选择自动分配IP地址的功能，则上位机显示虚连接状态(也即UDP广播可通，但是TCP/IP连接未建立)，等待用户修改目标IP。

LED异步控制卡收到上位机的UDP广播搜索连接包之后，回包给上位机，然后根据收到的UDP广播包判断用户在上位机上是否设置了自动分配IP地址的功能，如果未设置，则不修改本地IP地址，继续等待上位机的搜索连接信号，如果设置了自动分配IP地址的功能，则等待上位机下发的IP地址分配数据包，并将收到的IP地址信息先保存在本地临时空间，LED异步控制卡再通过PING的方式确认该IP地址是否被占用，如果被占用，则不修改本地IP地址，继续等待上位机搜索连接，并返回IP地址不可用的信息给到上位机，上位机接收到IP地址不可用信息后会再次重新给LED异步控制卡分配IP地址，直到分配到可用IP地址为止。LED异步控制卡在收到可用IP地址之后将其配置给当前的LED异步控制卡上的网卡中并重启网卡生效该IP地址，在IP地址生效后主动发起TCP/IP连接至上位机。上位机接收到下位机的连接信号之后，在上位机软件界面上显示LED异步控制卡当前为实连接状态。

综上所述，本发明前述实施例可以达成以下一个或多个有益效果：(1)增加LED异步控制卡的网路连接的可靠性；以及(2)克服由于多台终端设备同时连接时的IP分配冲突给用户带来的离线问题。此外，值得一提的是，本发明实施例的网络IP地址自动分配方案并不限于应用于LED异步控制卡，其也可以应用于带有网卡的其他嵌入式设备。此外，本发明上述实施例描述的网络IP地址自动分配方案的各个步骤可以进行合理组合以得到多个不同的问题解决方案。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种网络IP地址自动分配方法，适用于嵌入式设备的IP地址分配，其特征在于，包括步骤：

(i)上位机发起UDP广播搜索连接，以供与所述上位机处于同一局域网中的嵌入式设备在收到UDP广播后回复包含嵌入式设备本地IP地址的反馈信息；

(ii)上位机根据回复的反馈信息建立IP地址维护列表；

(iii)上位机为目标嵌入式设备随机分配一个与所述上位机同一网段的IP地址，其中所述目标嵌入式设备的本地IP地址与所述上位机的IP地址不在同一网段；

(iv)上位机通过PING命令确定分配的IP地址是否可用；

(v)如果确定所述分配的IP地址不可用，则将所述分配的IP地址丢弃并重新执行步骤(iii)和步骤(iv)；

(vi)如果确定所述分配的IP地址可用，则将所述分配的IP地址记录至所述IP地址维护列表并将所述分配的IP地址下发至所述目标嵌入式设备，以供所述目标嵌入式设备将所述分配的IP地址设为本地IP地址并在生效后发起与所述上位机的TCP/IP连接。

2.如权利要求1所述的网络IP地址自动分配方法，其特征在于，在步骤(vi)之后还包括步骤：

(vii)若所述目标嵌入式设备与所述上位机之间成功建立TCT/IP连接，则上位机在界面上通过指示符显示所述目标嵌入式设备当前为实连接状态；反之若所述目标嵌入式设备与所述上位机之间未成功建立TCT/IP连接，则上位机在界面上通过指示符显示所述目标嵌入式设备当前为虚连接状态；其中虚连接状态表示所述目标嵌入式设备与所述上位机之间未建立TCP/IP连接但可进行UDP通信。

3.如权利要求1所述的网络IP地址自动分配方法，其特征在于，在步骤(i)之前还包括步骤：

上位机响应用户触发UDP广播搜索连接操作后清空上一次UDP广播搜索连接时建立的IP地址维护列表。

4.如权利要求1所述的网络IP地址自动分配方法，其特征在于，在步骤(i)之前还包括步骤：

上位机响应用户操作设置所述目标嵌入式设备为自动分配IP地址方式。

5.如权利要求1所述的网络IP地址自动分配方法，其特征在于，在步骤(iii)中，随机分配IP地址时避开所述IP地址维护列表已有的IP地址。

6.一种网络IP地址自动分配方法，适用于嵌入式设备的IP地址分配，其特征在于，包括步骤：

(a)嵌入式设备上电启动后在接收到来自上位机的UDP广播搜索连接包后回复包括所述嵌入式设备本地IP地址的反馈信号；

(b)所述嵌入式设备根据接收到的UDP广播搜索连接包判断所述嵌入式设备当前是否被设置为自动分配IP地址方式；

(c)如果步骤(b)的判断结果为“是”，所述嵌入式设备将上位机下发的IP地址保存至本地；

(d)所述嵌入式设备通过PING命令确认所述保存至本地的IP地址是否可用；

(e)如果步骤(d)的判断结果为“是”，所述嵌入式设备将所述保存至本地的IP地址设置为本地IP地址并使设置的本地IP地址生效；

(f)所述嵌入式设备利用生效后的本地IP地址发起TCP/IP连接至所述上位机。

7.如权利要求6所述的网络IP地址自动分配方法，其特征在于，还包括步骤：

如果步骤(b)的判断结果为“否”，所述嵌入式设备不修改本地IP地址并等待所述上位机的UDP广播搜索连接。

8.如权利要求6所述的网络IP地址自动分配方法，其特征在于，还包括步骤：

如果步骤(d)的判断结果为“否”，所述嵌入式设备不修改本地IP地址并告知所述保存至本地的IP地址不可用。

9.一种网络IP地址自动分配方法，其特征在于，包括步骤：

(x1)上位机发起UDP广播搜索连接；

(x2)与所述上位机处于同一局域网中的多个嵌入式设备在收到UDP广播后回复包含各个嵌入式设备本地IP地址的反馈信息；

(x3)上位机根据回复的反馈信息建立IP地址维护列表；

(x4)上位机为所述多个嵌入式设备中的目标嵌入式设备分配一个与所述上位机同一网段的IP地址，其中所述目标嵌入式设备的本地IP地址与所述上位机的IP地址不在同一网段；

(x5)上位机通过PING命令确定分配的IP地址是否可用；

(x6)如果确定所述分配的IP地址不可用，则将所述分配的IP地址丢弃并重新执行步骤(x4)和步骤(x5)；

(x7)如果确定所述分配的IP地址可用，则将所述分配的IP地址记录至所述IP地址维护列表并将所述分配的IP地址通过UDP广播下发至所述目标嵌入式设备；

(x8)所述目标嵌入式设备通过PING命令再次确认所述分配的IP地址是否可用；

(x9)在步骤(x8)的再次确认结果为“是”时，所述目标嵌入式设备将所述分配的IP地址设为本地IP地址并在设置的本地IP地址生效后发起与所述上位机的TCP/IP连接。

10.如权利要求9所述的网络IP地址自动分配方法，其特征在于，在步骤(x9)之后还包括步骤：

如果所述目标嵌入式设备与所述上位机之间成功建立TCT/IP连接，则上位机在界面上通过指示符显示所述目标嵌入式设备当前为实连接状态；反之如果所述目标嵌入式设备与所述上位机之间未成功建立TCT/IP连接，则上位机在界面上通过指示符显示所述目标嵌入式设备当前为虚连接状态；其中虚连接状态表示所述目标嵌入式设备与所述上位机之间未建立TCP/IP连接但可进行UDP通信。