CN110365791A - 一种区域内的万物互联方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种区域内的万物互联方法，特别是一种跨网络、跨硬件系统、跨微处理器/SoC芯片、跨软件系统、直接从软件智能模块到软件智能模块的万物互联方法。本发明使5G时代的物联网从传统的硬件系统之间的简单网络通信转变为不同专业分工的功能之间的弹性可重构互联，从而让万物互联从简单的硬件系统之间的网络通信的初级形态上升为不同功能的软件模块之间的弹性可重构互联的高级形态。本发明让不同企业生产的不同智能产品，特别是各种智能化的物联网传感器、执行器和装置能够实现相互间的无缝融合，并通过不同的组合能够迅速形成可以满足不同需求的网络化智能系统。

Description

一种区域内的万物互联方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及一种在区域内实现直接从软件智能模块到软件智能模块的万物互联方法。

背景技术

随着5G的落地，人类社会将迎来万物互联的时代——但这万物互联的时代不会自动到来！

目前，业界对万物互联的本质是什么的解释是：过去是信息与人连接起来，从而人类社会进入了一个信息时代，而现在是要将信息转化为行动——将世界万物都用网络连接起来、让网络连接变得更有价值。

但是，我们说这样的理解不完全正确——至少不够完整！

比如，万物互联是将信息转化为行动，那么，将一个行动转换为另一个行动，或者将几个已有的行动通过重新组合形成一个新的行动算不算万物互联？

我们之所以提出这样的质疑，是因为如果业界老是喜欢说物联网就是物和物之间的连接。然而，物和物的连接，以及人与人的连接，乃至人与物的连接，这三者之间的分水岭在哪里？

首先，我们认为，人和物，在智能时代应该从某种程度上讲是等效的，因为这里的物不是指普通的物，而是智能化的物，否则物与物之间就无法连接，即使连接了也没有意义！那么：

人与人的连接是信息和信息之间的连接。

人与物的连接是信息和物之间的连接，也就是将信息转化为行动。

而物与物的连接，则是行动和行动之间的连接——是连接的最高境界！因为这里的行动和行动之间的连接包含了信息和物的连接。

因此，物联网下的万物互联的最重要的本质之一就是行动和行动之间的连接！

第二，将万物都用网络连起来，目的是什么？难道仅仅是为了将万物连起来？

我们认为将万物连接起来不是目的，而只是一个手段，真正的目的是要通过不同物之间的连接去产生一个新的行动，因为不同物之间的连接就是行动和行动的连接，那么连接起来后的结果必然还是一个行动——这是万物互联的本质之二！

第三，万物互联的结果必须能够产生更多的价值，否则这种万物互联的意义又在哪里？因为互联是一种物理上的行动，因此在其互联的过程中必然要消耗各种资源，如果不能产生更多的价值，那这种互联就是一种浪费。

那么为什么将万物连接起来后能产生更多的价值？

因为世界上本来有万物，这一万个物对应的是1万个专业的行动，而通过万物互联，可以通过不同的物和物的连接——从本质上讲就是通过不同的组合，让一些简单初级的行动通过组合去产生出一些高级复杂的行动，这才是万物互联能够产生更多价值的原因——即万物互联的本质之三！

因此，综合上述万物互联的三大本质，5G时代下的万物互联的核心价值就是为了通过不同专业分工的简单初级的智能模块之间的组合去形成一个更高级复杂的智能系统，然后去完成一个新的、前所无法完成的任务！

下面是一个典型的例子：

有四个智能家居中常见的专业分工智能模块：1)门自动控制智能模块；2)窗自动控制智能模块；3)空气质量检测智能模块；4)安全控制智能模块。

其中窗自动控制智能模块根据空气质量检测智能模块来决定是否要按计划打开窗户。

其中的门智能控制智能模块则在主人回家走到门口时自动开门。

其中的安全控制模块则负责保证门只有在主人回家走到门口才会自动开门。

随后，随着科学技术的发展，开始出现了小区里的蜂巢物流柜被小区里的无人机快递员取代了——无人机自动将快递包裹送到消费者的家里——这意味着一种新的需求出现了，即原来的窗控制的目的只是为了通风透气，现在则变成了要为前来送快递的无人机打开窗户，以便让无人机通过窗户可以飞进消费者的家里去把快递包裹放下——此时问题出现了，因为原来的窗口控制智能模块中有开窗通富透气的功能但没有为无人机开窗的功能！换句话说，无人机飞行是一个初级简单的行动，开窗也是一个初级简单的行动，现在这二个初级简单的行动要能够组合起来变成一个用无人机送快递这么一个相对高级复杂的行动。

然而，无人机可以送快递，那么自然也能变成一个无人机小偷——飞进来把屋里的东西给偷走了！

因此必须对前来送快递的无人机进行身份认证，而原来的安全控制智能模块只能对来到门前的主人进行身份认证，却无法对来到窗前的无人机进行身份认证。

这样，就变成了要将原来的二个初级简单的智能模块——开窗和身份认证与一个第三方的初级简单的智能模块——无人机飞行共同组成一个全新的应用系统——接收无人机送快递系统。

从上面这个例子中，我们会发现一个问题，那就是原来的门窗控制和安全控制是属于智能家居范畴的，那当然是智能家居服务提供商提供的产品和系统，而这无人机送快递显然是属于物流行业的，因此那当然是由物流企业来提供相应的产品和系统，但在这二个分属于不同行业的产品和系统中，有三个功能模块开门开窗和安全控制都是已有的，要新增加的一个功能模块是无人机飞行控制，那么这分属于二个不同的软硬件系统的产品如何才能融合在一起去实现上述新增的无人机送快递功能？

或者用专业的话讲，那就是：如何才能让万物互联实现系统的弹性重构？

这样的需求是一种万物互联下普遍的需求。上述的例子也只是冰山一角。

比如再举个居家养老的例子：

还是上述的智能家居控制系统，现在有居家养老服务提供商要为居家老人提供社区紧急服务，比如老人跌倒了爬不起来了，可以紧急呼叫社区救助人员前往救助。那么这原来的只会为主人来到家门口才会开门的安全控制模块现在必须要融入这个新增的居家养老系统里去了......

这也是一个典型的系统弹性重构的问题！

所以，万物互联要实现把一万个物体连接起来很容易，但那不是目的！

万物互联的目的就是要通过行动之间的连接，特别是通过不同组合的连接，去快速灵活地应对新增的应用需求！

而其中的主要的障碍就是如何实现系统的弹性重构。

而要实现系统的弹性重构的关键又在于如何实现智能模块和智能模块之间的直接互联。

而要实现智能模块和智能模块之间的直接互联的关键又在于如何解决跨网络、跨硬件系统、跨SoC芯片和跨软件系统的互联问题。

综上所述，目前的网络通信技术，在5G下的万物互联时代存在这以下的问题：

1)传统网络通信协议提供的只是一个从硬件系统到硬件系统之间的信息交换通道，信息一旦被送达对方的硬件系统，其任务就完成了，因此从本质上来讲只是一个信息的“搬运工”——从硬件系统出发而止于硬件系统。

2)传统软件接口协议提供的只是一个从软件系统到软件系统之间的信息交换通道，信息一旦送达对方的软件系统，其任务就完成了，因此从本质上来讲仍然只一个信息的“搬运工”——从软件系统出发而止于软件系统，与单纯的网络通信相比，有进步，但进步太小，因为其服务对象只是软件系统这个整体，而一个软件系统内部则是由很多不同功能的软件模块构成的，因此这种止于软件系统的软件接口无法解决根本性的多个软件系统之间的弹性重构问题。

3)传统的软件设计方法，软件系统外部的应用需求到软件系统内部能满足该功能需求的软件功能模块之间的距离只能靠软件系统预设的解析程序去“走完”，可以说软件系统内部的软件功能模块对外部来说是不透明的，其透明度要靠上述的解析程序来决定，也就是说用传统软件设计方法设计出来的软件系统内部的软件功能模块与外部的应用需求之间隔着一个解析程序，因此一旦上述的解析程序固定了，软件系统内部的软件功能模块和外部的关系也就定了，因此传统的软件设计方法设计出来的软件系统是一个刚性的系统。要解决这个问题，就必须改变传统的软件设计方法，那就是传统的软件设计是一直从上到下的设计方法，即首先布局上层的系统软件，然后才是下层的功能模块。新的设计方法必须倒过来，首先设计底层的功能模块，每个功能模块都是一个独立的软件子系统，而上层的系统软件只是提供了一个让这些底层的软件子系统能够独立运行的系统环境，每一个这种底层的功能模块都能独立地从外界获取信息而无需通过一个由系统软件提供中间解析程序，换句话说，每个这种底层的功能模块都拥有自己的解析程序。而为了实现这样的软件设计，其中的关键就需要有一种全新的软件接口，这种全新的接口从用途上看很像一个软件系统内部的API，我们称为基于网络的API。

4)API是一个系统软件内部的应用层接口，而上述的基于网络的API则是跨系统软件的，是一个系统软件内部的某个软件功能模块通过网络去调用另一个系统软件内部的软件功能模块的应用层接口。与传统的API不同的是，传统的API是针对某个特定的软件功能模块设计的，而基于网络的API没有特定的对象，换句话说这个基于网络的API要调用的存在于另一个系统软件内部的软件功能模块是千变万化的，因为作为一个软件设计者，你不可能去预知所有的未来可能会出现一个什么样的应用需求和一个对应此应用需求的软件功能模块。因此，这个基于网络的API只能是一个标准，一个通过网络从一个系统软件内部的软件功能模块去调用另一个系统软件内部的软件功能模块的标准；就好比网络通信协议一样，是一个标准；该标准的报文头部一般是固定的，但报文的数据部分是开放的，允许用户根据自己的需要去设计这个报文的数据部的格式；同样，基于网络的API也是一个协议标准，一个软件接口的协议标准，它也有一个固定的报文头部和一个开放的报文数据部，用户可以根据自己的需要，即如何调用一个特定的软件功能模块去设计这个报文的数据部的格式。

5)此外，即使解决了上述的软件接口问题，万物互联仍将面临一个如何寻址的问题。因为目前所有的传统地址命名方法都是从一个网络硬件设备到另一个网络硬件设备，那么，对应网络硬件设备内部的SoC芯片的地址又该如何命名？包括该SoC芯片内部的软件智能模块的地址又该如何命名？如果这个问题不能解决，那么万物互联还是只能停留在从网络硬件到网络硬件的初级阶段，无法真正实现高级阶段的跨网络、跨硬件系统、跨SoC芯片和跨软件系统的直接从软件智能模块到软件智能模块的互联！

6)万物互联中还将面临这样的难题，即你不能要求连接这万物的网络是同一类型的网络，因为不同的网络有不同的特点和用途，因此不同应用系统的智能模块未必在同一种的网络内——这是因为目前世界上在用的网络种类有很多，我们平时所熟悉的以太网或局域网采用的网络协议是IEEE802.3，而WIFI采用的则是802.11a，由此可见即使是同一个TCP/IP网络协议对于不同的应用也有不同的协议版本。此外还有更多的网络并不是采用IEEE802网络协议，比如蓝牙，串行通信RS和USB，串行总线SPI和I2C，工业总线Field Bus、FF和CAN，或者是建立在TCP/IP应用层上的一些工业总线如EtherCat，ProfiNet，ModBusTCP等等，这些不同网络协议的地址表达格式和协议封装格式都不同，因此要真正实现万物互联就必须具有跨网络的能力，即有一种网络互联协议，该协议对不同的网络协议地址和封装格式是透明的。

综上所述：如果要实现5G时代下的万物互联，必须解决这么几个问题：

1)如何穿透不同的网络的问题，即实现跨网络的互联，这里的网络包括一个应用区域中可能会存在的多种不同的网络；

2)如何穿透硬件的问题，即实现跨硬件的互联，这里的硬件包括一个应用区域中可能存在的多个硬件系统、该硬件系统中所可能包含的多个微处理器/SoC芯片；

3)如何穿透系统软件的问题，即实现从软件智能模块到软件智能模块的直接互联，这里的系统软件指一个应用区域中可能存在于不同的硬件系统中的不同的系统软件；

4)如何解决互联地址问题，即如何命名一个跨网络、跨硬件设备、跨SoC芯片、跨软件系统的互联地址的问题，这个地址必须是一个跨网络、跨硬件设备、跨SoC芯片、跨软件系统的全路径地址；

5)如何解决万物互联的互联协议问题，即解决传统的标准网络通信协议和新兴的万物互联的网络通信协议以及软件智能模块之间的软件接口协议三者之间的关系问题；

6)最终的目的就是要能够在一个区域内实现跨网络、跨硬件设备、跨SoC芯片、跨软件系统的直接从软件智能模块到软件智能模块的直接互联,从而使5G时代下的万物互联从传统初级的硬件系统之间的简单网络通信升级演变成为一种更为智能和更有价值的不同专业分工的功能之间的弹性且可重构的互联。

为了解决上述种种问题，我们提出了一种区域内的万物互联方法——一种能够实现跨网络、跨硬件系统、跨微处理器/SoC芯片的从软件智能模块到软件智能模块的万物互联方法。

需要说明的是，5G时代下的万物互联不是目的而是手段，最终的目的是要实现万物互联下的弹性可重构。而实现跨网络、跨硬件系统、跨微处理器/SoC芯片的从软件智能模块到软件智能模块的万物互联方法只是实现这个远大目标的第一步——一个必要的基础。

本发明非常适合用于家庭区域网(发明专利：家庭区域网络系统及其构建方法)，从而让一个家庭内所有的智能移动终端，包括家庭内部的智能家居物联网上的物联网传感器、物联网执行器和物联网产品，智能汽车内部的物联网上的物联网传感器、物联网执行器和物联网设备，以及未来属于家庭的无人驾驶汽车，无人机，还有属于家庭的无人驾驶农机，无人值守农业大棚/鱼塘/山林中的机器人等形成一个跨网络、跨硬件系统、跨SoC芯片的弹性可重构的大一统智能系统。

发明内容

针对现有网络通信方法无法很好适应5G时代下的万物互联的缺陷，本发明提供了一种区域内的万物互联方法。

第一方面，本发明实施例提供的一种区域内的万物互联方法，称为Module toModule Interconnection，简称MTMI，其特征在于，跨网络、跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、跨软件系统、直接从软件智能模块到软件智能模块进行互联：

其中所述跨网络、跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、跨软件系统是指通过一种按系统结构分段的逻辑地址，去逐段地打破硬件系统壁垒、微处理器芯片/SoC芯片壁垒和软件系统壁垒；

其中所述直接从软件智能模块到软件智能模块进行互联是指通过一种按系统结构进行层次化的协议去逐层传递信息；

其中跨网络是指通过不同的网络上进行信息传输；

其中跨硬件系统是指通过连接不同硬件之间的外部网络进行信息传输；

其中跨SoC芯片是指在通过连接硬件内部所包含的微处理器/SoC芯片之间的内部网络进行信息传输；

其中跨软件系统是指在二个硬件系统/微处理器/SoC芯片所包含的软件系统之间信息交换。

第二方面，本发明实施例提供的一种区域内的万物互联方法，其所述一种按系统结构分段的逻辑地址用到了一种能打破硬件系统壁垒的层次化分段地址的构建方法，该方法：

按应用系统的层次化结构将地址分成对应的A段、B段、C段三段地址，即应用系统中的硬件系统对应分为A段，硬件系统中所包含的微处理器芯片/SoC芯片对应分为B段，微处理器芯片/SoC芯片中所包含的软件智能模块对应分成C段，此外还有一个标识符，用来标识上述地址是否在本区域内；

上述A段、B段、C段三段地址和标识符共同形成区域内的智能模块地址，或称为Intelligent Module Address，简称IM地址，其格式为标识符.A段地址.B段地址.C段地址，该地址具有三种表示方式，分别是逻辑地址表示方式、物理地址表示方式和形象地址表示方式，其中逻辑地址表示方式采用了硬件系统在整个应用系统中的编号、微处理器芯片/SoC芯片在硬件系统中的编号、软件智能模块在微处理器芯片/SoC芯片中的程序中的编号，物理地址采用了逻辑地址所对应的系统硬件或微处理器芯片/SoC芯片所采用的物理端口类型和物理地址，C段地址没有物理地址，而形象地址采用了文字的形式或图标的形式。

第三方面，本发明实施例提供的一种区域内的万物互联方法，所述一种按系统结构进行层次化的协议用到了一种能逐层传递信息的层次化互联协议，或称为MTMICommunication Protocol，简称MTMI-CP，的构建方法，该方法用一个物理的网络通信协议嵌套一个抽象的网络通信协议，然后再用这个抽象的网络通信协议去嵌套另一个软件接口协议，或称为MTMI Software Interface Protocol，简称MTMI-SI，由此形成一个层次化嵌套的协议结构，其中：

所述物理的网络通信协议可以是任何现有的标准网络通信协议，比如TCP/IP协议但不限于TCP/IP协议，该标准网络通信协议中的源地址和目标地址采用的是物理地址；

所述嵌套一个抽象的网络通信协议是指在物理的网络通信协议的报文数据部中嵌入一个抽象的网络通信协议；

所述抽象的网络通信协议中的源地址和目标地址采用的是抽象的逻辑地址，在网络通信中能够跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、直接从软件智能模块到软件智能模块；

所述抽象的网络通信协议，包含一个400位固定长度的协议报文头部和一个浮动长度的协议报文数据部，其中协议报文头部又包含一个4位选项、10位总长度、2位长度单位、一个128位长度的防篡改校验码、一个160位长度的代表区域身份和区域内成员身份的编码、一个32位的表示智能移动终端操作者当前位置的卫星定位信息、一个32位的互联源地址和32位的互联目标地址；

所述抽象的网络通信协议，即MTMI-CP，负责区域内万物互联过程中的网络通信和对网络通信的安全防护；

所述的嵌套一个软件接口协议是指在抽象的网络通信协议的报文数据部中嵌入一个软件接口协议；

所述软件接口协议是一个基于网络的软件API接口，可以跨不同的系统软件，是一个跨软件系统的不同软件之间如何进行对接的API标准，包含一个8位固定长度的协议报文头部和一个浮动且可缺省的协议报文数据部，其中协议报文头部又包含一个4位接口类型编码和4位方案选项，其中协议报文数据包含了具体的API参数；

所述软件接口协议，即MIMC-SI，与传统的软件API不同的是传统的软件API是为一个特定的软件应用程序设计的且只能存在于系统软件内部，而MIMC-SI是基于网络的，因此可以跨不同的系统软件，同时MTMI-SI不是为某一个应用软件设计的，而是制定了一个不同软件之间如何进行对接的API标准，为了开发人员的方便，MTMI-SI按大类对一些常见的应用领域进行了接口分类，包括认证类，金融类，电商类，服务类，人机类，控制类，方案类，数据类等，最多可以有15个接口分类和一个特殊接口类，同时，考虑到每种应用分类可能会有不止一种的解决方案，因此每个接口分类下又可以有最多15种方案选项和一个特殊方案选项，其中的特殊接口分类和特殊方案选项是可以由开发者自己定义的。

第四方面，本发明实施例提供的一种区域内的万物互联方法，其特征在于所述跨网络、跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、跨软件系统、直接从软件智能模块到软件智能模块进行互联用到了一种三位一体的分段穿透、逻辑路由和物理传输的直接从软件智能模块到软件智能模块互联的方法和四个万物互联地址列表:

其中所述三位一体是指逻辑路由和物理传输是一个反复交叉进行并不断分段穿透硬件系统、微处理器/SoC芯片的过程，这个过程从软件智能模块开始，止于软件智能模块。

所述分段穿透是指MTMI的IM地址结构是一个从硬件系统到微处理器/SoC芯片再到软件智能模块的分段的层次化结构，因此只能按层次分段进行穿透，即先通过逻辑路由从一个软件智能模块到达其所在的硬件系统/微处理器/SoC芯片的物理端口，然后通过物理传输实现从一个硬件系统到另一个硬件系统的跨越，然后再通过逻辑路由实现在硬件系统或微处理器/SoC芯片内部从一个物理端口到另一个物理端口的跨越；

其中所述的逻辑路由负责将信息按逻辑地址进行路由，包括在微处理器/SoC芯片内部的软件智能模块之间进行信息交换、在微处理器/SoC芯片内部的一个物理端口和另一个物理端口之间的信息交换、通过逻辑地址快速指向MTMI万物互联的地址列表中的对应入口、获取进行物理传输所需要的对应的物理地址和物理端口；

其中所述的物理传输负责将信息按指定的物理端口和指定的物理地址进行传输；

其中所述四个万物互联地址列表分别是硬件系统内的万物互联A段地址列表，硬件系统内的万物互联B段地址列表，微处理器芯片/SoC芯片内的万物互联B段地址列表，微处理器芯片/SoC芯片内的万物互联C段地址列表。

其中所述硬件系统内的万物互联A段地址列表，该表被用于A段的逻辑路由，列出了A段的逻辑地址和物理地址以及物理端口之间的一一对应关系；

其中所述硬件系统内的万物互联B段地址列表，该表被用于B段的逻辑路由，列出了B段的逻辑地址和物理地址以及物理端口之间的一一对应关系；

其中所述微处理器/SoC芯片内的万物互联B段地址列表,该表被用于B段的逻辑路由，列出了B段的逻辑地址和物理地址以及物理端口之间的一一对应关系；

其中所述微处理器/SoC芯片内的万物互联C段地址列表,该表被用于C段的逻辑路由，列出了C段的逻辑地址和软件智能模块之间的一一对应关系；

适用的应用系统内应该包含至少2个微处理器或2个SoC芯片，或1个微处理器和1个SoC芯片，且每个微处理器/SoC芯片中至少包含1个智能模块；其中微处理器/SoC芯片又分系统微处理器/系统SoC芯片和微处理器/SoC芯片，其中系统微处理器/系统SoC芯片是指在一个多微处理器/SoC芯片的硬件系统中处于一个主要的和主导的地位，而微处理器/SoC芯片则处于一个从属的和次要的地位，但如果一个硬件系统中只有一个微处理器/SoC芯片时，该微处理器/SoC芯片就是系统微处理器/系统SoC芯片；

适用的万物互联地址结构是一个分段的层次化结构，其中区域包括硬件系统，硬件系统包括微处理器/SoC芯片，微处理器/SoC芯片包括软件智能模块,每个硬件系统有一个属于自己的地址，通常这个地址就是系统微处理器/系统SoC芯片的地址，每个微处理器/SoC芯片也有一个属于自己的地址，每个软件智能模块也有一个属于自己的地址,在这个层次化的地址结构中，上述三类地址都是独立命名的，相互之间并不存在命名上的依赖关系，这样的好处在于保证了系统最大的灵活性；

适用的互联协议是一个层次化的结构,与传统的网络通信协议不同的是，传统的网络通信协议止于硬件系统，即其任务是在硬件系统之间传输信息和数据，但MTMI的互联协议不仅仅是网络通信协议，因为其最终的目的是要实现软件智能模块与软件智能模块之间的对接，因此在MTMI的互联协议中包含了网络通信协议和软件接口协议，且是一个层次化结构，即标准的网络通信协议报文数据部包含了MTMI的抽象的网络通信协议，而MTMI的抽象的网络通信协议的报文数据部又包含了MTMI的软件接口协议，而MTMI的软件接口协议报文的数据部又包含如何让软件智能模块去执行的控制/服务/操作等的API参数。

本发明的有益效果：

本实施例提供的一种区域内的万物互联方法，其有益的效果体现在以下三个方面：

1、在网络通信技术上，通过三位一体的分段穿透、逻辑路由、物理传输解决了如何实现区域内的跨网络、跨硬件系统、跨硬件系统内的微处理器/SoC芯片、跨微处理器/SoC芯片内的不同软件系统，从软件智能模块到软件智能模块的直接互联的问题。

2、在5G时代的物联网发展上，从传统的硬件系统之间的简单网络通信转变为不同专业分工的功能之间的弹性可重构的互联，这种使5G时代的万物互联从局限于硬件系统之间的网络通信这一初级形态上升为不同功能之间的互联的高级形态，从而通过对不同功能的智能化模块的不同组合能够形成满足不同应用需求的网络化智能系统。

3、在智能时代的产业发展上，让不同企业生产的不同智能产品，特别是各种智能化的物联网传感器、物联网执行器和物联网装置的发展上，能够实现相互间的无缝融合，从而大大缩短这些产品的研发周期，降低研发成本，减少重复性的功能开发，并能够更加灵活和快速地响应不断变化的市场需求，包括在商业领域，特别是智能家居领域，能够大大加速智能化家居产品进入普通百姓家庭的进程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1示出的是区域内的跨网络、跨区域、跨硬件系统，跨微处理器/SoC芯片、跨软件系统的从软件智能模块到软件智能模块直接互联的工作流程原理框图。

图2示出的是区域内万物互联地址的构建方法的原理框图。

图3示出的是区域内万物互联协议报文的构建方法的原理框图。

图4示出的是一个万物互联协议如何嵌入TCP/IP网络协议的实例。

图5示出的是区域内万物互联通信协议报文的封装方法的原理框图。

图6示出的是区域内万物互联软件接口协议报文封装方法的原理框图(控制类)。

图7示出的是万物互联地址列表的构建方法的原理框图。

图8示出的是区域内万物互联从逻辑路到物理传输的工作流程原理框图。

图9示出的是区域内万物互联三位一体的分段穿透、逻辑路由和物理传输的工作流程原理框图。

图10示出的是跨网络、跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、跨软件系统、直接从软件智能模块到软件智能模块的互联工作流程实例。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

第一实发明施例的实施

图1示出的是第一发明实施例的工作流程原理框图。

参考图1可见一个区域内包含了二个硬件系统，硬件系统又包含微处理器/SoC芯片，微处理器/SoC芯片又包含软件系统，软件系统又包含软件智能模块：

其中硬件系统之间通过外部网络进行连接；

其中硬件系统与内部的微处理器/SoC芯片又通过内部网络连接；

其中硬件系统、微处理器/SoC芯片、软件系统分别含有自己的分段逻辑地址和对应的互联协议层；

其中跨网络就是通过不同的网络在硬件系统/微处理器/SoC芯片之间进行信息传输；

其中跨硬件系统就是通过连接不同硬件之间的外部网络进行信息传输；

其中跨微处理器/SoC芯片就是在通过连接硬件内部所包含的微处理器/SoC芯片之间的内部网络进行信息传输；

其中跨软件系统就是在二个硬件系统/微处理器/SoC芯片所包含的软件系统之间信息交换。

其中直接从软件智能模块到软件智能模块进行互联就是从一个软件智能模块出发，通过分段的逻辑地址去逐段地打破硬件系统壁垒、微处理器芯片/SoC芯片壁垒和软件系统壁垒，并通过层次化的协议去逐层传递信息最后直达另一个软件智能模块。

第二发明实施例的实施

图2示出了第二发明实施例所述一种能打破硬件系统壁垒的按系统结构层次化分段地址，即IM地址的构建方法的原理框图。

参考图2可见：

按应用系统的层次化结构将地址分成对应的ABC三段，即在一个应用中，硬件系统对应分为A段，硬件系统中所包含的微处理器芯片/SoC芯片对应分为B段，微处理器芯片/SoC芯片中所包含的软件智能模块对应分成C段，此外还有一个标识符，用来标识上述地址是否在本区域内，其中A段地址长度15位，B段地址长度8位，C段地址长度8位，标识符长度1位，0代表上述地址在本区域内，1表示上述地址不在本区域内，标识符、A段地址、B段地址和C段地址共同形成区域内的智能模块地址，即IM地址，其格式为标识符.A段地址.B段地址.C段地址；

上述IM地址结构是一个分段的层次化结构，其中区域包括硬件系统，硬件系统包括微处理器/SoC芯片，微处理器/SoC芯片包括软件智能模块,每个硬件系统有一个属于自己的地址，通常这个地址就是系统微处理器/系统SoC芯片的地址，每个微处理器/SoC芯片也有一个属于自己的地址，每个软件智能模块也有一个属于自己的地址,在这个层次化的地址结构中上述三类地址都是独立命名的，相互之间并不存在命名上的依赖关系，这样的好处在于保证了系统最大的灵活性。

上述IM地址具有三种表示方式，分别是逻辑地址表示方式、物理地址表示方式和形象地址表示方式，其中逻辑地址表示方式采用了硬件系统在整个应用系统中的编号、微处理器芯片/SoC芯片在硬件系统中的编号、软件智能模块在微处理器芯片/SoC芯片中的程序中的编号，物理地址采用了逻辑地址所对应的系统硬件或微处理器芯片/SoC芯片所采用的物理端口类型和物理地址，C段地址没有物理地址，而形象地址采用了文字的形式或图标的形式。

第三发明实施例的实施

第三发明实施例所述一种能逐层传递信息的层次化互联协议是一个按系统结构进行层次化的结构，与传统的网络通信协议不同的是，传统的网络通信协议止于硬件系统，即其任务是在硬件系统之间传输信息和数据，但MTMI的层次化互联协议不仅仅是网络通信协议，因为其最终的目的是要实现软件智能模块与软件智能模块之间的对接，因此在MTMI的互联协议中包含了一个抽象的网络通信协议和一个软件接口协议，且是一个层次化结构，即物理的标准网络通信协议报文数据部包含了MTMI的抽象的网络通信协议，而MTMI的抽象的网络通信协议的报文数据部又包含了MTMI的软件接口协议，而MTMI的软件接`口协议报文的数据部又包含如何让软件智能模块去执行的控制/服务/操作等的API参数，图3示出了该层次化互联协议的构建方法原理框图。

参考图3可见该层次化互联协议用一个物理的标准网络通信协议嵌套一个MTMI抽象的网络通信协议，然后再用这个MTMI抽象的网络通信协议去嵌套另一个MTMI软件接口协议，由此形成一个层次化嵌套的协议结构。其中：

所述物理的网络通信协议可以是任何现有的标准网络通信协议，该标准网络通信协议中的源地址和目标地址采用的是物理地址；

嵌套一个MTMI抽象的网络通信协议是指在物理的网络通信协议的报文数据部中嵌入一个MTMI抽象的网络通信协议；

上述MTMI抽象的网络通信协议中的源地址和目标地址采用的是抽象的逻辑地址，即IM地址，在网络通信中能够跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、直接从软件智能模块到软件智能模块，MTMI抽象的网络通信协议的作用是负责区域内万物互联过程中的网络通信和对网络通信的安全防护；

嵌套一个软件接口协议是指在MTMI抽象的网络通信协议的报文数据部中嵌入一个MTMI软件接口协议；

上述MTMI软件接口协议的本质是一个基于网络的软件API接口，但与传统的软件API不同的是传统的软件API是为一个特定的软件应用程序设计的且只能存在于系统软件内部，而MTMI软件接口协议是基于网络的，因此可以跨不同的系统软件，同时MTMI软件接口协议不是为某一个应用软件设计的，而是制定了一个不同软件之间如何进行对接的API标准。

第三发明实施例所述跨网络、跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、跨软件系统、直接从软件智能模块到软件智能模块进行互联用到了一种能穿透硬件系统和软件系统的层次化互联协议，即MTMI-CP，的构建方法，该方法用一个物理的网络通信协议嵌套一个MTMI抽象的网络通信协议，该物理的网络协议可以是任何现有的标准网络通信协议，比如TCP/IP协议但不限于TCP/IP协议，图4示出了一个基于TCP/IP的实例：上述MTMI抽象的网络通信协议由一个报文头部和一个报文数据部组成，TCP/IP网络协议有一个IP头部和一个TCP数据部，抽象的网络通信协议被整个嵌入在TCP/IP网络协议的TCP数据部中，而MTMI-CP万物互联协议的编码则被放在TCP/IP网络协议的IP头部中的8位服务段中，MTMI-CP万物互联协议的编码可是一个任意大于0小于255且不与现有的网络协议编码冲突的数字。

图5示出了第三发明实施例所述抽象的网络通信协议包含一个400位固定长度的协议报文头部和一个浮动长度最大1024MB的协议报文数据部，其中协议报文头部又包含一个4位选项、10位总长度、2位长度单位、一个128位长度的防篡改校验码，一个160位长度的代表区域身份和区域内成员身份编码的PIN，一个32位的表示智能移动终端操作者当前位置的卫星定位信息(度：分：秒)，一个32位的互联源地址(即IM源地址)和32位的互联目标地址(即IM目标地址)。

图6示出了第三发明实施例所述软件接口协议包含一个8位固定长度的协议报文头部和一个浮动且可缺省的协议报文数据部，数据部的长度取决于软件接口的分类；其中协议报文头部包含1个4位的接口类型编码和一个4位的方案选项，软件接口协议报文的数据部包含具体的API参数；为了开发人员的方便，MTMI-SI按大类对一些常见的应用领域进行了接口分类，包括认证类1，金融类2，电商类3，服务类4，人机类5，控制类6，方案类7，数据类8等，最多可以有15个接口分类和一个特殊类0，同时，考虑到每种应用分类可能会有不止一种的解决方案，因此每个接口分类下又可以有最多15种方案选项和一个特殊方案选项；其中的特殊接口分类和特殊方案选项是可以由开发者自己定义的。

图6还示出了第三发明实施例所述软件接口协议的报文数据部所包含的API参数的一个具体的控制类实施例子，这是一个32位的数据部，接口类型编码是6，方案类型是0，其中包含了8位API操作命令，包括2位优先级(3最高级，0默认最低价),1位是否需要认证(0＝默认需要)，2位操作段型(0是初始态，1是逻辑，2是模拟，3是字符串)，3位选项，24位API操作参数，包括逻辑控制时9位是控制对象编号，2位是延时控制时间单位(00＝秒，01＝分，10＝小时，11＝天)，12位是延时控制时间，1位是控制变量；模拟控制时9位是控制对象编号，15位是控制变量(其中1位是正负)；字符串控制时8位是控制对象编号，16位是控制变量(2个ASCII字符)。

第四发明实施例的实施

图7示出了第四发明实施例所述的一种跨网络、跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、跨软件系统、直接从软件智能模块到软件智能模块的互联流程用到了四个万物互联地址列表，分别是硬件系统内的万物互联A段地址列表，硬件系统内的万物互联B段地址列表，微处理器芯片/SoC芯片内的万物互联B段地址列表，微处理器芯片/SoC芯片内的万物互联C段地址列表，其中：

硬件系统内的MTMI万物互联A段地址列表，该表被用于A段的逻辑路由，列出了A段的逻辑地址，即硬件系统的IM地址和物理地址以及物理端口类型之间的一一对应关系；

硬件系统内的MTMI万物互联B段地址列表，该表被用于B段的逻辑路由，列出了B段的逻辑地址，即系统内内SoC芯片的IM地址和物理地址以及物理端口类型之间的一一对应关系；

微处理器/SoC芯片内的MTMI万物互联B段地址列表,该表被用于B段的逻辑路由，列出了B段的逻辑地址，即系统微处理器的IM地址或系统内SoC芯片的IM地址，和物理地址以及物理端口类型之间的一一对应关系；

微处理器/SoC芯片内的MTMI万物互联C段地址列表,该表被用于C段的逻辑路由，列出了C段的逻辑地址，即软件智能模块的IM地址和软件智能模块入口地址之间的一一对应关系。

第四发明实施例所述的一种跨网络、跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、跨软件系统、直接从软件智能模块到软件智能模块的互联流程适用的应用系统内：

应该包含至少2个微处理器或2个SoC芯片，或1个微处理器和1个SoC芯片，且每个微处理器/SoC芯片中至少包含1个智能模块；

其中微处理器/SoC芯片又分系统微处理器/系统SoC芯片和微处理器/SoC芯片，其中系统微处理器/系统SoC芯片是指在一个多微处理器/SoC芯片的硬件系统中处于一个主要的和主导的地位，而微处理器/SoC芯片则处于一个从属的和次要的地位，但如果一个硬件系统中只有一个微处理器/SoC芯片时，该微处理器/SoC芯片就是系统微处理器/系统SoC芯片。

图8示出了第四发明实施例所述的一种跨网络、跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、跨软件系统、直接从软件智能模块到软件智能模块的互联标准所述的三位一体的分段穿透、逻辑路由和物理传输的工作原理：

其中逻辑路由负责将信息按逻辑地址进行路由，如果是本微处理器/SoC芯片内部的软件智能模块则直接通过逻辑路由将报文送往目标软件智能模块，否则用逻辑地址快速指向万物互联的地址列表中的对应入口，获取物理地址和物理端口类型，然后交给物理传输去下一个硬件系统/微处理器/SoC芯片，其中快速指向是指逻辑地址中的硬件系统/微处理器/SoC/智能模块编号与物理地址入口有一一对应的关系，逻辑地址中的硬件系统/SoC/智能模块编号1对应物理地址入口1中的物理地址1和物理端口1...逻辑地址中的硬件系统/SoC/智能模块编号N对应物理地址入口N中的物理地址N和物理端口N，通过A段逻辑地址中的硬件系统编号、B段逻辑地址中的SoC芯片编号和C段逻辑地址中的智能模块编号形成的逻辑地址编号可分别指向MTMI万物互联地址列表中的对应入口，从而分别快速获得硬件系统内的MTMI万物互联A段地址列表中对应此编号的物理地址和物理端口类型、硬件系统/SoC芯片内的MTMI万物互联B段地址列表中对应此编号的物理地址和物理端口类型和SoC芯片内的MTMI万物互联C段地址列表中对应此编号的软件智能模块入口地址；

其中物理传输负责将信息按指定的物理端口和指定的物理地址将报文传输给下一个硬件系统/SoC芯片；

分段穿透是指MTMI万物互联的地址结构是一个从硬件系统到微处理器/SoC芯片再到软件智能模块的分段的层次化结构，因此只能按层次分段进行穿透，即一个源硬件系统内的软件智能模块先通过逻辑路由到达其所在的硬件系统中的微处理器/SoC芯片的物理端口，实现从软件智能模块到微处理器/SoC芯片的跨越，然后通过物理传输到达硬件系统内与其所在的微处理器/SoC芯片相连的硬件系统物理端口，实现从一个微处理器/SoC芯片到硬件系统的跨越，然后再通过逻辑路由到达其所在的源硬件系统与目标硬件系统所连的物理端口，然后在通过物理传输被送往目标硬件系统；

综上所述，所谓的三位一体就是指逻辑路由和物理传输是一个反复交叉进行并不断分段穿透硬件系统、微处理器/SoC芯片的过程，这个过程从软件智能模块开始，止于软件智能模块。

图9示出了一个第四发明实施例所述三位一体的分段穿透、逻辑路由、物理传输的典型流程：

其中一条信息从源硬件系统中的一个软件智能模块出发，通过逻辑路由到达其所在的硬件系统的端口，然后通过逻辑地址中的编号获得该端口的物理地址和端口类型，然后再通过物理传输到达目标硬件系统，然后再通过逻辑路由到达该目标硬件系统的另一个端口，然后通过逻辑地址编号再次获得该端口对应的物理地址和端口类型，然后通过该物理地址到达该目标硬件系统内的一个SoC芯片，然后通过根据逻辑地址通过逻辑路由到达目标软件智能模块，实现从软件智能模块到软件智能模块的直接互联。

图10示出了通过一个完整的具体实例来显示本发明所述的一种跨网络、跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、跨软件系统、直接从软件智能模块到软件智能模块的互联流程是如何具体实现三位一体的分段穿透、逻辑路由、物理传输，并从软件智能模块开始，跨网络、跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、跨软件系统，最后止于软件智能模块的流程。

现参考图10解释如下：

有二个硬件系统/软件系统，硬件系统/软件系统1和硬件系统/软件系统K；

硬件系统/软件系统1内的源软件智能模块首先发起一个MTMI的互联请求，通过封装MTM通信协议/软件接口报文后发送出该互联请求；

检查B段地址为0吗，如果是0则表示目标是本SoC芯片内部的软件智能模块，因此通过C段地址发给本SoC芯片内部的软件智能模块；

解析MTMI软件接口协议报文；

获取软件接口协议报文中的数据包；

发送给目标软件智能模块，由此完成了整个流程过程。

如果B段地址非0，则检查A段地址是否为0，如果是0，则表示是本硬件系统内的另一个SoC芯片，因此通过B段地址转发给本硬件系统内部的目标SoC芯片，然后再通过C段地址进一步发给本SoC芯片内部的软件智能模块；

解析MTMI软件接口协议报文；

获取软件接口协议报文中的数据包；

发送给目标软件智能模块，由此完成了整个流程过程。

如果A段地址非0，则通过此A段地址转发给另一个硬件系统，此时实现了跨越硬件系统；

当硬件系统/软件系统K收到互联请求后，解析MTMI通信协议报文；

B段地址为0吗，如果为0，则通过C段地址转发给本SoC芯片内部的智能模块；

解析MTMI软件接口协议报文；

获取软件接口协议报文中的数据包；

发送给目标软件智能模块，由此完成了整个流程过程。

如果B段地址非0，则通过B段地址转发给本硬件系统内部的SoC芯片；

通过C段地址转发给本SoC芯片内部的智能模块；

解析MTMI软件接口协议报文；

获取软件接口协议报文中的数据包；

发送给目标软件智能模块，由此完成了整个流程过程。

Claims (4)

1.一种区域内的万物互联方法，其特征在于，跨网络、跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、跨软件系统、直接从软件智能模块到软件智能模块进行互联:

其中所述跨网络、跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、跨软件系统是指通过一种按系统结构分段的逻辑地址，去逐段地打破硬件系统壁垒、微处理器芯片/SoC芯片壁垒和软件系统壁垒；

其中所述直接从软件智能模块到软件智能模块进行互联是指通过一种按系统结构进行层次化的协议去逐层传递信息。

2.一种区域内的万物互联方法，其所述通过一种按系统结构分段的逻辑地址用到了一种能打破硬件系统壁垒、微处理器芯片/SoC芯片壁垒和软件壁垒的层次化分段地址的构建方法，该方法：

按应用系统的层次化结构将地址分成对应的A段、B段、C段三段地址，即应用系统中的硬件系统对应分为A段，硬件系统中所包含的微处理器芯片/SoC芯片对应分为B段，微处理器芯片/SoC芯片中所包含的软件智能模块对应分成C段，此外还有一个标识符，用来标识上述地址是否在本区域内；

上述A段、B段、C段三段地址和标识符共同形成区域内的智能模块地址，其格式为标识符.A段地址.B段地址.C段地址，该地址具有三种表示方式，分别是逻辑地址表示方式、物理地址表示方式和形象地址表示方式，其中逻辑地址表示方式采用了硬件系统在整个应用系统中的编号、微处理器芯片/SoC芯片在硬件系统中的编号、软件智能模块在微处理器芯片/SoC芯片中的程序中的编号，物理地址采用了逻辑地址所对应的系统硬件或微处理器芯片/SoC芯片所采用的物理端口类型和物理地址，C段地址没有物理地址，而形象地址采用了文字的形式或图标的形式。

3.一种区域内的万物互联方法，其所述一种按系统结构进行层次化的协议用到了一种能逐段传递互联信息的层次化互联协议的构建方法，该方法用一个物理的网络通信协议嵌套一个抽象的网络通信协议，然后再用这个抽象的网络通信协议去嵌套另一个软件接口协议，由此形成一个层次化嵌套的协议结构，其中：

所述物理的网络通信协议可以是任何现有的标准网络通信协议，该标准网络通信协议中的源地址和目标地址采用的是物理地址；

所述嵌套一个抽象的网络通信协议是指在物理的网络通信协议的报文数据部中嵌入一个抽象的网络通信协议；

所述抽象的网络通信协议中的源地址和目标地址采用的是抽象的逻辑地址，在网络通信中能够跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、直接从软件智能模块到软件智能模块；

所述抽象的网络通信协议包含一个400位固定长度的协议报文头部和一个浮动长度的协议报文数据部，其中协议报文头部又包含一个4位选项、10位总长度、2位长度单位、一个128位长度的防篡改校验码、一个160位长度的代表区域身份和区域内成员身份的编码、一个32位的表示智能移动终端操作者当前位置的卫星定位信息、一个32位的互联源地址和32位的互联目标地址；

所述的嵌套一个软件接口协议是指在抽象的网络通信协议的报文数据部中嵌入一个软件接口协议；

所述软件接口协议是一个基于网络的软件API接口，可以跨不同的系统软件，是一个跨软件系统的不同软件之间如何进行对接的API标准，包含一个8位固定长度的协议报文头部和一个浮动且可缺省的协议报文数据部，其中协议报文头部又包含一个4位接口类型编码和4位方案选项，其中协议报文数据包含了具体的API参数。

4.一种区域内的万物互联方法，其特征在于所述跨网络、跨硬件系统、跨微处理器芯片/SoC芯片、跨软件系统、直接从软件智能模块到软件智能模块进行互联用到了一种三位一体的分段穿透、逻辑路由和物理传输的直接从软件智能模块到软件智能模块互联的方法和四个万物互联地址列表:

其中分段穿透、逻辑路由和物理传输是指从穿透硬件系统到穿透微处理器/SoC芯片再到穿透软件系统是一个从逻辑路由到物理传输再到逻辑路由再到物理传输的反复交叉进行的过程，这个过程从软件智能模块开始，止于软件智能模块；

其中四个万物互联地址列表分别是硬件系统内的万物互联A段地址列表，硬件系统内的万物互联B段地址列表，微处理器芯片/SoC芯片内的万物互联B段地址列表，微处理器芯片/SoC芯片内的万物互联C段地址列表。