CN110750306A - 一种多类型设备热插拔统一识别的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多类型设备热插拔统一识别的方法及系统，属于嵌入式系统领域。针对现有技术中存在的识别多类型设备热插拔事件的方法繁琐、识别代码难以复用等问题，本发明提供了一种多类型设备热插拔统一识别的方法及系统，系统应用层的设备识别服务程序和内核层的回调函数监听设备的热插拔事件，当发生热插拔事件时，应用层和内核层将热插拔事件按识别协议的格式保存，本发明可以将多类型设备的热插拔事件保存到统一的驱动缓存中，供上层应用读取，实现多类型设备热插拔的统一识别。

Description

一种多类型设备热插拔统一识别的方法及系统

技术领域

本发明涉及嵌入式系统领域，更具体地说，涉及一种多类型设备热插拔统一识别的方法及系统。

背景技术

由于设备的功能越来越多，更多的功能是通过外设来实现的，比如USB设备、HDMI设备、自定义外设。而设备的外设识别经常是每种设备都实现一种方法，上层应用要识别该种设备，就要根据该种设备的要求进行编码；有些设备的识别方法有局限性，比如只支持单用户操作，即一个设备只能被一个进程操作，当该设备的事件被一个用户读走后，事件就会清空，后一个打开的用户就获取不到该事件，如果有两个上层应用需要识别该种设备，该设备就无法适用，目前解决该问题的方法是通过一个识别进程识别该设备后，这个识别进程再根据进程通信的手段，对需要获取这个设备事件的进程发送事件，这样导致代码结构复杂，并且难以复用和维护。

Netlink套接字是用以实现用户进程与内核进程通信的一种特殊的进程间通信(IPC)，也是网络应用程序与内核通信的最常用的接口。Netlink机制可以把内核中的所有设备事件通过Netlink套接字上报到应用空间，这个机制有两个缺点：一、每个要获取设备事件的应用都需要实现Netlink的一套代码，代码冗余；二、只能识别在内核中注册的设备，如果是应用层识别的设备无法检测到。

中国专利申请，申请号CN201810749691.3，公开日2018年12月28日，公开了一种通用的热插拔检测方法，其通过在主设备内核层实现一个热插拔消息缓存驱动，用来在用户层生成可供多用户读写的设备节点，而通过在主设备用户层实现一个热插拔服务程序来监听linux系统的热插拔消息；当热插拔服务程序监听到热插拔消息时，该消息会被写入热插拔消息缓存生成的设备节点中，用户可以通过多个应用读取设备节点，由此获取热插拔事件。该发明的不足之处在于只支持USB设备接口，同时内核层无法获取热插拔事件。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的识别多类型设备热插拔事件的方法繁琐、识别代码难以复用等问题，本发明提供了一种多类型设备热插拔统一识别的方法及系统，它可以将多类型设备的热插拔事件保存到统一的驱动缓存中，供上层应用读取，实现多类型设备热插拔的统一识别。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种多类型设备热插拔统一识别的方法，包括以下步骤：

系统应用层的设备识别服务程序和内核层的回调函数监听设备的热插拔事件，当发生热插拔事件时，应用层和内核层将热插拔事件按识别协议的格式保存，通过将设备的热插拔事件保存到统一的驱动缓存中，实现了对多类型设备热插拔的统一识别。

进一步的，系统应用层提供读写接口，应用层通过设备识别服务程序监听到热插拔事件发生后，通过读接口获取插拔事件，根据识别协议的格式填充热插拔事件，通过写接口将热插拔事件保存到驱动模块的内核缓存中。

更进一步的，系统内核层通过回调函数检测热插拔事件，根据识别协议的格式填充插拔事件，将热插拔事件保存到驱动模块的内核缓存中。

更进一步的，驱动模块包括驱动KO和驱动节点，驱动模块用于保存和上报设备热插拔事件。

更进一步的，内核层的回调函数在内核层的驱动KO中进行注册，当发生热插拔事件时，回调函数在内核层的各设备驱动的识别出口处调用，并将热插拔事件保存到内核缓存中。

更进一步的，应用层通过驱动节点将热插拔事件保存到内核缓存中，驱动节点将内核缓存中的热插拔事件上报给应用层的各应用，从而实现多任务的操作。

一种多类型设备热插拔统一识别系统，包括：

应用层，包括读写接口和设备识别服务程序，设备识别服务程序用于监听设备的热插拔事件，读写接口用于保存和读取热插拔事件；

内核层，包括回调函数和驱动模块，回调函数用于将各设备的热插拔事件保存到驱动内核缓存中，驱动模块用于识别和驱动设备，供应用层的应用读取，当内核中出现当前标准不支持的设备插拔时，系统无法通过内核的标准方法上报，需要通过回调函数上报；

识别协议，用于识别和区分接口类型不同的外设。

进一步的，写接口用于将设备的热插拔事件保存到内核缓存中，读接口用于获取内核缓存中的热插拔事件。

更进一步的，识别协议是一种消息格式，包括但不限于插拔动作、插入设备端口号、设备类型、设备号和额外信息编号，识别协议规定了读写接口的数据解析和组织规则，使得程序之间可以正确地进行插拔消息识别和交互。

更进一步的，额外信息编号用于扩展识别协议中的设备信息，是设备插入后所上报的数据，当有数据格式无法通过常规的识别协议表示时，则通过额外信息编号扩展识别协议，同时在驱动KO中注册新的设备的回调函数，在新的设备驱动识别出口处调用回调函数，使系统能够识别不同类型的外设。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：设计了识别协议，支持各种外设的扩展，统一了各种外设的上报消息；在内核层和应用层都提供读写接口，支持内核层和应用层的各种外设识别，应用层识别插拔事件，将事件根据识别协议通过写入接口写入驱动内核缓存中，内核层同样通过回调函数的写入接口将插拔事件写入驱动内核缓存中，最后上层应用读取内核缓存，从而支持多应用对多类型设备的操作，实现了多类型设备的统一识别。

附图说明

图1为本发明的应用层流程图；

图2为本发明的内核层流程图；

图3为本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

实施例

一种多类型设备热插拔统一识别的方法，包括以下步骤：

系统应用层的设备识别服务程序和内核层的回调函数监听设备的热插拔事件，当发生热插拔事件时，应用层和内核层将热插拔事件按识别协议的格式保存，设备识别程序与回调函数使用的接口不同，设备识别服务程序直接操作驱动节点，而回调函数调用驱动KO中的函数，但同样调用内核缓存的读写接口。

如图1所示，系统应用层提供读写接口，应用层通过设备识别服务程序监听到热插拔事件发生后，通过读接口获取插拔事件，根据识别协议的格式填充热插拔事件，通过写接口将热插拔事件保存到驱动KO的内核缓存中，识别服务程序适用于第三方提供的只允许单用户操作、或者识别较为繁琐的操作，如海思的HDMI插拔识别操作是以库的方式提供，用户直接调用接口获取，但这个操作只允许单个应用读取，其它应用不能同时获取HDMI插拔事件，本发明通过设备识别服务程序，按海思的操作识别完成后，根据扩展后的识别协议，把HDMI插拔事件写入内核缓存，其它应用就可以通过驱动节点读取这个事件，提供多应用支持的功能。

如图2所示，系统内核层通过回调函数检测热插拔事件，根据识别协议的格式填充插拔事件，将热插拔事件保存到驱动KO的内核缓存中，回调函数适用于没有标准支持的设备，在这里定义了一个辅流盒子功能，这个盒子支持不同分辨率的HDMI或DP源输入，标准的插拔接口不支持该设备，所以本发明在盒子的驱动的识别出口处调用回调函数，根据识别协议把盒子的插拔事件写入内核缓存，这样上层应用就可以通过驱动节点获取盒子的插拔事件。

驱动模块包括驱动KO和驱动节点，驱动模块用于保存和上报设备热插拔事件。回调函数在内核层的驱动KO中进行注册，当发生热插拔事件时，回调函数在内核层的各设备驱动的识别出口处调用，并将热插拔事件保存到内核缓存中，应用层通过驱动节点将热插拔事件保存到内核缓存中，驱动节点将内核缓存中的热插拔事件上报给应用层的各应用，从而实现多任务的操作。

如图3所示，一种多类型设备热插拔统一识别系统，包括：应用层、内核层和识别协议，应用层包括读写接口和设备识别服务程序，设备识别服务程序用于监听设备的热插拔事件，写接口用于将设备的热插拔事件保存到内核缓存中，读接口用于获取内核缓存中的热插拔事件。

内核层包括回调函数和驱动模块，回调函数用于将各设备的热插拔事件保存到驱动内核缓存中，这里的驱动设备有USB、HDMI和自定义设备驱动等，驱动模块用于识别和驱动设备，供应用层的应用读取，当内核中出现当前标准不支持的设备插拔时，系统无法通过内核的标准方法上报，需要通过回调函数上报。这里的回调函数设计有三个参数，如callback(void*buf，int len，void*priv)，buf用于存储插拔事件，len表示buf的字符大小，priv表示额外的数据引用，用于功能扩展预留。回调函数在驱动KO中将buf存储的插拔事件写入内核缓存中，再通知上层应用有事件可读，此时上层的应用就可以实现读取内核缓存中的事件。每个设备都需要注册一个回调函数，在内核头文件中声明，在驱动KO中注册。设备驱动包含内核头文件，在识别出口出判断设备的回调函数是否已经注册，如果没有注册，不调用，如果已经注册，那么把该设备的插拔事件按照识别协议填充，保存到回调函数的buf中，将插拔事件的长度保存到回调函数的len中，priv中保存空值。驱动KO的回调函数被调用时，将buf中存储的插拔事件传输到内核缓存中，再通知上层应用有事件可读，此时上层的应用可以读取内核缓存中的插拔事件。

识别协议是一种消息格式，包括但不限于插拔动作、插入设备端口号、设备类型、设备号和额外信息编号，识别协议用于识别和区分接口类型不同的外设，识别协议规定了读写接口的数据解析和组织规则，使得程序之间可以正确地进行插拔消息识别和交互，这里的识别协议定义为{action，port，type，devid，etype}，其中，action表示插入、拔出动作，当action为1时表示插入，为2时表示拔出；port表示第几个端口的设备；type表示设备的类型，当type为101时表示USB键盘，203表示HDMI；devid表示设备的设备号；etype表示额外信息的编号，当etype为0时表示无额外信息，如USB键盘，系统获取键盘的插拔事件，只需要常规的消息格式，不需要额外信息编号etype，将etype值设为0。

额外信息编号用于扩展识别协议中的设备信息，是设备插入后所上报的数据，当有数据格式无法通过常规的识别协议表示时，则通过额外信息编号扩展识别协议，使系统能够识别不同类型的外设，通过额外信息编号etype与额外信息联合体中的数据对应，额外信息联合体中有{msg_e1，msg_e2，msg_e3，msg_e4，pad[1024]}。额外信息的大小固定为1024字节，但根据额外信息编号的不同，消息格式也不同。

如HDMI设备，常规的消息格式只能通知应用有HDMI设备接入或移除，无法通知HDMI设备的其它信息，这里将HDMI设备的etype为1，对应有一个msg_e1的类型，该类型包括{plug，video_witdh，video_height，video_fps，video_scan_mode，video_format，audio_channel，audio_format，audio_sample_rate，audio_sample_size}，其中，plug表示HDMI的插拔状态，0表示拔出，1表示插入；video_width表示HDMI的视频宽度；video_height表示HDMI的视频高度；video_fps表示HDMI的视频帧率；video_scan_mode表示HDMI的视频扫描模式，0表示隔行扫描，1表示逐行扫描；video_format表示HDMI的视频格式，0表示RGB，1表示YUV44；audio_channel表示HDMI的音频声道数；audio_format表示HDMI的音频格式，0表示MP3，1表示PCM；audio_sample_rate表示HDMI的音频采样率；audio_sample_size表示HDMI的音频采样大小。这些信息由设备根据识别协议填入并主动上报，应用读取到这个类型时，会根据识别协议中规定的设备类型去做匹配。对于端口2，对应设备号为189的USB键盘插入事件，消息具体为：基本协议{1，2，101，189，0}以及额外信息{0}；对于端口1，对应HDMI的拔出事件，设备号为18，视频宽度为1920，视频高度为1080，视频帧率为30，扫描模式为逐行扫描，视频格式为YUV444，音频声道为双声道，音频格式为PCM，音频采样率为44.1KHz，音频采样大小为16位，消息具体为：基本协议{2，1，203，18，1}以及额外信息{0，1920，1080，30，1，1，2，1，44100，16}。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种多类型设备热插拔统一识别的方法，其特征在于，包括以下步骤：

系统应用层的设备识别服务程序和内核层的回调函数监听设备的热插拔事件，当发生热插拔事件时，应用层和内核层将热插拔事件按识别协议的格式保存。

2.根据权利要求1所述的多类型设备热插拔统一识别的方法，其特征在于：所述的系统应用层提供读写接口，应用层通过设备识别服务程序监听到热插拔事件发生后，通过读接口获取插拔事件，根据识别协议的格式填充热插拔事件，通过写接口将热插拔事件保存到驱动模块的内核缓存中。

3.根据权利要求1所述的多类型设备热插拔统一识别的方法，其特征在于：所述系统内核层通过回调函数检测热插拔事件，根据识别协议的格式填充插拔事件，将热插拔事件保存到驱动模块的内核缓存中。

4.根据权利要求2或3所述的多类型设备热插拔统一识别的方法，其特征在于：所述驱动模块包括驱动KO和驱动节点，驱动模块用于保存和上报设备热插拔事件。

5.根据权利要求4所述的多类型设备热插拔统一识别的方法，其特征在于：内核层的回调函数在内核层的驱动KO中进行注册，当发生热插拔事件时，回调函数在内核层的各设备驱动的识别出口处调用，并将热插拔事件保存到内核缓存中。

6.根据权利要求4所述的多类型设备热插拔统一识别的方法，其特征在于：应用层通过驱动节点将热插拔事件保存到内核缓存中，驱动节点将内核缓存中的热插拔事件上报给应用层的各应用。

7.一种基于权利要求1的多类型设备热插拔统一识别系统，其特征在于，包括：

应用层，包括读写接口和设备识别服务程序，设备识别服务程序用于监听设备的热插拔事件，读写接口用于保存和读取热插拔事件；

内核层，包括回调函数和驱动模块，回调函数用于将各设备的热插拔事件保存到驱动内核缓存中，驱动模块用于识别和驱动设备，供应用层的应用读取；

识别协议，用于识别和区分接口类型不同的外设。

8.根据权利要求7所述的多类型设备热插拔统一识别系统，其特征在于：写接口用于将设备的热插拔事件保存到内核缓存中，读接口用于获取内核缓存中的热插拔事件。

9.根据权利要求7所述的多类型设备热插拔统一识别系统，其特征在于：所述的识别协议是一种消息格式，包括但不限于插拔动作、插入设备端口号、设备类型、设备号和额外信息编号。

10.根据权利要求8所述的多类型设备热插拔统一识别系统，其特征在于：所述的额外信息编号用于扩展识别协议中的设备信息。

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