CN111800763B - 智能设备及其ap模块与wcn模块的通信系统和方法 - Google Patents

智能设备及其ap模块与wcn模块的通信系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能设备及其AP模块与WCN模块的通信系统和方法，通信系统用于智能设备，WCN模块包括至少一个无线通信功能模块，AP模块包括系统层和内核层，内核层包括与无线通信功能模块一一对应的设备节点，内核层还包括WCN通信模块，系统层通过API调用WCN通信模块，使得WCN通信模块周期性的读写设备节点以完成对WCN模块的状态监控。本发明将现有的WCN调试模块拆分并解耦，将与WCN模块通信密切的功能即WCN通信模块下沉到Kernel层内完成，提供向上的API，供AP侧系统层调用。对于设备节点的读写访问由位于Kernel层的WCN通信模块执行，提高了操作系统的安全性；减少了大量AP侧的内存使用，能够提高通信效率且避免通信阻塞；框架简化清晰，易扩展，方便移植。

Description

智能设备及其AP模块与WCN模块的通信系统和方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种智能设备及其AP(应用处理器)模块与WCN(无线通信网络)模块的通信系统和方法。
背景技术
现有智能设备，为满足现代社会日趋智能化的需求，逐步取代以往单片机的简单系统，多数运行智能操作系统，涵盖日益丰富的外设模块。而具有无线通信模块的智能设备，主体设计为AP+WCN模块，AP侧运行Android(安卓)或Linux等智能操作系统，WCN模块至少实现一种无线通信功能，如Wi-Fi(无线上网)、蓝牙、FM(调频)、GPS(Global PositioningSystem，全球定位系统)等。AP侧智能操作系统中Framework(应用程序框架)或应用程序(如工模、设定等)需要和WCN模块进行通信以获取WCN模块的有关信息。也就是说，除正常的功能实现外，智能操作系统还需要与WCN模块进行特定的通信，完成基本信息交互(包括信息获取和设置)及监控WCN模块运行状态，具体功能包括但不限于：
1)获取WCN模块的驱动及固件版本。
2)获取和设置WCN模块的输出日志开关及等级。
3)获取和设置WCN模块的运行模式和时间。
4)监控WCN模块的运行状态。
以上功能由于WCN模块的不同，通用的智能操作系统框架难以定义并实现对应的接口通信方式。另外，由于Android和其他智能操作系统安全性设计等限制，不能直接和WCN模块进行通信，如Android操作系统8.0以后，HAL(Hardware Abstraction Layer，硬件抽象层)AP侧属于System(系统)分区，WCN模块归属Vendor(厂商)分区，System分区和Vendor分区不能直接通信。
基于上述情况，现有的实现方式为在通用的智能操作系统框架的基础上再增加一个System分区模块WCND(WCN Debug，WCN调试)来完成如上功能，具体框架图如图1所示。APP(应用程序)与WCND之间根据操作系统的区别，可采用HIDL(Android HAL接口定义)或Socket(Linux等系统使用的套接字)实现双向通信。其中APP包括如工模、设定等。Kernel(内核)创建专门用于每个无线通信功能通信的固定设备节点。WCND模块通过访问Kernel层中的设备节点与Kernel通信，具体为，WCND模块可在固定设备节点写入数据，Kernel读取后根据通信的具体内容更新设备节点中的内容，然后WCND读出，由此完成一次通信。Driver(驱动模块)与Firmware(固件)通信，根据WCN子模块的不同采用总线方式进行通信；以上通信方式可完成前述的1～4个功能。
现有的实现方式存在以下问题：
第一、因为Kernel是操作系统的核心部分，其安全性要求相对较高，现有的WCND直接访问Kernel的方式使得Kernel对外开放，容易被攻击或破坏，使得整个操作系统的安全性降低。
第二、WCND和Kernel均会对固定设备节点进行读写操作，存在通信时阻塞的情况，影响通信效率。
第三、由于现有的实现方式是通过循环周期性读写设备节点来监控WCN模块运行状态的，类似看门狗的原理，将Vendor分区WCN模块的监控完全交由System分区模块，因为是跨模块读写设备节点，通信效率较低，若监控不及时或者误判，将对WCN模块整体功能造成难以预计的风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中采用WCND直接读写Kernel中的设备节点的方式存在通信效率低以及影响操作系统的安全性的缺陷，提供一种能够提高通信效率及系统安全性、便于扩展以及容易移植的智能设备及其AP模块与WCN模块的通信系统和方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明第一方面提供了一种AP模块与WCN模块的通信系统，用于智能设备，所述WCN模块包括至少一个无线通信功能模块，所述AP模块包括系统层和内核层，所述内核层包括与所述无线通信功能模块一一对应的设备节点，所述内核层还包括WCN通信模块，所述系统层通过API(应用程序接口)调用所述WCN通信模块，使得所述WCN通信模块周期性的读写所述设备节点以完成对所述WCN模块的状态监控。
本方案中，将现有的WCN调试模块拆分并解耦，将与WCN模块通信密切的功能即WCN通信模块下沉到Kernel层内完成，提供向上的API，供AP侧系统层调用。
本方案中，系统层仅通过API调用WCN通信模块来提出获取WCN模块的状态监控的需求，对于与无线通信功能模块一一对应的设备节点的读写访问由位于Kernel层的WCN通信模块执行，而不是由跨模块的系统层执行，实现Vendor分区模块脱离System分区模块依赖，由此避免了跨模块的访问方式，避免了Kernel对外暴露设备节点，System分区模块不再通过可见的渠道访问Vendor分区模块，从而提高了操作系统的安全性；因为WCN通信模块和设备节点均在Kernel层，减少了大量AP侧的内存使用，且相对于跨模块访问设备节点而言能够提高通信效率且避免通信阻塞。
本方案实现了系统层对WCN模块的状态监控所需的通信功能，同时框架简化清晰，减少了不必要的中间层，提高通信效率的同时还易扩展，仅需要更新API接口函数即可，方便移植。
较佳地，所述系统层还通过API调用所述WCN通信模块，使得所述WCN通信模块读取所述设备节点中的数据以获取所述WCN模块的驱动版本、固件版本、运行模式、运行时间、当前日志等级、日志开关的状态中的至少一种，和/或使得所述WCN通信模块对所述设备节点执行写操作以设置所述WCN模块的日志等级、日志开关、运行模式、运行时间中的至少一种。
本方案中，系统层还通过调用WCN通信模块实现了对WCN模块相关信息的获取与设置。同样实现了Vendor分区模块脱离System分区模块依赖，避免了跨模块的访问方式，避免了Kernel对外公开，从而提高了操作系统的安全性。减少了大量AP侧的内存使用，且相对于跨模块访问设备节点而言能够提高通信效率且避免通信阻塞。
较佳地，所述智能设备的操作系统为安卓系统，所述系统层包括APP层和WCN调试模块，所述系统层通过API调用所述WCN通信模块为所述WCN调试模块通过API调用所述WCN通信模块，所述WCN调试模块还用于将调用后的结果数据透传至所述APP层。
本方案中，结果数据根据调用需求不同而不同。对于状态监控的调用需求其结果数据为WCN模块的状态数据，对于获取WCN模块的驱动版本、固件版本、运行模式、运行时间、当前日志等级、日志开关的状态等调用需求其结果数据为对应获取的数据，对于设置操作其结果数据为设置是否成功相关的信息。
本方案中，对于安卓系统，因其具有广泛的安全性措施，故WCN调试模块还保留，但是设计为透传模块，完整去除所有非通信逻辑，也不再保留任何缓存变量，仅完成APP层和WCN通信模块之间的通信功能。能够减少了大量AP侧的内存使用，且相对于跨模块访问设备节点而言能够提高通信效率且避免通信阻塞。
较佳地，所述智能设备的操作系统为非安卓的嵌入式系统，所述系统层包括APP层，所述系统层通过API调用所述WCN通信模块为所述APP层通过API调用所述WCN通信模块。
本方案中，对于非安卓的嵌入式系统，如Ubuntu(一个以桌面应用为主的Linux操作系统)，因为其框架相对于安卓系统更为简单，不需要WCN调试模块，直接由APP层通过API调用WCN通信模块即可完成。
较佳地，所述无线通信功能模块包括Wi-Fi模块、蓝牙模块、FM模块和GPS模块。
本方案中，WCN模块为集成四合一功能的无线通信网络芯片，包括Wi-Fi模块、蓝牙模块、FM模块和GPS模块四个无线通信功能模块。
较佳地，所述WCN通信模块为动态库。
本方案中，WCN通信模块作为动态库供系统层调用相关接口实现与WCN模块的通信，取代了现有技术中WCN调试模块跨模块访问Kernel中设备节点的通信方式，更为简洁流畅。
本发明第二方面提供了一种AP模块与WCN模块的通信方法，所述通信方法基于第一方面所述的AP模块与WCN模块的通信系统实现；
所述通信方法包括以下步骤：
所述系统层通过API调用所述WCN通信模块；
所述WCN通信模块周期性的读写所述设备节点以完成对所述WCN模块的状态监控。
较佳地，所述通信方法还包括以下步骤：
所述系统层通过API调用所述WCN通信模块；
所述WCN通信模块读取所述设备节点中的数据以获取所述WCN模块的驱动版本、固件版本、运行模式、运行时间、当前日志等级、日志开关的状态中的至少一种，和/或使得所述WCN通信模块对所述设备节点执行写操作以设置所述WCN模块的日志等级、日志开关、运行模式、运行时间中的至少一种。
较佳地，所述智能设备的操作系统为安卓系统，所述系统层包括APP层和WCN调试模块；
所述系统层通过API调用所述WCN通信模块为所述WCN调试模块通过API调用所述WCN通信模块；
所述通信方法还包括以下步骤：
所述WCN调试模块将调用后的结果数据透传至所述APP层。
较佳地，所述智能设备的操作系统为非安卓的嵌入式系统，所述系统层包括APP层，所述系统层通过API调用所述WCN通信模块为所述APP层通过API调用所述WCN通信模块。
本发明第三方面提供了一种智能设备，包括第一方面所述的AP模块与WCN模块的通信系统。
本发明的积极进步效果在于：
与现有技术相比，本发明提供的智能设备及其AP模块与WCN模块的通信系统和方法，将现有的WCN调试模块拆分并解耦，将与WCN模块通信密切的功能即WCN通信模块下沉到Kernel层内完成，提供向上的API，供AP侧系统层调用。对于设备节点的读写访问由位于Kernel层的WCN通信模块执行，避免了Kernel对外暴露设备节点，提高了系统的安全性；减少了大量AP侧的内存使用，且相对于跨模块访问设备节点而言能够提高通信效率且避免通信阻塞；框架简化清晰，易扩展，方便移植。
附图说明
图1为现有的智能设备的AP模块与WCN模块的通信系统的架构示意图。
图2为本发明实施例1的AP模块与WCN模块的通信系统的架构示意图。
图3为本发明实施例2的AP模块与WCN模块的通信系统的架构示意图。
图4为本发明实施例3的AP模块与WCN模块的通信方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图2所示，本实施例提供了一种AP模块与WCN模块的通信系统，用于智能设备，该智能设备为安卓系统的智能手机。WCN模块包括四个无线通信功能模块，分别为Wi-Fi模块、蓝牙模块、FM模块和GPS模块。在其它可选实施方式中也可以只包括上述四个模块中的一部分。图2为基于通用安卓系统架构改进后的架构。其中，System层包括APP和WCND，APP和WCND之间通过HIDL实现双向通信。Kernel层包括驱动模块即图2中的Driver，WCN模块以图2中的Firmware为代表。Driver与Firmware之间通过总线进行通信。Kernel层中还包括分别与Wi-Fi模块、蓝牙模块、FM模块和GPS模块一一对应的四个设备节点(图中未示出)。
本实施例中，AP模块包括System层和Kernel层，Kernel层内部除了包括与无线通信功能模块一一对应的设备节点，还新增WCN通信模块，该模块为一个外部可以通过API访问的动态库，是相对于现有实现方式新增的模块。系统层通过API调用WCN通信模块，使得WCN通信模块周期性的读写设备节点以完成对WCN模块的状态监控。
本实施例中系统层还通过API调用WCN通信模块，使得WCN通信模块读取设备节点中的数据以获取WCN模块的驱动版本、固件版本、运行模式、运行时间、当前日志等级、日志开关的状态中的至少一种，以及使得WCN通信模块对设备节点执行写操作以设置WCN模块的日志等级、日志开关、运行模式、运行时间中的至少一种。
本实施例中，系统层通过API调用WCN通信模块具体为系统层中的WCN调试模块通过API调用WCN通信模块，WCN调试模块还用于将调用后的结果数据透传至APP层。
本实施例中，将现有的WCN调试模块拆分并解耦，将与WCN模块通信密切的功能即WCN通信模块下沉到Kernel层内完成，提供向上的API，供AP侧系统层调用。系统层仅通过API调用WCN通信模块来提出获取WCN模块的状态监控的需求，对于与无线通信功能模块一一对应的设备节点的读写访问由位于Kernel层的WCN通信模块执行，而不是由跨模块的系统层执行，实现Vendor分区模块脱离System分区模块依赖，由此避免了跨模块的访问方式，避免了Kernel对外暴露设备节点，System分区模块不再通过可见的渠道访问Vendor分区模块，从而提高了系统的安全性；因为WCN通信模块和设备节点均在Kernel层，减少了大量AP侧的内存使用，且相对于跨模块访问设备节点而言能够提高通信效率且避免通信阻塞。
本实施例实现了系统层对WCN模块的状态监控所需的通信功能，系统层还通过调用WCN通信模块实现了对WCN模块相关信息的获取与设置。本实施例中WCN通信模块作为动态库供系统层的WCND调用相关接口与WCN模块通信，取代了现有技术中WCN调试模块跨模块访问Kernel中设备节点的通信方式，更为简洁流畅。整个框架简化清晰，减少了不必要的中间层，提高通信效率的同时还易扩展，仅需要更新API接口函数即可，方便移植。
实施例2
如图3所示，本实施例提供了一种AP模块与WCN模块的通信系统，与实施例1类似，同样用于智能设备，本实施例与实施例1最大的不同在于该智能设备的操作系统为非安卓的嵌入式系统，具体为Ubuntu，因为其框架更为简单，不需要WCN调试模块，直接由系统层包括的APP层通过API调用WCN通信模块即可实现。
本实施例中，将现有的WCN调试模块拆分并解耦，将与WCN模块通信密切的功能即WCN通信模块下沉到Kernel层内完成，提供向上的API，供AP侧系统层调用。系统层仅通过API调用WCN通信模块来提出获取WCN模块的状态监控的需求，对于与无线通信功能模块一一对应的设备节点的读写访问由位于Kernel层的WCN通信模块执行，而不是由跨模块的系统层执行，实现Vendor分区模块脱离System分区模块依赖，由此避免了跨模块的访问方式，避免了Kernel对外暴露设备节点，System分区模块不再通过可见的渠道访问Vendor分区模块，从而提高了系统的安全性；因为WCN通信模块和设备节点均在Kernel层，减少了大量AP侧的内存使用，且相对于跨模块访问设备节点而言能够提高通信效率且避免通信阻塞。
本实施例实现了系统层对WCN模块的状态监控所需的通信功能，系统层还通过调用WCN通信模块实现了对WCN模块相关信息的获取与设置。本实施例中WCN通信模块作为动态库供系统层调用相关接口与WCN模块通信，取代了现有技术中WCN调试模块通过Socket访问设备节点的通信方式，更为简洁流畅。整个框架简化清晰，减少了不必要的中间层，提高通信效率的同时还易扩展，仅需要更新API接口函数即可，方便移植。
实施例3
如图4所示，本实施例提供了一种AP模块与WCN模块的通信方法，该通信方法基于实施例1或实施例2的AP模块与WCN模块的通信系统实现。
该通信方法包括以下步骤：
S1、系统层通过API调用WCN通信模块。
S2、WCN通信模块周期性的读写设备节点以完成对WCN模块的状态监控。
S3、WCN通信模块读取设备节点中的数据以获取WCN模块的驱动版本、固件版本、运行模式、运行时间、当前日志等级、日志开关的状态中的至少一种。
S4、WCN通信模块对设备节点执行写操作以设置WCN模块的日志等级、日志开关、运行模式、运行时间中的至少一种。
其中步骤S2、S3、S4无先后顺序关系，均是在步骤S1后可能发生的步骤，具体选择步骤S2、S3、S4中的哪个步骤取决于系统层的具体调用需求。
本实施例中，当智能设备的操作系统为安卓系统时，系统层包括APP层和WCN调试模块；步骤S2中系统层通过API调用WCN通信模块具体为系统层中的WCN调试模块通过API调用WCN通信模块；WCN调试模块将调用后的结果数据透传至APP层。
本实施例中，当智能设备的操作系统为非安卓的嵌入式系统，系统层包括APP层，系统层通过API调用WCN通信模块为APP层通过API调用WCN通信模块。
本实施例中，将现有的WCN调试模块拆分并解耦，将与WCN模块通信密切的功能即WCN通信模块下沉到Kernel层内完成，提供向上的API，供AP侧系统层调用。系统层仅通过API调用WCN通信模块来提出获取WCN模块的状态监控的需求，对于与无线通信功能模块一一对应的设备节点的读写访问由位于Kernel层的WCN通信模块执行，而不是由跨模块的系统层执行，实现Vendor分区模块脱离System分区模块依赖，由此避免了跨模块的访问方式，避免了Kernel对外暴露设备节点，System分区模块不再通过可见的渠道访问Vendor分区模块，从而提高了操作系统的安全性；因为WCN通信模块和设备节点均在Kernel层，减少了大量AP侧的内存使用，且相对于跨模块访问设备节点而言能够提高通信效率且避免通信阻塞。
本实施例实现了系统层对WCN模块的状态监控所需的通信功能，系统层还通过调用WCN通信模块实现了对WCN模块相关信息的获取与设置。本实施例中WCN通信模块作为动态库供系统层调用相关接口与WCN模块通信，取代了现有技术中WCN调试模块跨模块访问设备节点的通信方式，更为简洁流畅。整个框架简化清晰，减少了不必要的中间层，提高通信效率的同时还易扩展，仅需要更新API接口函数即可，方便移植。
实施例4
本实施例提供了一种智能设备，该智能设备包括实施例1或实施例2中的AP模块与WCN模块的通信系统。
本实施例实现的智能设备，其使用的AP模块与WCN模块的通信系统将现有的WCN调试模块拆分并解耦，将与WCN模块通信密切的功能即WCN通信模块下沉到Kernel层内完成，提供向上的API，供AP侧系统层调用。对于设备节点的读写访问由位于Kernel层的WCN通信模块执行，避免了Kernel对外暴露设备节点，提高了系统的安全性；减少了大量AP侧的内存使用，且相对于跨模块访问设备节点而言能够提高通信效率且避免通信阻塞；框架简化清晰，易扩展，方便移植。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种应用处理器AP模块与WCN模块的通信系统，用于智能设备，所述WCN模块包括至少一个无线通信功能模块，所述AP模块包括系统层和内核层，所述内核层包括与所述无线通信功能模块一一对应的设备节点，其特征在于，所述内核层还包括WCN通信模块，所述系统层通过API调用所述WCN通信模块，使得所述WCN通信模块周期性的读写所述设备节点以完成对所述WCN模块的状态监控；
所述智能设备的操作系统为安卓系统，所述系统层包括APP层和WCN调试模块，所述系统层通过API调用所述WCN通信模块为所述WCN调试模块通过API调用所述WCN通信模块；所述WCN调试模块还用于将调用后的结果数据透传至所述APP层。
2.如权利要求1所述的AP模块与WCN模块的通信系统，其特征在于，所述系统层还通过API调用所述WCN通信模块，使得所述WCN通信模块读取所述设备节点中的数据以获取所述WCN模块的驱动版本、固件版本、运行模式、运行时间、当前日志等级、日志开关的状态中的至少一种，和/或使得所述WCN通信模块对所述设备节点执行写操作以设置所述WCN模块的日志等级、日志开关、运行模式、运行时间中的至少一种。
3.如权利要求1所述的AP模块与WCN模块的通信系统，其特征在于，所述智能设备的操作系统为非安卓的嵌入式系统，所述系统层包括APP层，所述系统层通过API调用所述WCN通信模块为所述APP层通过API调用所述WCN通信模块。
4.如权利要求1所述的AP模块与WCN模块的通信系统，其特征在于，所述无线通信功能模块包括Wi-Fi模块、蓝牙模块、FM模块和GPS模块。
5.如权利要求1所述的AP模块与WCN模块的通信系统，其特征在于，所述WCN通信模块为动态库。
6.一种应用处理器AP模块与WCN模块的通信方法，其特征在于，所述通信方法基于权利要求1至5任一项所述的AP模块与WCN模块的通信系统实现；
所述通信方法包括以下步骤：
所述系统层通过API调用所述WCN通信模块；
所述WCN通信模块周期性的读写所述设备节点以完成对所述WCN模块的状态监控；
所述智能设备的操作系统为安卓系统，所述系统层包括APP层和WCN调试模块；
所述系统层通过API调用所述WCN通信模块为所述WCN调试模块通过API调用所述WCN通信模块；
所述通信方法还包括以下步骤：
所述WCN调试模块将调用后的结果数据透传至所述APP层。
7.如权利要求6所述的AP模块与WCN模块的通信方法，其特征在于，所述通信方法还包括以下步骤：
所述系统层通过API调用所述WCN通信模块；
所述WCN通信模块读取所述设备节点中的数据以获取所述WCN模块的驱动版本、固件版本、运行模式、运行时间、当前日志等级、日志开关的状态中的至少一种，和/或使得所述WCN通信模块对所述设备节点执行写操作以设置所述WCN模块的日志等级、日志开关、运行模式、运行时间中的至少一种。
8.如权利要求6所述的AP模块与WCN模块的通信方法，其特征在于，所述智能设备的操作系统为非安卓的嵌入式系统，所述系统层包括APP层，所述系统层通过API调用所述WCN通信模块为所述APP层通过API调用所述WCN通信模块。
9.一种智能设备，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的AP模块与WCN模块的通信系统。
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