CN112363769A - 一种自适应硬件驱动的方法及网关设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自适应硬件驱动的方法及网关设备，方法包括建立通用驱动接口动态库，包含所有硬件的驱动接口程序；对所有硬件的驱动接口进行模型创建；将加载的硬件驱动接口模型与硬件的驱动接口程序进行动态匹配；成功匹配后，对动态匹配成功的接口程序最终固化，实现硬件驱动接口固化。设备包括通用驱动接口动态库系统，包含所有硬件的驱动接口程序；硬件驱动接口模型系统，包括所有硬件的驱动接口模型；动态匹配系统，用于将加载的硬件驱动接口模型与硬件的驱动接口程序进行动态匹配；接口固化系统，用于对动态匹配成功的接口程序最终固化，实现硬件驱动接口固化。本发明有效解决电力监控系统自动化设备无法自动匹配不同硬件平台驱动的问题。

Description

一种自适应硬件驱动的方法及网关设备

技术领域

本发明涉及网关硬件驱动技术领域，特别涉及一种自适应硬件驱动的方法及网关设备。

背景技术

网关机及服务器等变电站自动化系统及设备是确保电网安全稳定运行的关键设备，目前变电站监控系统的核心芯片大量依靠进口，操作系统仍大量采用国外系统，存在巨大安全隐患。2019年以来，随着国产化系统及设备的逐步推广，可以很好的解决变电站电力监控系统的安全隐患。

另外，在国产芯片及器件普遍使用的情形下，与之前采用的成熟进口芯片的驱动及接口必然存在较大差异，因此移植现有软件平台至国产化硬件平台，以及开发国产硬件平台的驱动适配接口将是关键点及难点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种自适应硬件驱动的方法及网关设备，能够有效的解决电力监控系统自动化设备无法自动匹配不同硬件平台驱动的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种自适应硬件驱动方法，包括：

建立通用驱动接口动态库，包含所有硬件的驱动接口程序。

对所有硬件的驱动接口进行模型创建。

将加载的硬件驱动接口模型与硬件的驱动接口程序进行动态匹配。

成功匹配后，对动态匹配成功的接口程序最终固化，实现硬件驱动接口固化。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述建立通用驱动接口动态库，包含所有硬件的驱动接口程序，包括：

每个所述驱动接口程序记载不同硬件提供的驱动接口返回值、参数个数和参数类型的信息，形成硬件驱动接口列表，预定义在通用驱动接口动态库中。

将所述硬件驱动接口列表根据硬件驱动接口函数的功能类型、参数个数进行分类，创建B+树结构。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述对所有硬件的驱动接口进行模型创建，包括：

使用XML文件对不同硬件驱动接口进行模型创建，描述每个所述驱动接口的所有功能指标。

每个所述硬件驱动模型的内容包括硬件驱动接口的驱动路径及硬件型号、功能类型、接口名称、参数个数和返回类型。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述将加载的硬件驱动接口模型与硬件的驱动接口程序进行动态匹配，包括：

通用驱动接口动态库加载硬件驱动接口程序文件和硬件驱动接口模型。

根据硬件驱动接口模型中的配置检索B+树进行动态匹配。

根据实际硬件型号选择加载并解析与之对应的驱动接口模型。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述成功匹配后，对动态匹配成功的接口程序最终固化，实现硬件驱动接口固化，包括：

根据硬件驱动接口模型中的接口名称获取驱动接口地址。

赋值给动态匹配成功的预定义硬件驱动接口。

第二方面，本发明实施例还提供了一种自适应硬件驱动网关设备，包括：

通用驱动接口动态库系统，包含所有硬件的驱动接口程序。

硬件驱动接口模型系统，包括所有硬件的驱动接口模型。

动态匹配系统，用于将加载的硬件驱动接口模型与硬件的驱动接口程序进行动态匹配。

接口固化系统，用于对动态匹配成功的接口程序最终固化，实现硬件驱动接口固化。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述通用驱动接口动态库系统包括：

硬件驱动接口列表模块，用于将每个所述驱动接口程序记载不同硬件提供的驱动接口返回值、参数个数和参数类型的信息，形成硬件驱动接口列表，预定义在通用驱动接口动态库中。

检索模块，用于将所述硬件驱动接口列表根据硬件驱动接口函数的功能类型、参数个数进行分类，形成B+树结构。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述硬件驱动接口模型系统包括：

配置模块，使用XML文件对不同硬件驱动接口进行模型创建，描述每个所述驱动接口的所有功能指标。

其中，每个所述硬件驱动模型的内容包括硬件驱动接口的驱动路径及硬件型号、功能类型、接口名称、参数个数和返回类型。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述动态匹配系统包括：

加载模块，用于加载硬件驱动接口程序文件和硬件驱动接口模型。

匹配模块，用于根据硬件驱动接口模型中的配置检索B+树进行动态匹配。

解析模块，用于根据实际硬件型号选择加载并解析与之对应的驱动接口模型。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述接口固化系统包括：

地址获取模块，用于根据硬件驱动接口模型中的接口名称获取驱动接口地址。

赋值模块，用于赋值给动态匹配成功的预定义硬件驱动接口。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如前任一项所述的方法。

本发明实施例的有益效果是：

本发明引入驱动建模、动态匹配、接口固化等机制，有效的解决电力监控系统自动化设备无法自动匹配不同硬件平台驱动的问题。本发明为适应不同硬件平台驱动，统一、固化应用程序调用的硬件驱动接口函数，引入通用驱动接口动态库，由应用程序进行动态链接、静态加载，实现了对下动态加载、对上统一接口的分层设计。

针对不同硬件平台的不同驱动接口预定义在通用硬件驱动接口程序中，并根据按照其功能类型、返回类型、参数类型等参数以B+树的形式存储在内存中，提高硬件驱动接口动态匹配检索效率。

然后对不同硬件平台的驱动接口根据自定义模型规则，以XML文件的形式创建不同硬件驱动模型，模型内容包括接口功能、返回类型及返回值、参数个数、参数类型等驱动接口的详细描述，实现不同型号硬件驱动的模型创建。

硬件驱动模型创建后，由通用硬件驱动接口程序读取、解析硬件驱动模型文件，根据模型参数，如接口功能、返回类型、参数类型等参数检索预定义驱动接口列表进行精确动态匹配。

匹配成功后，通用硬件驱动接口动态加载硬件驱动平台动态库至内存，根据驱动模型中的接口名称获取相应接口地址赋值给动态匹配的预定义接口函数达到接口固化的目的，最终实现不同硬件驱动平台的自适应接口调用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

下面结合附图和具体实施方式对本发明的自适应硬件驱动的方法及网关设备作进一步的详细描述。

图1为本发明自适应硬件驱动原理示意图；

图2为本发明自适应硬件驱动流程示意图；

图3为本发明的硬件驱动接口模型文件示意图；

图4为本发明的预定义硬件驱动接口B+树示意图；

图5为本发明的硬件驱动接口动态匹配流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1至图5，本发明的第一个实施例提供一种自适应硬件驱动方法，包括：

建立通用驱动接口动态库，包含所有硬件的驱动接口程序。

对所有硬件的驱动接口进行模型创建。

将加载的硬件驱动接口模型与硬件的驱动接口程序进行动态匹配。

成功匹配后，对动态匹配成功的接口程序最终固化，实现硬件驱动接口固化。

其中，通用驱动接口通过对下兼容不同的硬件驱动接口，对上统一硬件驱动接口，作为硬件驱动的中间件达到了封装、分层的目的。

其中，所述建立通用驱动接口动态库，包含所有硬件的驱动接口程序，包括：

每个所述驱动接口程序记载不同硬件提供的驱动接口返回值、参数个数和参数类型的信息，形成硬件驱动接口列表，预定义在通用驱动接口动态库中。

将所述硬件驱动接口列表根据硬件驱动接口函数的功能类型、参数个数进行分类，创建B+树结构，存储在内存中，提高接口检索效率。

其中，所述对所有硬件的驱动接口进行模型创建，包括：

根据模型创建规则，使用XML文件对不同硬件驱动接口进行模型创建，描述每个所述驱动接口的所有功能指标。

每个所述硬件驱动模型的内容包括硬件驱动接口的驱动路径及硬件型号、功能类型、接口名称、参数个数和返回类型，对驱动接口的所有功能指标进行详细描述及模型创建。

其中，XML驱动模型配置文件以对一个或多个硬件驱动进行模型配置，通用驱动接口加载模型时根据实际硬件型号选择加载并解析与之对应的驱动模型。但是通用驱动接口仅加载DRIVER_MODEL标签中enable等于1的硬件型号模型。

其中，DRIVER_MODEL标签分别描述不同硬件平台型号的使能参数enable，即此硬件平台是否启用；驱动名称name，即硬件驱动动态库的全路径名称；硬件描述desc为硬件平台型号信息。

FUNC标签描述了驱动接口的功能类型tpye，即该接口函数实现的功能类型(自定义)；接口名称name，即函数定义名称；参数个数paranum，即接口函数传入参数的数量；描述desc为驱动接口的功能描述。

RETURN标签描述了驱动接口返回值类型type，其子标签VALUE采用键-值对的方式描述了返回值的取值范围，其中key等于1表示成功，等于2表示失败，分别对应的val值为0和-1。

PARA标签描述了驱动接口的参数类型，其子标签VALUE同样采用键-值对的方式描述了参数的取值范围，key的取值根据不同的参数功能进行定义，如取值1表示点亮LED，取值2表示熄灭LED，以此对应val的取值内容。

如图4所示，通用驱动接口程序初始化时，首先根据预定义的所有硬件驱动接口根据功能类型创建m阶B+树，m取值5，具体流程如下：

1)B+树为空树，创建一个节点将记录1插入其中，此时这个叶子结点也是根结点，插入操作结束。

2)根据key值找到叶子结点，向这个叶子结点插入记录。插入后，若当前结点key的个数小于等于m-1，则插入结束。否则需要对节点进行分裂。

3)由于此处是按照类型序号依次插入，因此节点插入5时，需要将叶子结点分裂成左右两个叶子结点，左叶子结点包含前m/2个(2个)记录，右结点包含剩下的记录，将第m/2+1个(3个)记录的key进位到父结点中，进位到父结点的key左孩子指针向左结点，右孩子指针向右结点。将当前结点的指针指向父结点。

4)依据此规则，B+树自下而上进行依次分裂直至结束。

随着硬件驱动接口的功能类型越丰富，越能够体现出检索及动态匹配的效率优势。

其中，所述将加载的硬件驱动接口模型与硬件的驱动接口程序进行动态匹配，包括：

通用驱动接口动态库加载硬件驱动接口程序文件和硬件驱动接口模型。

根据硬件驱动接口模型中的配置检索B+树进行动态匹配。

根据实际硬件型号选择加载并解析与之对应的驱动接口模型。

其中，硬件驱动接口模型解析后根据模型参数检索硬件驱动接口函数列表进行动态匹配，匹配方式采用精准匹配模式，即列表中的最小叶子节点函数必须与模型中的所有参数完全一致才算匹配成功，否则匹配失败。

其中，动态匹配的主要过程是根据模型参数对B+树结构的接口列表进行检索，由于B+树的具备查询次数少、性能稳定、便于范围查询等优势，因此很大程度上提升了动态匹配效率。

其中，所述成功匹配后，对动态匹配成功的接口程序最终固化，实现硬件驱动接口固化，包括：

根据硬件驱动接口模型中的接口名称获取驱动接口地址。

赋值给动态匹配成功的预定义硬件驱动接口。

其中，由应用程序调用的通用驱动接口程序最终需要调用实际的硬件驱动接口函数以完成实际功能，因此，动态匹配成功的预定义接口函数需要通过模型获取的硬件驱动接口名称赋予实际函数指针以供上层进行调用。

其中，被赋予实际硬件驱动接口函数指针的预定义函数具备了真实硬件驱动接口的功能，应用程序可以在不改变接口调用代码的基础上实现对各类硬件的读写操作。

请参照图1至图5，本发明的第二个实施例提供一种自适应硬件驱动网关设备，包括：

通用驱动接口动态库系统，包含所有硬件的驱动接口程序。

硬件驱动接口模型系统，包括所有硬件的驱动接口模型。

动态匹配系统，用于将加载的硬件驱动接口模型与硬件的驱动接口程序进行动态匹配。

接口固化系统，用于对动态匹配成功的接口程序最终固化，实现硬件驱动接口固化。

其中，所述通用驱动接口动态库系统包括：

硬件驱动接口列表模块，用于将每个所述驱动接口程序记载不同硬件提供的驱动接口返回值、参数个数和参数类型的信息，形成硬件驱动接口列表，预定义在通用驱动接口动态库中。

检索模块，用于将所述硬件驱动接口列表根据硬件驱动接口函数的功能类型、参数个数进行分类，形成B+树结构。

其中，所述硬件驱动接口模型系统包括：

配置模块，使用XML文件对不同硬件驱动接口进行模型创建，描述每个所述驱动接口的所有功能指标。

其中，每个所述硬件驱动模型的内容包括硬件驱动接口的驱动路径及硬件型号、功能类型、接口名称、参数个数和返回类型。

其中，所述动态匹配系统包括：

加载模块，用于加载硬件驱动接口程序文件和硬件驱动接口模型。

匹配模块，用于根据硬件驱动接口模型中的配置检索B+树进行动态匹配。

解析模块，用于根据实际硬件型号选择加载并解析与之对应的驱动接口模型。

其中，所述接口固化系统包括：

地址获取模块，用于根据硬件驱动接口模型中的接口名称获取驱动接口地址。

赋值模块，用于赋值给动态匹配成功的预定义硬件驱动接口。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如前任一项所述的方法。

本发明实施例旨在保护一种自适应硬件驱动的方法及网关设备，具备如下效果：

本发明引入驱动建模、动态匹配、接口固化等机制，有效的解决电力监控系统自动化设备无法自动匹配不同硬件平台驱动的问题。本发明为适应不同硬件平台驱动，统一、固化应用程序调用的硬件驱动接口函数，引入通用驱动接口动态库，由应用程序进行动态链接、静态加载，实现了对下动态加载、对上统一接口的分层设计。

针对不同硬件平台的不同驱动接口预定义在通用硬件驱动接口程序中，并根据按照其功能类型、返回类型、参数类型等参数以B+树的形式存储在内存中，提高硬件驱动接口动态匹配检索效率。

然后对不同硬件平台的驱动接口根据自定义模型规则，以XML文件的形式创建不同硬件驱动模型，模型内容包括接口功能、返回类型及返回值、参数个数、参数类型等驱动接口的详细描述，实现不同型号硬件驱动的模型创建。

硬件驱动模型创建后，由通用硬件驱动接口程序读取、解析硬件驱动模型文件，根据模型参数，如接口功能、返回类型、参数类型等参数检索预定义驱动接口列表进行精确动态匹配。

匹配成功后，通用硬件驱动接口动态加载硬件驱动平台动态库至内存，根据驱动模型中的接口名称获取相应接口地址赋值给动态匹配的预定义接口函数达到接口固化的目的，最终实现不同硬件驱动平台的自适应接口调用。

本发明实施例所提供的自适应硬件驱动的方法及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述自适应硬件驱动的方法，从而能够有效的解决电力监控系统自动化设备无法自动匹配不同硬件平台驱动的问题。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种自适应硬件驱动方法，其特征在于，包括：

建立通用驱动接口动态库，包含所有硬件的驱动接口程序；

对所有硬件的驱动接口进行模型创建；

将加载的硬件驱动接口模型与硬件的驱动接口程序进行动态匹配；

成功匹配后，对动态匹配成功的接口程序最终固化，实现硬件驱动接口固化。

2.根据权利要求1所述的自适应硬件驱动方法，其特征在于，所述建立通用驱动接口动态库，包含所有硬件的驱动接口程序，包括：

每个所述驱动接口程序记载不同硬件提供的驱动接口返回值、参数个数和参数类型的信息，形成硬件驱动接口列表，预定义在通用驱动接口动态库中；

将所述硬件驱动接口列表根据硬件驱动接口函数的功能类型、参数个数进行分类，创建B+树结构。

3.根据权利要求1所述的自适应硬件驱动方法，其特征在于，所述对所有硬件的驱动接口进行模型创建，包括：

使用XML文件对不同硬件驱动接口进行模型创建，描述每个所述驱动接口的所有功能指标；

每个所述硬件驱动模型的内容包括硬件驱动接口的驱动路径及硬件型号、功能类型、接口名称、参数个数和返回类型。

4.根据权利要求2所述的自适应硬件驱动方法，其特征在于，所述将加载的硬件驱动接口模型与硬件的驱动接口程序进行动态匹配，包括：

通用驱动接口动态库加载硬件驱动接口程序文件和硬件驱动接口模型；

根据硬件驱动接口模型中的配置检索B+树进行动态匹配；

根据实际硬件型号选择加载并解析与之对应的驱动接口模型。

5.根据权利要求1所述的自适应硬件驱动方法，其特征在于，所述成功匹配后，对动态匹配成功的接口程序最终固化，实现硬件驱动接口固化，包括：

根据硬件驱动接口模型中的接口名称获取驱动接口地址；

赋值给动态匹配成功的预定义硬件驱动接口。

6.一种自适应硬件驱动网关设备，其特征在于，包括：

通用驱动接口动态库系统，包含所有硬件的驱动接口程序；

硬件驱动接口模型系统，包括所有硬件的驱动接口模型；

动态匹配系统，用于将加载的硬件驱动接口模型与硬件的驱动接口程序进行动态匹配；

接口固化系统，用于对动态匹配成功的接口程序最终固化，实现硬件驱动接口固化。

7.根据权利要求6所述的自适应硬件驱动网关设备，其特征在于，所述通用驱动接口动态库系统包括：

硬件驱动接口列表模块，用于将每个所述驱动接口程序记载不同硬件提供的驱动接口返回值、参数个数和参数类型的信息，形成硬件驱动接口列表，预定义在通用驱动接口动态库中；

检索模块，用于将所述硬件驱动接口列表根据硬件驱动接口函数的功能类型、参数个数进行分类，形成B+树结构。

8.根据权利要求6所述的自适应硬件驱动网关设备，其特征在于，所述硬件驱动接口模型系统包括：

配置模块，使用XML文件对不同硬件驱动接口进行模型创建，描述每个所述驱动接口的所有功能指标；

其中，每个所述硬件驱动模型的内容包括硬件驱动接口的驱动路径及硬件型号、功能类型、接口名称、参数个数和返回类型。

9.根据权利要求7所述的自适应硬件驱动网关设备，其特征在于，所述动态匹配系统包括：

加载模块，用于加载硬件驱动接口程序文件和硬件驱动接口模型；

匹配模块，用于根据硬件驱动接口模型中的配置检索B+树进行动态匹配；

解析模块，用于根据实际硬件型号选择加载并解析与之对应的驱动接口模型。

10.根据权利要求6所述的自适应硬件驱动网关设备，其特征在于，所述接口固化系统包括：

地址获取模块，用于根据硬件驱动接口模型中的接口名称获取驱动接口地址；

赋值模块，用于赋值给动态匹配成功的预定义硬件驱动接口。

Images