CN112788118A - Wi-Fi模组、智能家居设备及智能家居系统 - Google Patents

Wi-Fi模组、智能家居设备及智能家居系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种Wi‑Fi模组、智能家居设备及智能家居系统，该Wi‑Fi模组包括闪存，闪存包括启动装载分区、系统参数分区、应用软件分区、空中下载分区和用户数据分区；应用软件分区包括分散链接的操作系统子分区、网络协议子分区、底层驱动子分区和业务逻辑子分区；应用软件分区存储有多个云平台的软件开发工具包；空中下载分区的储存空间小于或者等于业务逻辑子分区的储存空间，存储有与业务逻辑子分区中相同的业务逻辑程序。本发明提供的Wi‑Fi模组集成有多个云平台的软件开发工具包，无需再针对不同公有云平台分别开发Wi‑Fi模组，降低了开发维护、制造管理的成本。

Description

Wi-Fi模组、智能家居设备及智能家居系统
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种Wi-Fi模组、智能家居设备及智能家居系统。
背景技术
随着物联网的快速发展，智能家居不断进行产品和技术的迭代，从早期的智能单品到现在的全屋智能，智能家居的品类也越来越全。在大家电设备上(比如空调)，早已集成Wi-Fi模组来连接网络，用户可以使用手机上的应用软件来进行控制，还可以设置一些场景化的功能(例如定时开关机、电量控制、温度自适应控制等)，使用户的生活更加方便舒适。
现有智能家居的Wi-Fi模组通常包括2M Flash(闪存)和256KB Ram (randomaccess memory，随机存取存储器)，其上一般只集成设备厂家的私有云平台，用户只能使用其专用APP(Application，应用软件)控制。由于公有云平台的出现及流行，设备厂家为了在公有云平台销售产品以及获取公有云平台的流量及资源，通常在产品中还额外集成一种公有云平台的 SDK(Software Development Kit，软件开发工具包)，用户可以使用私有云的应用软件或者公有云的应用软件控制。
然而，由于存在多种公有云平台，需要针对各公有云平台分别开发不同的Wi-Fi模组，以及基于不同的Wi-Fi模组定制产品，存在开发维护、制造管理的成本高的问题。
发明内容
本发明解决的问题是现有Wi-Fi模组需要针对不同公有云平台进行分别开发，导致的开发维护、制造管理的成本高的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种Wi-Fi模组，应用于智能家居设备，包括闪存，所述闪存包括启动装载分区、系统参数分区、应用软件分区、空中下载分区和用户数据分区；所述应用软件分区包括分散链接的操作系统子分区、网络协议子分区、底层驱动子分区和业务逻辑子分区；所述应用软件分区存储有多个云平台的软件开发工具包；所述空中下载分区的储存空间小于或者等于所述业务逻辑子分区的储存空间，存储有与所述业务逻辑子分区中相同的业务逻辑程序。
本发明提供的Wi-Fi模组集成有多个云平台的软件开发工具包，并通过将应用软件分区按照功能划分为操作系统子分区、网络协议子分区、底层驱动子分区和业务逻辑子分区，该业务逻辑子分区用于存储业务逻辑程序，空中下载分区仅需要备份业务逻辑子分区中的业务逻辑程序即可实现备份功能，因此空中下载分区可以仅占用小于或者等于业务逻辑子分区大小的储存空间，从而扩大应用软件分区的储存空间，使其可以集成多个云平台 SDK，无需再针对不同公有云平台分别开发Wi-Fi模组，降低了开发维护、制造管理的成本。
可选地，各所述云平台的软件开发工具包，均通过分散链接方式预先拆分为多个不同功能的二进制文件；所述操作系统子分区、所述网络协议子分区、所述底层驱动子分区和所述业务逻辑子分区分别存储有对应功能的所述二进制文件。
本发明通过分散链接方式将软件开发工具包拆分为多个不同功能的二进制文件，业务逻辑子分区存储对应功能二进制文件的方式相对于现有 APP分区整体存储所有程序的方式，降低了OTA分区需要存储的业务逻辑程序代码体积，减小了OTA分区占用的储存空间，从而扩展APP分区用来集成多个云平台SDK的空间。
可选地，所述空中下载分区存储有所述业务逻辑程序基于预设压缩算法压缩得到的程序。
本发明降低了OTA分区需要存储的业务逻辑程序代码体积，减小了 OTA分区占用空间，从而扩展APP分区用来集成多个云平台SDK的空间。
可选地，各所述云平台的软件开发工具包对应于相同的加解密算法；所述空中下载分区及所述业务逻辑子分区分别存储有与所述加解密算法对应的解密程序。
本发明降低了OTA分区需要存储的业务逻辑程序代码体积，减小了 OTA分区占用空间，从而扩展APP分区用来集成多个云平台SDK的空间。
可选地，所述空中下载分区及所述业务逻辑子分区分别存储有统一固件升级程序；所述统一固件升级程序由各所述云平台的软件开发工具包的固件升级程序去掉功能重复代码后整合得到。
本发明降低了OTA分区需要存储的业务逻辑程序代码体积，减小了 OTA分区占用空间，从而扩展APP分区用来集成多个云平台SDK的空间。
可选地，所述Wi-Fi模组接收到所述云平台的业务数据时，将所述业务数据透传至所述智能家居设备。
本发明降低了OTA分区需要存储的业务逻辑程序代码体积，减小了 OTA分区占用空间，从而扩展APP分区用来集成多个云平台SDK的空间。
可选地，所述业务逻辑程序为使用编译器优化后的程序。
本发明降低了OTA分区需要存储的业务逻辑程序代码体积，减小了 OTA分区占用空间，从而扩展APP分区用来集成多个云平台SDK的空间。
可选地，所述业务逻辑程序为使用编译器的优化功能优化尺寸，以及使用编辑器的垃圾回收功能剔除未使用变量或函数后的程序。
本发明降低了OTA分区需要存储的业务逻辑程序代码体积，减小了 OTA分区占用空间，从而扩展APP分区用来集成多个云平台SDK的空间。
本发明提供一种智能家居设备，包括控制器及上述Wi-Fi模组，所述控制器与所述Wi-Fi模组通信连接。
本发明提供一种智能家居系统，包括多个云平台、智能终端及上述智能家居设备；所述智能终端通过至少一个所述云平台与所述智能家居设备的所述Wi-Fi模组通信连接。
本发明的智能家居设备及智能家居系统，可以与上述Wi-Fi模组达到相同的技术效果。
附图说明
图1为现有Flash分区表的示意图；
图2为本发明的一个实施例提供的一种Wi-Fi模组的Flash分区表的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
由于设备厂家会在各个云平台方进行备货销售，以及为了获取第三方平台的流量和资源，通常会将自家产品集成平台方的SDK以支持平台方的 APP；以单云或者双云的方式来进行对平台方的支持，会带来诸多问题，包括：
1)Wi-Fi模组物料不统一，厂家会为每一个平台方开发一款集成有相对应云平台的Wi-Fi模组，这样会给家居厂家带来设备开发维护、物料管理等问题；
2)各个云平台间的智能化规范差异也增加了厂商的负担：对接不同平台需要定制不同的产品，SKU(Stock keeping Unit，库存保有单位)增加、库存周转率低、资金占用高；
3)对于智能家居产品来说，由于缺少对某些云平台的支持，降低了产品的竞争力，可能会丢失潜在的消费者；
4)对于消费者来说，某款智能家居产品只能使用单一的APP，不能够为用户带来更丰富的智能化交互选择。
针对上述问题，本发明实施例在一颗Wi-Fi模组中同时集成4个或者5 个主流云平台的SDK，来完成对不同云平台相对应的APP进行支持。然而， Wi-Fi模组的存储空间有限，无法直接在一颗Wi-Fi模组的有限空间中集成多个云平台的SDK。本发明实施例提供的Wi-Fi模组，可以有效解决上述困难。
参见图1所述的现有Flash分区表的示意图，Flash通常由5部分组成： Bootloader(启动装载)分区、系统参数分区、APP分区、OTA(Over the Air，空中下载)分区和用户数据分区。
其中，APP分区主要用来集成各个云平台的SDK；OTA分区主要是固件升级用的，用于备份APP分区的程序。为了可以集成多个云平台的SDK，需要扩大APP分区的储存空间，而扩大APP分区的储存空间需要从其他分区分出一部分空间来，有Bootloader分区、系统参数分区和用户数据分区都是固定不变的，OTA分区大小和APP分区大小是一致的，只能从OTA分区着手。
本发明实施例提供了一种Wi-Fi模组，应用于智能家居设备，例如智能空调、冰箱、洗衣机等，其包括闪存。参见图2所示的Wi-Fi模组的Flash 分区表的示意图，示出了Flash包括Bootloader分区、系统参数分区、APP 分区、OTA分区和用户数据分区。
其中，APP分区包括分散链接的操作系统子分区、网络协议子分区、底层驱动子分区和业务逻辑子分区，该APP分区存储有多个云平台的SDK。
上述APP分区通过分散链接原理，按照其不同功能细分为如下子分区：操作系统子分区、网络协议子分区、底层驱动子分区和业务逻辑子分区。由于操作系统、网络协议和底层驱动基本不会随程序升级而变化，而OTA 分区的作用是备份程序，可以将APP分区和OTA分区固定不变的程序部分储存在APP分区的上述三个子分区，OTA分区只储存业务逻辑程序即可，从而降低OTA分区占用的储存空间。
具体地，OTA分区的储存空间小于或者等于业务逻辑子分区的储存空间，存储有与业务逻辑子分区中相同的业务逻辑程序。可以理解的是，上述业务逻辑程序也存储于业务逻辑子分区中。基于此，OTA分区的大小与 APP分区中的业务逻辑子分区的大小保持一致，或者小于业务逻辑子分区的大小，以满足存储上述业务逻辑程序需求即可，从而降低OTA分区占用的储存空间。如图2所示，示出了OTA分区的储存空间等于业务逻辑子分区的储存空间的情况，业务逻辑子分区的地址范围为0x041000-0x141000，OTA分区的地址范围为0x141000-0x1FF000，两者的地址空间大小相同。在OTA分区占用的储存空间减小的情况下，则APP分区中的业务逻辑子分区可用的储存空间相应增大，从而有更大的空间用来集成多个云平台SDK。
本发明实施例提供的Wi-Fi模组，集成有多个云平台的软件开发工具包，并通过将应用软件分区按照功能划分为操作系统子分区、网络协议子分区、底层驱动子分区和业务逻辑子分区，该业务逻辑子分区用于存储业务逻辑程序，空中下载分区仅需要备份业务逻辑子分区中的业务逻辑程序即可实现备份功能，因此空中下载分区可以仅占用小于或者等于业务逻辑子分区大小的储存空间，从而扩大应用软件分区的储存空间，使其可以集成多个云平台SDK，无需再针对不同公有云平台分别开发Wi-Fi模组，降低了开发维护、制造管理的成本。
为了适应上述APP分区的细分改进，各云平台的软件开发工具包，均通过分散链接方式预先拆分为多个不同功能的二进制文件。相应地，操作系统子分区、网络协议子分区、底层驱动子分区和业务逻辑子分区分别存储有对应功能的二进制文件。业务逻辑子分区存储对应功能二进制文件的方式相对于现有APP分区整体存储所有程序的方式，降低了OTA分区需要存储的业务逻辑程序代码体积，减小了OTA分区占用储存空间，从而扩展 APP分区用来集成多个云平台SDK的空间。
为了进一步减小OTA分区占用的储存空间，可以减少业务逻辑程序代码体积，具体方式包括数据压缩、统一各个云平台SDK的加解密算法、统一各个云平台SDK的升级功能程序、将与第三方云平台的业务数据点转换放到云端完成、使用编译器优化程序尺寸大小等方式。各方式的具体内容如下：
(1)采用数据压缩的方式减少业务逻辑程序代码体积。OAT分区存储有业务逻辑程序基于预设压缩算法压缩得到的程序。
通过使用数据压缩的方法，将存储至OAT分区中的程序预先进行压缩，以减小OTA分区占用储存空间，从而扩大APP分区中的业务逻辑子分区。在控制过程中，可以使用Booloader分区的解压缩功能将OAT分区的已压缩程序进行解压，解压后的程序再搬运到APP分区中的业务逻辑子分区。
参见图2所示的Wi-Fi模组的Flash分区表的示意图，示出了OTA分区的储存空间小于业务逻辑子分区的储存空间的情况，业务逻辑子分区的地址范围为0x041000-0x181000，OTA分区的地址范围为 0x181000-0x1FF000，前者的地址空间远大于后者。
(2)采用统一各个云平台SDK的加解密算法的方式减少业务逻辑程序代码体积。各云平台的软件开发工具包对应于相同的加解密算法；OTA 分区及业务逻辑子分区分别存储有与上述加解密算法对应的解密程序。
将各个云平台的SDK使用的加解密库统一，即使用同一套加解密库， Wi-Fi模组端使用抽象接口的形式来适配各个云平台的SDK加解密接口调用。
(3)统一各个云平台SDK的升级功能程序。OAT分区及业务逻辑子分区分别存储有统一固件升级程序；统一固件升级程序由各云平台的软件开发工具包的固件升级程序去掉功能重复代码后整合得到。
由于各个云平台SDK都存在OTA固件升级功能，可以将这部分功能代码整合，去掉功能重复的部分，保留一个平台的OTA升级功能即可，例如仅保留私有云平台OTA升级功能对应的代码。
(4)将与第三方云平台的业务数据点转换放到云端完成。Wi-Fi模组接收到云平台的业务数据时，将业务数据透传至智能家居设备。
透传，即透明传输(pass-through)，指的是在通讯中不管传输的业务内容如何，只负责将传输的内容由源地址传输到目的地址，而不对业务数据内容做任何改变。将智能家居设备厂商的私有协议数据与第三方云平台的协议数据转换，放到第三方云平台的云端使用Lua或者JS(javascript)脚本完成，Wi-Fi模组只负责云端与设备电控端的数据透传，不进行业务端数据的转换。
(5)使用编译器优化程序尺寸大小。上述业务逻辑程序为使用编译器优化后的程序。具体地，上述业务逻辑程序为使用编译器的优化功能优化尺寸，以及使用编辑器的垃圾回收功能剔除未使用变量或函数后的程序。
在编译时，开启编译器的优化选项，用来优化程序代码的尺寸；开启编译器的垃圾回收机制，将程序中没有使用到的变量或者函数不链接到程序中。
以下详细介绍Wi-Fi模组的制备过程。
步骤1，划分Flash分区表。将Flash划分为5部分：Bootloader分区、系统参数分区、APP分区、OTA分区和用户数据分区，再将APP分区细分为操作系统子分区、网络协议子分区、底层驱动子分区和业务逻辑子分区。
步骤2，选取适合嵌入式系统使用的压缩算法，提取出解压缩部分代码存储至Bootloader分区。Bootloader分区完成OTA分区中的数据解压和搬运.
步骤3，设置数据透传功能。将厂商的私有协议数据与第三方云平台的协议数据转换，放到第三方云平台的云端执行，Wi-Fi模组只用来负责将数据透传(云端与设备电控端)，不涉及业务端数据的转换。
步骤4，编译器的优化。开启编译器的优化选项，用来优化程序代码的尺寸；开启编译器的垃圾回收机制，将程序中没有使用到的变量或者函数不链接到程序中。
步骤5，统一各个云平台SDK的加解密库。各个云平台SDK使用同一套加解密库，Wi-Fi模组端使用抽象接口的形式来适配各个云平台的SDK 加解密接口调用。
步骤6，整合OTA固件升级功能。由于各个云平台SDK都存在OTA 固件升级功能，可以将这部分功能代码整合去掉功能重复的部分，仅保留一个平台的OTA升级功能。
步骤7，程序分散链接。
首先，为APP分区中的每一个子分区建立一个链接脚本文件；APP分区中的业务逻辑子分区程序中有主函数(main函数)，其他子分区没有。
其次，为其他子分区(非业务逻辑分区)设置链接脚本时，使用GCC (GNU CompilerCollection，GNU编译器套件)特有的KEEP关键字来防止程序中的数据或者函数被垃圾回收机制给屏蔽掉。
然后，在链接脚本中为各个分区设置好MEMORY(内存)段，在链接阶段会将对应的文本和只读数据段链接到相应的地址上。需要预先给每个分区分配大小，具体分区大小应该以最终生成的bin文件大小为准，分区大小应该为Flash扇区大小(例如4K)的整数倍。
然后，为业务分区设置链接脚本时，只提供其他子分区(非业务逻辑分区)的接口头文件即可，无需提供目标文件，通过GCC特有的PROVIDE 关键字进行指示，告诉链接器在其他分区地址获取接口地址。
最后，通过MAKEFILE文件生成与分区地址相对应的多个bin文件。
步骤8，使用烧录工具，分别将各个分区相对应的bin文件烧录到分区表中指定的地址。
步骤9，开机测试验证各个云平台及相应的APP或音箱配网控制功能，并通过OTA固件升级来验证更改业务逻辑或者各个云平台SDK更新后的程序代码。
步骤10，通过bin文件合成工具将各个分区的bin文件整合成一个bin 文件，用于生产Wi-Fi模组时烧录到Flash。
本实施例集成多云平台SDK的Wi-Fi模组可以直接使用不同云平台的 APP配网控制，为用户提供更多更丰富的智能交互选择；一颗集成多云 Wi-Fi模组可以替代多个不同云平台的单云Wi-Fi模组，降低了Wi-Fi模组的物料种类，简化厂商的原材料及成品库存、提升渠道备货灵活度；Wi-Fi 模组接入更多的云平台可以提升产品的竞争力，以换取更多的流量和资源；降低了Wi-Fi模组的产品维护成本，只需维护一套程序代码即可，无需再对接多个不同云平台的单云Wi-Fi模组工程。
本发明实施例还提供了一种智能家居设备，包括控制器及上述Wi-Fi 模组，控制器与Wi-Fi模组通信连接。
本发明实施例还提供了一种智能家居系统，包括多个云平台、智能终端及上述智能家居设备；智能终端通过至少一个云平台与智能家居设备的Wi-Fi模组通信连接。
当然，本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程度来指令控制装置来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程，其中所述的存储介质可为存储器、磁盘、光盘等。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种Wi-Fi模组，其特征在于，应用于智能家居设备，包括闪存，所述闪存包括启动装载分区、系统参数分区、应用软件分区、空中下载分区和用户数据分区；
所述应用软件分区包括分散链接的操作系统子分区、网络协议子分区、底层驱动子分区和业务逻辑子分区；所述应用软件分区存储有多个云平台的软件开发工具包；
所述空中下载分区的储存空间小于或者等于所述业务逻辑子分区的储存空间，存储有与所述业务逻辑子分区中相同的业务逻辑程序。
2.如权利要求1所述的Wi-Fi模组，其特征在于，各所述云平台的软件开发工具包，均通过分散链接方式预先拆分为多个不同功能的二进制文件；
所述操作系统子分区、所述网络协议子分区、所述底层驱动子分区和所述业务逻辑子分区分别存储有对应功能的所述二进制文件。
3.如权利要求1所述的Wi-Fi模组，其特征在于，所述空中下载分区存储有所述业务逻辑程序基于预设压缩算法压缩得到的程序。
4.如权利要求1所述的Wi-Fi模组，其特征在于，各所述云平台的软件开发工具包对应于相同的加解密算法；
所述空中下载分区及所述业务逻辑子分区分别存储有与所述加解密算法对应的解密程序。
5.如权利要求1所述的Wi-Fi模组，其特征在于，所述空中下载分区及所述业务逻辑子分区分别存储有统一固件升级程序；
所述统一固件升级程序由各所述云平台的软件开发工具包的固件升级程序去掉功能重复代码后整合得到。
6.如权利要求1-5任一项所述的Wi-Fi模组，其特征在于，所述Wi-Fi模组接收到所述云平台的业务数据时，将所述业务数据透传至所述智能家居设备。
7.如权利要求1所述的Wi-Fi模组，其特征在于，所述业务逻辑程序为使用编译器优化后的程序。
8.如权利要求7所述的Wi-Fi模组，其特征在于，所述业务逻辑程序为使用编译器的优化功能优化尺寸，以及使用编辑器的垃圾回收功能剔除未使用变量或函数后的程序。
9.一种智能家居设备，其特征在于，包括控制器及权利要求1-8任一项所述的Wi-Fi模组，所述控制器与所述Wi-Fi模组通信连接。
10.一种智能家居系统，其特征在于，包括多个云平台、智能终端及权利要求9所述的智能家居设备；
所述智能终端通过至少一个所述云平台与所述智能家居设备的所述Wi-Fi模组通信连接。
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