CN112799730B - 一种对设备进行抽象和封装的方法和系统 - Google Patents

一种对设备进行抽象和封装的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及物联网技术领域，公开了一种对设备进行抽象和封装的方法和系统，包括：利用软件将设备统一抽象并封装成一个硬件抽象层，所述硬件抽象层将设备按照设备属性分成若干个大类和若干个子类，对分类后的设备提供相应的保留字；利用中间硬件抽象层调用位于操作系统中的各类硬件驱动程序并向上层应用提供一致的应用程序接口，上层应用包括若干个物联网设备，物联网设备包括若干个应用程序。本发明可避免产生不同的应用于不同硬件之间的多对多关系，让应用层与设备层相对独立，上层应用程序就可以专注于业务层的研发，大大减低了开发门槛，从而加速了产品研发，产品的一致性和可移植性也得到了提高。

Description

一种对设备进行抽象和封装的方法和系统
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种对设备进行抽象封装的方法和系统。
背景技术
物联网作为一个新兴产业，处于一个导入期与成长期的临界点，市场无序发展，产业链没有完整的形成。现有硬件生产厂家为完整实现产品功能，开发了硬件还要开发对应操作软件。不同厂家的产品都需要使用各自软件，造成产品成本升高，互不兼容，维护困难，使用复杂。现有的各种传感器种类丰富，生产厂商众多。于此同时设备的可移植性却受到很大的挑战，不但不同传感器应用程序接口种类多样，同种传感器操作方式也不同，甚至同一厂商同一种传感器不同型号也不同。
开源硬件虽然可以让核心主板和操作系统有了参考，但传感器和电机等设备的千奇百怪问题却一直没有解决方案。各个物联网厂商也往往因为库存原因需要选用自己已有的设备，而不得不修改分散在各处的代码。这增加了物联网设备的研发门槛，增加了研发难道和产品周期，也阻碍的产品的移植性，造成一致性变差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对设备进行抽象封装的方法和系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种对设备进行抽象和封装的方法，包括：
S1)利用软件将设备统一抽象并封装成一个中间硬件抽象层，中间硬件抽象层将设备按照设备属性分成若干个大类和若干个子类，对分类后的设备提供相应的保留字，保留字包括关键字；
S2)利用中间硬件抽象层调用位于操作系统中的各类硬件驱动程序并向上层应用提供一致的应用程序接口，上层应用包括若干个物联网设备，物联网设备包括若干个应用程序。
本发明用软件将各式各样的比如外围传感器和电机等设备统一抽象和封装成一个中间硬件抽象层。该中间硬件抽象层将传感器和驱动电机等设备按照设备属性，分为数个大类和若干子类，中间硬件抽象层提供统一的应用程序接口 (ApplicationProgramming Interface，API)，每种分类通过这个统一的应用程序接口向上层应用进行通信，借此隐藏外围传感器等的不同。这样上层应用程序就可以专注于业务层的研发，用统一的应用程序接口API操作外部传感器即可。大大减低了开发门槛，从而加速了产品研发，产品的一致性和可移植性也得到了提高。
进一步的，设备包括外围传感器和/或电机设备。
进一步的，步骤S1)中利用软件将设备统一抽象并封装成一个中间硬件抽象层，包括获取设备操作，利用中间硬件抽象层将设备操作抽象为操作原语，中间硬件抽象层通过管道与应用程序进行通信，操作原语与产品型号无关。
中间硬件抽象层将所有传感器和电机等操作抽象为操作原语，并且与底层硬件设备不同的品牌型号无关。同时原语也保留了扩展接口，为个别设备的扩展保留的空间。物联网设备只要按需通过管道Pipe与应用程序通信，送入操作原语并操作传感器和输出设备即可。这种操作扩展性好，并非常方便移植。
进一步的，步骤S2)中利用中间硬件抽象层调用位于操作系统中的各类硬件驱动程序，包括步骤：
S21)物联网设备通过管道向中间硬件抽象层发送操作原语，中间硬件抽象层获取操作原语，对操作原语进行语法检查，判断操作原语是否符合语法，若是，则进入步骤S22)，若否，则进入步骤S26)；
S22)利用原语解析器对操作原语的内容进行解析，判断内容解析是否出错，若否，则进入步骤S23)，若是，则进入步骤S26)；
S23)利用驱动注册表查找与操作原语对应的驱动程序，判断是否找到驱动原语关键字，若是，则调用该驱动程序并传入参数，若否，则进入步骤S26)；
S24)判断驱动程序是否返回，若是，则返回结果，流程结束；若否，则进入步骤S25)；
S25)判断是否超过最大等待时间，若是，则进入步骤S26)，若否，则返回步骤S24)；
S26)进行报错并返回报错码，流程结束。
中间硬件抽象层居于操作系统之上，并为物联网设备中的应用程序服务。中间硬件抽象层会调用位于操作系统中的各类硬件驱动程序，并为物联网设备的业务层提供统一的API界面。
进一步的，操作原语由符合UTF8的字符串组成。
操作原语由符合UTF8的字符串组成。传感器和驱动电机等设备按照设备属性，被分为数个大类和若干子类。每大类有固定的保留字，每个子类也有相应的保留字。
一种对设备进行抽象和封装的系统，包括硬件、操作系统、中间硬件抽象层和若干个物联网设备，硬件包括主板、传感器和电机；操作系统包括若干个硬件驱动程序，物联网设备包括若干个应用程序，中间硬件抽象层位于所述操作系统和所述物联网设备之间。
进一步的，中间硬件抽象层包括原语解析器、映射层和驱动分发器，原语解析器对操作原语的内容进行解析，映射层用于利用驱动注册表查找与操作原语对应的驱动程序，驱动分发器用于调用驱动程序并传入参数。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种对设备进行抽象封装的方法和系统，可避免产生不同的应用于不同硬件之间的多对多关系，让应用层与设备层相对独立，上层应用程序就可以专注于业务层的研发，用统一的应用程序接口 API操作外部传感器大大减低了开发门槛，从而加速了产品研发，产品的一致性和可移植性也得到了提高。中间硬件抽象层将所有传感器和电机等操作抽象为操作原语，并且与底层硬件设备不同的品牌型号无关。同时原语也保留了扩展接口，为个别设备的扩展保留的空间。物联网设备只要按需通过管道Pipe与应用程序通信，送入操作原语并操作传感器和输出设备即可。这种操作扩展性好，并非常方便移植。
附图说明
图1是本发明实施例一调用操作系统中硬件驱动程序流程示意图。
图2是本发明实施例一系统结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一，一种对设备进行抽象封装的方法，如图1所示，包括：
S1)利用软件将设备统一抽象并封装成一个中间硬件抽象层，中间硬件抽象层将设备按照设备属性分成若干个大类和若干个子类，获取设备操作，利用中间硬件抽象层将设备操作抽象为操作原语，中间硬件抽象层通过管道与应用程序进行通信，操作原语与产品型号无关。对分类后的设备提供相应的保留字，保留字包括关键字，设备包括外围传感器和电机设备。
中间硬件抽象层将所有传感器和电机等操作抽象为操作原语，操作原语由符合UTF8的字符串组成。传感器和驱动电机等设备按照设备属性，被分为数个大类和若干子类。每大类有固定的保留字，每个子类也有相应的保留字。并且操作原语与底层硬件设备不同的品牌型号无关。同时原语也保留了扩展接口，为个别设备的扩展保留的空间。物联网设备只要按需通过管道Pipe与应用程序通信，送入操作原语并操作传感器和输出设备即可。这种操作扩展性好，并非常方便移植。
S2)利用中间硬件抽象层调用位于操作系统中的各类硬件驱动程序并向上层应用提供一致的应用程序接口，上层应用包括若干个物联网设备，物联网设备包括若干个应用程序，利用中间硬件抽象层调用位于操作系统中的各类硬件驱动程序包括步骤：
S21)物联网设备通过管道向中间硬件抽象层发送操作原语，中间硬件抽象层获取操作原语，对操作原语进行语法检查，判断操作原语是否符合语法，若是，则进入步骤S22)，若否，则进入步骤S26)；
S22)利用原语解析器对操作原语的内容进行解析，判断内容解析是否出错，若否，则进入步骤S23)，若是，则进入步骤S26)；
S23)利用驱动注册表查找与操作原语对应的驱动程序，判断是否找到驱动原语关键字，若是，则调用该驱动程序并传入参数，若否，则进入步骤S26)；
S24)判断驱动程序是否返回，若是，则返回结果，流程结束；若否，则进入步骤S25)；
S25)判断是否超过最大等待时间，若是，则进入步骤S26)，若否，则返回步骤S24)；
S26)进行报错并返回报错码，流程结束。
本发明用软件将各式各样的比如外围传感器和电机等设备统一抽象和封装成一个中间硬件抽象层。该中间硬件抽象层将传感器和驱动电机等设备按照设备属性，分为数个大类和若干子类，中间硬件抽象层提供统一的应用程序接口 (ApplicationProgramming Interface，API)，每种分类通过这个统一的应用程序接口向上层应用进行通信，借此隐藏外围传感器等的不同。这样上层应用程序就可以专注于业务层的研发，用统一的应用程序接口API操作外部传感器即可。大大减低了开发门槛，从而加速了产品研发，产品的一致性和可移植性也得到了提高。
如图2所示，一种对设备进行抽象和封装的系统，包括硬件、操作系统、中间硬件抽象层和若干个物联网设备，硬件包括主板、传感器和电机；操作系统包括若干个硬件驱动程序，物联网设备包括若干个应用程序，中间硬件抽象层位于所述操作系统和所述物联网设备之间。中间硬件抽象层包括原语解析器、映射层和驱动分发器，原语解析器对操作原语的内容进行解析，映射层用于利用驱动注册表查找与操作原语对应的驱动程序，驱动分发器用于调用驱动程序并传入参数。
中间硬件抽象层居于操作系统之上，并为物联网设备中的应用程序服务。中间硬件抽象层会调用位于操作系统中的各类硬件驱动程序，并为物联网设备的业务层提供统一的API界面。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明业务应用层软件不再需要直接与千差万别的硬件设备直接通信，实现了业务应用层软件与千差万别的硬件设备交互的统一性。本发明能够降低物联网应用的开发难度与工作量，为物联网产业链提供一个明晰的分工界面。硬件厂家、应用软件开发各行其职，可降低行业内无效开发工作，实现产业链明确分工，有效促进物联网产业发展。而且这种操作扩展性好，并非常方便移植。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种对设备进行抽象和封装的方法，其特征在于，包括：
S1)利用软件将设备统一抽象并封装成一个中间硬件抽象层，所述中间硬件抽象层将设备按照设备属性分成若干个大类和若干个子类，对分类后的设备提供相应的保留字，所述保留字包括关键字；步骤S1)中利用软件将设备统一抽象并封装成一个中间硬件抽象层，包括获取设备操作，利用中间硬件抽象层将所述设备操作抽象为操作原语，所述中间硬件抽象层通过管道与应用程序进行通信，所述操作原语与产品型号无关；
S2)利用中间硬件抽象层调用位于操作系统中的各类硬件驱动程序并向上层应用提供一致的应用程序接口，所述上层应用包括若干个物联网设备，所述物联网设备包括若干个应用程序；步骤S2)中利用中间硬件抽象层调用位于操作系统中的各类硬件驱动程序，包括步骤：
S21)物联网设备通过管道向中间硬件抽象层发送操作原语，中间硬件抽象层获取操作原语，对操作原语进行语法检查，判断操作原语是否符合语法，若是，则进入步骤S22)，若否，则进入步骤S26)；
S22)利用原语解析器对操作原语的内容进行解析，判断内容解析是否出错，若否，则进入步骤S23)，若是，则进入步骤S26)；
S23)利用驱动注册表查找与操作原语对应的驱动程序，判断是否找到驱动原语关键字，若是，则调用所述驱动程序并传入参数，若否，则进入步骤S26)；
S24)判断驱动程序是否返回，若是，则返回结果，流程结束；若否，则进入步骤S25)；
S25)判断是否超过最大等待时间，若是，则进入步骤S26)，若否，则返回步骤S24)；
S26)进行报错并返回报错码，流程结束。
2.根据权利要求1所述的对设备进行抽象和封装的方法，其特征在于，所述设备包括外围传感器和/或电机设备。
3.根据权利要求1所述的对设备进行抽象和封装的方法，其特征在于，所述操作原语由符合UTF8的字符串组成。
4.一种对设备进行抽象和封装的系统，适用于如权利要求1至3所述的一种对设备进行抽象和封装的方法，其特征在于，包括硬件、操作系统、中间硬件抽象层和若干个物联网设备，所述硬件包括主板、传感器和电机；所述操作系统包括若干个硬件驱动程序，所述物联网设备包括若干个应用程序，所述中间硬件抽象层位于所述操作系统和所述物联网设备之间。
5.根据权利要求4所述的对设备进行抽象和封装的系统，其特征在于，所述中间硬件抽象层包括原语解析器、映射层和驱动分发器，所述原语解析器对操作原语的内容进行解析，所述映射层用于利用驱动注册表查找与操作原语对应的驱动程序，所述驱动分发器用于调用驱动程序并传入参数。
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