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随着物联网及嵌入式设备的高速发展,各种数据采集、实时监控、数据处理和传输已成为嵌入式系统应用中的重要组成部分。如何协调各个嵌入式设备之间的操作和控制以及利用这些设备构建成一个智能的网络系统也就成为研究的重点。目前嵌入式设备的网络通信和控制大多是基于TCP/UP上的开发,不仅需要编写客户端程序,还需要编写对应的服务器端程序,这种通信方式相对封闭,只能针对某一固定模型,缺乏灵活性和通用性。
UPnP(Universal Plug and Play)技术是一种屏蔽各种数字设备的硬件和操作系统的通信协议。它是一种数字网络中间件技术,建立在TCP/IP、HTTP协议之上,采用XML来描述设备和控制信息。嵌入式设备由于生产厂家不同,通信协议标准制作不同,导致它们之间的资源共享和控制变得极其困难,本文针对这些问题,提出了一种基于UPnP协议解决方案,并描述了它在S3C2440平台的变电站监测网络系统服务器项目上的应用。该数字网络服务器向嵌入式网络中的其它设备提供UPnP设备服务和控制,支持远端使用浏览器浏览和控制该服务器,并添加了UPnP AV架构的支持,使得网络服务器能提供流媒体的传输功能。
论文首先介绍了嵌入式的发展和研究重点,并针对目前研究中出现的问题给出了自己的设计思想。接着文章研究了UPnP架构中的SSDP、SOAP、GENA协议,包括各个协议的消息封装、字段含义、交互过程,还深入分析了UPnP网络设备的工作过程。然后本文针对项目使用的嵌入式硬件系统构建了U-boot和Linux操作系统,并研究了整个系统的启动过程和系统的构建方法。最后文章结合具体项目分析了ARM平台上的UPnP网络数字服务器工作过程,并从描述设备服务的规范出发,给出了针对一般嵌入式中UPnP设备服务的XML设备描述文件的编写和使用方法,利用UPnP协议的网络服务器能完成远程控制、数据发布及资源文件共享的功能。
本文的意义在于利用UPnP协议实现了一个嵌入式网络服务器,这个网络服务器可以在网络中发布服务,服务通过接收到的请求信息向网络中其它的设备或者用户提供状态的显示或者控制的功能,同时该网络服务器还能够提供流媒体的传输。这种通信模型简单有效,构建在现有的标准通信协议之上,传输的数据无需数据封包,便于系统的升级,能解决的传统网络通信模型中设备互联互操作的复杂性,设备在网络中可以即插即用,它在嵌入式领域和物联网中有广泛的应用前景。