專利名稱：一種家庭網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)關(guān)，特別是一種用于家庭局域網(wǎng)與以太局域網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)。
背景技術(shù)：
目前，家庭內(nèi)部的設(shè)備與外界的連接，至少有三類獨立的傳輸線路。一類是寬帶傳輸線路，主要是供個人計算機聯(lián)網(wǎng)用；一類是數(shù)字視頻傳輸線路，主要供數(shù)字電視信號用；一類是多種控制網(wǎng)絡(luò)用的控制信號傳輸線路(控制網(wǎng)絡(luò)傳輸線路)，如安防控制網(wǎng)，電表、煤氣表、水表的抄表網(wǎng)絡(luò)等。在控制網(wǎng)絡(luò)傳輸線路中，各種分離的傳輸線路，暴露出來的問題很多。各自有自己的控制傳輸方法和線路，重復(fù)布線，多頭管理，既造成資源浪費、實施成本加大，也給系統(tǒng)維護增加很多工作量，用戶負擔加大。
為解決上述控制網(wǎng)絡(luò)傳輸線路的統(tǒng)一控制傳輸問題，本申請人在02140851.3號專利申請中提供了一種串行接口總線通信控制器。該總線通信控制器是使用串行接口進行總線通信，它既可大幅降低總線通信控制器的制作成本和家庭控制系統(tǒng)的總成本；又可滿足家庭控制系統(tǒng)中的各種設(shè)備的通信要求，適應(yīng)現(xiàn)有的各種控制對象，從而使現(xiàn)有的各種控制對象統(tǒng)一在一個控制網(wǎng)絡(luò)中。但這種通信控制器所組成的家庭控制網(wǎng)絡(luò)，必須要有接入外部網(wǎng)絡(luò)的家庭網(wǎng)關(guān)，才能有效的連接外部網(wǎng)絡(luò)。而且只解決了控制網(wǎng)絡(luò)傳輸線路統(tǒng)一的的問題，不包括寬帶傳輸線路和數(shù)字音視頻傳輸線路。由于家庭局域網(wǎng)與以太局域網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)，基本上是專用網(wǎng)關(guān)，所允許的應(yīng)用被限制在特定的應(yīng)用類型。因此，家庭內(nèi)部的設(shè)備與外界的連接，至少還有通過三條傳輸線路，家庭局域網(wǎng)中至少要配置三臺網(wǎng)關(guān)，來分別完成寬帶傳輸、數(shù)字視頻傳輸和控制網(wǎng)絡(luò)傳輸。仍然存在重復(fù)布線，多頭管理，資源浪費，實施成本大，系統(tǒng)維護量大，用戶負擔大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種新的家庭網(wǎng)關(guān)。使用這種家庭網(wǎng)關(guān)，可將原來的三條傳輸線路合并為一條傳輸線路(寬帶傳輸線路)?？梢源蠓葴p少以太局域網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的傳輸線路，減少多頭管理和資源的浪費，降低系統(tǒng)構(gòu)建成本、系統(tǒng)維護量和用戶負擔。
本發(fā)明的技術(shù)方案。一種家庭網(wǎng)關(guān)，其特征在于它的構(gòu)成包括CPU，與CPU相接的AMBA總線，接在AMBA總線上的AMBA總線控制模塊、異步收發(fā)模塊、串行接口總線通信控制模塊、SDRAM控制模塊、內(nèi)部接口以太網(wǎng)控制模塊和外部接口以太網(wǎng)控制模塊。
上述的家庭網(wǎng)關(guān)中，與內(nèi)部接口以太網(wǎng)控制模塊和外部接口以太網(wǎng)控制模塊分別接有內(nèi)部以太網(wǎng)物理層驅(qū)動電路和外部以太網(wǎng)物理層驅(qū)動電路。
前述的家庭網(wǎng)關(guān)中，SDRAM控制模塊接有動態(tài)存貯器，與CPU接有可改寫的ROM。
前述的家庭網(wǎng)關(guān)中，與異步收發(fā)模塊接有串行通信接口驅(qū)動電路。
前述的家庭網(wǎng)關(guān)中，串行接口總線通信控制模塊接有控制網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器。
前述的家庭網(wǎng)關(guān)中，接在AMBA總線上的還有調(diào)試用的接口模塊。
前述的家庭網(wǎng)關(guān)中，CPU的構(gòu)成包含存儲器控制器、看門狗、定時器1和定時器2、中斷控制器和串口控制器；接口總線通信控制器的構(gòu)成包含通用異步串行通信接口、數(shù)據(jù)緩沖處理單元、通信控制單元、電路管理模塊、載波偵聽沖突檢測模塊、錯誤檢測模塊；內(nèi)部接口以太網(wǎng)控制模塊和外部接口以太網(wǎng)控制模塊結(jié)構(gòu)相同，構(gòu)成包含實現(xiàn)外部連接采用符合IEEE802.3協(xié)議的MII接口，在收發(fā)的兩個方向都帶有用于數(shù)據(jù)緩存的先進先出存儲單元(FIFO)，接口寄存器堆，MAC層控制寄存器堆和數(shù)據(jù)存儲管理模塊。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明是一個將不同類型的應(yīng)用將集中于一體的家庭網(wǎng)關(guān)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有社區(qū)網(wǎng)絡(luò)存在的重復(fù)布線、多頭管理、資源浪費、實施成本大、系統(tǒng)維護量大、用戶負擔大的問題。本發(fā)明具有以下特點(1)網(wǎng)關(guān)具有Web服務(wù)器功能，可作為Web服務(wù)的基礎(chǔ)平臺實現(xiàn)設(shè)備發(fā)現(xiàn)及遠程動態(tài)傳輸功能；社區(qū)內(nèi)所有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都具有服務(wù)描述和發(fā)布機制，可實現(xiàn)即插即用功能；(2)外部社區(qū)網(wǎng)采用快速以太網(wǎng)，使用TCP/IP協(xié)議；可擴充為以太網(wǎng)交換機，組建企業(yè)/家庭局域網(wǎng)，實現(xiàn)VOD點播、視頻電話、高速網(wǎng)絡(luò)瀏覽、遠程教育等多種應(yīng)用；(3)是采用控制網(wǎng)、通信網(wǎng)和AV網(wǎng)三網(wǎng)融合帶有安全鎖的網(wǎng)關(guān)使用ucLinux操作系統(tǒng)，Web服務(wù)器為Bao Server，應(yīng)用程序接口為CGI公共網(wǎng)關(guān)接口，均為開放源代碼的通用軟件；(4)內(nèi)部家庭控制網(wǎng)使用家庭局域網(wǎng)通信協(xié)議及多種傳輸媒體；(5)家庭控制網(wǎng)通信協(xié)議采用非破壞性的地址逐位比較仲裁規(guī)則(CSMA/CD技術(shù))實現(xiàn)媒體訪問；這些特點使得本發(fā)明成為一個嶄新的家庭網(wǎng)關(guān)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖一；圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖二；圖3是本發(fā)明的工作流程示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例。如附圖1所示，網(wǎng)關(guān)的構(gòu)成包括包括CPU，與CPU相接的AMBA總線，接在AMBA總線上的AMBA總線控制模塊、異步收發(fā)模塊、串行接口總線通信控制模塊、SDRAM控制模塊、內(nèi)部接口以太網(wǎng)控制模塊和外部接口以太網(wǎng)控制模塊；該部分電路(即虛線框內(nèi)部分)可以集成在一塊芯片中。與芯片的內(nèi)部接口以太網(wǎng)控制模塊和外部接口以太網(wǎng)控制模塊分別接有內(nèi)部以太網(wǎng)物理層驅(qū)動電路和外部以太網(wǎng)物理層驅(qū)動電路；與芯片的SDRAM控制模塊接有動態(tài)存貯器，與芯片的CPU接有可改寫的ROM；與芯片的異步收發(fā)模塊接有串行通信接口驅(qū)動電路；與芯片的串行接口總線通信控制模塊接有控制網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器；接在芯片AMBA總線上的還有調(diào)試用的接口模塊。
如附圖2所示，芯片內(nèi)部具體結(jié)構(gòu)包括32位CPU和AMBA總線控制器組成內(nèi)置32位處理器，它的構(gòu)成包含AMBA總線控制器、存儲器控制器；處理器提供一個看門狗、兩個定時器、一個中斷控制器和串口控制器，以滿足實時應(yīng)用；支持嵌入式操作系統(tǒng)uclinux。內(nèi)置的專用接口總線通信控制器可采用02140851.3號專利申請中提供的串行接口總線通信控制器，可實現(xiàn)與家庭網(wǎng)絡(luò)上各種家電設(shè)備的通信。它的構(gòu)成包含通用異步串行通信接口、數(shù)據(jù)緩沖處理單元、通信控制單元、電路管理模塊、載波偵聽沖突檢測模塊、錯誤檢測模塊。內(nèi)置2個以太網(wǎng)控制器接口通過外接兩個物理層(PHY)驅(qū)動器件可以實現(xiàn)10M/100M全雙工以太網(wǎng)通信功能；它的構(gòu)成包含實現(xiàn)外部連接采用符合IEEE802.3協(xié)議的MII接口；為調(diào)整以太網(wǎng)線路側(cè)時鐘收發(fā)速率和SOC工作速率，在收發(fā)的兩個方向都帶有用于數(shù)據(jù)緩存的先進先出存儲單元(FIFO)，接口寄存器堆，MAC層控制寄存器堆和數(shù)據(jù)存儲管理模塊。內(nèi)置SDRAM存儲器的控制模塊，完成AMBA總線時序向SDRAM讀寫時序的轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)地址總線為32位，可用地址空間4G。家庭網(wǎng)關(guān)還包括用于調(diào)試的接口JETAG模塊和用于網(wǎng)關(guān)管理和I/O接口的異步收發(fā)模塊。
網(wǎng)關(guān)工作流程如附圖3所示。
1、系統(tǒng)初始化系統(tǒng)加電后，CPU從FLASH存儲器中調(diào)用并啟動操作系統(tǒng)，配置運行環(huán)境并將它們存放在隨機存儲器(SDRAM)中.包括對雙以太網(wǎng)口初始化、控制總線通信模塊初始化、啟動網(wǎng)關(guān)初始化和啟動視頻數(shù)據(jù)服務(wù)程序。
對以太網(wǎng)口的初始化包括配置以太網(wǎng)接口的驅(qū)動程序，實現(xiàn)基于以太網(wǎng)的IP協(xié)議棧，并分別配置兩個以太網(wǎng)接口的IP地址，開始監(jiān)聽來自以太網(wǎng)的命令。
對控制總線通信模塊的初始化，包括啟動開放家庭總線并分配系統(tǒng)自身的總線地址，開始監(jiān)聽來自家庭總線的服務(wù)請求命令。
上述啟動網(wǎng)關(guān)的初始化程序，包括啟動WEB服務(wù)程序，監(jiān)聽HTTP訪問端口，提供WEB頁面服務(wù)，并啟動CGI處理程序，等待用戶對家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的訪問。啟動網(wǎng)絡(luò)訪問代理服務(wù)程序，實現(xiàn)基于IP代理的協(xié)議棧，并初始化訪問控制邏輯，實現(xiàn)對所通過的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的控制，同時開始等待內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)及外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。
上述啟動視頻數(shù)據(jù)服務(wù)程序，包括連接網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)，啟動視頻控制信息處理邏輯，開始等待內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的視頻服務(wù)請求。
系統(tǒng)初始化以后，即可進入工作流程2.家庭控制網(wǎng)內(nèi)設(shè)備注冊到網(wǎng)關(guān)當家庭控制網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備打開電源后，通過總線，向網(wǎng)關(guān)發(fā)送注冊通知，網(wǎng)關(guān)在向設(shè)備發(fā)送允許注冊命令后，接受設(shè)備發(fā)送的設(shè)備描述信息。然后，解析設(shè)備描述信息，得到設(shè)備的詳細控制信息，并轉(zhuǎn)換成XML格式信息，存入數(shù)據(jù)庫。
3、用戶控制家庭內(nèi)部控制網(wǎng)的設(shè)備用戶打開瀏覽器輸入網(wǎng)關(guān)的WEB地址，WEB服務(wù)器返回家庭控制網(wǎng)絡(luò)的信息，并根據(jù)設(shè)備的XML格式信息，依據(jù)特定規(guī)則，轉(zhuǎn)換為每個設(shè)備的控制信息頁面。
用戶使用瀏覽器，通過設(shè)備的控制信息頁面提交控制請求后，WEB服務(wù)程序通過CGI處理請求，轉(zhuǎn)換為操作指令，發(fā)送到設(shè)備管理應(yīng)用邏輯模塊，設(shè)備管理應(yīng)用邏輯模塊通過總線，發(fā)送指令到相應(yīng)的設(shè)備，并接收返回信息，然后將經(jīng)過處理的返回信息發(fā)送到CGI處理程序，CGI根據(jù)相應(yīng)的返回信息及設(shè)備的XML信息，生成控制結(jié)果頁面數(shù)據(jù)，發(fā)送到WEB服務(wù)器，顯示到用戶的瀏覽器中。
4、家庭控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主動向網(wǎng)關(guān)報告信息這類信息通常是報警信息和一些其他事件的通知。家庭控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過總線廣播發(fā)送信息，設(shè)備管理應(yīng)用邏輯模塊收到信息后，判斷信息類型，執(zhí)行相應(yīng)的操作。
5、家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備訪問外部網(wǎng)絡(luò)信息家庭內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向網(wǎng)關(guān)發(fā)送要求訪問的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)代理服務(wù)對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理控制模塊對數(shù)據(jù)進行驗證和控制，在符合預(yù)設(shè)條件的情況下，發(fā)送到外部網(wǎng)絡(luò)，建立與外部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通道。
6、視頻服務(wù)過程內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的視頻控制設(shè)備發(fā)送視頻服務(wù)請求信息，視頻控制信息管理模塊進行驗證，然后通過視頻控制信息處理模塊進行處理，發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理控制模塊，經(jīng)過驗證后，發(fā)送到外部網(wǎng)絡(luò)。當網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理控制模塊接收到外部網(wǎng)絡(luò)的視頻信息后進行驗證，發(fā)送到視頻控制信息管理模塊，經(jīng)過與相應(yīng)的請求驗證后，發(fā)送到視頻控制設(shè)備，并打開相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通道，接受視頻數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種家庭網(wǎng)關(guān)，其特征在于它的構(gòu)成包括CPU，與CPU相接的AMBA總線，接在AMBA總線上的AMBA總線控制模塊、異步收發(fā)模塊、串行接口總線通信控制模塊、SDRAM控制模塊、內(nèi)部接口以太網(wǎng)控制模塊和外部接口以太網(wǎng)控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭網(wǎng)關(guān)，其特征在于與內(nèi)部接口以太網(wǎng)控制模塊和外部接口以太網(wǎng)控制模塊分別接有內(nèi)部以太網(wǎng)物理層驅(qū)動電路和外部以太網(wǎng)物理層驅(qū)動電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭網(wǎng)關(guān)，其特征在于與SDRAM控制模塊接有動態(tài)存貯器，與CPU接有可改寫的ROM。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭網(wǎng)關(guān)，其特征在于與異步收發(fā)模塊接有串行通信接口驅(qū)動電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的家庭網(wǎng)關(guān)，其特征在于串行接口總線通信控制模塊接有控制網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的家庭網(wǎng)關(guān)，其特征在于接在AMBA總線上的還有調(diào)試用的接口模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的家庭網(wǎng)關(guān)，其特征在于CPU的構(gòu)成包含存儲器控制器、看門狗、定時器1和定時器2、中斷控制器和串口控制器；接口總線通信控制器的構(gòu)成包含通用異步串行通信接口、數(shù)據(jù)緩沖處理單元、通信控制單元、電路管理模塊、載波偵聽沖突檢測模塊、錯誤檢測模塊；內(nèi)部接口以太網(wǎng)控制模塊和外部接口以太網(wǎng)控制模塊結(jié)構(gòu)相同，構(gòu)成包含實現(xiàn)外部連接采用符合IEEE802.3協(xié)議的MII接口，在收發(fā)的兩個方向都帶有用于數(shù)據(jù)緩存的先進先出存儲單元(FIFO)，接口寄存器堆，MAC層控制寄存器堆和數(shù)據(jù)存儲管理模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種家庭網(wǎng)關(guān)，它的構(gòu)成包括CPU，與CPU相接的AMBA總線，接在AMBA總線上的AMBA總線控制模塊、異步收發(fā)模塊、串行接口總線通信控制模塊、SDRAM控制模塊、內(nèi)部接口以太網(wǎng)控制模塊和外部接口以太網(wǎng)控制模塊。本發(fā)明可以將原來的三路傳輸線路合并為一路傳輸線路(寬帶傳輸線路)?？梢源蠓葴p少以太局域網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的傳輸線路，減少多頭管理，減少維護工作量和減少用戶負擔。真正地實現(xiàn)通信網(wǎng)、音視頻網(wǎng)和控制網(wǎng)三網(wǎng)合一的功能。本發(fā)明適用于各種社區(qū)智能化和數(shù)字化建設(shè)。
文檔編號H04L12/66GK101026597SQ20061005095
公開日2007年8月29日 申請日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月24日
發(fā)明者趙元富, 劉葉冰, 李筑, 謝后賢, 吳一平, 簡貴胄, 楊為民, 張琦, 黃鋒 申請人:貴州以太科技信息產(chǎn)業(yè)有限責任公司, 沈陽西東控制技術(shù)有限公司, 北京時代民芯科技有限公司