摘 要：介紹了中間件技術(shù)的基本概念和目前在實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中較有影響的主流中間件技術(shù)，分析了與其他中間件技術(shù)相比UPnP應(yīng)用于嵌入式平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，闡述了UPnP在智能家電嵌入式開放平臺(tái)中的作用及工作過程。

　　關(guān)鍵詞：中間件；HAVi；Jini；UPnP；智能家電嵌入開放平臺(tái)

　　數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展加速了各種智能化信息家電的出現(xiàn)，進(jìn)而提出了互聯(lián)、互通、互操作的要求。Internet技術(shù)向社會(huì)各個(gè)方面的滲透也促使家庭從網(wǎng)絡(luò)的端點(diǎn)擴(kuò)展為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接各種智能家電，形成家庭網(wǎng)絡(luò)。家庭網(wǎng)絡(luò)需要有效、開放、成熟的平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)，包括網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。
                
        實(shí)現(xiàn)智能家電平臺(tái)的關(guān)鍵是中間件技術(shù)的應(yīng)用。研究家庭網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)，解決設(shè)備間互聯(lián)、互通、互操作問題，實(shí)現(xiàn)設(shè)備連接控制操作簡(jiǎn)單化、智能化，對(duì)加速信息家電的普及，促進(jìn)家庭網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，提高家庭信息化水平有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　1 中間件的基本概念
                 
　　對(duì)于中間件(Middleware)的定義，大多比較認(rèn)同IDC(Internet Data Center)的表述：中間件是一種獨(dú)立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，分布式應(yīng)用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)之間共享資源；中間件位于客戶機(jī)／服務(wù)器的操作系統(tǒng)之上，管理計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)通信 [1]。
                 
　　中間件提供的程序接口定義了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的高層應(yīng)用環(huán)境，不管底層的計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件怎樣更新?lián)Q代，只要將中間件升級(jí)更新，并保持中間件對(duì)外的接口定義不變，應(yīng)用軟件幾乎不需任何修改，從而保護(hù)了企業(yè)在應(yīng)用軟件開發(fā)和維護(hù)方面的重大投資。
                 
　　家庭網(wǎng)絡(luò)中間件主要用來屏蔽家庭網(wǎng)絡(luò)下層的各種硬件設(shè)備和連接技術(shù)，為上層應(yīng)用開發(fā)提供統(tǒng)一的接口，并實(shí)現(xiàn)信息設(shè)備的簡(jiǎn)單組網(wǎng)、智能控制及信息交換。
                
　　2 實(shí)現(xiàn)智能家電平臺(tái)的一些中間件技術(shù)
　　
　　2．1HAVi [2]
                 
　　HAVi(Home Audio／Video Interoperability，家庭音頻視頻交互技術(shù))是Sony公司聯(lián)合日本、歐洲的8家IT及家電企業(yè)一起策劃推出的面向家庭數(shù)字化AV產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)規(guī)范。它以IEEE 1394為基礎(chǔ)，使來自不同廠商的數(shù)字音頻、視頻設(shè)備能夠相互連接和操作，以構(gòu)成家庭娛樂性的AV網(wǎng)絡(luò)。它支持高速數(shù)據(jù)傳輸，允許設(shè)備預(yù)定帶寬和其他資源，特別適合實(shí)時(shí)AV數(shù)據(jù)流的不間斷傳輸。
                
　　2．2 Jini [3]
                 
　　Jini是SUN公司推出的基于Java的分布式對(duì)等系統(tǒng)。其目標(biāo)是讓網(wǎng)絡(luò)上的成員能夠方便地共享彼此的資源。為了讓使用者知道網(wǎng)絡(luò)上有哪些服務(wù)可被使用，必須首先建立一個(gè)聯(lián)盟(federation)，讓網(wǎng)絡(luò)上可用的服務(wù)主動(dòng)加入。當(dāng)某個(gè)服務(wù)加入聯(lián)盟時(shí)，它就向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)宣布：我可以被使用，有誰需要我的服務(wù)。使用者通過聯(lián)盟可以得知有哪些服務(wù)可以使用，并通過RMI和下載所需服務(wù)的方法與相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行通信。
                 
　　2．3 UPnP [4]
　　
　　UPnP(Univeral Plug and Play，通用即插即用)是一個(gè)分布式開放型對(duì)等網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，充分利用了包括IP，TCP，UDP，HTTP和XML等互聯(lián)網(wǎng)組件。UPnP為家庭中可能出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)環(huán)境提供了如何發(fā)現(xiàn)服務(wù)和如何實(shí)現(xiàn)服務(wù)的應(yīng)用程序編程接口(API)。它通過簡(jiǎn)單服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議和輕量級(jí)目錄幫助協(xié)議來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上設(shè)備和服務(wù)的自動(dòng)查錄，并用XML描述設(shè)備的操作界面且產(chǎn)生控制信息。UPnP并未定義應(yīng)用程序編程模型，而是由第三方針對(duì)不同操作系統(tǒng)或設(shè)備制定具體的編程模型，以在網(wǎng)上宣告設(shè)備提供的服務(wù)，查錄其他服務(wù)和使用UPnP設(shè)備。

　　2．4 3種技術(shù)比較                 

　　HAVi重在解決家庭多媒體設(shè)備高速互聯(lián)。Jini對(duì)實(shí)時(shí)性的支持較差[5]。而UPnP直接采用TCP/IP作基礎(chǔ)而不必使用其他軟件層過渡，軟件模塊相對(duì)較小，更加適合嵌入式系統(tǒng)。所以，在設(shè)計(jì)智能家電嵌入式開放平臺(tái)時(shí)，中間件這個(gè)環(huán)節(jié)選用UPnP技術(shù)更為合適。
                 
　　3 將UPnP應(yīng)用于智能家電嵌入式開放平臺(tái)
                                   
　　嵌入式硬件平臺(tái)的核心部分包括嵌入式處理器(CPU)、ROM和DRAM(或SDRAM等)。在這一部分選擇的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為EbestS3CEV40開發(fā)板。它基于S3C44B0X處理器(ARM7TDMI)，硬件系統(tǒng)資源豐富，包含了嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)所需的所有設(shè)備。
                 
　　操作系統(tǒng)層選擇CLinux操作系統(tǒng)。它可以在沒有MMU的處理器上運(yùn)行，系統(tǒng)內(nèi)核還可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行裁剪。
                 
　　應(yīng)用層主要是友好的圖形用戶界面。通過下層提供的接口來實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)智能家電設(shè)備的控制。
                
　　中間件層UPnP用來屏蔽網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的差異，保證UPnP設(shè)備具有互操作能力，保障設(shè)備和服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一的描述。                  

　　下兩層是IP和TCP／UDP層，這兩層主要負(fù)責(zé)設(shè)備的IP地址。在這一層，UPnP屏蔽了復(fù)雜的下層網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。
                  　　
　　第三層HTTP/HTTPU/HTTPMU屬于傳送協(xié)議層。傳送的內(nèi)容經(jīng)過“封裝”存放在特定的XML文件中。對(duì)應(yīng)的GENA，SSDP，SOAP指的是保存在XML文件中的數(shù)據(jù)格式。

　　第四層是UPnP設(shè)備架構(gòu)定義，僅僅是一個(gè)抽象的、公用的設(shè)備模型。公用設(shè)備模型用來保證家電設(shè)備具有互操作性。
                 
　　第五層是UPnP論壇的各個(gè)專業(yè)委員會(huì)的設(shè)備定義層。這一層保障了設(shè)備和服務(wù)的統(tǒng)一描述。
                 
　　上面的應(yīng)用層是由UPnP設(shè)備制造廠商定義的部分。這一層的信息是由設(shè)備制造商來“填充”的，這部分一般有廠商提供的、對(duì)設(shè)備控制和操作的底層代碼，以及名稱序列號(hào)、廠商信息等。
                 
　　UPnP運(yùn)作過程如下：
                 
　　在設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)后首先通過 “尋址”自動(dòng)獲得一個(gè)IP地址，并利用ARP協(xié)議檢測(cè)此地址的性。
                 
　　然后設(shè)備多播“發(fā)現(xiàn)”消息向設(shè)備控制點(diǎn)宣告其設(shè)備和服務(wù)(設(shè)備控制點(diǎn)也可以通過多播“發(fā)現(xiàn)”消息來搜索設(shè)備和服務(wù))。這一步采用簡(jiǎn)單服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SSDP)和通用事件通知架構(gòu)(GENA)協(xié)議實(shí)現(xiàn)。
                 
　　設(shè)備控制點(diǎn)在發(fā)現(xiàn)某一新設(shè)備后就向該設(shè)備發(fā)出消息，請(qǐng)求獲取該設(shè)備“描述”，獲得該設(shè)備的設(shè)備描述(描述所包含的物理與邏輯設(shè)備)及其所有服務(wù)描述(描述設(shè)備對(duì)外暴露的能力)，從而知道該設(shè)備詳細(xì)信息以及設(shè)備提供哪些服務(wù)。
                 
　　在接收設(shè)備和服務(wù)描述之后，設(shè)備控制點(diǎn)就可以使用簡(jiǎn)單對(duì)象訪問協(xié)議(SOAP)實(shí)施“控制”，向這些服務(wù)發(fā)出動(dòng)作。設(shè)備控制點(diǎn)還要不斷地輪詢服務(wù)的狀態(tài)變量值，這也是采用SOAP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。如果一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)變量的改變觸發(fā)了某一“事件”，這一消息將通過GENA協(xié)議傳給設(shè)備控制點(diǎn)。設(shè)備控制點(diǎn)根據(jù)該事件對(duì)該服務(wù)進(jìn)行下一步控制。          
  
　　，通過HTML頁面“展示”用戶界面，用戶使用些界面來控制和瀏覽設(shè)備狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)交互。
                 
　　UPnP技術(shù)由于其簡(jiǎn)單性和堅(jiān)持開放標(biāo)準(zhǔn)，已得到了眾多設(shè)備廠商的采納。支持UPnP的手機(jī)、音響、打印機(jī)、掃描儀等智能家電設(shè)備已經(jīng)研發(fā)成功。隨著UPnP技術(shù)不斷完善，將UPnP應(yīng)用于智能家電嵌入式開放平臺(tái)做出的產(chǎn)品在不久的將來定會(huì)步入百姓家庭。

　　參考文獻(xiàn)
                  
　　[1] 魏勇，張權(quán)．中間件技術(shù)研究[J]．電子技術(shù)應(yīng)用，2004，30(11)：1－4．
                 
　　[2] 孫曉明，尚利宏，金惠華．Jini在分布式嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2003(10)：1－3．

　　作者簡(jiǎn)介：陳華鋒，男，1976年3月生，現(xiàn)為昆明理工大學(xué)信息工程與自動(dòng)化學(xué)院計(jì)算機(jī)應(yīng)用專用2004級(jí)在讀碩士研究生，云南省昆明市昆明理工大學(xué)新迎校區(qū)學(xué)生公寓2713室，650051．