[发明专利]一种应用于物联网系统的硬件中间件

说明书

技术领域

本发明涉及物联网系统中网络物理层管理的技术领域，尤其涉及一种应用于物联网系统的硬件中间件。

背景技术

对于复杂的物联网系统而言，由单一的上位软件系统直接对众多且分布广泛的下位的传感器、RFID读写器、电子标签、网络设备等硬件进行管理，与多个下位机通讯获取相关数据，是不能达到实时高效的管理的，此时必须要将系统分成多层，就是要有中间层。运行在这些中间层的各种软硬件就是中间件了。

中间件在形式上既可以是独立的软件包或嵌入的软件包，也可以是独立的硬件加各种嵌入的软件包。系统一旦被分成多层以后，虽然有了灵活性和大容量，但是会失去实时性。既要能够保证系统的灵活可靠，又保障实时，对中间件的设计要求就比较高。

目前全世界的各大标准中，从整个系统架构角度看，EPC最完善。ISO标准的系统特征不明显。UID标准有系统特征，但在实时和交互方面系统能力不够，根本没有提出像样的中间层标准。EPC中间件是符合EPC标准的物联网系统的神经，是一种企业通用的管理EPC数据的架构。它可以安装在商店、本地配送中心、区域甚至全国数据中心，以实现对数据的捕获、监控和传送。这种分布式结构可以简化物联网的管理，提高运行效率。EPC通过中间件控制分布于全世界各地的硬件资源，从而可以根据需要在任何时间读写任何地点的任一物品的讯息。真正做到实时交互。当然，EPC要想达到理想的效果还有很多工作要做，比如安全问题，配套的软件及硬件产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于物联网系统的硬件中间件，其发布和组网比软件中间件(主要指EPC的中间件)方便。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种应用于物联网系统的硬件中间件，利用嵌入式软硬件平台，构建软硬件框架；硬件平台是以嵌入式微处理器为核心，扩展硬件接口；软件平台采用嵌入式操作系统和嵌入式数据库，为扩展的硬件接口及其级联或组网的接口定义不同级别和可配置的驱动，并对扩展的硬件接口数据统一采集、过滤、封装和解析；定义与上位机统一的软硬件通讯接口；组网采用设置软件网关，使上位软件可以控制跨区域的各种下位硬件。

硬件接口包括：USB通讯接口、串行通讯接口、太网口接口、ZigBee无线接口、WiFi无线接口、BlueTooth无线接口、红外无线接口。

在软件平台上对扩展的硬件接口数据采集是从各个端口驱动程序那里主动或被动接收或发送数据；过滤是对采集来的数据筛除重复、错误数据，并矫正数据等；封装是将这些数据封装成上位软件能够识别的标准数据；解析是对上位机传送过来的标准数据解析成下位机可以识别的指令和数据，通过扩展接口的驱动发送到下位机；这些过程中的所有最终数据或临时重要数据都由嵌入式数据库统一管理。

在定义与上位机统一的软硬件通讯接口中，硬件上采用标准以太网接口，在软件上定义了标准的上位机通讯指令。

整个标准指令包括：动作、物理空间地址、操作数据，指令数据最终以TCP/IP协议传递给上位软件。

在嵌入式操作系统上，针对不同的硬件接口配备不同的软件驱动程序，并且根据接口下联的设备及硬件的种类和方式配置不同的驱动参数，形成多个层次的驱动。

硬件中间件和上位软件之间传递的所有标准指令数据都将通过软件网关被加密发送和接收。

嵌入式操作系统是Linux嵌入式操作系统，硬件平台是ARM平台。

本发明的有益效果在于：在庞大复杂的物联网系统，硬件中间件配合其他组件，能够实时地将各种功能的、各种接口(以太网、串口、USB、Zigbee、WiFi、蓝牙等)的下位硬件(低频、高频、超高频、有源的RFID读写器及电子标签、温度湿度传感器、烟雾、水流等各种传感设备、网络交换机、路由器等各种网络设备)接入到上位软件系统中去，并由上位软件统一调度。上位软件只要通过标准指令数据就能实时控制纷繁复杂的下位硬件，大大简化上位软件的开发工作，同样给下位硬件的开发带来了非常大的灵活性。软件网关使中间件在组网上非常灵活，使得整个物联网系统能够实现无处不在的连接。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明硬件中间件的应用系统结构图。

图2为本发明硬件中间件的硬件结构。

图3为本发明硬件中间件的软件结构。

图4为本发明硬件中间件的标准指令语法结构。

图5为本发明硬件中间件和下位硬件连接示意图。

图6为本发明硬件中间件应用时的组网结构。