轉換器、控制系統和方法
2023-10-25 13:20:27
轉換器、控制系統和方法
【專利摘要】本發明公開了一種轉換器、控制系統和方法。其中，該轉換器包括：與外部設備進行連接的設備接口，用於接收向外部設備發送的信息，並接收來自外部設備的信息；與網絡進行連接的網絡接口，用於通過網絡接收向外部設備發送的信息並發送至設備接口，還用於將來自外部設備的信息發送至網絡。通過本發明，轉換器上的設備接口接收向外部設備發送的信息，並接收來自外部設備的信息，轉換器上的網絡接口，通過網絡接收向外部設備發送的信息並發送至設備接口，還將來自外部設備的信息發送至網絡，解決了相關技術中外部設備的適用存在地域局限性的問題，進而突破了外部設備的地域局限性，提高了外部設備與計算機等遠端設備連接的便利性。
【專利說明】轉換器、控制系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種轉換器、控制系統和方法。
【背景技術】
[0002]計算機技術發展至今，各種外部設備已經非常豐富，比如外部硬碟存儲器、光碟驅動器、視頻採集設備、各類外部存儲卡讀卡器及集成電路卡(Integrated Circuit Card,簡稱為IC卡)/磁卡讀卡器等等。但是，目前這些外設僅限於本地使用，如圖1所示，外部設備與本地計算機直接相連接，二者的連接受到距離的限制，使得外部設備在使用上的地域範圍有一定的局限性。圖2是根據相關技術的USB與計算機連接的系統示意圖，如圖2所示，通用串行總線(Universal Serial Bus,簡稱為USB)設備(USB Device)通過USB總線與USB所應用的主機(USB host)建立連接，受距離等空間因素制約，USB設備的易用性沒有得到更大範圍的發揮。
[0003]針對相關技術中外部設備的適用存在地域局限性的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
【發明內容】
[0004]針對相關技術中外部設備的適用存在地域局限性的問題，本發明提供了一種轉換器、控制系統和方法，以至少解決上述問題。
[0005]根據本發明的一個方面，提供了一種轉換器，該轉換器包括:與外部設備進行連接的設備接口，用於接收向上述外部設備發送的信息，並接收來自上述外部設備的信息；與網絡進行連接的網絡接口，用於通過上述網絡接收向上述外部設備發送的信息並發送至上述設備接口，還用於將來自上述外部設備的信息發送至上述網絡。
[0006]上述設備接口可以包括USB接口 ；和/或，上述網絡接口可以包括乙太網接口。
[0007]上述轉換器上運行的後臺服務對，經由上述設備接口交互的數據和經由上述網絡接口交互的數據進行格式轉換。
[0008]根據本發明的另一方面，提供了一種控制系統，該系統包括:遠端設備、上述轉換器，以及上述外部設備，其中，該遠端設備包括:網絡接口，用於與網絡進行連接，其中，通過上述網絡與上述轉換器進行信息的交互；上述外部設備包括:設備接口，用於與上述轉換器進行連接。
[0009]上述遠端設備虛擬出與上述外部設備的設備接口對應的虛擬設備，並通過上述虛擬設備經由上述網絡與上述轉換器進行交互。
[0010]上述遠端設備運行的後臺服務對來自上述網絡的信息與來自上述虛擬設備的信息進行轉換。
[0011]根據本發明的又一方面，提供了一種控制方法，該方法包括:轉換器將外部設備的信息通過網絡發送到遠端設備；上述轉換器接收上述遠端設備通過上述網絡發送的命令信息；上述轉換器將上述命令信息發送給上述外部設備，其中，該命令信息用於指示上述外部設備執行相應操作。
[0012]轉換器將外部設備的信息通過網絡發送到遠端設備之後，上述方法還可以包括:上述遠端設備虛擬出與上述外部設備的設備接口對應的虛擬設備，並通過上述虛擬設備經由上述網絡與上述轉換器進行信息交互。
[0013]轉換器將外部設備的信息通過網絡發送到遠端設備之後，上述方法還可以包括:上述遠端設備運行的後臺服務對來自上述網絡的信息與來自上述虛擬設備的信息進行轉換。
[0014]上述外部設備可以包括以下設備之一:鍵盤、滑鼠、數位相機、印表機、U盤、視頻採集設備、手機。
[0015]通過本發明，轉換器上的設備接口接收向外部設備發送的信息，並接收來自外部設備的信息，轉換器上的網絡接口，通過網絡接收向外部設備發送的信息並發送至設備接口，還將來自外部設備的信息發送至網絡，從而使外部設備通過轉換器與網絡相連接，解決了相關技術中外部設備的適用存在地域局限性的問題，進而突破了外部設備的地域局限性，提高了外部設備與計算機等遠端設備連接的便利性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0017]圖1是根據相關技術的外部設備與計算機連接的系統示意圖；
[0018]圖2是根據相關技術的USB與計算機連接的系統示意圖；
[0019]圖3是根據本發明實施例的轉換器的結構框圖；
[0020]圖4是根據本發明實施例的控制外部設備的系統示意圖；
[0021]圖5是根據本發明實施例的控制系統的結構框圖；
[0022]圖6是根據本發明實施例的控制系統軟體模塊的示意圖；
[0023]圖7是根據本發明實施例的控制方法的流程圖；
[0024]圖8是根據本發明實施例的控制USB外部設備的系統示意圖；
[0025]圖9是根據本發明實施例的控制USB的系統軟體模塊的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下文中將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
[0027]相關技術中，本地計算機需要與外部設備直接連接，才能對外部設備進行控制操作，考慮到當前網絡分布廣泛、網絡拓撲靈活，本發明實施例提供了一種轉換器、控制系統和方法，外部設備通過轉換器與網絡連接，再以網絡為媒介，與遠端設備(例如計算機)進行信息交互。
[0028]本實施例提供了一種轉換器，如圖3所示的轉換器的結構框圖，該轉換器包括:設備接口 32和網絡接口 34。下面對該結構進行說明。
[0029]設備接口 32，與外部設備進行連接，用於接收向外部設備發送的信息，並接收來自上述外部設備的信息；[0030]網絡接口 34，連接至設備接口 32，與網絡進行連接，用於通過該網絡接收向外部設備發送的信息並發送至上述設備接口 32，還用於將來自上述外部設備的信息發送至上述網絡。
[0031]通過上述實施例，轉換器上的設備接口 32接收向外部設備發送的信息，並接收來自外部設備的信息，轉換器上的網絡接口 34，通過網絡接收向外部設備發送的信息並發送至設備接口 32，還將來自外部設備的信息發送至網絡，從而使外部設備通過轉換器與網絡相連接，解決了相關技術中外部設備的適用存在地域局限性的問題，進而突破了外部設備的地域局限性，提高了外部設備與計算機等遠端設備連接的便利性。
[0032]通過上述實施例，並不需要對現有的外部設備進行任何改變，增加一個轉換器就可以實現對該外部設備的遠程訪問。
[0033]優選地，上述設備接口可以包括USB接口，上述網絡接口可以包括乙太網接口。
[0034]圖4是根據本發明實施例的控制外部設備的系統示意圖，如圖4所示，該系統包括外部設備401，轉換器402，計算機404 (本實施例以計算機表示遠端設備)，以及連接轉換器402和計算機404的網絡403。外部設備401通過通信總線與轉換器402進行通信，外部設備401的信息發送到轉換器402，轉換器402將外部設備401的信息通過網絡403發送至計算機404。計算機404根據接收到的信息虛擬出一個虛擬設備，該虛擬設備的功能與外部設備401的功能相同，計算機404通過網絡403向轉換器402發送命令信息，轉換器402將該命令信息發送至外部設備401，就可以實現計算機404對外部設備401的控制操作。
[0035]但是，在外部設備的信息通過轉換器發送到網絡之前，轉換器需要對上述外部設備的信息進行處理，將該信息中的數據轉換成網絡側格式的數據，同理，在遠端設備的信息發送到轉換器之後，轉換器需要對遠端設備的信息進行處理，將該信息中的數據轉換成網絡側格式的數據。因此，本實施例提供了一種優選實施方式，即上述轉換器上運行的後臺服務對，經由設備接口交互的數據和經由網絡接口交互的數據進行格式轉換。該方式提高了數據交互的準確性。
[0036]基於上述轉換器，本實施例提供了一種控制系統，如圖5所示的控制系統的結構框圖，該系統除了包括圖4中的轉換器之外，包括:上述實施例中的轉換器30、遠端設備40和外部設備50。外部設備50與轉換器30相連，轉換器30與遠端設備40通過網絡相連，下面對該結構進行說明。
[0037]上述遠端設備40包括:網絡接口 42，與網絡進行連接，連接至轉換器30上的網絡接口 34，用於通過上述網絡與上述轉換器30進行信息的交互；
[0038]上述外部設備50包括:設備接口 52，連接至轉換器30上的設備接口 32，用於與上述轉換器30進行連接。
[0039]通過上述實施例，遠端設備40上的網絡接口 42，與網絡進行連接，通過上述網絡與上述轉換器30進行信息的交互，外部設備50中的設備接口 52，與上述轉換器30進行連接，從而使外部設備通過轉換器與網絡相連接，解決了相關技術中外部設備的適用存在地域局限性的問題，進而突破了外部設備的地域局限性，提高了外部設備與計算機等遠端設備連接的便利性。
[0040]上述遠端設備40還包括虛擬設備和運行的後臺服務，上述遠端設備40虛擬出與上述外部設備50的設備接口 52對應的虛擬設備，並通過該虛擬設備經由上述網絡與上述轉換器30進行交互。上述遠端設備40運行的後臺服務對來自網絡的信息與來自上述虛擬設備的信息進行轉換。
[0041]圖6是根據本發明實施例的控制系統軟體模塊的示意圖，如圖6所示，本地設備(Logical Device,即上述外部設備)通過通信總線接口(BUS Interface)與轉換器(converter)的通信總線接口建立通信，本地設備將信息發送給轉換器，轉換器包括通信總線接口、系統軟體(System Software)、網絡協議棧(Network Protocol Stack)、網絡接口(Network Interface),轉換器通過網絡(Network)與設備驅動(Device Driver,即上述遠端設備)建立連接，轉換器對本地設備的信息中的標準數據包進行拆包操作，將有效載荷封裝為網絡側格式的數據包通過網絡發送至設備驅動。同時，轉換器將本地設備的信息中的控制信息封裝發送到網絡。
[0042]設備驅動包括與本地設備相同類型的網絡接口，同時引入後臺服務daemoruhost和虛擬外部設備驅動。daemoruhost作為後臺服務，將網絡接收到的封裝後的外設數據拆包，將其中的有效數據發送到虛擬外部設備驅動，由其提供外設設備的功能給上層應用App0
[0043]對應於上述控制系統，本實施例提供了一種控制方法，如圖7所示的控制方法的流程圖，該方法包括以下步驟(步驟S702-步驟S706):
[0044]步驟S702，轉換器將外部設備的信息通過網絡發送到遠端設備；
[0045]步驟S704，轉換器接收上述遠端設備通過上述網絡發送的命令信息；
[0046]步驟S706，轉換器將上述命令信息發送給上述外部設備，其中，該命令信息用於指示上述外部設備執行相應操作。
[0047]通過上述方法，轉換器將外部設備的信息通過網絡發送至遠端設備，然後接收遠端設備通過網絡向外部設備發送的命令信息，從而使外部設備通過轉換器與網絡相連接，解決了相關技術中外部設備的適用存在地域局限性的問題，進而突破了外部設備的地域局限性，提高了外部設備與計算機等遠端設備連接的便利性。
[0048]基於上述方法，外部設備可以通過一個網絡被本地計算機遠程訪問，外部設備的信息可分為控制信息和數據，並以網絡為媒介傳遞到本地計算機，以實現外部設備到本地的映射。具體地，外部設備將數據發送給轉換器，轉換器支持外設的總線接口，可以識別外部設備的控制信息符合其結構、電器、協議標準接口要求。同時轉換器引入一個數據包轉換機制，將外部設備數據的有效載荷通過封裝等操作，打包為相應的網絡包格式，再通過網絡發送至遠端設備。此外，轉換器還將外部設備的控制信息打包，再通過網絡發送至遠端設備。
[0049]遠端設備帶有與其外部設備相同類型的網絡接口，遠端設備映射出一個與外部設備的設備接口對應的虛擬設備。遠端設備接收到外部設備發來的數據包，並將其拆包獲得有效數據和控制信息。遠端設備將上述數據重新封裝為符合外設總線協議的數據包發送給虛擬設備。虛擬設備提供與外部設備相同的功能，遠端設備上運行的應用App是外部設備功能的最終消費者。
[0050]基於上述遠端設備對接收到的外部設備的數據的處理方式，本實施例提供了一種優選實施方式，即在轉換器將外部設備的信息通過網絡發送到遠端設備之後，遠端設備虛擬出與外部設備的設備接口對應的虛擬設備，並通過該虛擬設備經由上述網絡與上述轉換器進行信息交互。上述遠端設備運行的後臺服務對來自網絡的信息與來自上述虛擬設備的信息進行轉換。
[0051]上述外部設備可以包括以下設備之一:鍵盤、滑鼠、數位相機、印表機、U盤、視頻採集設備、手機等。
[0052]本實施例以USB設備(USB Device)舉例進行說明，USB通用串行總線作為一種計算機與外部電子設備通信的標準接口已經獲得廣泛應用，由於USB作為與計算機的通用接口，具有接口統一和使用方便的特點，因此USB設備提供的功能也非常豐富，包括鍵盤、滑鼠、數位相機、印表機、U盤、視頻採集和手機等。
[0053]圖8是根據本發明實施例的控制USB外部設備的系統示意圖，如圖8所示，該系統包括USB外部設備801，轉換器802，計算機804，以及連接轉換器802和計算機804的乙太網網絡(Ethernet Network)803。USB外部設備801通過通信總線與轉換器802進行通信，USB外部設備801的信息發送到轉換器802，轉換器802對USB設備801的數據及控制信息通過封裝，然後通過乙太網網絡803發送到計算機804。計算機804根據接收到的信息虛擬出一個虛擬設備，該虛擬設備的功能與USB外部設備801的功能相同，計算機804能夠像訪問本地USB設備一樣地使用USB設備801，並使用其提供的功能。計算機804通過乙太網網絡803向轉換器802發送信息，轉換器802也承擔轉換由計算機804發往USB設備801的數據，然後發送至USB外部設備801，就可以實現計算機804對USB外部設備801的控制操作。
[0054]對於上述控制USB外部設備的系統的具體實現過程，下面進行詳細介紹。圖9是根據本發明實施例的控制USB的系統軟體模塊的示意圖，如圖9所示，本地USB設備(LogicalUSB Device)通過USB通信數據總線(USB BUS)與轉換器(converter)建立通信，本地USB設備將信息發送給轉換器，本地USB設備和轉換器都包括總線控制器(Host Controller),轉換器還包括USB系統軟體(USB System Software)、傳輸控制協議/網際網路協議(TCP/IP，Transfer Control Protocol/Internet Protocol)協議棧(TCP/IP Protocol Stack)、乙太網(Ethernet)，轉換器通過總線控制器接受USB數據包並由USB系統軟體(USB SystemSoftware )拆包將數據發送給轉換器上運行的後臺服務(daemon_converter),後臺服務將獲得的數據及控制信息作為TCP/IP協議棧的有效載荷封裝為乙太網數據包，並發送到USB總線上，通過底層乙太網接口發送到計算機。
[0055]計算機上運行著後臺服務(daemon_host)。計算機上的後臺服務經過與轉換器相反的過程取出有效載荷，並將該有效載荷還原為符合USB協議的USB數據包，具體地，計算機的USB數據和USB控制信息由USB驅動發送到後臺服務daemonjiost，後臺服務通過TCP/IP協議棧將上述數據和控制信息作為乙太網有效載荷，通過網卡發送到乙太網上。計算機底層的USB驅動(USB Driver)虛擬出一個虛擬USB設備，與上述本地USB設備功能相同，是本地USB設備的映像。最後，本地USB設備從USB總線接受數據和控制信息，並完成相應功能。計算機上的應用App消費本地USB設備提供的功能。
[0056]從以上的描述中可以看出，本發明方案實現了通過網絡使用外部設備，在保留外部設備易用性特點的同時，可有效擴大外部設備使用的地理範圍。例如，用戶使用通過網絡使用外部設備的方法將遠程GPS接收機虛擬為本地GPS接收機，可以方便地獲得遠端GPS接收機使用者的地理位置參數，可進行戶外緊急救援，遠程控制等操作。[0057]此外，用戶使用通過網絡使用外部設備的方法將遠程視頻監視器虛擬為本地監視器設備，可以方便地實現遠程視頻監控，為視頻監控網絡或全球眼系統的部署帶來優選方案。另外，現在物聯網和工業控制領域廣泛使用傳感器作為信息收集來源，例如光線、氣壓、溫度傳感器收集光線、壓力、溫度信息等等。通過上述通過網絡使用外部設備的方法將傳感器接口進行統一，例如統一為USB接口。可以為物聯網實現方案提供較優的接口技術，大大簡化了傳感器接口的設計，統一了接口標準，使部署傳感器網絡更靈活。當用戶需要變更、增加傳感器功能時，只需變換或增加作為遠程控制的計算機的上層應用，以及更換或增加終端的傳感器組件，其間的網絡通道不需要變化。這樣不僅使網絡構建更加靈活，而且降低了網絡部署的成本。
[0058]顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，並且在某些情況下，可以以不同於此處的順序執行所示出或描述的步驟，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制於任何特定的硬體和軟體結合。
[0059]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種轉換器，其特徵在於，包括: 與外部設備進行連接的設備接口，用於接收向所述外部設備發送的信息，並接收來自所述外部設備的信息； 與網絡進行連接的網絡接口，用於通過所述網絡接收向所述外部設備發送的信息並發送至所述設備接口，還用於將來自所述外部設備的信息發送至所述網絡。
2.根據權利要求1所述的轉換器，其特徵在於，所述設備接口包括USB接口；和/或，所述網絡接口包括乙太網接口。
3.根據權利要求1或2所述的轉換器，其特徵在於，所述轉換器上運行的後臺服務對，經由所述設備接口交互的數據和經由所述網絡接口交互的數據進行格式轉換。
4.一種控制系統，其特徵在於，包括:遠端設備、權利要求1至3中任一項所述的轉換器，以及所述外部設備，其中， 所述遠端設備包括:網絡接口，用於與網絡進行連接，其中，通過所述網絡與所述轉換器進行信息的交互； 所述外部設備包括:設備接口，用於與所述轉換器進行連接。
5.根據權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述遠端設備虛擬出與所述外部設備的設備接口對應的虛擬設備，並通過所述虛擬設備經由所述網絡與所述轉換器進行交互。
6.根據權利要求5所述的系統，其特徵在於，所述遠端設備運行的後臺服務對來自所述網絡的信息與來自所述虛擬設備的信息進行轉換。
7.一種控制方法，其特徵在於，包括: 權利要求1至3中任一項所述的轉換器將所述外部設備的信息通過網絡發送到遠端設備; 所述轉換器接收所述遠端設備通過所述網絡發送的命令信息； 所述轉換器將所述命令信息發送給所述外部設備，其中，所述命令信息用於指示所述外部設備執行相應操作。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，轉換器將外部設備的信息通過網絡發送到遠端設備之後，所述方法還包括: 所述遠端設備虛擬出與所述外部設備的設備接口對應的虛擬設備，並通過所述虛擬設備經由所述網絡與所述轉換器進行信息交互。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，轉換器將外部設備的信息通過網絡發送到遠端設備之後，所述方法還包括: 所述遠端設備運行的後臺服務對來自所述網絡的信息與來自所述虛擬設備的信息進行轉換。
10.根據權利要求7-9任一項所述的方法，其特徵在於，所述外部設備包括以下設備之一:鍵盤、滑鼠、數位相機、印表機、U盤、視頻採集設備、手機。
【文檔編號】H04L12/28GK103457806SQ201210170215
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月29日 優先權日:2012年5月29日
【發明者】薛青 申請人:中興通訊股份有限公司