CN106161163B - 一种高集成度的多媒体智能家庭网关、管理***及电视盒 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高集成度的多媒体智能家庭网关、管理***及电视盒，所述多媒体智能家庭网关包括：网关中心控制模块、网络处理模块和千兆以太网接口，所述网关中心控制模块包括网关控制中心、内置存储器、高清晰度多媒体接口、zigbee网关模组和近场通信模组，所述内置存储器、高清晰度多媒体接口、zigbee网关模组和近场通信模组分别与所述网关控制中心相连接，所述千兆以太网接口通过网络处理模块连接至所述网关控制中心。本发明在同一个多媒体智能家庭网关管理***中集成了电视盒、智能家居管理、无线路由、无线NAS存储、智能家庭网关管理及数据交换中心等功能，实现了对家庭多媒体、智能家居管理和网关管理的统一管理，操作简便。

Description

一种高集成度的多媒体智能家庭网关、管理***及电视盒
技术领域
本发明涉及一种家庭网关，尤其涉及一种高集成度的多媒体智能家庭网关，并涉及包括了该高集成度的多媒体智能家庭网关的管理***，还涉及包括了该高集成度的多媒体智能家庭网关的电视盒。
背景技术
现有的电视盒产品在技术上没有集成太多功能，即电视盒一般采用双核或者4核ARM CPU架构，采用支持H.264等视频格式解码，支持4K视频解码的GPU解码单元，支持USB接口、HDMI接口以及无线或有线以太网接口，仅仅只是电视盒；而另一方面，智能家居管理网关只是一些接入智能家居设备的HUB，无线路由产品只是提供上网的无线路由器和无线NAS存储只是一些小模块化的无线产品，当然，集成式的智能家庭网关会是一个趋势，但是目前还没有正式的产品出来，因此，未来生活的数据处理必定是由唯一的设备去整合各种零散的设备，让用户操作更简单，这就是一个新的课题，也是现在需要解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是需要提供一种能够将家庭多媒体、智能家居设备管理和网关功能集成起来，让用户操作更加简单的多媒体智能家庭网关，并提供包括了该多媒体智能家庭网关的管理***，还提供包括了该多媒体智能家庭网关的电视盒。
对此，本发明提供一种高集成度的多媒体智能家庭网关，包括：网关中心控制模块、网络处理模块和千兆以太网接口，所述网关中心控制模块包括网关控制中心、内置存储器、高清晰度多媒体接口、zigbee网关模组和近场通信模组，所述内置存储器、高清晰度多媒体接口、zigbee网关模组和近场通信模组分别与所述网关控制中心相连接，所述千兆以太网接口通过网络处理模块连接至所述网关控制中心；其中，所述zigbee网关模组和近场通信模组通过网关控制中心实现对局域网的智能家居设备的认证接入、控制命令转发和远程服务器连接。
本发明的进一步改进在于，所述网关中心控制模块还包括蓝牙模组，所述蓝牙模组通过UART接口连接至所述网关控制中心。
本发明的进一步改进在于，所述网关中心控制模块还包括随机存取存储器，所述随机存取存储器与所述网关控制中心相连接。
本发明的进一步改进在于，所述网络处理模块包括网络处理芯片和第一智能路由模组，所述第一智能路由模组通过网络处理芯片连接至所述网关控制中心。
本发明的进一步改进在于，所述网络处理模块还包括第二智能路由模组，所述第二智能路由模组与所述网络处理芯片相连接。
本发明的进一步改进在于，所述网络处理模块还包括USB接口扩展模块，所述USB接口扩展模块与所述网络处理芯片相连接。
本发明的进一步改进在于，所述网络处理模块还包括SATA接口扩展模块，所述SATA接口扩展模块与所述网络处理芯片相连接。
本发明还提供一种高集成度的多媒体智能家庭网关管理***，包括了如上所述的多媒体智能家庭网关，并包括以下步骤：
步骤S1，设备上电初始化，并查询直到网络状态正常，则跳转至步骤S2；
步骤S2，判断接收到的指令，若接收到家庭多媒体指令，则控制多媒体播放或多屏互动；若接收到智能家居设备指令，则控制智能家居设备实现组网并等待控制指令；若接收到网关管理指令，则控制实现云存储、路由管理、插件管理和运营商业务配置管理中的一种或多种。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S1中，在设备上电初始化之后，收集所述网络处理模块的工作状态和硬件状态，直到其工作状态和硬状态均正常则收集所述网络处理模块的联网状态，直到所述网络处理模块的联网状态正常，跳转至步骤S2。
本发明还提供一种电视盒，所述电视盒包括了如上所述的多媒体智能家庭网关。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在同一个多媒体智能家庭网关管理***中集成了电视盒、智能家居管理、无线路由、无线NAS存储、智能家庭网关管理以及数据交换中心等功能，通过合理的控制实现了对家庭多媒体、智能家居管理和网关管理的统一管理，集成度高，并在软件控制和操作上也实现了相互协调，互不干扰，使得用户操作更简便。
附图说明
图1是本发明一种实施例的模块结构示意图；
图2是本发明一种实施例的软件原理模块示意图；
图3是本发明一种实施例的工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
如图1所示，本例提供一种高集成度的多媒体智能家庭网关，包括：网关中心控制模块、网络处理模块和千兆以太网接口7，所述网关中心控制模块包括网关控制中心1、内置存储器9、高清晰度多媒体接口10、zigbee网关模组12和近场通信模组13，所述内置存储器9、高清晰度多媒体接口10、zigbee网关模组12和近场通信模组13分别与所述网关控制中心1相连接，所述千兆以太网接口7通过网络处理模块连接至所述网关控制中心1；其中，所述zigbee网关模组12和近场通信模组13通过网关控制中心1实现对局域网的智能家居设备的认证接入、控制命令转发和远程服务器连接。
如图1所示，本例所述网关中心控制模块还包括蓝牙模组11和随机存取存储器8，所述蓝牙模组11通过UART接口连接至所述网关控制中心1，所述随机存取存储器8与所述网关控制中心1相连接。本例所述网络处理模块包括网络处理芯片2、第一智能路由模组3、第二智能路由模组4、USB接口扩展模块5和SATA接口扩展模块6，所述第一智能路由模组3通过网络处理芯片2连接至所述网关控制中心1，所述第二智能路由模组4与所述网络处理芯片2相连接，所述USB接口扩展模块5与所述网络处理芯片2相连接，所述SATA接口扩展模块6与所述网络处理芯片2相连接。值得一提的是，本例所述网关控制中心1和网络处理芯片2之间通过RGMII进行以太网数据连接，所述RGMII为吉比特介质独立接口；并通过UART做同步管理通信，所述UART为通用异步收发传输器。
本例所述网关控制中心1优选网关中心芯片，比如为拥有Quad-core ARM cortex_a53或A7内核的一系列的网关中心芯片，其CPU频率1.5Ghz以上，配置内存1GB以上，该网关中心芯片包含一系列的***端口，可用于***功能的扩展，如HDMI、MIPI、RGMII、PCIE2.0、USB3.0和UART等，支持主流的网络应用，同时还有主流多媒体音视频格式的硬件解码器，如H.265和MPEG4；其运行的***是andriod5.1。
本例所述网络处理芯片2为整个产品的网络处理芯片，内置MIPS双核网络CPU，CPU频率在1.0Ghz以上，配置内存256MB以上，包含一系列***端口，主要用于网络***功能的扩展，如5口的千兆以太网交换机、RGMII、USB3.0和PCIE2.0等；所述网络处理芯片2的CPU内置存储硬件加速器、转发硬件加速器和QOS硬件加速器，适合用于开发802.11ac Router、LTE cat4/5、samba服务器、流媒体服务器和智能家庭网关等产品。所述网络处理芯片2运行的***是基于linux语言的openwrt***。
本例所述第一智能路由模组3为802.11ac 2.4G芯片组，最大支持4T4R mu-MIMO通信模式，通过PCIE2.0 BUS与所述网络处理芯片2连接，所述PCIE2.0 BUS为高速串行总线，进而构建成无线路由器的一部分，协助完成如3所示工作流程中的智能网关管理中的云存储、路由管理、插件管理和运营商业务配置管理中的一种或多种。
本例所述第二智能路由模组4为802.11ac 5G芯片组，最大支持4T4R mu-MIMO通信模式，通过PCIE2.0 BUS与网络处理芯片连接，进而构建成无线路由器的一部分，协助完成软件流程图中智能网关管理中的云存储、路由管理、插件管理和运营商业务配置管理中的一种或多种。值得一提的是，本例并行设置所述第一智能路由模组3和第二智能路由模组4，能够并行处理所述多媒体智能家庭网关中的多种网关管理指令，相互之间不会产生干扰。
本例所述USB接口扩展模块5为网络处理芯片2所扩展的USB3.0接口，用于连接USB存储设备，进而组建一种无线NAS存储，其软件控制如图3中的家庭多媒体指令控制多媒体播放或多屏互动，优选为私有云情况。NAS为Network Attached Storage的缩写，即所述无线NAS存储指的是无线网络存储。
本例所述SATA接口扩展模块6为网络处理芯片2所扩展的SATA接口，用于连接无线NAS存储存储设备，进而组建一种无线NAS存储，其软件控制如图3中的家庭多媒体指令控制多媒体播放或多屏互动，优选为私有云情况。所述SATA为Serial ATA的缩写，即串行ATA，是一种电脑总线，主要功能是用作主板和大量存储设备之间的数据传输之用。
本例所述千兆以太网接口7为网络处理芯片2所扩展的千兆以太网接口，用于连接千兆的网卡客户端，构建成无线路由器的一部分。协助完成如3所示的智能网关管理中的云存储、路由管理、插件管理和运营商业务配置管理中的一种或多种。本例所述随机存取存储器8为网关控制中心1的RAM存储部分。
本例所述内置存储器9为网关控制中心1的内置存储部分，使用高速的eMMC存储器，一部分用于存储整个网关中心的***软件，另一部分为内置存储空间，也可以组建一种无线NAS存储，其软件控制如图3中的家庭多媒体指令控制多媒体播放或多屏互动，优选为私有云情况，所述私有云指的是私人定制的云服务等。
本例所述高清晰度多媒体接口10为网关控制中心1的HDMI接口，用于连接电视机或者显示器，组建一种与用户的交互界面，可以完成如图3中的家庭多媒体指令控制多媒体播放或多屏互动的功能。
本例所述蓝牙模组11为通过网关控制中心1的UART接口扩展的蓝牙模组，用于实现网关中心芯片的语音输入进行遥控管理、或蓝牙模式的智能家居设备管理。可以完成智能家居设备及其活动管理集中的蓝牙组网。
本例所述zigbee网关模组12为通过网关控制中心1的UART接口扩展的zigbee网关模组，用于zigbee模式的智能家居设备的接入和管理，可以完成智能家居设备及其活动管理集中的zigbee组网。值得一提的是，本例所述智能家居设备的组网，除了zigbee组网之外，还提供了蓝牙组网，对于具备蓝牙网络的家庭用户而言，无需重新构建zigbee组网，降低了成本，提高了现有设备的利用率。
本例所述近场通信模组13为通过网关控制中心1的I2C接口实现的扩展近场通信***，如NFC，进而能够辅助智能家居管理的实现。
也就是说，本例在同一个多媒体智能家庭网关管理***中集成了电视盒、智能家居管理、无线路由、无线NAS存储、智能家庭网关管理以及数据交换中心等功能，通过合理的控制实现了对家庭多媒体、智能家居管理和网关管理的统一管理，集成度高，并在软件控制和操作上也实现了相互协调，互不干扰，使得用户操作更简便。
本例使用了一种集成度高的多媒体智能家庭网关实现了家庭智能设备的集中化管理，使用了同一个控制终端或是一个APP就能够实现了用户端管理设备的简单化，其集成式的多媒体性能给用户的体验是质的飞跃，其APP管理智能路由的设置和应用插件也促进了用户体验的提升。
其中，所述电视盒功能支持H.264等视频格式解码，支持4K视频解码的GPU解码单元，支持USB接口、HDMI接口以及无线或有线以太网接口。所述智能家居管理功能不仅仅可以是利用ZigBee技术组建的一种低数据传输速率的无线局域域网，网络中的设备按照功能的不同分为两类：具有完整功能的全功能设备zigbee网关和只具有部分功能zigbee设备，其中zigbee设备功能简单，可以用最低端的zigbee芯片实现，在局域网内只能作为不需要发送大量数据的终端设备，只能和某一个特定zigbee网关进行通信；比如它可以是家庭里的一只温湿度传感器或智能开关，也可以是一只烟雾传感器；而zigbee网关可以作为局域网域网的主协调器和从协调器，也可以作为终端设备使用；在一个网络里至少需要一个zigbee网关。还可以也可以是利用WIFI协议组件、蓝牙模组11以及近场通信模组13中的任意一个或几个实现组网的智能家居网络。
所述无线路由功能主要提供用户上网和无线覆盖功能，支持局域网用户的网络连接共享，可实现家庭内部局域网与Internet连接共享，实现光纤、ADSL、Cable modem和小区宽带接入。所述无线NAS存储功能即NAS（network attached storage)网络附加存储功能，通过网络附加存储利用网络连接(典型的是以太网)实现的共享存储，它通过采用通用文件协议的网络连接可以实现异构主机间的文件共享，例如：文件可以在没有文件服务器这样的专用设备的介入下，直接在TCP／IP网络下实现共享。
所述智能家庭网关管理功能是家庭网络和外部网络的智能化网关单元，可通过各种接口与接入节点/接入网相连，通过适配设备与用户终端设备相连，可通过安装APP插件等方式与上层网络侧平台交互提供增值功能；并且可以允许多个***之间接入外网业务，并能选择最快并且正确的通信***将数据发送到外网；智能家庭网关可以由以下方面的单元组成：接入单元、联网单元、管理单元以及其他业务或应用插件单元，还可以是智能路由的范畴。所述数据交换中心功能为家庭内部异构***数据交换中心，用于管理多个接入到网关的通信***，如蓝牙、zigbee、NFC和3G/4G网络，协调各个模组之间的数据交换。
如图2所示，多媒体管理单元用于接收到家庭多媒体指令，是基于安卓***开发的多媒体活动管理应用程序，负责各类多媒体格式的视频或音频播放，多屏互动。智能家居管理单元用于接收到智能家居设备指令，也是基于安卓***开发的应用程序，负责提供整个局域网的智能家居设备的认证接入、控制命令转发和远程服务器连接；所述智能家居设备包含如智能插座和智能开关等，协议不局限于基于WIFI协议接入的设备，还包含蓝牙和zigbee等方式实现组网。
值得一提的是，本例还优选包括***硬件管理单元，所述***硬件管理单元是基于OpenWrt***开发的硬件管理单元，主要功能是管理网络处理芯片2及其***各个扩展功能模组的硬件上电自检，通过UART 通讯管理网络处理芯片2及其***各个扩展功能模组的上电自检程序，管理整个产品的电源部件，搜集整个产品功能部件的硬件状态，以及硬件运行参数获取。所述网络处理芯片2的***扩展功能模组包括第一智能路由模组3、第二智能路由模组4、USB接口扩展模块5、SATA接口扩展模块6和千兆以太网接口7。
图2中，NAS存储管理单元是实现是无线NAS存储的管理单元，是基于OpenWrt***开发的应用程序，主要功能是管理通过网络处理芯片2 的USB端口扩展的存储单元，包含存储数据的读写功能、远程服务器的接入和转发功能。异构通讯交换管理单元是基于OpenWrt***开发的应用程序，主要功能是管理所有通过网络处理芯片2的***扩展通讯端口之间的通讯协议，如：通过PCIE扩展的WIFI端口，通过PCIE扩展的4G端口，通过USB扩展的3G端口，以及，通过USB扩展的蓝牙端口等；进而保持各个不同端口之间的通讯。
智能网关插件单元是基于OpenWrt***开发的应用程序集，是所有安装于OpenWrt应用层的智能插件的总称，可以用来实现智能家庭网关的IP限速、提速、局域网存储以及与远程服务器通讯功能等。而路由功能单元是基于OpenWrt***开发的路由功能模块的总和，如WAN口接入外网功能、VLAN功能、WLAN功能、IPv4和IPv6寻址、管理、转发功能、Qos功能以及防火墙安等安全功能。图2中的智能网关插件单元、路由功能单元、NAS存储管理单元、异构通讯交换管理单元均是运行在网络处理芯片2上的功能单元，运行***是OpenWrt；多媒体管理单元和智能家居管理单元是运行于网关控制中心1的网关中心芯片上的功能芯片，运行***是andriod。
如图3所示，本例还提供一种高集成度的多媒体智能家庭网关管理***，包括了如上所述的多媒体智能家庭网关，并包括以下步骤：
步骤S1，设备上电初始化，并查询直到网络状态正常，则跳转至步骤S2；
步骤S2，判断接收到的指令，若接收到家庭多媒体指令，则控制多媒体播放或多屏互动；若接收到智能家居设备指令，则控制智能家居设备实现组网并等待控制指令；若接收到网关管理指令，则控制实现云存储、路由管理、插件管理和运营商业务配置管理中的一种或多种。
本例的进一步改进在于，所述步骤S1中，在设备上电初始化之后，收集所述网络处理模块的工作状态和硬件状态，直到其工作状态和硬状态均正常则收集所述网络处理模块的联网状态，直到所述网络处理模块的联网状态正常，跳转至步骤S2。
本例还提供一种电视盒，所述电视盒包括了如上所述的多媒体智能家庭网关。本例所述家庭多媒体涉及的模块是网关控制中心1中的多媒体管理单元以及网络处理芯片2中包括的路由功能单元和NAS存储管理单元等功能单元。所述多媒体管理单元实现如多媒体音视频文件播放、用户端（手机、平板和电脑）与局域网内其他包含多媒体功能的多屏互动。
智能家居设备管理涉及的模块是网关控制中心1中智能家居管理单元以及网络处理芯片2包括的异构通讯交换管理单元和路由功能单元等功能单元。例如智能家居设备的组网。
网关管理涉及的模块是网络处理芯片2中的智能网关插件单元、路由功能单元和NAS存储管理单元。实现的活动例如私有云数据存储，手机客户端对路由参数的设置和管理，网关可安装插件的设置和管理，或通过运营商远程服务器对预装在网关设备上的运营商业务进行配置。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高集成度的多媒体智能家庭网关，其特征在于，包括：网关中心控制模块、网络处理模块和千兆以太网接口，所述网关中心控制模块包括网关控制中心、内置存储器、高清晰度多媒体接口、zigbee网关模组和近场通信模组，所述内置存储器、高清晰度多媒体接口、zigbee网关模组和近场通信模组分别与所述网关控制中心相连接，所述千兆以太网接口通过网络处理模块连接至所述网关控制中心；其中，所述zigbee网关模组和近场通信模组通过网关控制中心实现对局域网的智能家居设备的认证接入、控制命令转发和远程服务器连接；
所述网络处理模块包括网络处理芯片和第一智能路由模组，所述第一智能路由模组通过网络处理芯片连接至所述网关控制中心，所述第一智能路由模组为802.11ac 2.4G芯片组，通过PCIE2.0 BUS与所述网络处理芯片连接，所述PCIE2.0 BUS为高速串行总线，进而构建成无线路由器的一部分，用于协助完成智能网关管理中的云存储、路由管理、插件管理和运营商业务配置管理中的一种或多种；
所述网络处理模块还包括第二智能路由模组，所述第二智能路由模组与所述网络处理芯片相连接，所述第二智能路由模组为802.11ac 5G芯片组，通过PCIE2.0 BUS与网络处理芯片连接，进而构建成无线路由器的一部分，用于协助完成智能网关管理中的云存储、路由管理、插件管理和运营商业务配置管理中的一种或多种；
所述第一智能路由模组和第二智能路由模组并行设置，进而并行处理所述多媒体智能家庭网关中的多种网关管理指令；
还包括***硬件管理单元，所述***硬件管理单元是管理网络处理芯片及其***各个扩展功能模组的硬件上电自检单元，通过UART 通讯管理网络处理芯片及其***各个扩展功能模组的上电自检程序，管理产品的电源部件，搜集产品功能部件的硬件状态以及获取硬件运行参数。
2.根据权利要求1所述的高集成度的多媒体智能家庭网关，其特征在于，所述网关中心控制模块还包括蓝牙模组，所述蓝牙模组通过UART接口连接至所述网关控制中心。
3.根据权利要求1所述的高集成度的多媒体智能家庭网关，其特征在于，所述网关中心控制模块还包括随机存取存储器，所述随机存取存储器与所述网关控制中心相连接。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的高集成度的多媒体智能家庭网关，其特征在于，所述网络处理模块还包括USB接口扩展模块，所述USB接口扩展模块与所述网络处理芯片相连接。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的高集成度的多媒体智能家庭网关，其特征在于，所述网络处理模块还包括SATA接口扩展模块，所述SATA接口扩展模块与所述网络处理芯片相连接。
6.一种高集成度的多媒体智能家庭网关管理***，其特征在于，包括了如权利要求1至5任意一项所述的多媒体智能家庭网关，并包括以下步骤：
步骤S1，设备上电初始化，并查询直到网络状态正常，则跳转至步骤S2；
步骤S2，判断接收到的指令，若接收到家庭多媒体指令，则控制多媒体播放或多屏互动；若接收到智能家居设备指 令，则控制智能家居设备实现组网并等待控制指令；若接收到网关管理指令，则控制实现云存储、路由管理、插件管理和运营商业务配置管理中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的多媒体智能家庭网关管理***，其特征在于，所述步骤S1中，在设备上电初始化之后，收集所述网络处理模块的工作状态和硬件状态，直到其工作状态和硬状态均正常则收集所述网络处理模块的联网状态，直到所述网络处理模块的联网状态正常，跳转至步骤S2。
8.一种电视盒，其特在在于，所述电视盒包括了如权利要求1至5任意一项所述的多媒体智能家庭网关。
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