专利名称：一种基于虚拟机的数字家电控制方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字家电控制领域，具体来说，涉及一种采用虚拟机方式的数字家电 网络控制方法及系统。
背景技术：
随着网络技术以及嵌入式系统研发技术的提升，人们对家电的灵活性和功能的需 求越来越多，简单而言，单一的功能家电逐渐受到冷落，人们期望家电能提供更丰富的功 能，能更便捷地操作。因而有越来越多的家电厂商提出数字化家电的概念和产品。但是当 前的数字化家电网络还只是简单的一对一或集中控制的方法，对硬件要求较高。虚拟机技 术的优势就是对终端的需求较低，核心操作都集中在虚拟机服务端完成，而虚拟机服务端 通常单独存在，这样引入虚拟机技术就可以在不增加或者少量增加家电端设计复杂度的前 提下，通过增加虚拟机服务端功能提高家电功能的拓展性，同时，采用屏幕适应技术达到屏 幕的最佳适配。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够自由拓展功能的基于虚拟机技术的数字家电网 络控制方法及系统。为了达到上述目的，本发明提供的基于虚拟机技术的数字家电控制网络系统，包 含嵌入虚拟机终端的数字家电和用于对网络中的家电进行控制和管理的虚拟机服务器，还 包含嵌入虚拟机终端的移动控制终端和数字家电中央通讯模块如图1所示，其中嵌入虚拟机终端的数字家电和嵌入虚拟机终端的移动控制终端都可以实现对所 对应虚拟机的访问以及对所对应虚拟机提供的与其它虚拟机的交互控制。其中嵌入虚拟机 终端的移动控制终端通过无线方式通讯，嵌入虚拟机终端的数字家电通过有线或者无线方 式通讯。此二者都可以显示虚拟机界面，用户通过操作虚拟机界面来实现上述的操作。嵌 入式虚拟机终端的数字家电和移动嵌入虚拟机终端的控制终端需包含中央处理器、存储 单元、图形显示单元和通讯单元。中央处理器用来实现终端硬件单元的整体调度、虚拟机终 端的命令发布、命令响应以及与界面显示相关的图像处理功能，存储单元用来缓存虚拟机 终端和虚拟机服务端之间的交互命令以及交互数据。图形显示单元用来显示虚拟机终端的 图形界面，通讯单元用来和整个系统的通讯控制模块进行命令和数据交互。嵌入式虚拟机 终端的数字家电除包含上述为实现嵌入虚拟机终端所需单元外还需包含数字家电为实现 自身原有功能所需包含的硬件单元。虚拟机服务器提供虚拟机的建立、任务调度、资源优化等功能。虚拟机控制管理 子系统可以由计算机担任，如果需要节约成本或者需求的拓展功能并不多，也可以采用嵌 入式系统来完成。虚拟机通过配置可以完成全部或者部分宿主的功能，即它根据需求甚至 可以完成整个计算机的功能，例如文本处理、程序计算、上网冲浪(需要网络控制模块的辅 助)、音视频播放等。虚拟机之间的交互通过配置虚拟机网络实现。以采用计算机作为虚拟机服务器为例，虚拟机服务器包含中央处理器、内存、硬盘、显卡、声卡、主板、网卡等计算 机单元。中央通讯模块提供本发明各个功能块之间的数据交互、上网以及外部访问功能。 其通讯方式分有线和无线两种。嵌入虚拟机终端的数字家电和嵌入虚拟机终端的移动控制 终端通过虚拟机终端访问对应的虚拟机服务端，由于虚拟机服务端通过虚拟化技术可以对 网卡虚拟化，因而从虚拟机角度来看，每个虚拟机对应一个专用的网络接口，通过中央通讯 模块来实现上网功能。外部用户也可以通过该网络根据设置权限访问家电网络，实现家电 网络的远程控制。各类不同终端的显示屏大小不同，如果虚机与终端的显示屏大小不同则会大大影 响用户的体验.比如虚机的虚拟显示设备若比终端设备大，则用户必须在终端屏幕上来回 滚动才能完成操作.如果虚机的虚拟显示设备若比终端设备小，用户只能在大的显示屏幕 上看到很小的操作区.传统的适配方式是将远端的屏幕进行缩放后显示.但当两端的大小 差别较大或长宽缩放比例不同时，会导致图像的严重失真或变形。
图1是基于虚拟机的数字家电网络架构2是嵌入虚拟机终端的移动控制终端架构3是嵌入虚拟机终端的数字家电架构图
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。图1是本发明的系统框图，如图所示为基于虚拟机的数字家电网络控制系统。包 含多个嵌入虚拟机终端的数字家电1，中央通讯模块2、虚拟机服务器3及嵌入虚拟机终端 的移动控制终端4。图2是嵌入虚拟机终端的移动控制终端架构图，包括中央处理器41、存储单元 42、图形显示单元43及通讯控制单元44。图3是嵌入虚拟机终端的数字家电架构图，包括中央处理器11、存储单元12、图 形显示单元13及通讯控制单元14以及家电常规模块15。由嵌入虚拟机终端的移动控制终端4或嵌入虚拟机终端的数字家电1发起的控制 流程包括1)嵌入虚拟机终端的移动控制终端4或嵌入虚拟机终端的数字家电1启动虚拟机 终端程序；2)通过中央通讯模块2激活虚拟机服务器3中对应的虚拟机；3)虚拟机界面通过中央通讯模块2返回给嵌入虚拟机终端的移动控制终端4或嵌 入虚拟机终端的数字家电1中的存储单元G2，12)，通过图形显示单元03，13)将虚拟机界 面显示出来；4)用户通过键盘输入或者触摸屏通过图形显示单元03，13)发布指令执行虚拟 机实现的扩展功能；5)断开虚拟机连接。
由外部用户发起的控制流程包括1)外部用户通过中央通讯模块2发起虚拟机连接指令；2)激活相应虚拟机；3)虚拟机界面通过中央通讯模块2返回给外部用户，并在外部用户操作界面显示 出来；4)外部用户通过虚拟机操作界面控制家电网络；5)断开虚拟机连接。虚拟机服务器操作流程如下1)接收虚拟机终端的连接指令；2)判断是内部还是外部客户，进行相应鉴权；3)如有权限，启动对应虚拟机并反馈虚拟机服务端建立指令；4)传送虚拟机服务端界面；5)接收虚拟机内程序执行指令，判断指令类型，并进行鉴权；6)如果是虚拟机本机扩展功能操作并有权限，则调用虚拟机内资源执行相应操作 (例如文本处理、本机音视频播放等)；7)如果是虚拟机间控制操作并有权限，通过虚拟机间控制接口传送控制指令到待 控制虚拟机，待控制虚拟机接受控制指令后将指令传送给相应终端，例如控制洗衣机的定 时开启，关机等功能；8)如果是上网指令并有权限，则通过虚拟机虚拟的网络接口在网络控制模块上实 现与外部网络的连接；9)接收虚拟机断开指令，断开虚拟机指令。本专利是采用虚机直接改变自身的物理显示设备分辨率主动适配终端的显示要 求，这样内部程序会动态计算最佳的显示方式，主动适配终端显屏的大小。适配的流程如下1)终端内的客户端程序在向虚机服务器请求虚机时，报告当前终端设备的显示屏 大小；2)虚机服务器中的服务程序向虚机发出改变显示设备尽寸的指令；3)虚机程序改变显示设备尺寸.并产生事件，通知虚机内的所有应用程序；4)虚机内的所有应用程序根据新的显示设备尺寸重新计算，并更新显示界面；5)虚机服务程序返回虚机的访问IP和端口。终端内的客户端显示该虚机的远程桌面.这样用户就可看到最佳适配的操作窗 Π .以一个简化家电控制网络为例，该家电网络包含一台嵌入虚拟机终端的电视机、 一台嵌入虚拟机终端的洗衣机、一部嵌入虚拟机终端的移动控制终端、一台采用个人计算 机的虚拟机服务器，一个内嵌无线和有线通讯功能的通讯单元，该单元还可实现ADSL上网 功能。屏幕传输采用开源的虚拟网络计算软件(Virtual Network Computing, VNC) 0虚拟 机服务器端采用开源软件操作系统虚拟化软件QEMU来实现多个虚拟机。如果要实现通过嵌入虚拟机终端的移动控制终端对电视的访问，移动控制终端需 首先启动虚拟机服务器中本控制终端所对应的虚拟机，启动方式可以通过该控制终端输入命令的方式实现，例如设定**键为启动命令，则**命令以及该终端唯一的标识符按照通讯 协议约定的格式通过中央通讯模块传送给虚拟机服务器，虚拟机服务器接收到命令和标识 符后，启动虚拟机，并将虚拟机的图形界面反馈给该终端，移动终端通过操作虚拟机的图形 界面发布对电视的操作指令，该操作指令通过中央通讯模块发送到电视，电视接收到该指 令后则可以实现相应的操作。同样，嵌入虚拟机终端的数字家电也可以通过上述类似方式 进行交互控制。即可以通过电视控制洗衣机也可以通过洗衣机控制电视，甚至通过电视或 洗衣机控制移动终端。如果要实现通过嵌入虚拟机终端的移动控制终端实现上网功能，首先依然需要启 动对应虚拟机，由于虚拟机本身可以虚拟化网络接口，则虚拟机是可以上网的，则通过将虚 拟机的屏幕传送到控制终端，通过键盘或者触摸屏操作即可实现上网功能。嵌入虚拟机终 端的电视和洗衣机也可以实现上网功能，只要有合适的输入方式，例如洗衣机键盘的重新 定义或触摸屏，电视机增加键盘即可简单实现。外部用户如果要监视网络内家电的状态，则可以在该用户所对应虚拟机中增加集 中控制软件即可实现，即外部用户通过鉴权操作后启动对应虚拟机，将屏幕传送给外部客 户，外部客户则可以启动相应软件实现扩展功能。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形 都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种基于虚拟机的数字家电控制方法，包括嵌入虚拟机终端的数字家电和虚拟机服 务器，其特征在于还包括嵌入虚拟机终端的移动控制终端，通过该终端可以控制本发明所涉及网络内部数字家 电的控制以及与外部网络的交互；中央通讯模块，该模块可以实现有线和无线的数据交互，并提供与外部网络的通讯接口 ；嵌入虚拟机终端的数字家电，该模块也可以实现不同内部家电的控制以及与外部网络 的交互；虚拟机服务器，提供虚拟机的建立、优化以、虚拟机的调度以及存储功能，各个终端或 家电可以通过虚拟机服务器建立对应的虚拟机将控制和存储的部分或大部分内容放在服 务器端实现，降低终端设计的复杂度。
2.根据权利要求1所述的内容，其特征在于，所述的虚拟机服务器包括中央处理器，用来实现多虚拟机任务的调度分配，虚拟机建立的指令执行，虚拟机内部 软件指令分解的优化执行；存储单元，用来存储虚拟机的镜像文件，包含虚拟机及其操作系统、应用软件、数据的 存储。网络接口，用来实现服务器与网络的交互，具体而言，每个虚拟机可以通过虚拟化的网 络实现指令、音视频数据的传输端口 ；图形处理单元，用来实现虚拟机屏幕的压缩处理。
3.如权利要求1所述的内容，其特征在于，所述嵌入式虚拟机终端的数字家电和移动 嵌入虚拟机终端的控制终端的数字家电都包括中央处理器，用来实现终端硬件单元的整体调度、虚拟机终端的命令发布、命令响应以 及与界面显示相关的图像处理功能；存储单元，用来缓存虚拟机终端和虚拟机服务端之间的交互命令以及交互数据；图形显示单元，用来显示虚拟机终端的图形界面；通讯单元，用来和整个系统的通讯控制模块进行命令和数据交互，嵌入式虚拟机终端 的数字家电的通讯单元包含有线和无线两种，嵌入式虚拟机终端的移动控制终端的通讯单 元是无线方式；嵌入式虚拟机终端的数字家电除包含上述为实现嵌入虚拟机终端所需单元外还需包 含数字家电为实现自身原有功能所需包含的硬件单元。。
4.如权利要求1所述的内容，其特征在于，所述由嵌入虚拟机终端的移动控制终端4或 嵌入虚拟机终端的数字家电1发起的控制方法包括1)嵌入虚拟机终端的移动控制终端4或嵌入虚拟机终端的数字家电1启动虚拟机终端 程序；2)通过中央通讯模块2激活虚拟机服务器3中对应的虚拟机；3)虚拟机界面通过中央通讯模块2返回给嵌入虚拟机终端的移动控制终端4或嵌入虚 拟机终端的数字家电1中的存储单元G2，12)，通过图形显示单元03，13)将虚拟机界面显 示出来；4)用户通过键盘输入或者触摸屏通过图形显示单元(43，1 发布指令执行虚拟机实现的扩展功能；5)断开虚拟机连接。
5.如权利要求1所述的内容，其特征在于，所述由外部用户发起的控制流程包括1)外部用户通过中央通讯模块2发起虚拟机连接指令；2)激活相应虚拟机；3)虚拟机界面通过中央通讯模块2返回给外部用户，并在外部用户操作界面显示出来；4)外部用户通过虚拟机操作界面控制家电网络；5)断开虚拟机连接。。
6.如权利要求1所述的内容，其特征在于，所述虚拟机服务器操作方法如下1)接收虚拟机终端的连接指令；2)判断是内部还是外部客户，进行相应鉴权；3)如有权限，启动对应虚拟机并反馈虚拟机服务端建立指令；4)传送虚拟机服务端界面；5)接收虚拟机内程序执行指令，判断指令类型，并进行鉴权；6)如果是虚拟机本机扩展功能操作并有权限，则调用虚拟机内资源执行相应操作(例 如文本处理、本机音视频播放等)；7)如果是虚拟机间控制操作并有权限，通过虚拟机间控制接口传送控制指令到待控制 虚拟机，待控制虚拟机接受控制指令后将指令传送给相应终端，例如控制洗衣机的定时开 启，关机等功能；8)如果是上网指令并有权限，则通过虚拟机虚拟的网络接口在网络控制模块上实现与 外部网络的连接；9)接收虚拟机断开指令，断开虚拟机指令。
7.如权利要求1所述的内容，其特征在于，所述虚拟机处理的屏幕适配方法如下1)终端内的客户端程序在向虚机服务器请求虚机时，报告当前终端设备的显示屏大2)虚机服务器中的服务程序向虚机发出改变显示设备尽寸的指令；3)虚机程序改变显示设备尺寸.并产生事件，通知虚机内的所有应用程序；4)虚机内的所有应用程序根据新的显示设备尺寸重新计算，并更新显示界面；5)虚机服务程序返回虚机的访问IP和端口。
全文摘要
本发明公开了一种基于虚拟机的数字家电控制方法及系统，包括嵌入虚拟机终端的数字家电和用于对网络中的家电进行控制和管理的虚拟机服务器，还包含嵌入虚拟机终端的移动控制终端和数字家电中央通讯模块，所述嵌入虚拟机终端的数字家电包含中央处理器、存储单元、图形显示单元及通讯控制单元，通讯控制单元包含有线和无线两种，所述嵌入虚拟机终端的移动控制终端包含中央处理器、存储单元、图形显示单元及通讯控制单元，其中通讯控制单元为无线方式。采用如上结构，本发明能从不同终端对家电管理和控制，使得家电具有网络化的管理控制功能，避免传统家电功能单一控制复杂的缺点。此外采用虚拟机技术，还可实现多样化的显示控制终端的最佳适配，改善用户的操作体验。
文档编号G05B19/418GK102081381SQ20091019939
公开日2011年6月1日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者程作仁, 费晓峰 申请人:上海拜翰网络科技有限公司