具有图形使用界面的计算机系统以及虚拟遥控系统和方法

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技术领域\n本发明涉及一种虚拟遥控器设备，特别是涉及一种在无线区域网络下 利用通用随插即用技术的虚拟遥控器设备。\n背景技术\nUPnP套用了许多现有的标准通讯协议。这些标准化的通讯协议，可以 落实厂商实作之间的互通性。而我们发现英特网和区域网络的每一个地方， 都在使用这些实作UPnP所用的通讯协议，因此如何根据这些通讯协议来 实作和部署解决方案的知识也相当普及。由于都是采用同样的通讯协议， 因此UPnP装置不必再采取其它动作，即可在现有的网络环境下运作。\nUPnP支持装置和控制点之间的通信，由网络媒介、TCP/IP通讯协议 套件和HTTP三者共同提供基本的网络连接和必要的寻址。而在这些开放 式的标准英特网通讯协议之上，UPnP定义了一组HTTP服务器，专门处理 探索、说明、控制、事件和呈现作业。\n参考图1，图1为已知的UPnP通讯协议堆栈的示意图。是由UPnP厂商、 「UPnP讨论工作委员会」以及「UPnP装置架构」文件三者，共同定义了 实作UPnP所用的最高层通讯协议。工作委员会是根据装置架构，来定义 VCR、HVAC系统、洗碗机及其它家电用品等装置类型专用的规格，让「UPnP 装置厂商」加上其装置专用的数据，如模型名称和URL等。\nTCP/IP网络通讯协议堆栈是其它UPnP通讯协议所根据的基础。UPnP 藉由这个广受欢迎的标准TCP/IP通讯协议套件，套用了通讯协议的功能， 横跨不同的实体媒体，并且落实多厂商之间的互通性。UPnP装置可以在 TCP/IP堆栈当中使用许多通讯协议，包括TCP、UDP、IGMP、ARP和IP， 以及TCP/IP服务(如DHCP和DNS)。TCP/IP借着基本通讯协议堆栈， 提供UPnP装置之间的网络联机。而攸关英特网成败的HTTP，也是UPnP的 主要部份。UPnP的每一个层面，都是以HTTP或其变体为主要架构。在美 国专利US2002/0027569A1及US2001/0053274A1及US2002/0180579A1中，都 有依循此架构所发展的使用者操作接口，但是其要点仍然局限在利用计算 机主机所连结的屏幕为操作接口，而藉此所产生的控制界面也不符一般人 单独使用遥控器的使用习惯。\n此外，一般厂商最直接的做法，就是针对所要提供的功能，特别制作 一个具有所需按钮的红外线发射器(如像一般家电用的遥控器)，然后在个 人计算机上加装上一个红外线接收器，通过某种硬件接口，如USB (Universal Serial Bus通用序列总线)、PS/2(Personal System/2)、 ISA(Industry Standard Architecture工业标准架构总线)、PCI (Peripheral Component Interconnect外围组件连接接口)等，将信号 导入个人计算机，接着再用软件，将这些按纽的动作与应用程序的运作贯 穿起来。但是这种作法虽然让使用者于原先的遥控器使用上多了一种选择 之外，无论就成本的考虑或使用的便利性而言，都没有太大的益处。\n发明内容\n因此本发明针对所述课题，通过个人数字助理的操作，运用纯软件的 方式，在家用个人计算机上执行一个UPnP的『虚拟遥控器设备』，让通过无 线或有线网络联在一起的装置，都可以藉由操作使用这个『虚拟遥控器设 备』，来控制家用个人计算机所提供的功能。\n参考图2。图2为本发明的UPnP通讯协议堆栈的示意图。\nHTTPU(和HTTPMU)是HTTP(Hyper Text Transfer Protocol，超文 字传输模式)的变体，其目的是通过UDP/IP(而不是TCP/IP)传递讯息 。这些通讯协议都是由SSDP所使用，后述将有相关说明。这些通讯协议 所用的基本讯息格式，与HTTP的格式息息相关，在进行多点传送通信时， 以及当讯息传递不需要为了加强可靠性而增加额外费用时，都必须采用这 个格式。\nSSDP(Simple Service Discovery Protocol，简式服务探索通讯协议) 一如名称所示，主要在定义如何在网络上探索网络服务。SSDP是以HTTPU 和HTTPMU为根据来定义方法，让控制点在网络上寻找有兴趣的资源，并 且让装置宣告它们在网络上的可用性。SSDP是以定义搜寻要求和存在宣告 的方式，省去只采用其中一种机制所需的费用。因此，网络上的每一个控 制点，既能够降低网络数据量，又能够确保有完整的网络状态信息。控制 点和装置都是采用SSDP。UPnP控制点在启动时，会传送一个SSDP搜寻 要求(通过HTTPMU)，来探索网络上可用的装置和服务。控制点可以缩小 搜寻范围，只寻找某种类型的装置(如VCR)、某种类型的服务(如执行时 钟服务的装置)，或者甚至是某一种装置。UPnP装置会接听多点传送连接 端口。只要一收到搜寻要求，该装置便会检查搜寻条件，判断它们是否相 符。如果找到一个相符的项目，便会传送一个单点传送SSDP(通过HTTPU) 响应到控制点。同样的，装置在插入网络之后，也会送出多个SSDP存在 宣告，告知大家它支持哪些服务。存在宣告和单点传送装置响应讯息，都 含有一个指针，指向该装置说明文件的位置，这份文件含有该装置所支持 的内容和服务集合等相关信息。\nGENA(Generic Event Notification Architecture，一般事件通知 架构)主要在利用HTTP over TCP/IP和多点传送UDP来收送通知。GENA 也定义了启动事件的通知的订阅者和发行者概念。UPnP也采用GENA格式 来建立存在宣告，以「简式服务探索通讯协议」(Simple Service Discovery Protocol，SSDP)加以传送，并且通知服务状态变更，以进行UPnP事件 作业。有意接收事件通知的控制点，会以传送要求的方式订阅事件来源， 该要求包括有兴趣的服务、传送事件的目的地、以及事件通知的订阅时间 。订阅必须定期更新以便继续接收通知，同时也可以利用GENA加以取消 。\nXML(Extensible Markup Language，可延伸标记语言)是一种网络结 构化数据通用的格式。从另一方面看来，XML几乎可以把任何种类的结构 化数据置于文字文件中。XML看起来很像HTML，因为它也使用卷标和属性 。其实两者相当不同，因为这些卷标和属性都不是根据其意义做整体定义， 而是根据上下文的用法加以解译的。这些XML功能可以针对各种文件类型 而开发架构。把XML当作架构语言使用，是由W3C所定义。XML装置和 服务说明、控制讯息和事件作业所用的UPnP的主要部份。\n依据所述的堆栈，首先由UPnP装置架构定义架构或模板，使之为任 何装置或服务类型建立装置和服务说明。接着由个别工作委员会将各种装 置和服务类型加以标准化，为每一个装置或服务类型个别建立一个模板。 最后，再由厂商在模板当中，填上装置或服务的专属信息，例如，装置名 称、型号、制造厂商名称、以及通往服务说明的URL。这些数据都会封装 在UPnP专属的通讯协议当中，于「UPnP装置架构」文件(如XML装置 说明模板)加以定义。必要的UPnP专属信息会先插在所有的讯息当中， 再用SSDP、GENA、和SOAP设定格式，以及通过HTTP、HTTPU或HTTPMU 加以传递。\n本发明提供一种具有图形使用界面的计算机系统，是在无线网络中， UPnP架构下使用的系统，包含有：一主机，内建一支持UPnP控制端功能的 媒体中心，及一虚拟遥控装置主机软件模块，所述媒体中心用来仿真产生 一个现行窗口操作系统以及该媒体中心所能够接受的输入模式，并以信号 连接于所述UPnP虚拟遥控装置主机软件模块，仿真产生使用者的输入模式 的操作系统；一使用操作装置，至少包含一使用者操作接口，该使用操作 装置的系统内建虚拟遥控驱动程序，该虚拟遥控驱动程序将所述使用者操 作接口上所接收到被点击的讯号通过无线网络传出对应于该讯号的控制讯 息至所述虚拟遥控装置主机软件模块；一音频视频装置，至少包含一接收 器和一音频视频输出装置，该接收器接收无线网络中来自所述虚拟遥控装 置主机软件模块的输入讯号，所述音频视频输出装置输出所述输入讯号， 其中，所述虚拟遥控装置主机软件模块建构于窗口操作系统所提供的内建 UPnP协议堆栈，所述协议包含有IP、TCP、UDP、HTTP、HTTPU、HTTPMU、SSDP、 和GENA。\n本发明还提供一种在UPnP架构下以虚拟遥控器遥控家庭音频视频装置 的方法，包含步骤：使用操作装置在无线网络上连接UPnP虚拟遥控装置， 并通过该虚拟遥控装置获取服务；所述使用操作装置的系统内建的虚拟遥 控驱动程序在所述使用操作装置的使用者操作接口上，显示虚拟遥控器的 画面，该画面具有多个虚拟按键；所述使用者操作接口上的任一所述虚拟 按键接收到被点击的讯号，所述虚拟遥控驱动程序通过无线网络传出对应 于该讯号的控制讯息至内建于个人计算机的UPnP虚拟遥控装置主机软件模 块；所述UPnP虚拟遥控装置主机软件模块接收所述控制讯息，令所述虚拟 遥控驱动程序模拟一对应所述控制讯息的输入程序；所述UPnP虚拟遥控装 置主机软件模块将该输入程序传至操作系统及应用软件；所述操作系统及 应用软件执行该输入程序；所述UPnP虚拟遥控装置主机软件模块将执行该 输入程序的结果通过无线网络输出至一音频视频装置，其中，所述虚拟遥 控装置主机软件模块建构于窗口操作系统所提供的内建UPnP协议堆栈，所 述协议包含有IP、TCP、UDP、HTTP、HTTPU、HTTPMU、SSDP、和GENA。\n本发明还提供一种在UPnP架构下的虚拟遥控系统，包含有：一主机， 内建一支持UPnP控制端功能的媒体中心，及一虚拟遥控装置主机软件模块， 所述媒体中心用来仿真产生一个现行窗口操作系统以及该媒体中心所能够 接受的输入模式，并以信号连接于所述UPnP虚拟遥控装置主机软件模块， 用来仿真产生使用者的输入模式的操作系统；一使用操作装置，至少包含 一使用者操作接口，该使用操作装置的系统内建虚拟遥控驱动程序，该虚 拟遥控驱动程序将所述使用者操作接口上所接收到被点击的讯号通过无线 网络传出对应于该讯号的控制讯息至所述虚拟遥控装置主机软件模块；一 影音转接器(Set Top Box)，用来接收无线网络中来自所述虚拟遥控装置 主机软件模块的输入讯号；一音频视频装置，藉由传输线连接于所述影音 转接器，接收来自所述影音转接器的讯号，并输出该讯号。\n本发明还提供一种在UPnP架构下以虚拟遥控器遥控家庭音频视频装置 的方法，包含步骤：使用操作装置在无线网络上连接UPnP虚拟遥控装置， 并通过该虚拟遥控装置获取服务；所述使用操作装置的系统内建的虚拟遥 控驱动程序在所述使用操作装置的使用者操作接口上，显示虚拟遥控器的 画面，该画面具有多数个的虚拟按键；所述使用者操作接口上的任一所述 虚拟按键接收到被点击的讯号，所述虚拟遥控驱动程序通过无线网络传出 对应于该讯号的控制讯息至内建于个人计算机的UPnP虚拟遥控装置主机软 件模块；所述UPnP虚拟遥控装置主机软件模块接收所述控制讯息，令所述 虚拟遥控驱动程序模拟一对应所述控制讯息的输入程序；所述UPnP虚拟遥 控装置主机软件模块将该输入程序传至操作系统及应用软件；所述操作系 统及应用软件执行该输入程序；所述UPnP虚拟遥控装置主机软件模块将执 行该输入程序的结果通过无线网络输出至一影音转接器(Set Top Box)； 所述输入程序的结果藉由传输线由所述影音转接器传至一电视机进行输出 。\n附图说明\n图1为已知的UPnP通讯协议堆栈的示意图。\n图2为本发明的UPnP通讯协议堆栈的示意图。\n图3为本发明的使用架构图。\n图4为表示在UPnP架构下的处理架构图。\n图5为表示显示于个人数字助理屏幕上的操作画面图。\n附图标号说明\n100 无线网络\n101 媒体中心的主机\n102 UPnP使用者端\n103 音频视频装置\n110 媒体中心\n120 UPnP架构下的虚拟遥控器设备\n130 UPnP堆栈\n140 hid.dll\n210 HIDCLASS.SYS\n220 虚拟遥控装置主机软件模块\n230 网络驱动器\n240 虚拟遥控HID驱动程序模块\n310 IR接收器\n320 无线网络接收器\n400 个人数字助理主机\n401 个人数字助理屏幕\n402 虚拟遥控器\n410 启动键\n420 播放键\n具体实施方式\n参考图3，图3是本发明的使用架构图。在该架构下，计算机主机中内 建有一支持UPnP控制端功能的媒体中心，用来仿真产生一个现行窗口操作 系统以及该媒体中心所能够接受的输入模式，并以信号连接于UPnP虚拟遥 控装置主机软件模块，仿真于使用者的输入模式的操作系统。藉此，我们 可以使用一操作装置，例如个人数字助理、或笔记型计算机、或平板计算 机，在该使用操作装置的系统内建虚拟遥控驱动程序，当使用者点击操作 装置中的画面的话，则该虚拟遥控驱动模式就会将所接收到被点击的讯号 通过无线网络传出对应于该讯号的控制讯息至所述虚拟遥控装置主机软件 模块。当虚拟遥控装置主机软件模块接收所述控制的讯息，则令所述虚拟 遥控驱动程序模拟一对应所述控制讯息的输入程序并将该输入程序传至操 作系统及应用软件，由所述操作系统及应用软件执行该输入程序；\n所述虚拟遥控装置主机软件模块将执行该输入程序的结果通过无线网 络输出至一音频视频装置。\n一音频视频装置，至少包含一接收器和一音频视频输出装置，该接收 器接收无线网络中来自所述虚拟遥控装置主机模块的输入讯号，所述音频 视频输出装置输出所述输入讯号。该接收器亦可以以影音转接器(Set-Top Box)的型态独立于该音频视频装置，并将所接收到的音频视频讯号通过传 输线输出至该音频视频装置。\n参考图4，图4表示本发明在UPnP架构下的处理架构图。\n在本发明中是将两种主要的软件模块加入Windows OS操作系统中，来 完成整体的操作程序。\n其一，是虚拟遥控装置主机软件模块(220)。\n在这个部份，本发明依据UPnP标准来产生一种虚拟遥控器装置(以软 件为控制基础的遥控器装置)。此系建构于窗口操作系统所提供的内建UPnP 协议堆栈(built-in protocols stacks)(130)中，而该窗口操作系统包 含有图2所示的IP、TCP、UDP、HTTP、HTTPU、HTTPMU、SSDP、和GENA。 而且它将依循UPnP基本架构来进行寻址(Addressing)、搜寻(Discovery )、控制(Control)、和事件(Eventing)等等的功能。在本发明所提供以 软件控制的虚拟遥控器中，是利用触键服务(Button services)的方式， 让使用者可以通过网络，在UPnP控制端对所欲遥控的标的物进行控制。当 虚拟主机遥控装置主机模块(220)在遥控端通过网络接收到使用者的指令 之后，将与下述的模块进行讯号传输，藉由应用软件，在窗口操作系统下 产生输入模式(input event)。\n其二，是虚拟遥控HID(Human Interface Device人机接口装置)驱 动程序模块(240)。\n在窗口操作系统中，所有的输入装置(例如键盘、鼠标、IR接收器等 等)均通过HIDCLASS.SYS(210)系统模块后才进入核心程序模式(Kernel Mode)，一般市售有标准的网络驱动器(230)以信号连结该模块及无线网 络转接器(320)。若使用该标准驱动接口的话，则窗口操作系统上的应用 软件就可以产生一个独立装置(device-independent)的画面来对应使用 者的输入，该对应的画面可以依不同硬件装置呈现不同的图案。因此，藉 由写入一个特定的HID驱动程序模块(也就是虚拟遥控HID驱动程序模块 )(240)，就可以仿真产生一个现行窗口操作系统以及现存的应用软件(包 括Media Center PC Shell)所能够接受的输入模式(input events)，以 适应所述标准接口HIDCLASS.SYS(210)的需求。另一方面，它还可以信号 连接于所述UPnP虚拟遥控装置主机软件模块(220)，来决定要仿真何种操 作系统于使用者的输入模式。\n至于以遥控键盘的延伸使用方式及延伸概念而言，如果使用者要以虚 拟遥控键盘来取代传统的遥控器，同时又不希望虚拟遥控键盘上出现实际 硬件的按键的话，则藉由本发明所提供的所述UPnP架构下全定义的101/102 虚拟键盘，就可以达到同样的使用目的。UPnP控制端于控制侧通过UPnP装 置及UPnP服务中的搜寻(discovery)，来找出全功能的虚拟键盘装置来使 用。使用者只要按压呈现在虚拟键盘装置中的任何按键，就可以产生与按 压实体键盘相同的功能效果。一旦接收到来自虚拟键盘装置的指令，通过 网络，虚拟遥控装置主机软件模块就可以与虚拟遥控HID驱动程序(240) 进行信号的沟通连结。\n在虚拟遥控HID驱动程序模块(240)方面，将针对HIDCLASS.SYS(210 )虚拟一个全机能键盘，就如同标准区域USB键盘驱动程序(Standard Local USB Keyboard Driver)所进行者一般。其区别就在于通过HIDCLASS.SYS(210 )所键入的信号，会由UPnP虚拟遥控装置主机软件模块(220)所接收，而 不会由实体键盘所接收。从窗口操作接口和应用软件的角度看来，这是一 种对应于使用者输入的独立装置(device-independent)的画面，而不必 考虑使用者的指令是来自何处，无论是来自区域中的实体键盘也好，或是 来自所述两种通过网络的软件模块都无妨。\nUPnP是一个工业标准，在我们的家用个人计算机上执行这个软件后， 利用UPnP中所定义的Advertisement(通告)功能，在WLAN(Wireless Local Area Network无线区域网络)内来随时显现此『虚拟遥控器设备』的存在 。在任何支持UPnP控制端(UPnP Control Point)功能的设备，如PDA (Personal Digital Assistant个人数字助理)、Tablet PC(平板计算机 )，甚至其它桌上型计算机，在连上此网络后，就能够自动地发现此『虚拟 遥控器设备』，并可进一步去使用它，也就是操作家用个人计算机上可供远 程遥控的功能。\n在本发明中的实施例，是以具有媒体中心(Media Center)的个人计 算机及个人数字助理来完成UPnP架构下的虚拟遥控器设备。\n在本发明中，是将所述虚拟遥控装置主机软件模块(220)和虚拟遥控 HID驱动程序模块(240)两模块运用于具有媒体中心(110)的个人计算机 上，并且将UPnP控制点(UPnP Control Point)软件建制于UPnP架构下的 虚拟遥控设备(120)也就是个人数字助理上，再使所述具有媒体中心(110 )的个人计算机以及个人数字助理(120)连接于家庭无线网络中(例如 802.11a/b/g)。当启动所述个人计算机并执行其所对应的虚拟遥控装置主 机软件模块(220)和虚拟遥控HID驱动程序模块(240)，则藉由UPnP中所 定义的Advertisement(通告)功能，可侦知UPnP架构下的虚拟遥控装置。\n然后，启动所述个人数字助理，使之进入家庭无线网络所涵盖的范围 中，则该个人数字助理将于使用UPnP协议下的网络中开始搜寻可使用的 UPnP装置，从而通过网络找到虚拟遥控装置，接着进一步在个人数字助理 的屏幕上显示出通过该虚拟遥控装置所获取的服务选项及显示出使用者接 口(有时系呈现为HTML的格式)，藉此将使用者的指令利用所述装置传送到 家庭无线网络环境中的IR接收器(310)中。\n参考图5，图5表示显示于个人数字助理本体(400)的屏幕(401)上 的操作画面图。\n在实施例中，以图形显示虚拟遥控器(402)的画面，是以具有多数个 虚拟按键的型式呈现于个人数字助理的屏幕(401)上。藉由个人数字助理 屏幕(401)上所呈现的具有全功能的按键的虚拟遥控器(402)，使用者可 以一手手持个人数字助理本体(400)，另一手以触控笔直接点击个人数字 助理屏幕(401)上的虚拟遥控器(402)的按键。当使用者点击个人数字 助理屏幕(401)上的按键时，个人数字助理内建的控制点软件就会通过无 线网络传出一个”控制”的讯息到内建于所述个人计算机的UPnP虚拟遥控 装置主机软件模块(220)中。当所述UPnP虚拟遥控装置主机软件模块接收 到使用者的指令。\n例如当使用者点击一个启动键(410)时，UPnP虚拟遥控装置主机软件 模块(220)就会传出讯息致使虚拟遥控HID驱动程序(240)仿真出一个键 盘点击动作的输入程序，并传出至操作系统及应用软件来据以执行。藉此， 当应用软件接收到所述仿真的启动键(410)的键盘点击动作的输入指令之 后，即同时执行开启电源的动作。\n再例如当使用者点击一个PLAY(播放)键(420)时，UPnP虚拟遥控装 置主机软件模块就会传出讯息致使虚拟遥控HID驱动程序(240)仿真出一 个键盘点击动作的输入程序，并传出至操作系统及应用软件来据以执行。 藉此，当应用软件接收到所述仿真的PLAY(播放)键(420)的键盘点击动 作的输入指令之后，即同时执行播放的操作。\n在这种控制模式下，并不需要确认使用者的指令是来自何处，换句话 说，使用者指令可以来自家里实体的红外线遥控器，也可以是如本实施例 一般，点击个人数字助理屏幕(401)上的虚拟遥控器来进行播放等的功能 。如此一来，使用者就可以使其个人数字助理(400)通过无线网络及个人 计算机的功能，来实现虚拟的无线遥控器的目的。\n此构想可进一步扩充成『虚拟无线键盘』，或其它一般个人计算机输入 设备，用来操作家用个人计算机上的所有其它功能。