CN101827462A - 蓝牙无线通信系统的构架方法 - Google Patents

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刘冰
乔家庆
姚伟
杜倩倩
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Abstract

蓝牙无线通信系统的构架方法，属于无线通信领域，本发明是为了解决现有蓝牙无线通信技术中无法将多个蓝牙设备组建成系统，无法实现一个蓝牙上位机与多个蓝牙下位机之间的有效通信的问题。本发明方法包括：1.获取上位机蓝牙模块句柄；2.判断句柄获取情况；3.初始化上位机蓝牙模块；4.判断初始化情况；5.查询上位机蓝牙模块数据覆盖范围内的蓝牙下位机；6.蓝牙上位机与选定的M个蓝牙下位机建立连接组建系统，并获得M个连接句柄；7.判断系统组建情况；8.实现上位机与功能设备之间的数据通信；9.断开连接、释放句柄。本发明将多个蓝牙设备组建成系统，实现一个蓝牙上位机与多个蓝牙下位机之间的有效通信，用于蓝牙无线通信。

Description

蓝牙无线通信系统的构架方法
技术领域
本发明涉及一种无线通信系统的构架方法，属于无线通信领域。
背景技术
蓝牙（Bluetooth）是一种短距离无线通信技术，用于替代数字设备和计算机外设间的电缆连线以及实现数字设备间的无线组网。
蓝牙模块由于其具有体积小、功耗低的特点，能够方便地集成到大多数的数字设备中，应用领域非常广泛，包括手机、PDA、笔记本电脑、打印机和数码相机等。随着人们对于数字设备的移动性和灵活性的需求不断增加，以及全球众多顶尖通信和计算机厂商的大力支持和推动，各种蓝牙产品和蓝牙技术逐渐问世并得到完善。我国在蓝牙技术及蓝牙产品领域均有卓越的表现，蓝牙技术作为高新技术的一个发展方向，对于我国信息产业的发展有重大意义。
目前，利用蓝牙无线通信技术只能够完成两个蓝牙设备之间的数据通信，无法将多个蓝牙设备组建成系统，无法实现一个蓝牙上位机与多个蓝牙下位机之间的有效通信。
发明内容
本发明的目的是为解决现有蓝牙无线通信技术中无法将多个蓝牙设备组建成系统，无法实现一个蓝牙上位机与多个蓝牙下位机之间的有效通信的问题，提供了蓝牙无线通信系统的构架方法。
本发明是通过下述方案予以实现的：蓝牙无线通信系统的构架方法，所述方法使用的装置由蓝牙上位机及N个蓝牙下位机组成，所述的蓝牙上位机由上位机和上位机蓝牙模块组成，上位机蓝牙模块的数据输入输出端与上位机的数据输入输出端相连，所述的蓝牙下位机包括下位机蓝牙模块、FPGA和功能设备，上位机蓝牙模块与下位机蓝牙模块建立无线连接，下位机蓝牙模块的蓝牙数据输出端及输入端分别与FPGA的蓝牙数据输入端及输出端相连，FPGA的设备数据输出端及设备数据输入端分别与功能设备的设备数据输入端及设备数据输出端相连，其中，N为大于1且小于256的整数，
所述的蓝牙无线通信系统的构架方法包括如下步骤：
步骤一、上位机获取上位机蓝牙模块的控制句柄；
步骤二、判断步骤一中所述的控制句柄是否获取成功，
判断结果为是，执行步骤三，判断结果为否，提示操作失败并执行步骤一；
步骤三、将上位机蓝牙模块进行初始化；
步骤四、判断步骤三中所述的上位机蓝牙模块是否初始化成功，
判断结果为是，执行步骤五，判断结果为否，提示操作失败并执行步骤三；
步骤五、查询上位机蓝牙模块传输数据覆盖范围内存在的蓝牙下位机，并依次访问所述的蓝牙下位机的代码信息；
步骤六、蓝牙上位机与选定的M个蓝牙下位机建立连接组建系统，分别获得M个连接句柄，其中，M为大于1且小于8的整数；
步骤七、判断步骤六中所述的系统是否组建成功，
判断结果为是，执行步骤八，判断结果为否，提示操作失败并执行步骤六；
步骤八、利用步骤六中所述的每个蓝牙上位机与蓝牙下位机建立的连接句柄，通过上位机蓝牙模块与下位机蓝牙模块实现上位机与功能设备之间的数据通信；
步骤九、步骤八中所述的数据通信完成后断开蓝牙上位机与蓝牙下位机之间的连接，释放连接句柄及控制句柄。
本发明中所述的蓝牙无线通信系统的构架方法，首先该获取插在上位机上的上位机蓝牙模块的控制句柄，将上位机蓝牙模块进行初始化，之后通过控制所述的控制句柄、利用HCI（HostControlInterface，主机控制器接口）指令对上位机蓝牙模块进行各种操作，查询并访问上位机蓝牙模块传输数据覆盖范围内存在的蓝牙下位机的代码信息，蓝牙上位机与选定的M个蓝牙下位机建立连接组建系统，分别获得M个连接句柄，利用与每一个功能设备之间的连接句柄与所述的功能设备进行数据通信，上位机蓝牙模块控制整个通信过程并负责协调各个功能设备之间的关系，待操作完成，断开与每个功能设备之间的连接，并释放控制句柄，退出程序。
本发明的优势：
本发明创造研究并提出了组建蓝牙无线通信系统的系统构架方法，并首次将上位机与多个功能设备组建为一个有机的整体系统，上位机对各个功能设备起协调控制作用，每个功能设备独立工作，系统组建灵活、简单高效、节省了人们的时间和精力，突破了国内仅在两个蓝牙设备之间互相通信的技术，这对需要多个功能设备进行协调工作，并且对机动灵活性要求较高的场合特别适用，具有良好的通用性与可移植性。
附图说明
图1是具体实施方式一所述的蓝牙无线通信系统的构架方法所使用的装置的结构示意图；图2是具体实施方式一所述的蓝牙无线通信系统的构架方法的程序流程图；图3具体实施方式九所述的蓝牙无线通信系统的构架方法所使用的装置的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1、图2来说明本实施方式。蓝牙无线通信系统的构架方法，所述方法使用的装置由蓝牙上位机1及N个蓝牙下位机2组成，所述的蓝牙上位机1由上位机1-1和上位机蓝牙模块1-2组成，上位机蓝牙模块1-2的数据输入输出端与上位机1-1的数据输入输出端相连，所述的蓝牙下位机2包括下位机蓝牙模块2-1、FPGA2-2和功能设备2-3，上位机蓝牙模块1-2与下位机蓝牙模块2-1建立无线连接，下位机蓝牙模块2-1的蓝牙数据输出端及输入端分别与FPGA2-2的蓝牙数据输入端及输出端相连，FPGA2-2的设备数据输出端及设备数据输入端分别与功能设备2-3的设备数据输入端及设备数据输出端相连，其中，N为大于1且小于256的整数，
所述的蓝牙无线通信系统的构架方法包括如下步骤：
步骤一、上位机1-1获取上位机蓝牙模块1-2的控制句柄；
步骤二、判断步骤一中所述的控制句柄是否获取成功，
判断结果为是，执行步骤三，判断结果为否，提示操作失败并执行步骤一；
步骤三、将上位机蓝牙模块1-2进行初始化；
步骤四、判断步骤三中所述的上位机蓝牙模块1-2是否初始化成功，
判断结果为是，执行步骤五，判断结果为否，提示操作失败并执行步骤三；
步骤五、查询上位机蓝牙模块1-2传输数据覆盖范围内存在的蓝牙下位机2，并依次访问所述的蓝牙下位机2的代码信息；
步骤六、蓝牙上位机1与选定的M个蓝牙下位机2建立连接组建系统，分别获得M个连接句柄，其中，M为大于1且小于8的整数；
步骤七、判断步骤六中所述的系统是否组建成功，
判断结果为是，执行步骤八，判断结果为否，提示操作失败并执行步骤六；
步骤八、利用步骤六中所述的每个蓝牙上位机1与蓝牙下位机2建立的连接句柄，通过上位机蓝牙模块1-2与下位机蓝牙模块2-1实现上位机1-1与功能设备2-3之间的数据通信；
步骤九、步骤八中所述的数据通信完成后断开蓝牙上位机1与蓝牙下位机2之间的连接，释放连接句柄及控制句柄。
本实施方式中所述的装置支持可查询最多255个蓝牙下位机2，最多与7个激活状态的蓝牙下位机2保持同步收发数据。
在步骤六中，所述选定的M个蓝牙下位机2是系统根据要完成任务的需要，选择带有能实现特定功能的功能设备2-3的蓝牙下位机2。
本实施方式中所述的FPGA2-2选用Cyclone系列EP1C6T144I7实现。
本实施方式中所述的蓝牙无线通信系统的构架方法，首先该获取插在上位机1-1上的上位机蓝牙模块1-2的控制句柄，将上位机蓝牙模块1-2进行初始化，之后通过控制所述的控制句柄、利用HCI（HostControlInterface,主机控制器接口）指令对上位机蓝牙模块1-2进行各种操作，查询并访问上位机蓝牙模块1-2传输数据覆盖范围内存在的蓝牙下位机2的代码信息，上位机1-1从N个蓝牙下位机2中选择能够完成特定任务的M个功能设备2-3，蓝牙上位机1与选定的M个蓝牙下位机2建立连接组建系统，分别获得M个连接句柄，利用与每一个功能设备2-3之间的连接句柄与所述的功能设备2-3进行数据通信，上位机蓝牙模块1-2控制整个通信过程并负责协调各个功能设备2-3之间的关系，待操作完成，断开与每个功能设备2-3之间的连接，并释放控制句柄，退出程序。所述的程序具有友好的用户操作界面，操作界面简单明了，设置有防误操作设计，使用起来安全放心。
本发明的优势：
本发明创造研究并提出了组建蓝牙无线通信系统的系统构架方法，并首次将上位机1-1与多个功能设备2-3组建为一个有机的整体系统，上位机1-1对各个功能设备2-3起协调控制作用，每个功能设备2-3独立工作，系统组建灵活、简单高效、节省了人们的时间和精力，突破了国内仅在两个蓝牙设备之间互相通信的技术，这对需要多个功能设备2-3进行协调工作，并且对机动灵活性要求较高的场合特别适用，具有良好的通用性与可移植性。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一所述的蓝牙无线通信系统的构架方法的区别在于，所述的上位机蓝牙模块1-2采用带有CSR公司生产的型号为BlueCore01~BlueCore04的蓝牙芯片的USB接口蓝牙适配器实现。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一所述的蓝牙无线通信系统的构架方法的区别在于，所述的下位机蓝牙模块2-1采用金瓯公司生产的带UART接口的BTM0304C1H百米蓝牙模块实现。
所述的UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter），即通用异步接收/发送装置，是一种串行数据总线，用于异步通信。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一所述的蓝牙无线通信系统的构架方法的区别在于，所述的功能设备2-3是A/D转换模块、RS422通讯模块、1553B监测模块、状态监测模块或开关控制模块。
本实施方式中每个功能设备2-3都可以独立工作，系统组建灵活，上位机则对各个功能设备2-3起协调控制作用，蓝牙上位机1可以根据完成任务的需要，能够自行设定系统的开始或停止工作状态、能够通过指令控制各个功能设备2-3、能够接收功能设备2-3执行命令后反馈的状态结果、能够与RS422数据总线进行通讯及对1553B总线进行数据监测。
用户通过上位机1-1控制整个系统的运行。1553B监测模块实施数据监测任务，并实时将数据返回上位机1-1进行检查判断，当检测出现异常状况时，上位机1-1命令开关控制模块执行相应动作，即闭合所需要的开关，断开无关的开关，当所述的动作完成之后，开关控制模块返回给上位机1-1其执行结果，上位机1-1在其正确执行的基础上命令A/D转换模块及状态检测模块工作，A/D转换模块和状态检测模块将经过A/D转换后的数据和状态检测结果返回，通过对上位机1-1接收到的数据进行解码、变换等处理后，将结果显示给用户，如果需要，用户还可以与RS422数据总线通讯。
另外，A/D转换模块、状态检测模块、开关控制模块都设计为多通道模块，可独立工作，用户可以通过上位机1-1对单个功能设备2-3进行控制。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一所述的蓝牙无线通信系统的构架方法的区别在于，在步骤三中，所述的对上位机蓝牙模块1-2进行初始化设置包括：复位设置、读缓冲区大小设置、事件过滤器设置、扫描使能设置、连接接收超时时间设置、寻呼超时时间设置。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一所述的蓝牙无线通信系统的构架方法的区别在于，在步骤五中，所述的访问蓝牙下位机2的代码信息的过程为：上位机1-1通过上位机蓝牙模块1-2及下位机蓝牙模块2-1向FPGA2-2发送代码查询指令，FPGA2-2接收到代码查询指令后返回代码寄存器中存储的功能设备2-3的代码信息，所述的代码信息包括系列代码及模块代码信息。
本实施方式中所述的系列代码信息是指，在有P组蓝牙无线通信系统存在时，所述的功能设备2-3处于的第p组蓝牙无线通信系统的代码信息，其中P为大于或等于1的整数，p为大于或等于1且小于等于P的整数；
本实施方式中所述的模块代码信息是指，一组蓝牙无线通信系统中，所述的功能设备2-3处于的第n个蓝牙下位机2的代码信息，其中，n为大于或等于1且小于等于N的整数。
本实施方式中所述的代码查询指令的结构及代码信息的结构由蓝牙包头数据、读/写状态信息和寄存器代码组成，其中，代码查询指令的读/写状态信息为读状态，代码信息的读/写状态信息为读状态。
所述的读/写状态信息表示蓝牙下位机2进行相应的读写操作，数据在读状态时为蓝牙下位机2向蓝牙上位机1的返回数据；数据在写状态时为蓝牙上位机1向蓝牙下位机2写入的数据。所述的寄存器代码表示在FPGA中预先设定的、记载有功能设备2-3的设备信息。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一所述的蓝牙无线通信系统的构架方法的区别在于，在步骤八中，所述的上位机1-1与功能设备2-3之间的数据通信过程中，上位机1-1向功能设备2-3发送数据的过程为：上位机1-1通过上位机蓝牙模块1-2及下位机蓝牙模块2-1向FPGA2-2发送蓝牙数据包，FPGA2-2对接收到的蓝牙数据包进行解码、信息处理后发送给功能设备2-3。
本实施方式中所述的蓝牙数据包的结构由蓝牙包头数据、读/写状态信息、寄存器代码和通讯数据组成，其中，蓝牙数据包的读/写状态信息为写状态。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一所述的蓝牙无线通信系统的构架方法的区别在于，在步骤八中，所述的上位机1-1与功能设备2-3之间的数据通信过程中，功能设备2-3向上位机1-1发送数据的过程为：功能设备2-3将设备数据发送至FPGA2-2中，并在FPGA2-2中实现对设备数据的信息处理和编码后，生成返回蓝牙数据包，FPGA2-2通过下位机蓝牙模块2-1及上位机蓝牙模块1-2向上位机1-1发送返回蓝牙数据包。
本实施方式中所述的返回蓝牙数据包的结构由蓝牙包头数据、读/写状态信息、寄存器代码和通讯数据组成，其中，返回蓝牙数据包的读/写状态信息为读状态。
具体实施方式九：下面结合图3具体说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一所述的蓝牙无线通信系统的构架方法的区别在于，所述的蓝牙下位机2还包括SRAM存储器2-4，SRAM存储器2-4的数据输入输出端与FPGA2-2的数据输入输出端相连，在步骤八中还包括以下步骤：当上位机1-1发送的数据的数据采集速率在每秒兆字节以上时，下位机蓝牙模块2-1接收到的数据暂存在SRAM存储器2-4内部。
本实施方式中还包括SRAM存储器2-4，用于下位机蓝牙模块2-1接收到采集速率高的数据时，进行数据缓存，实现上位机1-1与功能设备2-3之间的实时通信。

Claims (9)

1.蓝牙无线通信系统的构架方法，所述方法使用的装置由蓝牙上位机（1）及N个蓝牙下位机（2）组成，所述的蓝牙上位机（1）由上位机（1-1）和上位机蓝牙模块（1-2）组成，上位机蓝牙模块（1-2）的数据输入输出端与上位机（1-1）的数据输入输出端相连，所述的蓝牙下位机（2）包括下位机蓝牙模块（2-1）、FPGA（2-2）和功能设备（2-3），上位机蓝牙模块（1-2）与下位机蓝牙模块（2-1）建立无线连接，下位机蓝牙模块（2-1）的蓝牙数据输出端及输入端分别与FPGA（2-2）的蓝牙数据输入端及输出端相连，FPGA（2-2）的设备数据输出端及设备数据输入端分别与功能设备（2-3）的设备数据输入端及设备数据输出端相连，其中，N为大于1且小于256的整数，
其特征是，所述的蓝牙无线通信系统的构架方法包括如下步骤：
步骤一、上位机（1-1）获取上位机蓝牙模块（1-2）的控制句柄；
步骤二、判断步骤一中所述的控制句柄是否获取成功，
判断结果为是，执行步骤三，判断结果为否，提示操作失败并执行步骤一；
步骤三、将上位机蓝牙模块（1-2）进行初始化；
步骤四、判断步骤三中所述的上位机蓝牙模块（1-2）是否初始化成功，
判断结果为是，执行步骤五，判断结果为否，提示操作失败并执行步骤三；
步骤五、查询上位机蓝牙模块（1-2）传输数据覆盖范围内存在的蓝牙下位机（2），并依次访问所述的蓝牙下位机（2）的代码信息；
步骤六、蓝牙上位机（1）与选定的M个蓝牙下位机（2）建立连接组建系统，分别获得M个连接句柄，其中，M为大于1且小于8的整数；
步骤七、判断步骤六中所述的系统是否组建成功，
判断结果为是，执行步骤八，判断结果为否，提示操作失败并执行步骤六；
步骤八、利用步骤六中所述的每个蓝牙上位机（1）与蓝牙下位机（2）建立的连接句柄，通过上位机蓝牙模块（1-2）与下位机蓝牙模块（2-1）实现上位机（1-1）与功能设备（2-3）之间的数据通信；
步骤九、步骤八中所述的数据通信完成后断开蓝牙上位机（1）与蓝牙下位机（2）之间的连接，释放连接句柄及控制句柄。
2.根据权利要求1所述的蓝牙无线通信系统的构架方法，其特征在于：所述的上位机蓝牙模块（1-2）采用带有CSR公司生产的型号为BlueCore01~BlueCore04的蓝牙芯片的USB接口蓝牙适配器实现。
3.根据权利要求1所述的蓝牙无线通信系统的构架方法，其特征在于：所述的下位机蓝牙模块（2-1）采用金瓯公司生产的带UART接口的BTM0304C1H百米蓝牙模块实现。
4.根据权利要求1所述的蓝牙无线通信系统的构架方法，其特征在于：所述的功能设备（2-3）是A/D转换模块、RS422通讯模块、1553B监测模块、状态监测模块或开关控制模块。
5.根据权利要求1所述的蓝牙无线通信系统的构架方法，其特征在于：在步骤三中，所述的对上位机蓝牙模块（1-2）进行初始化设置包括：复位设置、读缓冲区大小设置、事件过滤器设置、扫描使能设置、连接接收超时时间设置、寻呼超时时间设置。
6.根据权利要求1所述的蓝牙无线通信系统的构架方法，其特征在于：在步骤五中，所述的访问蓝牙下位机（2）的代码信息的过程为：上位机（1-1）通过上位机蓝牙模块（1-2）及下位机蓝牙模块（2-1）向FPGA（2-2）发送代码查询指令，FPGA（2-2）接收到代码查询指令后返回代码寄存器中存储的功能设备（2-3）的代码信息，所述的代码信息包括系列代码信息及模块代码信息。
7.根据权利要求1所述的蓝牙无线通信系统的构架方法，其特征在于：在步骤八中，所述的上位机（1-1）与功能设备（2-3）之间的数据通信过程中，上位机（1-1）向功能设备（2-3）发送数据的过程为：上位机（1-1）通过上位机蓝牙模块（1-2）及下位机蓝牙模块（2-1）向FPGA（2-2）发送蓝牙数据包，FPGA（2-2）对接收到的蓝牙数据包进行解码、信息处理后发送给功能设备（2-3）。
8.根据权利要求1所述的蓝牙无线通信系统的构架方法，其特征在于：在步骤八中，所述的上位机（1-1）与功能设备（2-3）之间的数据通信过程中，功能设备（2-3）向上位机（1-1）发送数据的过程为：功能设备（2-3）将设备数据发送至FPGA（2-2）中，并在FPGA（2-2）中实现对设备数据的信息处理和编码后，生成返回蓝牙数据包，FPGA（2-2）通过下位机蓝牙模块（2-1）及上位机蓝牙模块（1-2）向上位机（1-1）发送返回蓝牙数据包。
9.根据权利要求1所述的蓝牙无线通信系统的构架方法，其特征在于：所述的蓝牙下位机（2）还包括SRAM存储器（2-4），SRAM存储器（2-4）的数据输入输出端与FPGA（2-2）的数据输入输出端相连，在步骤八中还包括以下步骤：当上位机（1-1）发送的数据的数据采集速率在每秒兆字节以上时，下位机蓝牙模块（2-1）接收到的数据暂存在SRAM存储器（2-4）内部。
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