CN102510303A

CN102510303A - 适合于跳绳过程数据传输的格式集及系统

Info

Publication number: CN102510303A
Application number: CN2011104198200A
Authority: CN
Inventors: 钟代笛; 段小炼; 赵荻; 陈海燕
Original assignee: Chongqing University; Chongqing Academy of Science and Technology
Current assignee: Changsha Baique Technology Co ltd
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-12-15
Also published as: CN102510303B

Abstract

本发明公开了一种适合于跳绳过程数据传输的格式集及系统，属于蓝牙技术应用领域。该数据格式集包括与蓝牙低功耗传输技术中定义的属性协议相兼容的特征，该特征包括跳绳次数特征、跳绳频率特征、测量开关特征；每个特征都有其独有的UUID标识码，并且包括一个特征值。通过本发明，填补了在跳绳过程测量数据方面，蓝牙技术中数据格式集和控制指令使用上的空白，能够使跳绳活动的过程数据以低功耗、低延迟、低成本、标准化的方式在设备间进行传输，与同类跳绳装置相比具有更长的电池使用时间和更广泛的设备连通性能。

Description

适合于跳绳过程数据传输的格式集及系统

技术领域

本发明涉及数据传输格式集及传输系统，尤其是一种适合于跳绳活动中跳绳过程数据传输的数据格式集及系统。

背景技术

跳绳是一种常见的、易得的、价格亲民的健身体育用品，为广大人民群众所广泛使用。在某些情况下，有必要记录跳绳使用者绕手柄转动跳绳的次数和频率数据，诸如在体育比赛中需要记录选手的成绩，在健身或康复训练中需要记录使用者的跳绳运动量。但是仅依靠人工计数，不仅费时费力，而且容易出差错，在许多实际情况下都不具备可操作性。

随着技术的发展，在市场上出现了具有自动计数功能的跳绳，此类跳绳在常规跳绳装置(至少包括手柄、绳)的基础之上加装了测量计算单元、控制开关和显示单元，诸如在专利号为CN201840814U和CN201939932U的专利中均有所介绍。

然而，上述自动计数跳绳极其依赖于人工干预，无法实现全程自动化数据采集，产品易用性较弱。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种适合于跳绳过程数据传输的格式集，填补了在跳绳过程数据方面，蓝牙低功耗无线传输技术中数据格式和控制指令使用上的空白；本发明的另一目的是提供一种适合于跳绳过程数据传输的系统，以达到采用蓝牙技术在跳绳与数据收集终端之间实现跳绳过程数据传输的目的。

为了实现上述目的，本发明提供了一种适合于跳绳过程数据传输的格式集，其特征在于：包括与蓝牙低功耗传输技术中定义的属性协议相兼容的特征，所述特征由跳绳次数特征、跳绳频率特征和测量开关特征组成；

每个特征都具备一个独有的符合UUID标准的UUID统一识别符，并且包括一个特征值，其中所述跳绳次数特征、跳绳频率特征中特征值为一个按小字节序方式排列的16比特无符号整数，所述测量开关特征中特征值为一个按小字节序方式排列的8比特无符号整数。

所述跳绳次数特征中特征值用于表示当前测量过程中跳绳绕手柄转动的总次数；

所述跳绳频率特征中特征值用于表示当前跳绳手柄转动的瞬时频率，其单位为次/分；

所述测量开关特征中特征值用于表示跳绳内部测量计算单元的工作状态，其中所述特征值为0表示所述测量计算单元已停止测量，所述特征值为1表示所述测量计算单元在测量中。

所述测量开关特征中特征值可读写，当向所述测量开关特征写入“1”时所述测量计算单元清零并开始测量，当向所述测量开关特征写入“0”时所述测量计算单元停止测量。

本发明还提供一种适合于跳绳过程数据传输的系统，其特征在于包括跳绳装置和数据收集终端，其中两者之间按照权利要求1所述的格式集传输数据：所述跳绳数据格式集包括与蓝牙低功耗传输技术中定义的属性协议相兼容的特征，所述特征由跳绳次数特征、跳绳频率特征和测量开关特征组成；

每个特征都具备一个独有的符合UUID标准的UUID统一识别符，并且包括一个特征值，其中所述跳绳次数特征、跳绳频率特征中特征值为一个按小字节序方式排列的16比特无符号整数，所述测量开关特征中特征值为一个按小字节序方式排列的8比特无符号整数；

所述跳绳装置包括手柄、跳绳、测量计算单元、中央处理单元和第一蓝牙传输单元，且所述数据收集终端包括第二蓝牙传输单元、数据存储单元、数据处理单元和用户交互单元：

所述手柄和跳绳用于协助使用者完成跳绳运动；

所述用户交互单元用于接收用户操作指令，并且将所述操作指令传输给所述数据处理单元；

所述数据处理单元用于接收所述用户操作指令，将所述用户操作指令转换成基于蓝牙低功耗传输技术中属性协议的读操作指令或者写操作指令并且在确定所述读操作指令或者写操作指令的写入数据内容和写入目标对象后通过所述第二蓝牙传输单元传输给所述第一蓝牙传输单元；

所述第一蓝牙传输单元用于通过蓝牙低功耗传输技术与所述第二蓝牙传输单元建立双向数据传输通道，在接收到所述写操作指令时根据对应的用户操作指令将所述测量开关特征的特征值写为“1”或者“0”，通过所述中央处理单元控制所述测量计算单元的工作状态，在接收到读操作指令时读取所述测量计算单元中的跳绳次数以及跳绳频率，将所述测量开关特征、跳绳次数、跳绳频率进行格式封装，形成跳绳过程数据格式集，再将所述跳绳过程数据格式集通过蓝牙低功耗传输技术中的属性协议进行属性封装，形成跳绳过程数据属性，并且将所述跳绳过程数据属性通过读反馈指令传输给所述第二蓝牙传输单元；

所述测量计算单元用于当所述测量开关特征中特征值写为“1”时，将所述测量计算单元清零并开始测量和计算跳绳过程中的跳绳次数以及跳绳频率，当所述测量开关特征中特征值写为“0”，停止测量和计算跳绳过程中的跳绳次数以及跳绳频率；

所述第二蓝牙传输单元用于接收所述跳绳过程数据属性，并且将所述跳绳过程数据属性进行解封装，将解封装后的跳绳过程数据传输给所述数据存储单元进行存储。

所述跳绳装置还包括控制开关，其中所述控制开关用于通过所述中央处理单元控制所述第一蓝牙传输单元的开关状态，控制所述测量计算单元进行清零操作，并且通过所述中央处理单元将所述控制开关的开关状态传输给所述第一蓝牙传输单元。

所述跳绳装置还包括LED信号灯，其中所述LED信号灯用于通过不同颜色来反映所述控制开关的当前状态。

所述数据收集终端还包括显示单元，其中所述显示单元用于显示收集到的跳绳过程数据。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、通过本发明，填补了在跳绳过程数据方面和控制参数方面，蓝牙技术中数据格式集和控制指令使用上的空白，从而达到采用蓝牙技术实现跳绳过程数据和控制指令传输的目的；

2、通过采用蓝牙低功耗传输技术来传输跳绳过程数据和控制参数，实现了跳绳装置与数据收集终端之间的低功耗、低延迟、低成本、标准化的数据交换功能，延长了电池的使用时间，扩展了装置的连通性能；并且可以远程控制跳绳过程中数据的采集，从而减少在跳绳的数据采集过程中的人工干预，实现全程自动化数据采集。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明中该适合于跳绳过程数据传输的系统的电路原理图；

图2是本发明中跳绳过程数据传输方法的流程图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

为了减少在跳绳的数据采集过程中的人工干预，实现全程自动化数据采集，可以在目前跳绳装置的基础上加装无线传输单元。内置有无线传输单元的跳绳装置在进入市场并被大众消费者接受前，必须满足以下条件，才能在市场上具备足够的竞争力：1)成本较低，如果价格高过普通可计数跳绳装置太多，则不易被接受；2)功耗较低，跳绳的手柄体积较小，为无线传输单元供电的电池体积和电量也较小，如果传输的功耗过高的话，会严重影响使用寿命和用户友好度；3)广泛的设备连通性，如果能以标准化的方式发送数据，对应的数据收集设备就可以用标准化的通信单元来接收数据，该跳绳装置就可以与大量的不同种类的数据收集设备进行数据传输，为上层应用的设计提供了极好的基础平台，能够让厂家迅速进行应用创新和市场扩展。另外，标准单元的规模化应用也会导致成本的进一步下降。

此外，蓝牙技术是在消费类电子产品领域中比较常用的一种短距离无线通信技术。2010年所推出的蓝牙技术4.0版本中包含了蓝牙低功耗传输技术(Bluetooth Low Energy)，使得通过纽扣电池提供能量的传感测量设备能够以在100米之内以最高可达1Mbps的传输速率来传输数据，并且工作长达数月或数年之久。采用蓝牙技术来传输跳绳活动的过程数据，对于跳绳装置来说，从成本、功能、便携性和能耗等方面都比较适宜。借助蓝牙芯片在全世界超过10亿片的保有量，此类跳绳的生产厂商可以快速扩展其市场。然而，仅仅将蓝牙通信单元置入跳绳装置内并不能保证相关数据就能被数据收集终端所接收，这是因为目前的蓝牙技术在应用层层面并没有专用于跳绳的数据格式、控制指令和传输机制，其最终结果就是跳绳装置与数据收集终端之间无法真正的进行数据通信。

本发明针对蓝牙技术在跳绳方面的应用层层面的空白，提供了一种适合于跳绳过程数据传输的格式集，其包括与蓝牙低功耗传输技术中定义的属性协议相兼容的特征，该特征由跳绳次数特征、跳绳频率特征和测量开关特征组成，其中每个特征都具备独有的符合UUID(Universally Unique Identifier，通用唯一识别码)标准的标识符，用以在蓝牙低功耗无线通信协议栈内部进行统一标识，即UUID统一识别符，并且每个特征均包括且仅包括一个字段，即特征值。跳绳次数特征、跳绳频率特征中特征值为一个按小字节序(Little-Endian)方式排列的16比特无符号整数，所述测量开关特征中特征值为一个按小字节序方式排列的8比特无符号整数(8-bit unsigned integer)。

上述测量开关特征包括一个独有的UUID统一标识码1以及其特征值1，其中特征值1为一个按小字节序方式排列的8比特无符号整数，该特征值1表示跳绳装置内部的测量计算单元的工作状态，当该特征值1为“0”则表示该测量计算单元已经停止测量，该特征值为“1”则表示该测量计算单元在测量中。

此外，该测量开关特征中特征值1既是可读的，也是可写的。当数据收集终端对该特征值1写入值“1”时，跳绳装置内部的测量计算单元清零并开始测量。当数据收集终端对该特征值1写入值“0”时，跳绳装置内部的测量计算单元停止测量。

上述跳绳次数特征包括一个独有的UUID统一标识码2以及特征值2，其中特征值2为一个按小字节序(Little-Endian)方式排列的16比特无符号整数(16-bitunsigned integer)，该特征值2表示当前测量过程中(即自测量计算单元最近一次清零并开始测量起至当前为止)跳绳绕手柄转动的总次数。数据收集终端可以通过读取特征值2以获得跳绳绕手柄转动的总次数。

上述跳绳频率特征包括一个独有的UUID统一标识码3以及特征值3，其中特征值3为一个按小字节序(Little-Endian)方式排列的16比特无符号整数(16-bitunsigned integer)，该特征值3表示当前跳绳绕手柄转动的瞬时频率，其单位是“次/分”。数据收集终端可以通过读取特征值3以获得跳绳绕手柄转动的瞬时频率。

如图1所示，适合于跳绳过程数据传输的系统包括跳绳装置和数据收集终端，其中两者之间按照上述跳绳过程数据格式集传输数据。

该跳绳装置包括手柄、跳绳、控制开关、测量计算单元、LED信号灯、中央处理单元和第一蓝牙传输单元，该数据收集终端包括第二蓝牙传输单元、数据存储单元、数据处理单元、用户交互单元和显示单元。手柄和跳绳用于协助使用者完成跳绳运动；用户交互单元用于接收用户操作指令，并且将该操作指令传输给数据处理单元。

数据处理单元用于接收所述用户操作指令，将上述用户操作指令转换成基于蓝牙低功耗传输技术中属性协议的读操作指令或者写操作指令并且在确定所述读操作指令或者写操作指令的写入数据内容和写入目标对象后通过第二蓝牙传输单元传输给第一蓝牙传输单元，从而实现远程控制跳绳过程中数据的采集。

第一蓝牙传输单元用于通过蓝牙低功耗传输技术与该第二蓝牙传输单元建立双向数据传输通道，在接收到写操作指令(即蓝牙低功耗传输技术中属性协议所包含的Write Request指令)时将测量开关特征中特征值写为“1”或者“0”，通过中央处理单元控制该测量计算单元的工作状态，其中央处理单元根据写操作指令的写入数据内容来控制测量计算单元的工作状态，此过程为成熟的技术，在此不对其具体的工作原理做详细阐述。在接收到读操作指令(即蓝牙低功耗传输技术中属性协议所包含的Read By Type Request和Read Request指令中的一种或两种)时读取测量计算单元中的跳绳次数以及跳绳频率，将测量开关特征、跳绳次数、跳绳频率进行格式封装，形成跳绳过程数据格式集，再将该跳绳过程数据格式集通过蓝牙低功耗传输技术中的属性协议进行属性封装，形成跳绳过程数据属性，并且将该跳绳过程数据属性通过读反馈指令(即蓝牙低功耗传输技术中属性协议所包含的Read Response指令)传输给第二蓝牙传输单元。

测量计算单元用于当测量开关特征中特征值写为“1”时，开始测量和计算跳绳过程中的跳绳次数以及跳绳频率，当测量开关特征中特征值写为“0”，停止测量和计算跳绳过程中的跳绳次数以及跳绳频率。

第二蓝牙传输单元用于接收所述跳绳过程数据属性，并且将上述跳绳过程数据属性进行解封装，将解封装后的跳绳过程数据传输给数据存储单元进行存储。

控制开关可以通过中央处理单元来控制所述第一蓝牙传输单元的开关状态。控制开关可以直接控制或者通过中央处理单元间接控制该测量计算单元进行清零操作。此外，中央处理单元可以接收控制开关的开关状态并且通过LED信号灯由不同的颜色来反映所述控制开关的当前状态。第二蓝牙传输单元接收到的跳绳过程数据通过数据处理单元处理后，由显示单元显示，其中跳绳过程数据在数据处理单元中的处理过程为成熟的技术，在此不予累述。

如图2所示，该跳绳过程数据传输方法由以下步骤组成：

S1、跳绳装置内的第一蓝牙传输单元与数据收集终端内的第二蓝牙传输单元通过蓝牙低功耗传输技术建立双向数据传输通道；

S2、用户下达开始数据测量的用户操作指令，数据处理单元将该用户操作指令转换成基于蓝牙低功耗传输技术中属性协议的写操作指令，并且通过第二蓝牙传输单元传输给第一蓝牙传输单元，将测量开关特征的特征值写为“1”，测量计算单元清零并开始测量和计算跳绳过程数据(即跳绳次数和跳绳频率)；

S3、用户下达开始读取测量数据的用户操作指令，数据处理单元将该用户操作指令转换成基于蓝牙低功耗传输技术中属性协议的读操作指令，并且通过第二蓝牙传输单元传输给第一蓝牙传输单元；

S4、第一蓝牙传输单元从测量计算单元中读取跳绳过程数据(即跳绳次数和跳绳频率)，将测量开关特征、跳绳次数、跳绳频率进行格式封装，形成跳绳过程数据格式集，再将该跳绳过程数据格式集通过蓝牙低功耗传输技术中的属性协议进行属性封装，形成跳绳过程数据属性，并且将该跳绳过程数据属性通过读反馈指令传输给第二蓝牙传输单元；

S6、第二蓝牙传输单元对跳绳过程数据属性进行解封装，取出测量得到的跳绳过程数据，并传给数据收集设备的数据存储单元进行存储；

S7、根据用户的需求，重复步骤S3～S6，直到数据测量过程结束；

S8、用户下达结束数据测量的用户操作指令，数据处理单元将该用户操作指令转换成基于蓝牙低功耗传输技术中属性协议的写操作指令，并且通过第二蓝牙传输单元传输给第一蓝牙传输单元，将测量开关特征中的特征值写为“0”，测量计算单元结束测量和计算工作；

S9、数据传输完成，关闭第一蓝牙传输单元与第二蓝牙传输单元之间的通讯连接。

所述跳绳装置和数据收集终端分别承担服务器(Server)和客户端(Client)的角色，且这两个角色定义于蓝牙低功耗传输技术中。

跳绳过程数据属性包括属性类型、属性指针和属性值，其中该属性类型具备唯一的一个UUID标识码，属性指针由服务器自行指派并且属性值即为跳绳过程数据。

在使用属性协议进行数据传输之前，跳绳装置的第一蓝牙传输单元和数据收集终端的第二蓝牙传输单元之间必须按照蓝牙低功耗传输技术标准所规定的工作流程完成链路层的连接，并且建立属性协议所专用的L2CAP通道。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种适合于跳绳过程数据传输的格式集，其特征在于：包括与蓝牙低功耗传输技术中定义的属性协议相兼容的特征，所述特征由跳绳次数特征、跳绳频率特征和测量开关特征组成；

2.根据权利要求1所述的适合于跳绳过程数据传输的格式集，其特征在于：所述跳绳次数特征中特征值用于表示当前测量过程中跳绳绕手柄转动的总次数；

3.根据权利要求2所述的适合于跳绳过程数据传输的格式集，其特征在于：所述测量开关特征中特征值可读写，当向所述测量开关特征写入“1”时所述测量计算单元清零并开始测量，当向所述测量开关特征写入“0”时所述测量计算单元停止测量。

4.一种适合于跳绳过程数据传输的系统，其特征在于包括跳绳装置和数据收集终端，其中两者之间按照权利要求1所述的格式集传输数据：所述跳绳数据格式集包括与蓝牙低功耗传输技术中定义的属性协议相兼容的特征，所述特征由跳绳次数特征、跳绳频率特征和测量开关特征组成；

5.根据权利要求4所述的适合于跳绳过程数据传输的系统，其特征在于：所述跳绳装置包括手柄、跳绳、测量计算单元、中央处理单元和第一蓝牙传输单元，且所述数据收集终端包括第二蓝牙传输单元、数据存储单元、数据处理单元和用户交互单元：

所述手柄和跳绳用于协助使用者完成跳绳运动；

6.根据权利要求5所述的适合于跳绳过程数据传输的系统，其特征在于：所述跳绳装置还包括控制开关，其中所述控制开关用于通过所述中央处理单元控制所述第一蓝牙传输单元的开关状态，控制所述测量计算单元进行清零操作，并且通过所述中央处理单元将所述控制开关的开关状态传输给所述第一蓝牙传输单元。

7.根据权利要求6所述的适合于跳绳过程数据传输的系统，其特征在于：所述跳绳装置还包括LED信号灯，其中所述LED信号灯用于通过不同颜色来反映所述控制开关的当前状态。

8.根据权利要求5所述的适合于跳绳过程数据传输的系统，其特征在于：所述数据收集终端还包括显示单元，其中所述显示单元用于显示收集到的跳绳过程数据。