CN107466003A - 物联网蓝牙网关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物联网蓝牙网关设备，包括蓝牙模块以及处理器，所述蓝牙模块用于接收蓝牙信号，所述处理器用于对所述蓝牙信号进行解析，当所述蓝牙模块和所述处理器均处于工作模式时，所述处理器和所述蓝牙模块用于通过中断唤醒进行相互控制。本发明的物联网蓝牙网关设备采用了功耗极低的LPWAN技术进行数据传输，并且使用了上述的中断方式周期性功能，因此大大降低了蓝牙网关的功耗，使得蓝牙网关在使用电池供电的条件下续航时间大大延长，可以使用电池供电配合LPWAN技术无线供网的方式工作，不需要有线安装部署，极大地降低了安装部署难度。

Description

物联网蓝牙网关设备
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域。更具体地说，本发明涉及一种物联网蓝牙网关设备。
背景技术
蓝牙是一种常见的室内通信网络，为了便于管理室内蓝牙设备，或利用采集的蓝牙信号实现室内定位等功能通常需要使用到蓝牙网关。现有的蓝牙网关因为时刻保持与互联网的通信，需要消耗很多能力，因此必须采用有线供电，并有线或无线供网的方式进行部署，施工复杂度及成本均比较高昂，从工程实施经验上来看，传统的蓝牙网关的施工部署成本为蓝牙网关本身成本的3-5倍。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种物联网蓝牙网关设备，包括蓝牙模块以及处理器，所述蓝牙模块用于接收蓝牙信号，所述处理器用于对所述蓝牙信号进行解析，当所述蓝牙模块和所述处理器均处于工作模式时，所述处理器和所述蓝牙模块用于通过中断唤醒进行相互控制。
优选地，所述处理器包括：
定时器，用于当判断获得自身以及所述蓝牙模块均处于工作模式时，周期性唤醒自身以进入唤醒状态；
第一中断唤醒单元，用于在唤醒状态，中断唤醒所述蓝牙模块；
第一休眠单元，用于在中断唤醒所述蓝牙模块后，控制处理器进入休眠状态。
优选地，所述蓝牙模块包括：
信息采集单元，用于当被所述处理器中断唤醒后，根据第一预设时间采集蓝牙信号；
第二中断唤醒单元，用于采集蓝牙信号后中断唤醒所述处理器；
信号发送单元，用于在中断唤醒所述处理器后的第二预设时间，将采集的所述蓝牙信号发送至所述处理器；
第二休眠模块，用于在所述信号发送单元发送完所述蓝牙信号后，控制所述蓝牙模块进入休眠状态。
优选地，所述处理器还包括：
信号解析模块，用于在所述处理器中断唤醒后，接收并解析所述蓝牙信号，获得相应的数据；
其中，所述网联网网关设备还包括LPWAN模块，与所述信号解析模块连接，所述LPWAN模块用于将所述数据通过LPWAN技术进行传输；
所述第一休眠单元还用于，当所述LPWAN模块将所述数据传输完毕时，控制所述处理器休眠。
优选地，所述处理器通过第一GPIO接口、第二GPIO接口和UART接口与所述蓝牙模块连接；
其中，所述第一中断唤醒单元通过所述第一GPIO接口中断唤醒所述蓝牙模块；
所述第二中断唤醒单元通过所述第二GPIO接口产生上升沿中断唤醒所述处理器；
所述信号发送单元通过所述UART接口将采集的所述蓝牙信号发送至所述处理器。
优选地，所述处理器还包括：
自检单元，用于当所述物联网蓝牙网关设备上电或复位时，检测所述第一GPIO接口、第二GPIO接口和UART接口正常，并发送所述第一GPIO接口、第二GPIO接口和UART接口正常的消息；
第一通知模块，用于接收述第一GPIO接口、第二GPIO接口和UART接口正常的消息，以向蓝牙模块发送第一提示信息，所述第一提示消息用于展示所述处理器处于工作状态；
所述蓝牙模块还包括：
配对单元，用于在接收所述第一提示信息后，与配置工具交互进行参数配置，并在配置完成后发送配置完成的消息；
第二通知模块，用于在接收配置完成的消息后，向所述处理器发送第二提示消息，所述第二提示消息用于展示所述蓝牙模块处于工作状态。
优选地，所述自检单元还用于，检测所述第一GPIO接口、第二GPIO接口和/或UART接口不正常，并发送所述第一GPIO接口、第二GPIO接口和/或UART接口不正常的消息；
其中，所述处理器还包括：
报警模块，用于接收所述第一GPIO接口、第二GPIO接口和/或UART接口不正常的消息，并发出报警信息。
优选地，物联网蓝牙网关设备，还包括电池，与所述处理器、蓝牙模块以及LPWAN模块连接；
其中，所述处理器还包括电量监测单元，用于周期性地采集所述电池的剩余电量。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明的物联网蓝牙网关设备采用了功耗极低的LPWAN技术进行数据传输，并且使用了上述的中断方式周期性功能，因此大大降低了蓝牙网关的功耗，使得蓝牙网关在使用电池供电的条件下续航时间大大延长，可以使用电池供电配合LPWAN技术无线供网的方式工作，不需要有线安装部署，极大地降低了安装部署难度。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明实施例的处理器的功能框图；
图2为本发明实施例的蓝牙模块的功能框图；
图3为本发明实施例的处理器在工作模式下的工作流程图；
图4为本发明实施例的蓝牙模块在工作模式下的工作流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
为了克服现有技术中网关设备的耗电问题，本发明提供一种物联网蓝牙网关设备，包括蓝牙模块以及处理器，所述蓝牙模块用于接收蓝牙信号，所述处理器用于对所述蓝牙信号进行解析，当所述蓝牙模块和所述处理器均处于工作模式时，所述处理器和所述蓝牙模块用于通过中断唤醒进行相互控制。
对于工作模式来说，网关设备在运行时，需要由处理器确认与其他电子元件的数据传输通道是否联通，若联通，则认为处于工作模式。
对于中断唤醒来说，是指设备预先处于睡眠状态，通过执行中断程序，使设备的睡眠状态中断，进而进入唤醒状态，在执行完特定任务后，继续进入睡眠状态。在本发明实施例中，处理器和蓝牙模块通过中断唤醒仅需相互控制，从而实现蓝牙模块和处理器交替唤醒，大大节省电量，进而延长了网关设备的耗电周期。
图1示出了本发明一个实施例的处理器的功能框图，参见图1，处理器包括：
定时器，用于当判断获得自身以及所述蓝牙模块均处于工作模式时，周期性唤醒自身以进入唤醒状态；
第一中断唤醒单元，用于在唤醒状态，中断唤醒所述蓝牙模块；
第一休眠单元，用于在中断唤醒所述蓝牙模块后，控制处理器进入休眠状态。
需要说明的是，在本发明实施例中，处理器和蓝牙模块的工作模式包括休眠状态和唤醒状态，休眠状态下，处理器仅维持定时器的运行，而蓝牙模块则不进行数据传输，使处理器和蓝牙模块的功耗均处于极低的水平，在唤醒状态下，处理器和蓝牙模块进行数据传输。由上述实施例可以看出，处理器首先处于休眠状态，在定时器周期性唤醒自身时，中断唤醒蓝牙模块，在中断唤醒蓝牙模块后，则进行进入休眠状态。
图2示出了本发明一个实施例的蓝牙模块的功能框图，参见图2，蓝牙模块包括：
信息采集单元，用于当被所述处理器中断唤醒后，根据第一预设时间采集蓝牙信号；
存储单元，用于存储采集的所述蓝牙信号；
第二中断唤醒单元，用于采集蓝牙信号后中断唤醒所述处理器；
信号发送单元，用于在中断唤醒所述处理器后的第二预设时间，将采集的所述蓝牙信号发送至所述处理器；
第二休眠模块，用于在所述信号发送单元发送完所述蓝牙信号后，控制所述蓝牙模块进入休眠状态。
需要说明的是，第一预设时间是用来限定蓝牙模块在唤醒时采集蓝牙信号的时间，例如，第一预设时间为10min，则信息采集单元采集蓝牙信号的时间为10min，信息采集单元将采集到的蓝牙信号存储至存储单元中，当采集的蓝牙信号都存入至存储单元后，蓝牙模块同样采用中断唤醒的方式唤醒处理器，由于处理器的唤醒需要一定启动时间，因此，为了防止处理器在启动时间内漏掉蓝牙信号，信号发送单元会在中断唤醒处理器后的第二预设时间将采集的蓝牙信号发送至处理器，第二预设时间可以根据实际情况进行设置，在本实施例中为1毫秒，即在中断唤醒处理器后1毫秒再将蓝牙信号发送至处理器，当信号发送单元发送完所述蓝牙信号后，控制所述蓝牙模块进入休眠状态。
在上述各实施例的基础上，所述处理器还包括：
信号解析模块，用于在所述处理器中断唤醒后，接收并解析所述蓝牙信号，获得相应的数据；
其中，所述网联网网关设备还包括LPWAN模块，与所述信号解析模块连接，所述LPWAN模块用于将所述数据通过LPWAN技术进行传输；
所述第一休眠单元还用于，当所述LPWAN模块将所述数据传输完毕时，控制所述处理器休眠。
需要说明的是，低功耗广域物联网(LPWAN)是为物联网应用中的M2M通信场景优化的，由电池供电的，低速率、超低功耗、低占空比的，以星型网络覆盖的，支持单节点最大覆盖可达100公里的蜂窝汇聚网关的远程无线网络通讯技术。由于LPWAN推荐的通信速率只有几百个bit每秒，远远小于蓝牙模块的传输量，因此，本发明实施例的物联网蓝牙网关设备将蓝牙和LPWAN相结合，蓝牙设备采集的信号量，需要LPWAN模块采用较长的时间发送，通过周期性唤醒蓝牙设备，一方面通过设置蓝牙模块在LPWAN模块发送数据时睡眠，节省了蓝牙设备等待LPWAN模块发送数据的时间中消耗的电量，另一方面通过降低蓝牙模块的开启时间，延长LPWAN模块的开启时间(LPWAN模块本身的耗电远远低于蓝牙模块的耗电)，使数据的传输处于平衡状态，避免LPWAN模块需要极长时间才能将蓝牙模块的数据发送完毕。
在上述各实施例的基础上，所述处理器通过第一GPIO接口、第二GPIO接口和UART接口与所述蓝牙模块连接；所述处理器通过SPI接口与所述LPWAN模块连接。
其中，所述第一中断唤醒单元通过所述第一GPIO接口中断唤醒所述蓝牙模块；
所述第二中断唤醒单元通过所述第二GPIO接口产生上升沿中断唤醒所述处理器；
所述信号发送单元通过所述UART接口将采集的所述蓝牙信号发送至所述处理器。
GPIO(英文全称：General Purpose Input Output；中文名称：通用输入/输出)接口，UART(中文名称：通用异步收发传输器，英文全称：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)接口。
图3示出了处理器在工作模式下的工作流程图，如图所示，处理器通过定时器中断唤醒自身，之后通过GPIO1(即第一GPIO接口)中断唤醒蓝牙模块，再进入睡眠状态，蓝牙模块采集蓝牙信号后，通过GPIO2(即第二GPIO接口)产生上升沿唤醒处理器，处理器在唤醒后接收蓝牙信号并对信号进行解析，获得相应的数据，当蓝牙模块发送完毕后，通过GPIO2产生下降沿通知处理器信号传输完毕，当处理器被GPIO2的上升沿中断唤醒后，处理器打开UART接口接收并存储蓝牙模块发送的数据，当处理器接收到下降沿中断后，处理器关闭UART接口，然后通过SPI接口将数据传输给LPWAN模块并进行传输；传输完毕后处理器进入休眠状态，等待定时器再次唤醒开始下一周期的数据采集工作。
图4示出了蓝牙模块在工作模式下的工作流程图，蓝牙模块根据GPIO1中断唤醒，唤醒后采集蓝牙信号，采集完毕后，通过GPIO2上升沿中断唤醒处理器，在唤醒处理器后一定时间，向处理器发送采集的蓝牙信号，当发送完毕后，通过GPIO2下降沿告知处理器发送完毕，之后进入休眠状态，等待再次唤醒开始下一周期的数据采集工作。
在上述各实施例的基础上，所述处理器还包括：
自检单元，用于当所述物联网蓝牙网关设备上电或复位时，检测所述第一GPIO接口、第二GPIO接口和UART接口正常，并发送所述第一GPIO接口、第二GPIO接口和UART接口正常的消息；
第一通知模块，用于接收述第一GPIO接口、第二GPIO接口和UART接口正常的消息，以向蓝牙模块发送第一提示信息，所述第一提示消息用于展示所述处理器处于工作状态；
需要说明的是，在实际应用中，自检单元可以分别通过第一GPIO接口、第二GPIO接口和UART接口发生探针，根据是否接收到回复探针判断相应的接口是否正常，若三个接口都正常，则自检模块向第一通知模块发送第一GPIO接口、第二GPIO接口和UART接口均正常的消息。
所述蓝牙模块还包括：
配对单元，用于在接收所述第一提示信息后，与配置工具交互进行参数配置，并在配置完成后发送配置完成的消息；
第二通知模块，用于在接收配置完成的消息后，向所述处理器发送第二提示消息，所述第二提示消息用于展示所述蓝牙模块处于工作状态。
需要说明的是，蓝牙模块通过和配置工具交互进行参数配置，例如修改波特率、设置主(master)、从(slave)或回环(loopback)工作角色等等。在检测蓝牙模块是否正常时，通常需要以下几个步骤：1、给蓝牙模块供电；2、蓝牙配对；3、打开串口助手，设置波特率、数据位、结束位、校验位；4、将蓝牙的TXD和RXD短接；5、任意发送一个暑假，串口助手回显同样的数据，即认为蓝牙模块正常。
在上述各实施例的基础上，所述自检单元还用于，检测所述第一GPIO接口、第二GPIO接口和/或UART接口不正常，并发送所述第一GPIO接口、第二GPIO接口和/或UART接口不正常的消息；
其中，所述处理器还包括：
报警模块，用于接收所述第一GPIO接口、第二GPIO接口和/或UART接口不正常的消息，并发出报警信息。
在实际应用时，报警模块包括三个红色LED灯，每一个LED灯对应一个接口，当处理器检测到有某个接口不正常时，则对应的一个红色LED灯闪烁。
在上述各实施例的基础上，本发明实施例的物联网蓝牙网关设备，还包括电池，与所述处理器、蓝牙模块以及LPWAN模块连接；
其中，所述处理器还包括电量监测单元，用于周期性地采集所述电池的剩余电量。
实施例1
一种物联网蓝牙网关设备，包括蓝牙模块、处理器、指示灯模块和LPWAN模块，其中蓝牙模块的主芯片为DA14580蓝牙芯片，LPWAN模块的主芯片为sx1278物联网通信芯片，处理器为STM32L051芯片，处理器自带电量监测单元。处理器通过第一GPIO接口、第二GPIO接口以及UART接口进行通信，同时处理器通过第三GPIO接口和SPI接口与LPWAN模块进行通信，指示灯模块由红、绿两个LED灯构成，处理器通过第四GPIO接口控制指示灯模块的状态。
物联网蓝牙网关设备上电或复位之后，处理器进入自检状态，检测与蓝牙模块之间的GPIO和UART接口，与LPWAN通信模块之间的GPIO接口和SPI接口，电量监测功能和与指示灯模块之间GPIO接口的功能是否正常；若检测失败，则进入错误状态，处理器进入休眠并周期性唤醒尝试控制指示灯模块的红色LED灯闪烁；若检测通过，则通过UART通知蓝牙模块：处理器就绪，等待蓝牙模块传输数据并进行转发。
蓝牙模块接收到处理器就绪命令后，进入无线配置状态，若有配置工具对其进行配置则与配置工具交互进行参数配置，若配置成功或一定时间(本实施例为10秒)后未开始配置则进入工作状态，并通知处理器：蓝牙模块就绪；若配置失败，则通知处理器配置失败，之后处理器进入错误模式，处理同上。
当处理器与蓝牙模块均为工作状态时，处理器通过自身的定时器，周期性唤醒自身，并通过GPIO1中断唤醒蓝牙模块，之后进入休眠状态；蓝牙模块被GPIO1中断唤醒后，采集一段时间蓝牙信号，并将数据存储在蓝牙模块中，当采集完毕后，通过GPIO2产生上升沿中断唤醒处理器，等待一定时间(本实施例中为1毫秒)后将存储的数据通过UART接口发送给处理器，当数据发送完毕后通过GPIO2产生下降沿中断通知处理器数据传输完毕，之后蓝牙模块进入休眠状态；当处理器被GPIO2上升沿中断唤醒后，处理器打开UART接口接收蓝牙模块发送的数据并存储在处理器中，当处理器接收到下降沿中断后，处理器关闭UART接口，然后通过SPI接口将数据传输给LPWAN通信模块并进行传输；传输完毕后处理器进入休眠状态，等待定时器再次唤醒开始下一周期的数据采集工作。
当处理器与蓝牙模块均为工作状态时，处理器周期性地(本实施例中为1天)控制电量监测模块采集电池的剩余电量，并通过SPI接口传输给LPWAN通信模块进行数据发送。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种物联网蓝牙网关设备，包括蓝牙模块以及处理器，所述蓝牙模块用于接收蓝牙信号，所述处理器用于对所述蓝牙信号进行解析，其特征在于，当所述蓝牙模块和所述处理器均处于工作模式时，所述处理器和所述蓝牙模块用于通过中断唤醒进行相互控制。
2.如权利要求1所述的物联网蓝牙网关设备，其特征在于，所述处理器包括：
定时器，用于当判断获得自身以及所述蓝牙模块均处于工作模式时，周期性唤醒自身以进入唤醒状态；
第一中断唤醒单元，用于在唤醒状态，中断唤醒所述蓝牙模块；
第一休眠单元，用于在中断唤醒所述蓝牙模块后，控制处理器进入休眠状态。
3.如权利要求2所述的物联网蓝牙网关设备，其特征在于，所述蓝牙模块包括：
信息采集单元，用于当被所述处理器中断唤醒后，根据第一预设时间采集蓝牙信号；
第二中断唤醒单元，用于采集蓝牙信号后中断唤醒所述处理器；
信号发送单元，用于在中断唤醒所述处理器后的第二预设时间，将采集的所述蓝牙信号发送至所述处理器；
第二休眠模块，用于在所述信号发送单元发送完所述蓝牙信号后，控制所述蓝牙模块进入休眠状态。
4.如权利要求3所述的物联网蓝牙网关设备，其特征在于，所述处理器还包括：
信号解析模块，用于在所述处理器中断唤醒后，接收并解析所述蓝牙信号，获得相应的数据；
其中，所述网联网网关设备还包括LPWAN模块，与所述信号解析模块连接，所述LPWAN模块用于将所述数据通过LPWAN技术进行传输；
所述第一休眠单元还用于，当所述LPWAN模块将所述数据传输完毕时，控制所述处理器休眠。
5.如权利要求3所述的物联网蓝牙网关设备，其特征在于，所述处理器通过第一GPIO接口、第二GPIO接口和UART接口与所述蓝牙模块连接；
其中，所述第一中断唤醒单元通过所述第一GPIO接口中断唤醒所述蓝牙模块；
所述第二中断唤醒单元通过所述第二GPIO接口产生上升沿中断唤醒所述处理器；
所述信号发送单元通过所述UART接口将采集的所述蓝牙信号发送至所述处理器。
6.如权利要求5所述的物联网蓝牙网关设备，其特征在于，所述处理器还包括：
自检单元，用于当所述物联网蓝牙网关设备上电或复位时，检测所述第一GPIO接口、第二GPIO接口和UART接口正常，并发送所述第一GPIO接口、第二GPIO接口和UART接口正常的消息；
第一通知模块，用于接收述第一GPIO接口、第二GPIO接口和UART接口正常的消息，以向蓝牙模块发送第一提示信息，所述第一提示消息用于展示所述处理器处于工作状态；
所述蓝牙模块还包括：
配对单元，用于在接收所述第一提示信息后，与配置工具交互进行参数配置，并在配置完成后发送配置完成的消息；
第二通知模块，用于在接收配置完成的消息后，向所述处理器发送第二提示消息，所述第二提示消息用于展示所述蓝牙模块处于工作状态。
7.如权利要求6所述的物联网蓝牙网关设备，其特征在于，所述自检单元还用于，检测所述第一GPIO接口、第二GPIO接口和/或UART接口不正常，并发送所述第一GPIO接口、第二GPIO接口和/或UART接口不正常的消息；
其中，所述处理器还包括：
报警模块，用于接收所述第一GPIO接口、第二GPIO接口和/或UART接口不正常的消息，并发出报警信息。
8.如权利要求1所述的物联网蓝牙网关设备，其特征在于，还包括电池，与所述处理器、蓝牙模块以及LPWAN模块连接；
其中，所述处理器还包括电量监测单元，用于周期性地采集所述电池的剩余电量。
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