CN108667488A - 基于广域互联网技术的低功耗蓝牙控制芯片及传感器设备 - Google Patents

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刘小球
李燕平
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Abstract

本发明公开了一种基于广域互联网技术的低功耗蓝牙控制芯片及传感器设备，所述芯片包括：外部总线，用于接入外部设备；内部总线，用于连接所述芯片中各单元；蓝牙控制单元，用于通过所述外部总线获取所述外部设备的数据，并将获取的数据通过蓝牙射频或所述内部总线进行发送；广域互联网信息收发单元，用于将通过所述内部总线接收到的数据远距离传输至广域互联网基站。应用本发明可以使得传感器设备进行远距离通信时不用采用网关，从而避免与网关之间的距离、数量限制问题，同时还具有低功耗的优点。

Description

基于广域互联网技术的低功耗蓝牙控制芯片及传感器设备
技术领域
本发明涉及蓝牙芯片技术领域，特别是指一种基于广域互联网技术的低功耗蓝牙控制芯片及传感器设备。
背景技术
随着测控系统的自动化程度、复杂性、功耗和可靠性要求的不断提高，人们对传感器性能的要求越来越高；但是传统传感器本身的某些不足束缚了这种发展，于是人们引入了以微处理器为代表的高新技术。现场总线技术是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。以往的现场总线一般都是采用有线的连接方式，采用一定的总线协议；而无线网络的出现，为现场总线的发展开辟了新的领域，提高了现场总线的灵活性。
蓝牙技术是一种近距离无线数字通信的技术标准。它利用射频2.4GHz频段在半径30英尺(10米)范围内建立点到点和点到多点的连接，承载语音和数据。将蓝牙技术应用于传统的传感器能使工业现场的数据采集实现无线的全数字化接入。
虽然，传感器通过低功耗蓝牙处理器芯片可以实现近距离的无线通信，但一些大面积部署的传感器设备上，具有远距离管理已经是必备的要求。为实现对传感器的远距离管理，现有技术中一般借助手机网络，蓝牙网关或MESH网络来实现远程数据的接收。如图1所示，蓝牙网关的方式是通过一个中继设备，将众多子设备的信息通过蓝牙传输至蓝牙网关，在网关中再集成GPRS、WiFi等无线传输模块，继而将数据传输至云平台。而MESH网络则是靠设备之间的互联，实现远程传输。
本发明的发明人发现，现有的对传感器进行远距离管理的方法存在以下问题：
1)蓝牙设备直接与手机互联，首先距离是最大的限制，而且设备不够独立，必须在手机开启蓝牙功能后才能将数据传输至云端；
2)通过蓝牙网关远程连接，设备与网关之间的距离限制较大，目前蓝牙5.0协议支持最大的通信距离也只有300m，只能解决小区域场景下的传感器应用；
3)蓝牙网关终端接入的数量限制较大，很难支持成百上千，甚至上万个传感器终端同时接入；
4)MESH网络由于采用的是逐级传递信息的模式，信息传输时延较大，功耗较高。
综上，现有技术在实现传感器远距离通信时，或者存在网关与蓝牙传感器设备之间的距离、数量限制的问题，或者采用MESH网络时功耗较高。
发明内容
本发明提出了一种基于广域互联网技术的低功耗蓝牙控制芯片及传感器设备，使得传感器设备进行远距离通信时不用采用网关，从而避免与网关之间的距离、数量限制问题，同时还具有低功耗的优点。
基于上述目的，本发明提供一种基于广域互联网技术的低功耗蓝牙控制芯片，包括：
外部总线，用于接入外部设备；
内部总线，用于连接所述芯片中各单元；
蓝牙控制单元，用于通过所述外部总线获取所述外部设备的数据，并将获取的数据通过蓝牙射频或所述内部总线进行发送；
广域互联网信息收发单元，用于将通过所述内部总线接收到的数据远距离传输至广域互联网基站。
进一步，所述蓝牙控制单元还用于对获取的数据进行处理，并将处理结果通过蓝牙射频或所述内部总线进行发送；以及
所述广域互联网信息收发单元还用于将通过所述内部总线接收到的处理结果远距离传输至广域互联网基站。
进一步，所述广域互联网信息收发单元还用于接收通过所述广域互联网基站传送的指令，并将所述指令通过所述内部总线发送给所述蓝牙控制单元；以及
所述蓝牙控制单元还用于根据接收的指令进行相应的操作控制。
进一步，所述蓝牙控制单元还用于通过蓝牙射频接收指令，并根据接收的指令进行相应的操作控制。
本发明还提供一种传感器设备，包括：传感单元，以及与所述传感单元连接的上述芯片。
本发明的技术方案提供的芯片，集成有蓝牙控制单元和广域互联网信息收发单元；蓝牙控制单元可以通过外部总线获取传感器或其它设备的数据，并将获取的数据通过蓝牙射频进行近距离发送或经由内部总线通过广域互联网信息收发单元远距离发送至广域互联网基站。这样，传感器通过接入该芯片即可直接进行远距离数据传输，而不必通过蓝牙网关或MESH网络实现远距离通信功能，从而避免了与网关连接时产生的距离、数量限制问题；且芯片功耗很低，远小于网关或MESH网络的功耗。
附图说明
图1为现有技术的通过蓝牙网关进行远距离通信的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于广域互联网技术的低功耗蓝牙控制芯片的内部结构示意图；
图3为本发明实施例提供的传感器设备进行蓝牙近距离通信以及广域互联网远距离通信示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
本发明提供一种新型的芯片，该芯片中集成有蓝牙控制单元和广域互联网信息收发单元；蓝牙控制单元可以通过外部总线获取传感器或其它设备的数据，并将获取的数据通过蓝牙射频进行近距离发送或经由内部总线通过广域互联网信息收发单元远距离发送至广域互联网基站。这样，传感器通过接入该芯片即可直接进行远距离数据传输，而不必通过蓝牙网关或MESH网络实现远距离通信功能，从而避免了与网关连接时产生的距离、数量限制问题；且芯片功耗很低，远小于网关或MESH网络的功耗。
下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。
本发明实施例提供的一种基于广域互联网技术的低功耗蓝牙控制芯片，内部结构如图2所示，包括：蓝牙控制单元201、广域互联网信息收发单元202、外部总线203，以及内部总线204，进一步，还可以包括：内置的电源模块205。
其中，外部总线203用于接入外部设备；其中，所述外部设备可以是传感器或其它设备。外部总线203具体可以是GPIO(通用输入输出)总线。
内部总线204用于连接所述芯片中各单元；具体地，内部总线204可以连接蓝牙控制单元201和广域互联网信息收发单元202；蓝牙控制单元201和广域互联网信息收发单元202通过内部总线204相互通信。
其中，内部总线204具体可以是SPI(串行外设接口，Serial PeripheralInterface)总线、UART(通用异步收发传输器，Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)总线、或I2C(Inter-Integrated Circuit，集成电路)总线。
蓝牙控制单元201中集成有低功耗蓝牙(BLE)射频收发子单元，以及控制子单元。蓝牙控制单元201用于通过外部总线203获取外部设备的数据，并将获取的数据通过蓝牙射频或内部总线204进行发送。
广域互联网信息收发单元202采用LPWAN(低功耗广域互联网)技术，可以用于将通过内部总线204接收到的数据远距离传输至广域互联网基站。
进一步，蓝牙控制单元201还可对获取的数据进行处理，并将处理结果通过蓝牙射频或内部总线204进行发送。
相应地，广域互联网信息收发单元202还可将通过内部总线204接收到的处理结果远距离传输至广域互联网基站。
进一步，广域互联网信息收发单元202还可接收通过所述广域互联网基站传送的指令，并将所述指令通过内部总线204发送给蓝牙控制单元201；
相应地，蓝牙控制单元201还用于根据接收的指令进行相应的操作控制，比如，进行参数配置，或者进行数据的读取、处理或发送。
进一步，蓝牙控制单元201还可通过蓝牙射频接收指令，并根据接收的指令进行相应的操作控制。
进一步，蓝牙控制单元201还可配置广域互联网信息收发单元202的数据上传周期，发射功率，状态指示等。
内置的电源模块205可以为蓝牙控制单元201和广域互联网信息收发单元202提供电源电压。
本发明实施例提供的一种传感器设备，包括传感单元，以及内置的与所述传感单元相连的上述基于广域互联网技术的低功耗蓝牙控制芯片。这样，传感器设备可以通过该芯片将传感单元采集的数据进行近距离的蓝牙传输，或远距离的广域互联网传输。如图3所示，传感器设备可以通过蓝牙与手机近距离通信，同时传感器设备还可以将数据远距离传输至广域互联网基站，而广域互联网服务器通过广域互联网基站则可以获取到数据。相比于现有技术采用网关或MESH网络方式进行远距离传输，本发明的技术方案，不但组网简单，而且芯片级的能耗远小于设备级的能耗。
本发明的技术方案提供的芯片，集成有蓝牙控制单元和广域互联网信息收发单元；蓝牙控制单元可以通过外部总线获取传感器或其它设备的数据，并将获取的数据通过蓝牙射频进行近距离发送或经由内部总线通过广域互联网信息收发单元远距离发送至广域互联网基站。这样，传感器通过接入该芯片即可直接进行远距离数据传输，而不必通过蓝牙网关或MESH网络实现远距离通信功能，从而避免了与网关连接时产生的距离、数量限制问题；且芯片功耗很低，远小于网关或MESH网络的功耗。
本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于广域互联网技术的低功耗蓝牙控制芯片，其特征在于，包括：
外部总线，用于接入外部设备；
内部总线，用于连接所述芯片中各单元；
蓝牙控制单元，用于通过所述外部总线获取所述外部设备的数据，并将获取的数据通过蓝牙射频或所述内部总线进行发送；
广域互联网信息收发单元，用于将通过所述内部总线接收到的数据远距离传输至广域互联网基站。
2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，
所述蓝牙控制单元还用于对获取的数据进行处理，并将处理结果通过蓝牙射频或所述内部总线进行发送；以及
所述广域互联网信息收发单元还用于将通过所述内部总线接收到的处理结果远距离传输至广域互联网基站。
3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，
所述广域互联网信息收发单元还用于接收通过所述广域互联网基站传送的指令，并将所述指令通过所述内部总线发送给所述蓝牙控制单元；以及
所述蓝牙控制单元还用于根据接收的指令进行相应的操作控制。
4.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，
所述蓝牙控制单元还用于通过蓝牙射频接收指令，并根据接收的指令进行相应的操作控制。
5.根据权利要求1-4任一所述的芯片，其特征在于，
所述蓝牙控制单元还用于配置所述广域互联网信息收发单元的数据上传周期，发射功率，状态指示。
6.根据权利要求1-4任一所述的芯片，其特征在于，还包括：
内置的电源模块，用于为所述蓝牙控制单元和广域互联网信息收发单元提供电源电压。
7.根据权利要求1-4任一所述的芯片，其特征在于，所述外部设备具体为传感器。
8.根据权利要求1-4任一所述的芯片，其特征在于，所述内部总线具体为串行外设接口SPI总线、通用异步收发传输器UART总线、或集成电路I2C总线。
9.根据权利要求1-4任一所述的芯片，其特征在于，所述外部总线具体为通用输入输出GPIO总线。
10.一种传感器设备，包括：传感单元，以及与所述传感单元连接的如权利要求1-9任一所述的芯片。
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