CN109104714A - 一种应用于心电测量仪中的蓝牙连接间隔动态调整方法 - Google Patents

一种应用于心电测量仪中的蓝牙连接间隔动态调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种应用于心电测量仪中的蓝牙连接间隔动态调整方法，该方法包括：S1初始化所述心电测量仪的从机中的蓝牙模块，所述蓝牙模块自检后进入可执行工作状态；S2根据从机向主机发送的系统状态标记事件设置蓝牙系统连接状态；S3根据步骤S2确定的连接状态，当所述主机与从机在高速连接状态下完成数据传输后，两者将进入低速连接状态；S4当所述主机与所述从机进入低速连接状态后，若所述主机与所述从机之间超过2ms未发生数据传输，则对所述主机和所述从机之间实施中断处理；S5在步骤S4实施中断处理后，若需再次恢复连接，则回到步骤S2。

Description

一种应用于心电测量仪中的蓝牙连接间隔动态调整方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种蓝牙连接间隔动态调整方法。
背景技术
随目前市场上的低功耗蓝牙产品种类很多，应用在各个领域。目前，低功耗是蓝牙应用产品关注的一个重点技术问题，针对蓝牙产品，一颗纽扣电池需要维持设备近一年的工作需求，因此功耗对此类产品十分关键。蓝牙4.0版本集成了蓝牙技术在无线连接上的固有优势，同时增加了高速蓝牙和低功耗蓝牙的特点，低功耗蓝牙是蓝牙4.0的核心规范，该技术最大特点是拥有超低的运行功耗和待机功耗，蓝牙低功耗设备使用一粒纽扣电池可以连续工作数年之久，可应用与对成本和功耗都有严格要求的无线方案，而且随之智能机的发展将有着更加广泛的领域。
蓝牙连接的连接间隔是两个连接事件之间的时间间隔，连接间隔以1.25ms为单位，连接间隔的值为7.5ms～4s，但必须是1.25ms的整数倍。不同的应用可能要求不同的时间间隔。长的时间间隔的优势是显著地节省功耗，因为设备可以在连接事件之间有较长时间的休眠，坏处是当设备有应用数据需要发送时，必须要等到下一个连接事件，降低了数据发送的效率；短的时间间隔优势是两设备连接频发，可以更快地收发数据，不利之处是设备因连接事件的到来而被频繁的唤醒，会有较多功耗。
将蓝牙连接应用到心电测量仪中，通过蓝牙连接心电测量仪的从机将测量数据、历史数据等发送到主机上。如果蓝牙连接单纯采用长时间间隔会造成数据传递效率低，甚至在需要紧急算送数据的情况下，造成数据传输的拥堵或者数据丢失；如果蓝牙连接单纯采用短时间间隔会造成设备能耗较高，需要频繁更换电池，造成使用者不方便。因此，如何实现蓝牙设备的耗能和数据传输的效率的平衡是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术不足，提出一种应用于心电测量仪中的蓝牙连接间隔动态调整方法，实现蓝牙设备的耗能和数据传输的效率的平衡。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种应用于心电测量仪中的蓝牙连接间隔动态调整方法，该方法包括：
S1初始化所述心电测量仪的从机中的蓝牙模块，所述蓝牙模块自检后进入可执行工作状态；
S2根据从机向主机发送的系统状态标记事件设置蓝牙系统连接状态；
S3根据步骤S2确定的连接状态，当所述主机与从机在高速连接状态下完成数据传输后，两者将进入低速连接状态；
S4当所述主机与所述从机进入低速连接状态后，若所述主机与所述从机之间超过2ms未发生数据传输，则对所述主机和所述从机之间实施中断处理；
S5在步骤S4实施中断处理后，若需再次恢复连接，则回到步骤S2。
进一步地，所述心电测量仪的从机与所述心电测量仪的主机通过低数据传输速率进行通信。
进一步地，所述系统状态标记事件至少包括：实时波形传输、历史数据同步、登录页面、历史数据页面。
进一步地，所述系统状态标记事件还可以进一步包括发送系统状态标记事件；存储心电数据事件，存储心电数据；存储体温、心率、姿势、异常类型、R波位置数据；心电算法分析；创建文件；发送历史数据；低功耗模式；中断处理；设置存储心电数据事件；设置心电算法分析事件设置发送系统状态事件设置存储体温、心率、姿势、异常类型、R波位置数据事件；设置创建文件。
进一步地，步骤S2进一步包括：
S21判断系统状态标记事件类型；
S22确定所述事件的传输数据传输速度；
S23判断所述事件的传输连接状态类型；
S24对于高速连接状态进行传输的事件进一步调整其数据连接间隔。
进一步地，步骤S21中所述系统状态标记事件划分为数据事件和控制事件；数据事件涉及实时心电信号传送的事件；控制事件涉及系统控制、转换事件。
进一步地，步骤S23中所述述传输连接状态类型包括低速连接状态和高速连接状态，低速连接状态的数据传输速度低于高速连接状态的数据传输速度。
进一步地，当每秒钟需要传输的数据量小于蓝牙传输的带宽的特定比例时，将特定事件的传输连接状态设置为低速连接状态。
进一步地，该特定比例为60％-45％之间的任意数值；该蓝牙通信的带宽为4KB。
一种用于执行所述的蓝牙连接间隔动态调整方法的心电测量仪，该心电测量仪包括心电信号采集电路、A/D转换芯片、主控模块、蓝牙通信模块和主机，其中主控模块包括ATBS模块，所述ATBS模块用于执行权利要求1-9中的方法中的步骤S2。
本发明提供的应用于心电测量仪中的蓝牙连接间隔动态调整方法，具有以下有益效果：通过蓝牙链接的动态调整，以适应在采用心电贴进行测量时的需求，调高增加传输带宽提高效率，调低是降低功耗，延长使用时间，使得心电贴在使用时可以更为省电，避免时常对其进行更换。
附图说明
图1为本发明提供的心电测量仪的结构示意图。
图2为本发明提供的应用于心电测量仪中的蓝牙连接间隔动态调整方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有益效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标。
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用一方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本实施例中提供的是用蓝牙技术进行通信的心电测量仪，如图1所示具有以下结构：该心电测量仪包括心电信号采集电路、A/D转换芯片、朱主控模块MCU、蓝牙通信模块和主机。
通过心电采集电路，其用于采集被检测人员的心电信号，优选地该心电采集电路还可以带有滤波以及抑制共模比的处理模块，从而对初始测量的心电信号进行初步的处理。通过A/D转换芯片，将心电采集电路采集处理后的模拟信号转换为数字信号，并传输到主控模块MCU的数据寄存器。采集模块采集到的心电数据通过主控芯片的UART接口传输到蓝牙模块，其内置SPI协议，实现串口的数据传输，然后由蓝牙把数据发送出去。在主控模块MCU中设置了ATBS模块，该模块用于适应在采用心电贴进行测量时的需求，动态调整蓝牙连接的带宽和间隔。对于ATBS模块具体调整方式将在下文中进行详细的说明。
基于上述心电测量仪，本发明还相应地提供了一种应用于心电测量仪中的蓝牙连接间隔动态调整方法，如图2所示，该蓝牙连接间隔动态调整方法包括以下步骤：
S1初始化所述心电测量仪的从机中的蓝牙模块，所述蓝牙模块自检后进入可执行工作状态；
所述心电测量仪的从机与所述心电测量仪的主机通过低数据传输速率进行通信；
S2根据从机向主机发送的系统状态标记事件判断连接状态，所述系统状态标记事件可以包括实时波形传输、历史数据同步、登录页面、历史数据页面，优选地系统状态标记事件还可以包括：1)发送系统状态标记事件；2)存储心电数据事件，存储心电数据：3)存储体温、心率、姿势、异常类型、R波位置数据；4)心电算法分析；5)创建文件；6)发送历史数据；7)低功耗模式；8)中断处理；9)设置存储心电数据事件；10)设置心电算法分析事件设置发送系统状态事件设置存储体温、心率、姿势、异常类型、R波位置数据事件；11)设置创建文件等事件。
系统状态标记事件判断连接状态的方法，具体可以进一步包括：
S21判断系统状态标记事件类型，将上述的系统状态标记事件划分为数据事件和控制事件。数据事件，具体可以包括实时波形传输、历史数据同步、发送历史数据等涉及实时心电信号传送的事件；控制事件，具体包括登录页面、历史数据页面、发送系统状态标记事件、存储心电数据事件、存储心电数据、心电算法分析、创建文件等系统控制、转换事件。
其中，所述登录页面是指所述主机处于登录页面；
所述历史数据页面是指所述主机处于历史数据页面；
所述实时波形传输状态是指将所述从机测量的心电数据在所述主机上进行实时显示；
所述历史数据同步状态是指使所述从机测量到的心电数据快速传输到所述主机。
S22根据步骤S21判断的事件类型，确定该该事件的传输数据传输速度。
本发明提供的方法，在判断事件类型后针对不同的事件类型提出了不同的传输数据量算法，从而优化了数据传输效率。
具体地，对于数据事件，针对一个心跳对应的心电信号，将其用H(n)表示，对于一段时间内的心电信号用{H(n)}，(n取值为0，1，2……)来表示。根据心电信号的分布形态，1秒钟内心电信号的发送数据量，即传输速度为：
其中，n表示每次心跳的次数，H(n)表示每一次心跳对应的心电信号，N表示一秒钟内数据包含的心跳次数的总数。N的取值为50-90。
对于控制事件，检测其事件中包含的数据包个数和数据包大小，并获得其控制事件发送数据量为：
n取值为0，1，2……
其中，n表示各个数据包的编号，N表示该数据包的总数，P(n)表示每一个数据包的大小，P(N)表示所有数据包大小的总和。
优选地，可以通过控制事件将控制事件传输的数据量总和除以所需的传输时间来计算该控制事件所需要的传输速度。该控制事件所需要的传输时间可以通过预设或者按照常规的传输协议获得。
S23根据步骤S22中计算的数据传输速度，判断该事件的传输连接状态类型。
根据步骤S22中计算的数据事件和控制事件的数据传输量来判断其所需的传输连接状态类型，上述传输连接状态类型可以包括低速连接状态和高速连接状态，低速连接状态的数据传输速度低于高速连接状态的数据传输速度。
当每秒钟需要传输的数据量大于等于蓝牙传输的带宽的特定比例时，将特定事件的传输连接状态设置为高速连接状态；当每秒钟需要传输的数据量小于蓝牙传输的带宽的特定比例时，将特定事件的传输连接状态设置为低速连接状态。具体地，该特定比例可以为60％-45％之间的任意数值。该蓝牙通信的带宽优选为4KB。
此外，作为一种可以替换的实施例，由于心电数据的数据传输量往往比较大，为了简化设备的控制计算量，也可以直接将数据事件的传输连接状态设置为高速连接状态。
S24对于高速连接状态进行传输的事件进一步调整其数据连接间隔。
由于传输速率存在如下关系：(1s/蓝牙连接间隔)*每次连接间隔发送的数据包的个数*每个数据包的大小。因此，根据步骤S22中获得每秒钟的数据传输速度可以动态调节每秒钟的蓝牙连接间隔。在实际应用的时候，有时候需要发送数据快一点，这个时候我们可以把连接间隔改小一点，这样发送数据快，但是功耗大，当把数据发完的时候，可把连接间隔改小一点，这样可以降低功耗，达到一个均衡。比如穿戴设备连接上的时候，可能需要快速把本地数据发给手机，这个时候就可以把连接间隔设置小点。传送完毕后间隔设置大点。这样功耗就不会太大。连接间隔是指成功连接后的周期性通讯时间，主机会根据使用情况在这个取值范围内选择合适的间隔时间，这个具体值会影响到下一次通讯数据包的响应时间，需要根据自己的情况来调整这个范围达到既省电又匹配程序响应速度的目的。
优选地，本实施例在实时心电波形传输状态，计算下来每秒需要传输1.4KB的数据；在历史数据同步界面，为了使历史心电数据快速传输到手机端，因此将传输速率设置到3.3KB/s，利用蓝牙BLE最大带宽4KB/s。该最大带宽可以留有一些余量，因此由于上述余量的存在，连接间隔的设置是一个区间，分别以最大带宽条件下计算以及在最大带宽条件下保留一定余量的条件下计算，分别确定该区间的最大和最小值。从机请求更新连接参数时，提供给主机一个最小值，和一个最大值，主机会根据从机提供的这两个值进行协商，最终会在这个区间内选取一个合适的值作为最终的连接间隔；本系统中将最低连接间隔设置为10ms，最大连接间隔设置为20ms，最终主机会工作在连接间隔为15ms的传输状态下，每秒发送3个数据包，每个数据包为20B，因此传输速率为：(1/15)*3*20＝4KB/s。
上述步骤S2，优选采用主控模块MCU中的ATBS模块进行执行。
S3根据步骤S2确定的连接状态，当所述主机与从机在高速连接状态下完成数据传输后，两者将进入低速连接状态；
具体地，历史数据同步状态切换到实时波形传输状态由3.3K/s调整到1.4K/s，实时波形传输状态切换到登录页面，历史数据页面由1.4K/s调整到低速状态，登录页面，历史数据页面切换到实时波形传输状态由低速调整到1.4K/s，历史数据同步状态切换到登录页面，历史数据页面由3.3K/s调整到低速，登录页面，历史数据页面切换到历史数据同步状态由低速调整到3.3K/s。
S4当所述主机与所述从机进入低速连接状态后，若所述主机与所述从机之间超过2ms未发生数据传输，则对所述主机和所述从机之间实施中断处理；
S5在步骤S4实施中断处理后，若需再次恢复连接，则回到步骤S2。
本发明提供的应用于心电测量仪中的蓝牙连接间隔动态调整方法，具有以下有益效果：通过蓝牙链接的动态调整，以适应在采用心电贴进行测量时的需求，调高增加传输带宽提高效率，调低是降低功耗，延长使用时间，使得心电贴在使用时可以更为省电，避免时常对其进行更换。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种应用于心电测量仪中的蓝牙连接间隔动态调整方法，其特征在于，该方法包括：
S1初始化所述心电测量仪的从机中的蓝牙模块，所述蓝牙模块自检后进入可执行工作状态；
S2根据从机向主机发送的系统状态标记事件设置蓝牙系统连接状态；
S3根据步骤S2确定的连接状态，当所述主机与从机在高速连接状态下完成数据传输后，两者将进入低速连接状态；
S4当所述主机与所述从机进入低速连接状态后，若所述主机与所述从机之间超过2ms未发生数据传输，则对所述主机和所述从机之间实施中断处理；
S5在步骤S4实施中断处理后，若需再次恢复连接，则回到步骤S2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述心电测量仪的从机与所述心电测量仪的主机通过低数据传输速率进行通信。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述系统状态标记事件至少包括：实时波形传输、历史数据同步、登录页面、历史数据页面。
4.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述系统状态标记事件还可以进一步包括发送系统状态标记事件；存储心电数据事件，存储心电数据；存储体温、心率、姿势、异常类型、R波位置数据；心电算法分析；创建文件；发送历史数据；低功耗模式；中断处理；设置存储心电数据事件；设置心电算法分析事件设置发送系统状态事件设置存储体温、心率、姿势、异常类型、R波位置数据事件；设置创建文件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2进一步包括：
S21判断系统状态标记事件类型；
S22确定所述事件的传输数据传输速度；
S23判断所述事件的传输连接状态类型；
S24对于高速连接状态进行传输的事件进一步调整其数据连接间隔。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤S21中所述系统状态标记事件划分为数据事件和控制事件；数据事件涉及实时心电信号传送的事件；控制事件涉及系统控制、转换事件。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤S23中所述述传输连接状态类型包括低速连接状态和高速连接状态，低速连接状态的数据传输速度低于高速连接状态的数据传输速度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：当每秒钟需要传输的数据量小于蓝牙传输的带宽的特定比例时，将特定事件的传输连接状态设置为低速连接状态。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：该特定比例为60％-45％之间的任意数值；该蓝牙通信的带宽为4KB。
10.一种用于执行权利要求1-9所述的蓝牙连接间隔动态调整方法的心电测量仪，其特征在于：该心电测量仪包括心电信号采集电路、A/D转换芯片、主控模块、蓝牙通信模块和主机，其中主控模块包括ATBS模块，所述ATBS模块用于执行权利要求1-9中的方法中的步骤S2。
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