CN109327829A - 蓝牙设备、蓝牙通信系统及设备间传输指令的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蓝牙通信技术领域，具体公开了一种蓝牙系统、蓝牙设备以及蓝牙设备间传输指令的方法，该蓝牙设备间传输指令的方法包括：S100：蓝牙主接收设备向源数据设备发送标准数据包；S200：蓝牙主接收设备在同一个时隙的空闲时间内发送指令数据包；S300：源数据设备接收到标准数据包和指令数据包，通过过滤检测将指令数据包丢弃；蓝牙次接收设备也接收到指令数据包；S400：源数据设备在下一个时隙发送标准数据包；S500：蓝牙主接收设备和蓝牙次接收设备同时接收到源数据设备发送的标准数据包。本发明提供的蓝牙设备、蓝牙系统及蓝牙设备间传输指令的方法，可以实现在蓝牙次接收设备处于监听模式下时，蓝牙主接收设备和蓝牙次接收设备之间的命令传输。
Description
技术领域
本发明涉及蓝牙通信技术领域，具体为蓝牙设备、蓝牙通信系统及设备间传输指令的方 法。
背景技术
蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数 据交换，一个蓝牙链路中包括一个蓝牙主设备(Master)和蓝牙从设备(Slave)，蓝牙网 络由蓝牙主设备提供时钟，采用每秒1600跳的频率进行跳频通信。在蓝牙规范的定义中包 含有时隙(Slot)的概念，一个时隙为1/1600秒，即625us，蓝牙的时隙包括依次交替出现 的主-从时隙(Master-to-Slave时隙)和从-主时隙(Slave-to-Master时隙)，在主-从时隙中，蓝牙主设备向蓝牙从设备发送数据，在从-主时隙中，蓝牙从设备向蓝牙主设备发送数据。并且在蓝牙网络中，数据传输总是由蓝牙主设备在主-从时隙向蓝牙从设备传输数据发起，蓝牙从设备在从-主时隙回应数据而结束。
在一些应用场景中，需要数据输出源通过蓝牙传输至两个或者以上的设备，例如立体声 耳机需要左右声道的播放设备均需要接收数据源的信号，进而实现同步播放的效果。在现有 技术中，接收数据时，通常只能由其中一个声道的播放设备作为蓝牙主接收设备，接收数据 输出源传输的数据。然后将该数据通过其它非蓝牙的无线传输协议，如近场磁感应技术 (NFMI)，或者自定义蓝牙协议，传输至另一个声道的播放设备(即蓝牙次接收设备)中。
但是，现有的这种方案，需要让蓝牙主接收设备做一次数据的转发，无疑会增加蓝牙主 接收设备的功耗，并且前一种方式需要引入额外的射频技术，会增加系统成本与设计难度。 后一种方式需要在蓝牙主接收设备和数据源设备以及另一播放设备(蓝牙次接收设备)之间 同时建立两条独立的蓝牙链路，由于蓝牙主接收设备与数据源之间以及蓝牙主接收设备与蓝 牙次接收设备之间有大量的数据传输，两条蓝牙链路会增加蓝牙主接收设备的功耗和它在两 条链路之间的调度成本。调度成本的增加意味着调度发生碰撞的可能性会增加，这种情况尤 其在蓝牙主接收设备在两条蓝牙链路中同时为蓝牙从设备角色，或者在一条蓝牙链路中为蓝 牙主设备角色而在另一条蓝牙链路中为蓝牙从设备角色时，体现的尤为明显。
为了降低蓝牙主接收设备需要转发的数据量，申请人提出了一种设置蓝牙次接收设备在 数据侦听的工作模式，以获得数据源输出数据的技术方案，具体来讲，就是在蓝牙主接收设 备与数据源设备建立蓝牙链路的同时，将蓝牙链路的参数，如：蓝牙时钟、蓝牙主设备和蓝 牙从设备的蓝牙地址、从设备的3BIT逻辑地址、跳频序列、连接密钥、编码密钥等底层蓝 牙协议参数和L2CAP、RFCOMM、Handfree、A2DP等上层蓝牙协议参数，发送给蓝牙次接收设 备，蓝牙次接收设备按照相应的参数配置后，蓝牙次接收设备的跳频序列与蓝牙时钟等将会 和蓝牙主接收设备以及数据源设备完全同步，进而即可像蓝牙主接收设备一样，以监听的方 式接收来自数据源的数据，实现同步数据接收。这种方式虽然解决了蓝牙主接收设备转发源 数据的问题，但是通常蓝牙主接收设备和蓝牙次接收设备之间需要传输一些短数据交互内容， 这一类短数据内容通常是指令数据，如音量设置指令、开关机指令、电量状态检测指令等， 而该方案中由于蓝牙次接收设备跳频序列与蓝牙时钟等和蓝牙主接收设备以及数据源设备 完全同步，因而蓝牙主接收设备和蓝牙次接收设备之间没有独立的时钟和调频序列，因此两 者之间无法进行独立的数据和指令的传输。这就限制了这种监听模式的发展，也正是因此， 市场上大多数蓝牙耳机采用的是前述的由蓝牙主接收设备通过自定义蓝牙或者其他协议转 发数据的方案，解决这种监听模式下的指令传输问题对于该方案的推广和应用具有重大意义。
发明内容
本发明意在提供一种蓝牙设备间传输指令的方法、蓝牙主接收设备、蓝牙次接收设备以 及蓝牙通信系统，可以实现在蓝牙次接收设备处于监听模式下时，蓝牙主接收设备和蓝牙次 接收设备之间的数据传输。
为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
一种蓝牙设备间传输指令的方法，包括：
S100：蓝牙主接收设备向源数据设备发送标准数据包；
S200：蓝牙主接收设备在同一个时隙的空闲时间内发送指令数据包；
S300：源数据设备接收到标准数据包和指令数据包，通过过滤检测将指令数据包丢弃； 蓝牙次接收设备也接收到指令数据包；
S400：源数据设备在下一个时隙发送标准数据包；
S500：蓝牙主接收设备和蓝牙次接收设备同时接收到源数据设备发送的标准数据包；
S600：蓝牙次接收设备在接收完毕后发送指令数据包；
S700：蓝牙主接收设备接收到蓝牙此设备的指令数据包，完成蓝牙主接收设备和蓝牙从 接收设备间的指令传输。
本发明技术方案的有益效果为：本发明技术方案中，利用蓝牙标准通信中每一个时隙收 发数据后的空闲时间，进行蓝牙设备间的命令数据包的传输，可以在不影响源数据设备的情 况下，实现了蓝牙主接收设备和蓝牙次接收设备之间的命令传输。本申请技术方案中，虽然 蓝牙次接收设备为监听模式，在蓝牙主接收设备和蓝牙次接收设备之间没有独立的蓝牙链路， 但是通过利用时隙的空闲时间段，使得源数据设备不会对蓝牙主接收设备和蓝牙次接收设备 之间的命令传输造成干扰，同时命令数据也不会对源数据设备造成干扰，实现了蓝牙主接收 设备和蓝牙次接收设备之间独立的命令数据的传输。
进一步，所述指令数据包的发送时长小于等于189us。
根据蓝牙协议的规则可以得出，至少有189us的间隙时间让蓝牙设备之间传输命令数据。
进一步，所述蓝牙主接收设备在发送标准数据包后Nus后发送指令数据包，所述蓝牙次 接收设备在接收到标准数据包的Mus后发送蓝牙指令数据包。
进一步，所述蓝牙主接收设备和蓝牙次设备在对应的时隙的第Xus发送指令数据包，所 述蓝牙主接收设备和蓝牙次设备在对应的时隙的第Xus接收指令数据包，所述X≥436，X≤ 625-指令数据包所需的发送时长。统一设置在固定的时间来发送和接收指令数据包，方便对 蓝牙主接收设备和蓝牙次接收设备进行控制。
本发明还提供了一种蓝牙主接收设备，包括第一数据发送模块、第一数据接收模块、第 一指令数据收发模块、指令数据生成模块以及标准数据收发模块，所述第一指令数据生成模 块用于生成指令数据包，所述标准数据收发模块用于通过第一数据发送模块和第一数据接收 模块与源数据设备进行标准蓝牙数据的收发，所述第一指令数据收发模块用于在同一个时隙 内控制第一数据发送模块在标准蓝牙数据发送完毕后发送蓝牙指令数据包，所述第一指令数 据收发模块还用于在第一数据接收模块接收完标准蓝牙数据后接收蓝牙次接收设备发送的 指令数据包。
本发明还提供了一种蓝牙次接收设备，所述蓝牙次接收设备与上述蓝牙主接收设备配合 使用，包括第二数据发送模块、第二数据接收模块、第二指令数据收发模块以及监听模块， 所述监听模块用于通过第二数据接收模块监听源数据设备发送的标准蓝牙数据，所述第二指 令收发模块用于通过第二数据接收模块接收蓝牙主接收模块发送的指令数据包，所述第二指 令收发模块还用于通过第二数据发送模块在接收完源数据设备发送的标准数据包后发送蓝 牙指令数据包。
本发明还提供了一种蓝牙通信系统，包括上述的蓝牙主接收设备和上述的蓝牙次接收设 备。
附图说明
图1为本发明实施例中手机、主耳机以及次耳机的蓝牙数据传输过程的时序图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
本实施例公开了一种蓝牙系统，该系统包括一个蓝牙主接收设备和一个蓝牙次接收设备， 该系统需要与源数据设备共同组成一个蓝牙网络，在这个蓝牙网络中，蓝牙主接收设备为蓝 牙主设备，源数据设备均为蓝牙从设备，蓝牙次接收为监听设备，蓝牙次接收设备已经被配 置为监听状态，其同步了蓝牙主接收设备的一些蓝牙链路参数，包括蓝牙时钟、蓝牙主设备 和蓝牙从设备的蓝牙地址、从设备的3BIT逻辑地址、跳频序列、连接密钥、编码密钥等底 层蓝牙协议参数和L2CAP、RFCOMM、Handfree、A2DP等上层蓝牙协议参数等。为了节省能量， 蓝牙次接收设备只监听源数据设备的发送时隙的数据。
为了更清楚的公开本申请的方案，本实施例还公开了蓝牙主接收设备和蓝牙次接收设备， 具体的：
蓝牙主接收设备包括第一数据发送模块、第一数据接收模块、第一指令数据收发模块、 指令数据生成模块以及标准数据收发模块，所述第一指令数据生成模块用于生成指令数据包， 所述标准数据收发模块用于通过第一数据发送模块和第一数据接收模块与源数据设备进行 标准蓝牙数据的收发，所述第一指令数据收发模块用于在同一个时隙内控制第一数据发送模 块在标准蓝牙数据发送完毕后发送蓝牙指令数据包，所述第一指令数据收发模块还用于在第 一数据接收模块接收完标准蓝牙数据后接收蓝牙次接收设备发送的指令数据包。
蓝牙次接收设备与上述蓝牙主接收设备配合使用，蓝牙次接收设备包括第二数据发送模 块、第二数据接收模块、第二指令数据收发模块以及监听模块，所述监听模块用于通过第二 数据接收模块监听源数据设备发送的标准蓝牙数据，所述第二指令收发模块用于通过第二数 据接收模块接收蓝牙主接收模块发送的指令数据包，所述第二指令收发模块还用于通过第二 数据发送模块在接收完源数据设备发送的标准数据包后发送蓝牙指令数据包。
本实施例还公开了一种基于上述蓝牙系统的蓝牙设备间传输指令的方法，包括：
S100：蓝牙主接收设备向源数据设备发送标准数据包；
S200：蓝牙主接收设备在同一个时隙的空闲时间内发送指令数据包；
S300：源数据设备接收到标准数据包和指令数据包，通过过滤检测将指令数据包丢弃； 蓝牙次接收设备也接收到指令数据包；
S400：源数据设备在下一个时隙发送标准数据包；
S500：蓝牙主接收设备和蓝牙次接收设备同时接收到源数据设备发送的标准数据包；
S600：蓝牙次接收设备在接收完毕后发送指令数据包；
S700：蓝牙主接收设备接收到蓝牙此设备的指令数据包，完成蓝牙主接收设备和蓝牙从 接收设备间的指令传输。
蓝牙数据包的总长度转换成发送时间，从时隙的角度看，有3种类型：占用1个时隙， 3个时隙,或者5个时隙。从蓝牙规范中，我们可以总结出ACL和SCO两大类数据包格式，以及具体每一类对应的时隙数量，如表一所示：
表一：
| 时隙数量 | SCO/eSCO数据包 | ACL数据包 |
| 1 | HV1,HV2,HV3,EV3,2-EV3,3-EV3 | DM1,DH1,2-DH1,3DH1,AUX1 |
| 3 | EV4,EV5,2EV5,3EV5 | DM3,2-DH3,DH3,3-DH3 |
| 5 | N/A | DM5,2-DH5,DH5,3-DH5 |
蓝牙的数据包从传输速率来看，又分为基本速率(BDR)和增强速率(EDR)两种类型。由 于基本速率(BDR)数据包都采用GFSK调制，并且其码元速率(Symbol rate)为1Mbps，所以 基本速率(BDR)数据包的传输时间在数值(单位us)上等于其包含的bit数量。如800bit 的数据(包括access code，header，和payload)发送时间即为800us。在增强速率(EDR) 数据包中，Access Code和Header采用GFSK方式调制，其码元速率为1Mbps；SYNC、Payload 和Trailer采用DPSK调制，其码元速率为1Mbps，其码元可以是2bit或者3bit(更具具体 类型而定)。另外，增强速率(EDR)数据包中还包含一个Guard Time，其时间大概在5us左右。由于增强速率(EDR)数据包中SYNC和TRAILER长度固定，传输时间分别为11us和 2us,我们可以将增强速率(EDR)数据包额外的负载(EDR extraloading)算出为： GUARD+SYNC+TRAILER＝5+11+2＝18(us)。
基于以上分析，如果考虑每种类型具体数据包的最大的PAYLOAD,同时将包是否有FEC、 MIC、CRC也考虑进来，我们可以把每种数据包的最大传输时间计算出来，同时更具其对于的 slot数量，可以算出每种数据包发送完成后的剩余空闲时间。
结果如下表二和表三所示，不难看出DM3类型的数据包剩余的空闲时间最少。基于此， 我们可以得到的结论是：我们至少有189us的间隙可以让蓝牙设备之间传输我们需要的数据 和命令。
表二
表三
因此，为了能够保证指令数据包的正常发送，本实施例中，指令数据包的发送时长小于 等于189us。本实施例中，所述蓝牙主接收设备和蓝牙次设备在对应的时隙的第Xus发送指 令数据包，所述蓝牙主接收设备和蓝牙次设备在对应的时隙的第Xus接收指令数据包，所述 X≥436，X≤625-指令数据包所需的发送时长，本实施例中X优选为436。统一设置在固定的 时间来发送和接收指令数据包，方便对蓝牙主接收设备和蓝牙次接收设备进行控制，在本发 明的另一个实施例中，蓝牙主接收设备在发送标准数据包后5us后发送指令数据包，所述蓝 牙次接收设备在接收到标准数据包的5us后发送蓝牙指令数据包。
本实施例中，以蓝牙耳机以及手机为例，如图1所示，为方便叙述，我们将时隙按照时 间顺序依次标记为时隙1至时隙8，在蓝牙耳机和手机组网后，一个耳机作为主接收设备， 本实施例中称之为主耳机，另一个耳机作为次接收设备，本实施中称之为次耳机，手机作为 源数据设备，主耳机作为整个蓝牙网络的蓝牙主设备，手机作为蓝牙从设备，次耳机通过适 当的同步配置作为蓝牙网络的监听设备，次耳机被配置为仅监听手机的发送时隙的数据，以 节省功耗的同时同步监听手机发出的数据，图中的SDE指的是Short DataExchange，即短 数据交换。
时隙1为一个主-从时隙，在该时隙中，主耳机发送给手机一个数据包，它先发送标准 的蓝牙数据包，然后在空闲时间发送指令数据包，同时手机接收到了该数据包，从耳机收到 了指令数据包。
时隙2为一个从-主时隙，在该时隙中，手机发送了一个标准蓝牙数据包，同时主耳机 作为蓝牙主设备接收到了该数据包，次耳机作为监听者也接收到了该数据包，如果该数据包 为音频数据，则主耳机和次耳机即可同步发声。次耳机在接收完毕后再空闲时间发送了指令 数据包来回应主耳机发出的指令。
在时隙3,4,5中，主耳机发送了一个3时隙的数据包，同样手机接收到了这个数据包。 在第5个时隙中，主耳机在空闲时间发送指令数据包，同时从耳机接收到此数据包。
在时隙6中，手机发送数据给主耳机。主耳机收到了手机发来的数据，同时作为监听者 的从耳机也受到了手机的数据。从耳机在接收完手机的数据以后，在空闲时间发送指令数据。 在主耳机的接收侧，它收到了从耳机发来的指令数据。
如上描述的是主耳机为蓝牙网络的主设备,手机为蓝牙网络的从设备，指令数据在主耳 机和从耳机交互的情形。当主耳机为蓝牙网络的从设备,手机为蓝牙网络的主设备时，指令 数据的交互类似，在此不再详述。
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述， 所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知 识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所 属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典 型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出， 对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进， 这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本 申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用 于解释权利要求的内容。
Claims (7)
1.一种蓝牙设备间传输指令的方法，其特征在于：包括：
S100：蓝牙主接收设备向源数据设备发送标准数据包；
S200：蓝牙主接收设备在同一个时隙的空闲时间内发送指令数据包；
S300：源数据设备接收到标准数据包和指令数据包，通过过滤检测将指令数据包丢弃；蓝牙次接收设备也接收到指令数据包；
S400：源数据设备在下一个时隙发送标准数据包；
S500：蓝牙主接收设备和蓝牙次接收设备同时接收到源数据设备发送的标准数据包；
S600：蓝牙次接收设备在接收完毕后发送指令数据包；
S700：蓝牙主接收设备接收到蓝牙此设备的指令数据包，完成蓝牙主接收设备和蓝牙从接收设备间的指令传输。
2.根据权利要求1所述的蓝牙设备间传输指令的方法，其特征在于：所述指令数据包的发送时长小于等于189us。
3.根据权利要求2所述的蓝牙设备间传输指令的方法，其特征在于：所述蓝牙主接收设备在发送标准数据包后Nus后发送指令数据包，所述蓝牙次接收设备在接收到标准数据包的Mus后发送蓝牙指令数据包。
4.根据权利要求2所述的蓝牙设备间传输指令的方法，其特征在于：所述蓝牙主接收设备在时隙的第Xus发送指令数据包，所述X≥436，X≤625-指令数据包所需的发送时长。
5.一种蓝牙主接收设备，其特征在于：包括第一数据发送模块、第一数据接收模块、第一指令数据收发模块、指令数据生成模块以及标准数据收发模块，所述第一指令数据生成模块用于生成指令数据包，所述标准数据收发模块用于通过第一数据发送模块和第一数据接收模块与源数据设备进行标准蓝牙数据的收发，所述第一指令数据收发模块用于在同一个时隙内控制第一数据发送模块在标准蓝牙数据发送完毕后发送蓝牙指令数据包，所述第一指令数据收发模块还用于在第一数据接收模块接收完标准蓝牙数据后接收蓝牙次接收设备发送的指令数据包。
6.一种与权利要求5所述的蓝牙主接收设备配合使用的蓝牙次接收设备，其特征在于：包括第二数据发送模块、第二数据接收模块、第二指令数据收发模块以及监听模块，所述监听模块用于通过第二数据接收模块监听源数据设备发送的标准蓝牙数据，所述第二指令收发模块用于通过第二数据接收模块接收蓝牙主接收模块发送的指令数据包，所述第二指令收发模块还用于通过第二数据发送模块在接收完源数据设备发送的标准数据包后发送蓝牙指令数据包。
7.一种蓝牙通信系统，其特征在于：包括权利要求6所述的蓝牙主接收设备和权利要求7所述的蓝牙次接收设备。
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