CN109495868A - 蓝牙设备、蓝牙设备间的组网方法和蓝牙通信系统 - Google Patents

蓝牙设备、蓝牙设备间的组网方法和蓝牙通信系统 Download PDF

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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主接收设备、蓝牙次接收设备、蓝牙设备间的组网方法和蓝牙通信系统，该蓝牙设备间的组网方法包括：S100：蓝牙主接收设备和源数据设备建立蓝牙连接；S200：蓝牙主接收设备将当前蓝牙网络的配置参数打包形成CTP数据包；S300：蓝牙主接收设备向蓝牙网络的一个信道中广播CTP数据包，并接收该信道中是否有回复数据包，若是，则停止广播CTP数据包；若否，则切换到下一个信道中广播CTP数据包。本发明提供的蓝牙设备间的组网方法、蓝牙主接收设备、蓝牙次接收设备以及蓝牙通信系统，可以使得蓝牙次设备以数据监听的工作模式获得数据源设备输出的数据。

Description

蓝牙设备、蓝牙设备间的组网方法和蓝牙通信系统
技术领域
本发明涉及蓝牙通信技术领域，具体为蓝牙设备、蓝牙设备间的组网方法和蓝牙通信系统。
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。
发明内容
本发明意在提供一种蓝牙设备间的组网方法、蓝牙主接收设备、蓝牙次接收设备以及蓝牙通信系统，可以使得蓝牙次设备以数据监听的工作模式获得数据源设备输出的数据。
为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
一种蓝牙设备间的组网方法，包括：
S100：蓝牙主接收设备和源数据设备建立蓝牙连接；
S200：蓝牙主接收设备将当前蓝牙网络的配置参数打包形成CTP数据包；
S300：蓝牙主接收设备向蓝牙网络的一个信道中广播CTP数据包，并接收该信道中是否有回复数据包，若是，则停止广播CTP数据包；若否，则切换到下一个信道中广播CTP数据包；同时，蓝牙次接收设备在蓝牙网络的一个信道中扫描是否有蓝牙主接收设备发送的CTP数据包，若是，则发送回复数据包，然后解包CTP数据包并根据CTP数据包中的配置参数完成组网，监听源数据设备的数据；若否，则扫描下一个信道，蓝牙主接收设备广播所使用的信道列表与蓝牙次接收设备扫描所使用的信道列表相同。
解释说明：CTP数据包指的是Clock Training Packet，其包含蓝牙链路参数，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。
本发明技术方案中，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，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。相比于现有的建立额外通信链路的方式，本申请的技术方案极大的简化了蓝牙主接收设备的数据转发量，可以有效的增加蓝牙主接收设备的续航。
进一步，所述S200中对CTP数据包进行了加密，所述S300中次接收设备接收到CTP数据包后会对数据进行解密。通过加密，防止其他设备利用CTP数据包组网并监听源数据设备的信息。
进一步，所述S200中对CTP数据包进行了压缩，所述S300中次接收设备接收到CTP数据包后会对数据进行解压缩。通过压缩减小数据量。
进一步，所述蓝牙主接收设备的信道切换频率是蓝牙次接收设备蓝牙切换频率的N倍，所述N为蓝牙主接收设备广播CTP数据包所使用的信道数量。保证蓝牙次接收设备的一个信道的扫描周期可以让蓝牙主接收设备切换完所有的信道。
进一步，所述S300中蓝牙主接收设备在高、中、低三个信道中依次切换，所述蓝牙次接收设备也在高、中、低三个信道中依次切换。高、中、低三个信道具有不同的频率，在三个信道中轮流切换可以避免因为外部干扰原因导致某一个信道下数据传输不正常的情况出现。
本发明还提供了一种蓝牙主接收设备，包括连接模块、CTP数据包生成模块、CTP数据包广播模块、回复数据接收模块、第一信道跳转模块，所述连接模块用于与源数据设备建立标准蓝牙连接，所述CTP数据包生成模块用于获取连接模块的连接配置参数的数据并将这些数据加密压缩形成CTP数据包，所述CTP数据包广播模块与用于向蓝牙网络中广播CTP数据包，所述回复数据接收模块用于在CTP数据包广播模块广播了CTP数据包后接收蓝牙网络中的回复数据包，所述第一信道跳转模块用于在回复数据接收模块接收不到回复数据包后切换广播CTP数据包所使用的信道。
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CTP数据包接收模块、CTP数据包解析模块、回复数据包发送模块、监听参数配置模块和第二信道跳转模块，所述CTP数据包接收模块用于扫描蓝牙网络并接收CTP数据包，所述CTP数据包解析模块用于对CTP数据包进行解密和解压缩，所述回复数据包发送模块用于在CTP数据包接收模块接收到CTP数据包后向蓝牙网络发送回复数据包，所述监听参数配置模块用于根据CTP数据包解析模块解析出来的蓝牙网络配置参数将蓝牙次接收设备配置为监听源数据设备数据信息的监听模式，所述第二信道跳转模块用于在CTP数据包接收模块接收不到CTP数据包时切换CTP数据包接收模块扫描的信道。
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、主耳机以及从耳机的组网过程的时序图。
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，其中，蓝牙主接收设备包括连接模块、CTP数据包生成模块、CTP数据包广播模块、回复数据接收模块、第一信道跳转模块，所述连接模块用于与源数据设备建立标准蓝牙连接，所述CTP数据包生成模块用于获取连接模块的连接配置参数的数据并将这些数据加密压缩形成CTP数据包，所述CTP数据包广播模块与用于向蓝牙网络中广播CTP数据包，所述回复数据接收模块用于在CTP数据包广播模块广播了CTP数据包后接收蓝牙网络中的回复数据包，所述第一信道跳转模块用于在回复数据接收模块接收不到回复数据包后切换广播CTP数据包所使用的信道。
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CTP数据包接收模块、CTP数据包解析模块、回复数据包发送模块、监听参数配置模块和第二信道跳转模块，所述CTP数据包接收模块用于扫描蓝牙网络并接收CTP数据包，所述CTP数据包解析模块用于对CTP数据包进行解密和解压缩，所述回复数据包发送模块用于在CTP数据包接收模块接收到CTP数据包后向蓝牙网络发送回复数据包，所述监听参数配置模块用于根据CTP数据包解析模块解析出来的蓝牙网络配置参数将蓝牙次接收设备配置为监听源数据设备数据信息的监听模式，所述第二信道跳转模块用于在CTP数据包接收模块接收不到CTP数据包时切换CTP数据包接收模块扫描的信道。
具体组网时，该蓝牙通信系统执行以下蓝牙设备间的组网方法，该方法包括以下步骤：
S100：蓝牙主接收设备和源数据设备建立蓝牙连接；
S200：蓝牙主接收设备将当前蓝牙网络的配置参数打包形成CTP数据包；
S300：蓝牙主接收设备向蓝牙网络的一个信道中广播CTP数据包，并接收该信道中是否有回复数据包，若是，则停止广播CTP数据包；若否，则切换到下一个信道中广播CTP数据包；同时，蓝牙次接收设备在蓝牙网络的一个信道中扫描是否有蓝牙主接收设备发送的CTP数据包，若是，则发送回复数据包，然后解包CTP数据包并根据CTP数据包中的配置参数完成组网，监听源数据设备的数据；若否，则扫描下一个信道，蓝牙主接收设备广播所使用的信道列表与蓝牙次接收设备扫描所使用的信道列表相同。
其中，S200中对CTP数据包进行了加密，所述S300中次接收设备接收到CTP数据包后会对数据进行解密。所述S200中对CTP数据包进行了压缩，所述S300中次接收设备接收到CTP数据包后会对数据进行解压缩。所述蓝牙主接收设备的信道切换频率是蓝牙次接收设备蓝牙切换频率的N倍，所述N为蓝牙主接收设备广播CTP数据包所使用的信道数量。
本实施例中，所述S300中蓝牙主接收设备在高、中、低三个信道中依次切换，所述蓝牙次接收设备也在高、中、低三个信道中依次切换，具体来讲，高、中、低三个信道分别是信道3、信道35和信道75。蓝牙主接收设备在1个时隙发送CTP数据包，在下一个时隙尝试接收回复数据，而蓝牙次接收设备在每一个信道的接收时长至少为6个时隙，扫描的间隙至少大于接收时长。
本实施例中，以蓝牙耳机以及手机为例，我们称蓝牙耳机的主接收设备为主耳机，次接收设备为从耳机，首先主耳机需要与手机建立蓝牙连接，此时，主耳机已经获得了这个蓝牙网络的配置参数，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等。
然后主耳机将上述配置参数压缩加密打包形成CTP数据包，然后主耳机在选择高、中、底三个广播信道，如信道3、信道35、和信道75进行CTP数据包的广播发送，在发送CTP数据包广播时，不管主耳机是网络中的主设备还是蓝牙从设备，主耳机都会在主-从时隙(Master-to-Slave时隙)的时间起始点在高、中、低中的一个信道上进行广播。CTP广播之后，主耳机将在下一个时隙的时间点，即从-主的时隙时间起始点，在同样的广播信道上尝试接收从耳机的回复数据包。主耳机的广播信道在接收不到从耳机的回复数据包后就会切换，对于广播信道的选择，主耳机的当前信道必须不同于前两次的选择。如，前两次分别是信道3和信道75，那么当前的广播信道为35，随后的选择依次类推，本实施例中，按照信道3、信道75、信道35的顺序依次切换。
如图1所示，主耳机首先在信道3，在主-从时隙的起始时间点开始广播CTP数据包，然后在从-主时隙的时间起始点，同样在信道3上接收是否有从耳机的回复数据包(ACK)。由于信道3上没有从耳机的回复，在从-主时隙结束以后，主耳机在下一个信道75上广播CTP数据包。信道75上依然没有从耳机的回复，经过2个时隙时间后，主耳机在信道35广播CTP数据包,最终在信道35的从-主时隙接收到从耳机的回复数据包(ACK数据包)。
在这个过程中，从耳机在高、中、低三个信道上轮询地扫描是否有主耳机的CTP数据包广播。其对于广播信道的选择和主耳机相同，即从耳机下一个选择的信道必须不用于前两次的选择。如前两次分别是信道3和信道75，那么当前的广播信道为35。随后的选择依次类推。从耳机每一个信道的扫描时长至少要大于6个时隙的时长，以保证每一次扫描至少有一次和主耳机在同一信道上。其扫描的间隔时间至少大于每一个信道的扫描的时长。根据功耗和连接时间的考量，扫描时长和扫描间隔时间可以按情况而定。
在信道35中，此时从耳机正好在此信道扫描，它接收到了主耳机发来的CTP广播包数据。由于主耳机是在主-从时隙发送数据，故收到CTP数据包之后，从耳机将能获得主耳机和手机之间蓝牙网络的必要信息。在信道35的从-主时隙，从耳机发送回复数据包给主耳机以指示其数据接收完成。
在主耳机和从耳机完成CTP数据包的接收之后，从耳机根据CTP数据包中的配置参数数据加入到蓝牙网络中，从耳机监听手机的音频数据实现与主耳机同步的音频输出。
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 (8)

1.一种蓝牙设备间的组网方法，其特征在于：包括：
S100：蓝牙主接收设备和源数据设备建立蓝牙连接；
S200：蓝牙主接收设备将当前蓝牙网络的配置参数打包形成CTP数据包；
S300：蓝牙主接收设备向蓝牙网络的一个信道中广播CTP数据包，并接收该信道中是否有回复数据包，若是，则停止广播CTP数据包；若否，则切换到下一个信道中广播CTP数据包；同时，蓝牙次接收设备在蓝牙网络的一个信道中扫描是否有蓝牙主接收设备发送的CTP数据包，若是，则发送回复数据包，然后解包CTP数据包并根据CTP数据包中的配置参数完成组网，监听源数据设备的数据；若否，则扫描下一个信道，蓝牙主接收设备广播所使用的信道列表与蓝牙次接收设备扫描所使用的信道列表相同。
2.根据权利要求1所述的蓝牙设备间的组网方法，其特征在于：所述S200中对CTP数据包进行了加密，所述S300中次接收设备接收到CTP数据包后会对数据进行解密。
3.根据权利要求2所述的蓝牙设备间的组网方法，其特征在于：所述S200中对CTP数据包进行了压缩，所述S300中次接收设备接收到CTP数据包后会对数据进行解压缩。
4.根据权利要求3所述的蓝牙设备间的组网方法，其特征在于：所述蓝牙主接收设备的信道切换频率是蓝牙次接收设备蓝牙切换频率的N倍，所述N为蓝牙主接收设备广播CTP数据包所使用的信道数量。
5.根据权利要求4所述的蓝牙设备间的组网方法，其特征在于：所述S300中蓝牙主接收设备在高、中、低三个信道中依次切换，所述蓝牙次接收设备也在高、中、低三个信道中依次切换。
6.一种蓝牙主接收设备，其特征在于：包括连接模块、CTP数据包生成模块、CTP数据包广播模块、回复数据接收模块、第一信道跳转模块，所述连接模块用于与源数据设备建立标准蓝牙连接，所述CTP数据包生成模块用于获取连接模块的连接配置参数的数据并将这些数据加密压缩形成CTP数据包，所述CTP数据包广播模块用于向蓝牙网络中广播CTP数据包，所述回复数据接收模块用于在CTP数据包广播模块广播了CTP数据包后接收蓝牙网络中的回复数据包，所述第一信道跳转模块用于在回复数据接收模块接收不到回复数据包后切换广播CTP数据包所使用的信道。
7.一种蓝牙次接收设备，所述蓝牙次接收设备与上述蓝牙主接收设备配合使用，其特征在于：包括CTP数据包接收模块、CTP数据包解析模块、回复数据包发送模块、第二信道跳转模块和监听参数配置模块，所述CTP数据包接收模块用于扫描蓝牙网络并接收CTP数据包，所述CTP数据包解析模块用于对CTP数据包进行解密和解压缩，所述回复数据包发送模块用于在CTP数据包接收模块接收到CTP数据包后向蓝牙网络发送回复数据包，所述监听参数配置模块用于根据CTP数据包解析模块解析出来的蓝牙网络配置参数将蓝牙次接收设备配置为监听源数据设备数据信息的监听模式，所述第二信道跳转模块用于在CTP数据包接收模块接收不到CTP数据包时切换CTP数据包接收模块扫描的信道。
8.一种蓝牙通信系统，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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