CN110188848A - 一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统及方法,系统包括条码扫描传感模块、电平转换模块、信号处理模块、串口驱动模块、JNI模块、扫描服务模块、应用模块和蓝牙模块;条码扫描传感模块进行信号转换;电平转换模块降低信号电平;信号处理模块处理和显示信号;串口驱动模块获取硬件串口数据;JNI模块控制扫描接口;扫描服务模块注册回调接口;应用模块获取扫描的数据,并通过蓝牙模块传输给其他设备。本发明利用Android设备作为HID设备,通过Android激光扫码设备的数据通过Bluetooth HID的方式传输给其他的带蓝牙功能的设备,一定意义上实现了跨平台数据传输。
Description
技术领域
本发明属于扫描数据传输技术领域,涉及一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统及方法。
背景技术
Android作为一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统,主要使用于移动设备,如智能手机和平板电脑,由Google公司和开放手机联盟领导及开发。由于其开放性,丰富的硬件,易用的SDK(方便开发),不断改善的交互界面,逐步完善的生态系统等优点。
激光扫码,是现在普遍应用的一种条码识别技术,条码包括一维码和二维码。随着物联网领域的快速发展,搭载能够激光扫码的服务程序广泛运行于Android系统中,运用于快递,支付,自动识别,仓库管理,设备管理等多领域。当前许多应用都是搭载自己的扫码服务程序,数据也仅是应用内部使用或者应用实现特定接口后互相传输。
由于Android的系统的权限及安全的性的考虑,激光扫码是通过广播及事先约定的接口来传输数据的,而且只能在Android系统的内部来进行传输的。这种基于Android设备的激光扫码的系统是通过深度定制添加相应的扫描头的系统,要在其他设备(非深度定制的系统设备)上使用不现实的。
目前,基于Android激光扫码设备只能是通过广播及事先约定的接口来传输数据的,而且只能在Android系统的内部来进行传输的,并不是所有的设备都具有定制激光扫码的功能。
人机接口设备或人机交互(Human Interface Device,HID)设备是人类通常使用的一种计算机设备,其从人类获取输入并向人类输出。例如键盘、鼠标与游戏手柄等。常见的Bluetooth HID设备有蓝牙无线鼠标和蓝牙无线键盘Android平台上实现将手机模拟成蓝牙键盘,通过蓝牙连接支持蓝牙HID的电脑,便可以通过手机操作电脑或向电脑输入数据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统及方法,Android设备模拟蓝牙键盘通过HID方式将数据传输给其他的蓝牙设备。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统,包括条码扫描传感模块、电平转换模块、信号处理模块、串口驱动模块、JNI模块、扫描服务模块、应用模块和蓝牙模块;
所述条码扫描传感模块,用于将一维码或二维码转换成处理器能识别的数字信号;
所述电平转换模块用于降低条码扫描传感器输出的数字信号电平;
所述信号处理模块用于实现数字信号处理和显示;
所述串口驱动模块用于获取硬件串口的数据,为上层提供打开串口设备和控制扫描模块启动的方法;
所述JNI模块用于控制扫描接口;
所述扫描服务模块用于注册回调接口,调用JNI模块为上层应用提供服务接口;
所述应用模块调用服务接口获取扫描的数据,并通过蓝牙模块传输给HID host(主机)设备。
优选的,上述HID host设备包括Android设备,IOS系统设备,带有蓝牙功能的电脑,带有蓝牙功能的Linux设备及带有蓝牙功能的物联网设备。
一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统的HID方法,包括以下步骤:
(1)开启串口设备,控制扫描传感器;
(2)条码扫描传感模块扫描并处理数据;
(3)串口驱动模块接收数据,JNI模块进行数据转换;
(4)扫描服务模块注册回调接口;
(5)应用模块调用服务接口获取扫描的数据,并通过蓝牙模块传输给HID host设备。
优选的,上述步骤(5)之前,还包括Bluetooth HID系统的蓝牙模块与HID host设备的蓝牙模块配对,具体为:
所述Bluetooth HID系统的蓝牙模块设置为可发现模式;
所述HID host设备的蓝牙模块开启,搜索HID设备并发起配对;
HID host端输入pin码验证,Bluetooth HID系统键盘端输入pin验证;若host和键盘的pin码一致,验证通过,双方完成配对,实现连接。
本发明具有如下优点:
本发明利用Android设备作为HID设备,通过Android激光扫码设备的数据通过Bluetooth HID的方式传输给其他的带了蓝牙功能的设备;一定意义上实现跨平台数据传输,从Android设备通过蓝牙HID传输数据到Android设备,IOS系统设备,带有蓝牙功能的电脑,带有蓝牙功能的Linux设备及带有蓝牙功能的物联网设备等。
附图说明
图1为本发明一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统的结构框图;
图2为本发明实施例的模拟蓝牙键盘的协议栈示意图;
图3为本发明实施例的基于Android平台的Bluetooth HID设备与HID主机间建立的2个L2CAP通道示意图;
图4为本发明实施例的Bluetooth HID设备与HID Host建立连接流程图;
图5为本发明一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统的HID方法中Bluetooth HID设备与HID主机设备的配对流程图;
图6为本发明一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统的HID方法整体流程图;
图7为本发明实施例中Android蓝牙框架图;
图8为本发明实施例中软件架构及功能模块图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
如图1所示,一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统,包括条码扫描传感模块、电平转换模块、信号处理模块、串口驱动模块、JNI模块、扫描服务模块、应用模块和蓝牙模块;
所述条码扫描传感模块,用于将一维码或二维码转换成处理器能识别的数字信号;
所述电平转换模块用于降低条码扫描传感器输出的数字信号电平;
所述信号处理模块用于实现数字信号处理和显示;
所述串口驱动模块用于获取硬件串口的数据,为上层提供打开串口设备和控制扫描模块启动的方法;
所述JNI模块用于控制扫描接口;
所述扫描服务模块用于注册回调接口,调用JNI模块为上层应用提供服务接口;
所述应用模块调用服务接口获取扫描的数据,并通过蓝牙模块传输给HID host设备。
本发明将Android设备作为模拟蓝牙键盘,通过蓝牙HID协议模拟键盘事件的发送到其他的蓝牙设备,这样的蓝牙设备可以是Android设备,IOS设备,PC,及带有蓝牙功能的物联网设备。
即所述HID host设备包括Android设备,IOS系统设备,带有蓝牙功能的电脑,带有蓝牙功能的Linux设备及带有蓝牙功能的物联网设备。
上述的蓝牙HID协议模拟键盘的通信原理具体如下:
协议栈:
模拟蓝牙键盘是基于蓝牙HID profile来实现。其协议栈如图2如下;
其中,HID Profile:人机接口设备服务Profile
HCI:主机控制接口,与蓝牙适配器间传递数据
L2CAP:逻辑链路层
Bluetooth Adapter:蓝牙适配器
通信原理为:
基于Android平台的Bluetooth HID设备与HID主机(如电脑,iPhone等)间需要建立2个L2CAP通道:控制通道和中断通道,如图3所示。
控制通道:用于传输一些控制信息,如断开虚拟缆线。
中断通道:传输HID设备的报告数据,如按键,激光扫码的获取的数据等。
连接过程可以由HID主机或HID设备发起,先建立控制通道,然后中断通道。两个通道都建立好后,HID设备即可开始传输事件(如键盘按键等,激光扫码的获取的数据等)。
如图4所示,一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统的HID方法,包括以下步骤:
(1)开启串口设备,控制扫描传感器;
通过串口驱动模块打开条码扫描传感模块,应用模块可以设置扫描传感器的工作模式;
(2)条码扫描传感模块扫描并处理数据;
条码扫描传感模块进行条码扫描,将一维码或二维码转换成处理器能识别的数字信号,电平转换模块降低条码扫描传感器输出的数字信号电平,信号处理模块实现数字信号处理和显示;
(3)串口驱动模块接收数据,JNI模块进行数据转换;
串口驱动模块获取硬件串口的数据,JNI模块控制扫描接口,通过JNI把数据转换为应用模块可使用的数据;
(4)扫描服务模块注册回调接口;
扫描服务模块注册回调接口,调用JNI模块为上层应用提供服务接口;
(5)应用模块调用服务接口获取扫描的数据,并通过蓝牙模块传输给HID host设备。
实施例中,如图5和图6所示,步骤(5)之前,还包括Bluetooth HID系统的蓝牙模块与HID host设备的蓝牙模块配对,具体为:
所述Bluetooth HID系统的蓝牙模块设置为可发现模式;
所述HID host设备的蓝牙模块开启,搜索HID设备并发起配对;
HID host端输入pin码验证,Bluetooth HID系统键盘端输入pin验证;若host和键盘的pin码一致,验证通过,双方完成配对,实现连接(生成linkkey)。
Bluetooth HID设备与Host建立好连接后,在Bluetooth HID设备输入就可以反映到Host端,操作就同通过usb连接到电脑的键盘对电脑进行输入一样。
配对是两个蓝牙设备间建立信任关系的过程;一般由HID host发起这个配对过程。
解除配对的过程可以由host或者蓝牙键盘任何一方发起,解除配对的一方会将自己保存的对方的linkkey删除,信任关系解除。
实施例中,Bluetooth HID设备应用的实现方法如下:
Android蓝牙框架图7所示,Android的蓝牙堆栈使用BlueZ,在标准的Android平台2.0及其之后,已提供了基于Bluez的开源蓝牙协议栈,并实现了A2DP、HFP、SDP等服务。
Bluez支持主机连接HID设备,但将手机模拟成Bluetooth HID设备输入,就需要实现手机作为HID设备,HID所依赖的L2CAP层协议都已经实现好了,只需要基于L2CAP便可以实现HID层。
本发明的软件架构及功能模块如图8所示,
带星号标注的模块是实现此功能需要新增或改造的模块。
实现此功能所牵涉到的模块如下:
(1)Native层Bluez协议栈
Bluez是一个开源的Linux蓝牙协议栈,其中既实现了底层HCI、L2CAP、Rfcomm等底层协议,在Native也实现了a2dp、hfp、hsp、hid等服务。这回我们实现的是HID设备端的角色,需要在bluez中实现相应协议。Bluez主要通过D-Bus接口向外提供接口。
(2)Java Framework/JNI层HID Device Service服务
JNI是用于java和Native c之间相互调用的技术。
Service是Android中用于后台控制的服务。在该功能实现中我们需要增加一个HIDDeviceService通过JNI去调用Bluez提供的新增的HID设备角色的接口。
(3)Java应用层键盘模拟应用(Bluetooth HID设备输入)
用户可以控制与主机的连接,连接状态可以把Android设备当作Bluetooth HID设备,把激光扫码的获取的数据输入并输出到与其连接的设备。
上述模块的实现细节包括:
1SDP记录注册
SDP,全称Service Discover protocol,用于对设备所支持的服务及搜索周边设备所支持的服务。将手机模拟成Bluetooth HID设备,就需要将Bluetooth HID设备在手机上注册相应SDP记录,使得主机可以识别手机为Bluetooth HID设备,并了解Bluetooth HID设备所支持的功能特性。
HID设备相关的SDP属性如下:
HIDParserVersion:属性ID 0x0201,16位无符号整型,表示所使用的USB HID规范的版本
HIDDeviceSubclass:属性ID 0x0202,8位整型数。子HID类,如键盘、鼠标等
HIDCountryCode:属性ID 0x0203,8位整型,国家编号,表示设备面向哪个国家。
HIDVirtualCable:属性ID 0x0204,8位布尔型,表示是否支持虚拟连接。
HIDReconnectInitiate:属性ID 0x0205,8位布尔型,表示当与主机的连接断开的时候,HID设备是否支持发起自动重连。
HIDDescriptorList:属性ID 0x0206,数据序列,HID描述符。详细参考HID规范6.2节。这个属性非常重要,主机能否识别该设
备为蓝牙键盘主要靠这个属性的设置。
HIDLANGIDBaseList:属性ID 0x0207,为支持多国语言提供关联字符串。
HIDProfileVersion:属性ID 0x020B,16位无符号整型,表示蓝牙HID协议版本。
HIDBootDevice:属性ID 0x020E,8位布尔型,表示是否支持
这些属性在Bluez的服务启动时应该注册到SDP数据库中,便可以被主机识别。
2 HID设备端通信协议实现
主要处理Bluetooth HID设备与Host的连接
Bluetooth HID设备输入事件的封装和发送等;
对外D-Bus接口实现
提供给上层JNI调用的接口
(1)Bluetooth HID设备与Host的连接
连接过程由HID主机发起,为了能接收来自HID主机发出的连接请求,手机端作为HID设备,需要监听主机来的连接请求,对控制通道和中断通道进行监听,如果有主机对这两个端口发起请求,就接受其请求,直到中断通道连接完毕,连接过程成功。连接成功后,手机即可开始向HID主机发送按键事件。
(2)Bluetooth HID设备输入事件的封装和发送等
Bluetooth HID设备输入事件的封装,事件发送到Host。
3提供给应用层的DBus接口
(1)命令接口:
管理连接
GetConnectionState(),获取HID设备与主机的连接状态。
True:与某HID主机已连接上。
False:没有与任何HID主机连接。
Disconnect(),断开与主机的连接。
SendKey(Keys[]),为应用层提供发送按键事件的接口。
如果在无任何连接的状态下接收到应用层的发送按键的请求,Bluez中会主动连接最后一次连接过的主机。
(2)事件接口:
ConnectionStateChanged
0:Disconnected
1:Connected
4提供给上层JNI调用的接口(HIDDeviceService)
通过JNI调用Bluez的HID设备的D-Bus接口及提供给Java应用调用接口。
蓝牙键盘模拟应用通过AIDL接口与Service通信,调用HIDDeviceService提供的接口。
主要接口:
getConnectionState(),获取HID设备的连接状态。
disconnect(),断开与HID主机的连接。
sendKeys(keys[]),发送按键;
广播事件:
HidDeviceStateChangedIntent
当与主机的连接状态发生变化时,Bluez会发出ConnectionStateChanged的事件HIDDeviceService监听到该事件后会发出Hid。
DeviceStateChangedIntent广播。
Intent参数:
状态值:整型。
0:没有任何连
1:连接上某主机
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统,其特征在于:包括条码扫描传感模块、电平转换模块、信号处理模块、串口驱动模块、JNI模块、扫描服务模块、应用模块和蓝牙模块;
所述条码扫描传感模块,用于将一维码或二维码转换成处理器能识别的数字信号;
所述电平转换模块用于降低条码扫描传感器输出的数字信号电平;
所述信号处理模块用于实现数字信号处理和显示;
所述串口驱动模块用于获取硬件串口的数据,为上层提供打开串口设备和控制扫描模块启动的方法;
所述JNI模块用于控制扫描接口;
所述扫描服务模块用于注册回调接口,调用JNI模块为上层应用提供服务接口;
所述应用模块调用服务接口获取扫描的数据,并通过蓝牙模块传输给HID host设备。
2.根据权利要求1所述的一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统,其特征在于:所述HID host设备包括Android设备,IOS系统设备,带有蓝牙功能的电脑,带有蓝牙功能的Linux设备及带有蓝牙功能的物联网设备。
3.根据权利要求2所述的一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统的HID方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)开启串口设备,控制扫描传感器;
(2)条码扫描传感模块扫描并处理数据;
(3)串口驱动模块接收数据,JNI模块进行数据转换;
(4)扫描服务模块注册回调接口;
(5)应用模块调用服务接口获取扫描的数据,并通过蓝牙模块传输给HID host设备。
4.根据权利要求3所述的一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统的HID方法,其特征在于:所述步骤(5)之前,还包括Bluetooth HID系统的蓝牙模块与HIDhost设备的蓝牙模块连接配对。
5.根据权利要求4所述的一种基于Android设备的激光扫码数据Bluetooth HID系统的HID方法,其特征在于:所述连接配对具体包括:
所述Bluetooth HID系统的蓝牙模块设置为可发现模式;
所述HID host设备的蓝牙模块开启,搜索HID设备并发起配对;
HID host端输入pin码验证,Bluetooth HID系统键盘端输入pin验证;若host和键盘的pin码一致,验证通过,双方完成配对,实现连接。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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