CN110300392A - 蓝牙传输系统以及基于蓝牙传输系统的教学方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓝牙传输系统以及基于蓝牙传输系统的教学方法，该蓝牙传输系统的路由器主要包含：多个蓝牙主控模块、一微控制器及一监视单元，其中，每一蓝牙主控模块能分别双向连接多个不同的蓝牙客户端装置，每一蓝牙客户端装置分别具有一唯一识别码，当监视单元监视到任一蓝牙客户端装置传输到蓝牙主控模块的数据封包缺失及/或联机状态不佳时，则令相对应的蓝牙主控模块发出指令，使该蓝牙客户端装置重新发送封包、提高发射功率及/或重新联机，确保数据传输完整；实施时，蓝牙客户端装置可为蓝牙读写笔，进而应用于基于蓝牙传输系统的教学方法。

Description

蓝牙传输系统以及基于蓝牙传输系统的教学方法

技术领域

本发明为一种蓝牙传输系统以及基于蓝牙传输系统的教学方法，技术内容涉及在一蓝牙路由器(BluetoothRouter)内设置多数个蓝牙主控模块(BluetoothMasterModule)，每一蓝牙主控模块分别双向连接多个蓝牙客户端装置(Bluetoothclientdevice)，并利用一微控制器(MicroControllerUnit,MCU)及监视单元(WatchUnit)监视每一蓝牙客户端装置的运作情形，且该蓝牙客户端装置为蓝牙读写笔(Bluetoothpenforreadandwritesystem)时能够应用于教学方法上。

背景技术

在数字化教学的技术领域中，要克服的问题除了远程教学以外，将许多学生集中在教室内集体教学、检验学习成果等步骤，仍是不可避免的过程。例如，以考试方式检验学习成果时，若能利用具有蓝牙传输功能的读写笔供学生在具有数字标签或点码的试卷上作答，再通过后台软件分别辨别、计算及统计每一读写笔的作答情形，将会使得考试过程以及结果能够非常有效率地完成，不需要再浪费大量人力阅卷。

然而，要完成上述利用蓝牙读写笔作为教学、考试工具时，首先要解决的是数量上的问题。以现有的蓝牙协定来说，一个蓝牙主控端最多只能供7个客户端装置配对及传输数据，显然无法满足上述将许多学生集中在教室内集体教学、检验学习成果等使用情境。

其次，众所周知蓝牙传输技术是利用2.4G开放频段来传输数据，而此频段中除了蓝牙以外，充斥着Wi-Fi、ZigBee、无线电话、无线USB等传输技术的无线信号，纵使各种信号之间分别有防干扰的机制，仍难保蓝牙传输数据过程中不会有信号相互碰撞而造成封包丢失、不完整甚至联机中断的情形。

尤其是其中一客户端装置与蓝牙主控端之间的联机中断时，蓝牙主控端必须重置来对所有的客户端装置重新配对联机，造成其它正常联机的客户端装置也暂时中断联机。亦即，若想要利用蓝牙读写笔来作为教学、考试工具，封包丢失或联机中断的问题也必须要克服，否则将会造成数字教学系统执行上的障碍。

在与蓝牙相关的技术领域中，近年来蓝牙技术联盟为支持智慧家庭、物联网在技术上的需求，发表了“蓝牙Mesh”网络，以期通过蓝牙客户端装置彼此之间相互连接的模式，以元数据传输方式将信号传递给附近的另一个蓝牙装置后，接力传输。

理论上“蓝牙Mesh”网络固然能够满足物联网的需求，但由于每一蓝牙客户端装置皆必须兼具中继器(Repeater)的角色，若如上述蓝牙客户端装置所传输的数据不仅仅只是物联网感测层的简单感测信号时，数据封包的不完整或联机中断、干扰，都将会造成系统在应用上极大的困扰。

此外，由于蓝牙Mesh网络中，每一蓝牙客户端装置必须兼具中继器的角色，因此对于电源及硬件组件上的配置要求较高，若蓝牙客户端装置为如前所述的移动式读写笔时，将使得其续航能力以及装置体积大受影响。

有鉴于此，本案发明人累积多年相关领域的研究以及实务经验，特研发出一种蓝牙传输系统，能够有效克服蓝牙传输系统中数量上的限制以及封包丢失或联机中断的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蓝牙传输系统，旨在使一蓝牙路由器能够分别与7个以上的可携式蓝牙客户端装置双向连接，当任一蓝牙客户端装置制传输到该路由器的数据封包丢失或联机状态不佳时，令该蓝牙客户端装置重新发送封包、提高发射功率及/或重新联机，以确保每一蓝牙客户端装置传输到该路由器的数据封包完整。

为达成上述目的，本发明提供的蓝牙传输系统包含一路由器以及多个分别信号连接于该路由器的可携式蓝牙客户端装置，其中：

该路由器包含多个蓝牙主控模块、一信号连接于各蓝牙主控模块的微控制器、一监视单元以及一执行该路由器工作的中央处理单元；

每一蓝牙主控模块能分别双向连接多个不同的蓝牙客户端装置，并且接收各个蓝牙客户端装置所传输的数据封包后传输到该微控制器；

每一蓝牙客户端装置分别具有一储存数据的暂存内存、一唯一识别码以及一发射功率调节器，且每一蓝牙客户端装置以数据封包形式发送该暂存内存里的数据时，同时发送该唯一识别码；

该监视单元能通过该微控制器所接收到的唯一识别码监视每一蓝牙客户端装置传输到蓝牙主控模块的数据封包及联机状态；以及

当任一蓝牙客户端装置的数据封包缺失、联机状态不佳及/或断线时，由该监视单元通过微控制器令相对应的蓝牙主控模块发出指令，令该蓝牙客户端装置重新以数据封包方式发送暂存内存中的数据、提高该发射功率调节器的发射功率及/或重新联机。

以下进一步说明各组件的实施方式：

实施时，该路由器进一步包含一将该微控制器所接收到的完整数据封包传输到一后台装置的第二传输接口。

实施时，该第二传输接口为一有线或无线网络传输模块，该后台装置为云端服务器或计算机。

实施时，该蓝牙客户端装置为一能够读写数字标签或点码的蓝牙读写笔。

本发明另提供一种基于上述蓝牙传输系统的教学方法，该教学方法包含一路由器、多个分别信号连接于该路由器的蓝牙读写笔以及一后台装置，其中：

该路由器包含多个蓝牙主控模块、一信号连接于各蓝牙主控模块的微控制器、一监视单元、一执行该路由器工作的中央处理单元以及一第二传输接口；

每一蓝牙主控模块能分别双向连接多个不同的蓝牙读写笔，并且接收各蓝牙读写笔所传输的数据封包后传输到该微控制器；

每一蓝牙读写笔能够读写数字标签或点码，并且将读写结果的数据储存于一暂存内存，且各蓝牙读写笔分别具有一唯一识别码以及一发射功率调节器，每一蓝牙读写笔以数据封包形式发送暂存内存里的数据时，同时发送该唯一识别码；

该监视单元能通过该微控制器所接收到的唯一识别码监视每一蓝牙读写笔传输到蓝牙主控模块的数据封包及联机状态；

当任一蓝牙读写笔的数据封包缺失及/或联机状态不佳时，由监视单元通过微控制器令相对应的蓝牙主控模块发出指令，令该蓝牙读写笔重新以数据封包方式发送暂存内存中的数据、提高该发射功率调节器的发射功率及/或重新联机；以及

该微控制器接收到完整的数据封包后，通过该中央处理单元及第二传输接口将数据封包传输到该后台装置，以供该后台装置辨别、计算及统计每一蓝牙读写笔的数据。

实施时，该第二传输接口为一有线或无线网络传输模块，该后台装置为云端服务器或计算机。

相较于现有技术，本发明克服了蓝牙传输系统中，蓝牙客户端装置数量限制的问题，并且利用蓝牙客户端装置的唯一识别码、发射功率调节器以及路由器的多个蓝牙主控模块、微控制器、监视单元，来确保数据封包能够完整地被识别及传输，特别适合使用在数字化教学领域。

以下依据本发明的技术手段，列举出适于本发明的实施方式，并配合图式说明如后；以下说明中，与蓝牙协议、蓝牙模块、蓝牙装置配对等相关基础硬件、韧体架构或联机过程，将被视为已知技术，不另作说明。

附图说明

图1为本发明蓝牙传输系统架构示意图。

图2为本发明基于蓝牙传输系统的教学方法示意图。

附图标记说明：10-路由器；11-蓝牙主控模块；12-微控制器；13-监视单元；14-中央处理单元；15-第二传输接口；20-蓝牙客户端装置；21-暂存内存；22-唯一识别码；23-发射功率调节器；24-数据封包；30-蓝牙读写笔；31-暂存内存；32-唯一识别码；33-发射功率调节器；34-数据封包；40-后台装置。

具体实施方式

实施方式一：

如图1所示，本发明的蓝牙传输系统包含一路由器10以及多个分别信号连接于该路由器10的可携式蓝牙客户端装置20，其中该路由器10包含多个蓝牙主控模块11、一信号连接于各蓝牙主控模块11的微控制器12、一监视单元13以及一负责路由器10运作的中央处理单元14；而蓝牙客户端装置20则可以为任何一种具有蓝牙模块的设备，例如，蓝牙读写笔、平板计算机、打印机、物联网感应层装置等。

上述蓝牙主控模块11能分别双向连接不同的多个蓝牙客户端装置20而形成一微网(Piconet)，并且接收各个蓝牙客户端装置20所传输的数据封包后，再将数据封包传输到该微控制器12。依现有的蓝牙协议，每一微网中的装置最多为八个，包括一蓝牙主控端(Masterdevice)以及七个被控端(Slavedevice)，因此当该路由器10中设有多个蓝牙主控模块11，而且每一个蓝牙主控模块11皆分别能够连接最多七个蓝牙客户端装置20时，该路由器10能够依照使用需求或带宽来设定蓝牙客户端装置20的连接数量。例如:路由器10里设有5个蓝牙主控模块11，每个蓝牙主控模块11连接5-7个蓝牙客户端装置20，则该路由器10就可供25-35个蓝牙客户端装置20连接。

上述每一蓝牙客户端装置20分别具有一储存数据的暂存内存21、一唯一识别码22以及一发射功率调节器23，当任一蓝牙客户端装置20以数据封包24型态发送暂存内存21里所储存的数据时，同时发送该唯一识别码22，而该发射功率调节器23则可以依指令调节蓝牙客户端装置20的发送功率，进而增强或减少信号强度。

该监视单元13能通过该微控制器12所接收到的唯一识别码22辨别及监视每一蓝牙客户端装置20传输到蓝牙主控模块11的数据封包24及联机状态。例如：监视单元13通过该微控制器12来监视每一蓝牙主控模块11架构中SDP或L2CAP的传输状况。

当任一蓝牙客户端装置20所发送的数据封包24丢失或不完整时，该监视单元13即可通过微控制器12令与该蓝牙客户端装置20相对应联机的蓝牙主控模块11发出一指令，令该蓝牙客户端装置20将暂存内存21中的数据重新发送数据封包24，确保每一蓝牙客户端装置20所发送的数据封包24能够被相对应的蓝牙主控模块11完整接收。

此外，当任一蓝牙客户端装置20与相对应联机的蓝牙主控模块11彼此之间的联机强度不佳，甚至断线时，该监视单元13亦可通过微控制器12令与该蓝牙客户端装置20相对应联机的蓝牙主控模块11发出一指令，令该蓝牙客户端装置20的发射功率调节器23提高发射功率，或者令该蓝牙客户端装置20重新联机。

值得一提的是，本发明通过蓝牙客户端装置20的唯一识别码、监视单元13、微控制器12及多个蓝牙主控模块11，能够分别监控数量庞大的蓝牙客户端装置20，不但可以确保每一蓝牙客户端装置20发送的数据封包24不会丢失，并且在任一蓝牙客户端装置20与蓝牙主控模块11断线时，可以单独令该蓝牙客户端装置20重新联机，不会影响到其他正常运作的蓝牙客户端装置20。

实施方式二：

如图2所示，本发明另提供一种基于上述蓝牙传输系统的教学方法，该教学方法包含一路由器10、多个分别信号连接于该路由器的蓝牙读写笔30以及一后台装置40。其中：

该路由器10包含多个蓝牙主控模块11、一信号连接于各蓝牙主控模块11的微控制器12、一监视单元13、一执行该路由器10工作的中央处理单元14以及一第二传输接口15。

每一蓝牙主控模块11能分别双向连接多个不同的蓝牙读写笔30，并且接收各蓝牙读写笔30所传输的数据封包后传输到该微控制器12。同样地，当该路由器10中设有多数个蓝牙主控模块11，而且每一个蓝牙主控模块11皆分别能够连接最多七个蓝牙读写笔30时，该路由器10就能够依照使用需求或带宽来决定蓝牙读写笔30的数量。

每一蓝牙读写笔30能够读写数字标签或点码，并且将读写结果的数据储存于一暂存内存31，且各蓝牙读写笔30分别具有一唯一识别码32以及一发射功率调节器33，每一蓝牙读写笔30以数据封包34形式发送暂存内存31里的数据时，同时发送该唯一识别码32；而该发射功率调节器33则可以依指令调节蓝牙读写笔30的发送功率，进而增强或减少信号强度。

该监视单元13能通过该微控制器12所接收到的唯一识别码32辨别及监视每一蓝牙读写笔30传输到蓝牙主控模块11的数据封包34及联机状态。

当任一蓝牙读写笔30的数据封包34丢失或不完整时，该由监视单元13通过微控制器12对蓝牙主控模块11发出指令；如此，该监视单元13即可通过微控制器12令与该蓝牙读写笔30相对应联机的蓝牙主控模块11发出一指令，令该蓝牙读写笔30将暂存内存31中的数据重新发送数据封包34，确保每一蓝牙读写笔30所发送的数据封包34能够被相对应的蓝牙主控模块11完整接收。

当该微控制器12接收到完整的数据封包后，即可通过该中央处理单元14及第二传输接口15将数据封包传输到该后台装置40，以供该后台装置40辨别、计算及统计每一蓝牙读写笔30的数据；实施时，该第二传输接口15为有线或无线网络传输模块，例如Wi-Fi，该后台装置40则可以为云端服务器或计算机。

当任一蓝牙读写笔30所发送的数据封包34丢失或不完整时，该监视单元13即可通过微控制器12令与该蓝牙读写笔30相对应联机的蓝牙主控模块11发出一指令，令该蓝牙读写笔30将暂存内存31中的数据重新发送数据封包34，确保每一蓝牙读写笔30所发送的数据封包34能够被相对应的蓝牙主控模块11完整接收。

此外，当任一蓝牙读写笔30与相对应联机的蓝牙主控模块11彼此之间的联机强度不佳，甚至断线时，该监视单元13亦可通过微控制器12令与该蓝牙读写笔30相对应联机的蓝牙主控模块11发出一指令，令该蓝牙读写笔30的发射功率调节器33提高发射功率，或者令该蓝牙读写笔30重新联机。不但可以确保每一蓝牙读写笔30发送的数据封包34不会丢失，并且在任一蓝牙读写笔30与蓝牙主控模块11断线时，可以单独令该蓝牙读写笔30重新联机，不会影响到其他正常运作的蓝牙读写笔30。

以上实施例说明及图式，仅为举例说明本发明的较佳实施例，并非以此局限本发明的范围；举凡与本发明的目的、构造、装置、特征等近似或相雷同者，均应属本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种蓝牙传输系统，包含一路由器以及多个分别信号连接于该路由器的可携式蓝牙客户端装置，其特征在于：

该路由器包含多个蓝牙主控模块、一信号连接于各蓝牙主控模块的微控制器、一监视单元以及一执行该路由器工作的中央处理单元；

每一蓝牙主控模块能分别双向连接多个不同的蓝牙客户端装置，并且将接收到的各个蓝牙客户端装置所传输的数据封包传输到该微控制器；

每一蓝牙客户端装置分别具有一储存数据的暂存内存、一唯一识别码以及一发射功率调节器，且每一蓝牙客户端装置以数据封包形式发送该暂存内存里的数据时，同时发送该唯一识别码；

该监视单元能通过该微控制器所接收到的唯一识别码监视每一蓝牙客户端装置传输到蓝牙主控模块的数据封包及联机状态；以及

当任一蓝牙客户端装置的数据封包缺失、联机状态不佳及/或断线时，由该监视单元通过微控制器令相对应的蓝牙主控模块发出指令，令该蓝牙客户端装置重新以数据封包方式发送暂存内存中的数据、提高该发射功率调节器的发射功率及/或重新联机。

2.如权利要求1所述的蓝牙传输系统，其特征在于，该路由器进一步包含一将该微控制器所接收到的完整数据封包传输到一后台装置的第二传输接口。

3.如权利要求1所述的蓝牙传输系统，其特征在于，该第二传输接口为一有线网络传输模块或无线网络传输模块，该后台装置为云端服务器或计算机。

4.如权利要求1所述的蓝牙传输系统，其特征在于，该蓝牙客户端装置为一能够读写数字标签或点码的蓝牙读写笔。

5.一种基于蓝牙传输系统的教学方法，该教学方法实施于一路由器、多个分别信号连接于该路由器的蓝牙读写笔以及一后台装置，其特征在于：

该路由器包含多个蓝牙主控模块、一信号连接于各蓝牙主控模块的微控制器、一监视单元、一执行该路由器工作的中央处理单元以及一第二传输接口；

每一蓝牙主控模块能分别双向连接多个不同的蓝牙读写笔，并且将接收到的各蓝牙读写笔所传输的数据封包传输到该微控制器；

每一蓝牙读写笔能够读写数字标签或点码，并且将读写结果的数据储存于一暂存内存，且各蓝牙读写笔分别具有一唯一识别码以及一发射功率调节器，每一蓝牙读写笔以数据封包形式发送暂存内存里的数据数据时，同时发送该唯一识别码；

该监视单元能通过该微控制器所接收到的唯一识别码监视每一蓝牙读写笔传输到蓝牙主控模块的数据封包及联机状态；

当任一蓝牙读写笔的数据封包缺失及/或联机状态不佳时，由监视单元通过微控制器令相对应的蓝牙主控模块发出指令，令该蓝牙读写笔重新以数据封包方式发送暂存内存中的数据、提高该发射功率调节器的发射功率及/或重新联机；以及

该微控制器接收到完整的数据封包后，通过该中央处理单元及第二传输接口将数据封包传输到该后台装置，以供该后台装置辨别、计算及统计每一蓝牙读写笔的数据。

6.如权利要求5所述的基于蓝牙传输系统的教学方法，其中，该第二传输接口为一有线或无线网络传输模块，该后台装置为云端服务器或计算机。