CN111934723A - 一种旁路侦听的蓝牙通信装置、方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种旁路侦听的蓝牙通信装置、方法及其应用，所述通信装置整体内置于被侦听设备中，包括：蓝牙主芯片；侦听接口电路，通过信号调理电路与所述蓝牙主芯片连接，旁路连接于被侦听设备中；蓝牙天线、晶振电路和显示电路均与所述蓝牙主芯片连接；隔离电源为该装置供电；通信方法中，实时通过旁路侦听方式侦听被侦听设备的数据传输情况，当捕获到数据流时对数据流进行过滤处理；判断该数据流是否为有效数据；从数据流中提取需要进行传输的传输数据，对所述传输数据进行加密处理；采用无组网多对多蓝牙传输方式实现加密后的传输数据的传输。与现有技术相比，本发明具有成本低、使用方便、传输可靠等优点。
Description
技术领域
本发明涉及物联网和无线通信技术领域，涉及一种通信装置，尤其是涉及一种旁路侦听的蓝牙通信装置、方法及其应用。
背景技术
随着数字化经济的发展，在工业行业、医疗行业，有大量的存量设备的数据需要采集和记录。无论是工业现场的点检，还是医疗行业的医生查房，目前主要的方式还是依赖于传统的纸笔记录的形式，耗费时间多且容易出错。因此，数字化改造工业领域和医疗领域都在快速发展，同时也面临着较大的挑战。
目前的数字化改造方式，主要依赖于设备现有的外部接口，比如RS232、RS485、以太网等等。这种方式的局限性很大，大量的设备可能没有外部接口。即使有接口的设备，也面临着强弱电施工和布线改造的成本增加。这都影响了工业行业、医疗行业的数字化转型发展。
数字化改造在行业应用中的关键是投入产出比，如果耗费大量的资金时间，进行布线改造等工作，带来的效率提升或者成本节约又效果不明显，必将成为设备数字化改造的重大阻碍。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、使用方便的旁路侦听的蓝牙通信装置、方法及其应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种旁路侦听的蓝牙通信装置，该装置整体内置于被侦听设备中，包括：
蓝牙主芯片；
侦听接口电路，通过信号调理电路与所述蓝牙主芯片连接，旁路连接于被侦听设备中；
蓝牙天线，与所述蓝牙主芯片连接；
晶振电路，与所述蓝牙主芯片连接；
显示电路，与所述蓝牙主芯片连接；
隔离电源，为该装置供电。
进一步地，所述侦听接口电路通过隔离防护电路与所述信号调理电路连接。
进一步地，所述侦听接口电路为用于侦听的数据交互线的接口，包括并行总线接口、串行总线接口、单总线接口和各类私有定义接口等。
进一步地，所述蓝牙天线依次通过无源滤波电路和无源匹配电路与所述蓝牙主芯片连接。
进一步地，所述蓝牙主芯片还连接有外部触发电路。
进一步地，所述隔离电源通过稳压电路与蓝牙主芯片、信号调理电路和显示电路连接。
进一步地，所述侦听接口电路连接于被侦听设备的主芯片和存储芯片的数据交互线上。
进一步地，多个所述蓝牙通信装置连接至多个管理主机。
进一步地，所述晶振电路包括高频晶振和低频晶振，高频晶振用于给蓝牙通信装置的射频和主任务处理提供时钟，低频晶振用于给蓝牙通信装置的低功耗模式提供时钟。
本发明还提供一种旁路侦听的蓝牙通信方法，包括以下步骤：
1)实时通过旁路侦听方式侦听被侦听设备的数据传输情况，当捕获到数据流时执行步骤2)；
2)对所述数据流进行过滤处理；
3)判断该数据流是否为有效数据，若是，则执行步骤4)，若否，则丢弃该数据流；
4)该数据流若为实时数据，则进行实时数据显示，若为冷数据，则进行冷数据缓存；
5)从所述数据流中提取需要进行传输的传输数据，对所述传输数据进行加密处理；
6)采用无组网多对多蓝牙传输方式实现加密后的传输数据的传输。
进一步地，所述无组网多对多蓝牙传输方式具体为：
将加密后的传输数据填充至蓝牙37、38、39三个信道，激活三个信道启动信道广播传输，采用跳频传输方式，使三个信道进行循环数据发送。
本发明还提供一种设备数字化改造实现方法，以所述设备作为被侦听设备，将如上所述的旁路侦听的蓝牙通信装置以旁路方式接入所述被侦听设备中。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明装置具有成本低，小体积，低功耗的特点，可以快速部署和应用于工业和医疗现场的设备联网和数据传输项目中。
2、本发明装置可实现工业设备和医疗设备的数字化改造，不需要外置外挂采集盒，只需要将蓝牙通信装置植入到设备中，连接到设备的主芯片和存储芯片的数据交互线上，采用旁路侦听方式，在不影响设备的主芯片与存储芯片数据交互的情况下，侦听主芯片向存储芯片写入的数据，不影响现有设备的使用，大幅度降低外置采集盒带来的使用影响，避免了传统的有线网络铺设的昂贵改造成本。
3、本发明多个蓝牙通信装置可连接至多个管理主机，实现无组网多对多蓝牙通讯方式，打破了传统的蓝牙点对点通信的局限，并避免了传统的蓝牙自组网通信存在的节点掉线网络阻塞等问题。
4、本发明可方便实现工业设备或医疗设备的数字化改造，部署简单。
附图说明
图1为本发明蓝牙通信装置的结构示意图；
图2为本发明通信过程的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，一种旁路侦听的蓝牙通信装置，该装置整体内置于被侦听设备中，包括蓝牙主芯片1、侦听接口电路2、蓝牙天线3、晶振电路4、显示电路7和隔离电源5，其中，侦听接口电路2通过信号调理电路6与所述蓝牙主芯片1连接，侦听接口电路2旁路连接于被侦听设备的主芯片和存储芯片的数据交互线上，可以侦听的数据交互线的接口包括并行总线接口、串行总线接口、单总线接口和各类私有定义接口等，数据流的硬件信号先通过侦听接口电路2进入到装置中，信号调理电路6对数据比特流信号进行整形、扩流、扩压等处理；蓝牙天线3、晶振电路4和显示电路7均与所述蓝牙主芯片1连接；隔离电源5为该装置供电。
在某些实施例中，侦听接口电路2通过隔离防护电路8与所述信号调理电路6连接，隔离防护电路8的信号耦合和隔离，可以防止过高的电压电流信号破坏蓝牙主芯片1。
所述蓝牙天线3依次通过无源滤波电路9和无源匹配电路10与所述蓝牙主芯片1连接，源滤波和匹配电路的设置，可以有效降低整体装置的功耗和尺寸体积。
在某些实施列中，蓝牙主芯片1还连接有外部触发电路12，同时支持显示和外部触发；外部触发电路12主要用于连接外部控制器，支持外部控制器触发所述蓝牙通信装置进行预设定的任务。
在某些实施列中，所述隔离电源5通过稳压电路11与蓝牙主芯片1、信号调理电路6和显示电路7连接，提高电源稳定性。
在某些实施列中，多个所述蓝牙通信装置连接至多个管理主机，可实现多对多的通信连接。
在某些实施列中，晶振电路4包括高频晶振和低频晶振，高频晶振用于给蓝牙通信装置的射频和主任务处理提供时钟，低频晶振用于给蓝牙通信装置的低功耗模式提供时钟。
上述信号调理电路6、隔离防护电路8、稳压电路11、晶振电路4、无源滤波电路9和无源匹配电路10等均采用市售的现有芯片结构。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种旁路侦听的蓝牙通信方法，包括以下步骤：
1)实时通过旁路侦听方式侦听被侦听设备的数据传输情况，当捕获到数据流时执行步骤2)；
2)对所述数据流进行过滤处理；
3)判断该数据流是否为有效数据，若是，则执行步骤4)，若否，则丢弃该数据流；
4)该数据流若为实时数据，则进行实时数据显示，若为冷数据，则进行冷数据缓存；
5)从所述数据流中提取需要进行传输的传输数据，即解析出所需的数据包，对所述传输数据进行加密处理；
6)采用无组网多对多蓝牙传输方式实现加密后的传输数据的传输，具体为：将加密后的传输数据填充至蓝牙37、38、39三个信道，激活三个信道启动信道广播传输，采用跳频传输方式，使三个信道进行循环数据发送。本实施例中，跳频间隔5ms，可实现快速循环。该无组网多对多蓝牙传输机制不同于传统的蓝牙自组网或者点对点蓝牙通信机制，更加方便。
被侦听设备的主芯片与存储芯片之间的数据交互是非常频繁的，并且数据流的格式也是多种多样。因此需要对数据流进行捕获、过滤和有效数据的提取，根据不同设备的类型和数据进行有效数据流提取的建模工作。
提取到的有效数据，也需要进行实时数据和冷数据的区分，实时数据需要显示，冷数据需要缓存。再建立实时数据和冷数据的融合分析软件，从而得到需要传输的数据，并对数据进行加密。
管理平台的多个主机，可以通过蓝牙37、38、39信道同时侦听多个蓝牙通信装置发送的数据，且不需要进行传统的蓝牙连接，也不需要进行蓝牙自组网的复杂网络架构建设，部署方便。
在某些实施例中，所述步骤5)通过随机异或运算的方式实现加密处理。
实施例3
本实施例提供一种设备数字化改造实现方法，以所述设备作为被侦听设备，将如上所述的旁路侦听的蓝牙通信装置以旁路方式接入所述被侦听设备中。典型的应用案例有额温枪的主芯片与EEPROM存储芯片的数据交互侦听，工业网关的存储器与flash存储芯片之间的数据交互等。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种旁路侦听的蓝牙通信装置，其特征在于，该装置整体内置于被侦听设备中，包括：
蓝牙主芯片；
侦听接口电路，通过信号调理电路与所述蓝牙主芯片连接，旁路连接于被侦听设备中；
蓝牙天线，与所述蓝牙主芯片连接；
晶振电路，与所述蓝牙主芯片连接；
显示电路，与所述蓝牙主芯片连接；
隔离电源，为该装置供电。
2.根据权利要求1所述的旁路侦听的蓝牙通信装置，其特征在于，所述侦听接口电路通过隔离防护电路与所述信号调理电路连接。
3.根据权利要求1所述的旁路侦听的蓝牙通信装置，其特征在于，所述蓝牙天线依次通过无源滤波电路和无源匹配电路与所述蓝牙主芯片连接。
4.根据权利要求1所述的旁路侦听的蓝牙通信装置，其特征在于，所述蓝牙主芯片还连接有外部触发电路。
5.根据权利要求1所述的旁路侦听的蓝牙通信装置，其特征在于，所述隔离电源通过稳压电路与蓝牙主芯片、信号调理电路和显示电路连接。
6.根据权利要求1所述的旁路侦听的蓝牙通信装置，其特征在于，所述侦听接口电路连接于被侦听设备的主芯片和存储芯片的数据交互线上。
7.根据权利要求1所述的旁路侦听的蓝牙通信装置，其特征在于，多个所述蓝牙通信装置连接至多个管理主机。
8.一种旁路侦听的蓝牙通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)实时通过旁路侦听方式侦听被侦听设备的数据传输情况，当捕获到数据流时执行步骤2)；
2)对所述数据流进行过滤处理；
3)判断该数据流是否为有效数据，若是，则执行步骤4)，若否，则丢弃该数据流；
4)该数据流若为实时数据，则进行实时数据显示，若为冷数据，则进行冷数据缓存；
5)从所述数据流中提取需要进行传输的传输数据，对所述传输数据进行加密处理；
6)采用无组网多对多蓝牙传输方式实现加密后的传输数据的传输。
9.根据权利要求8所述的旁路侦听的蓝牙通信方法，其特征在于，所述无组网多对多蓝牙传输方式具体为：
将加密后的传输数据填充至蓝牙37、38、39三个信道，激活三个信道启动信道广播传输，采用跳频传输方式，使三个信道进行循环数据发送。
10.一种设备数字化改造实现方法，其特征在于，以所述设备作为被侦听设备，将如权利要求1所述的旁路侦听的蓝牙通信装置以旁路方式接入所述被侦听设备中。
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