CN112910707A - 一种基于蓝牙ble的智能家居升级系统及方法 - Google Patents

一种基于蓝牙ble的智能家居升级系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及设备升级领域，为了减少设备升级时对网络的依赖，提供了一种基于蓝牙BLE的智能家居升级系统，包括：WIFI通信模块、数据升级管理模块、数据存储模块、蓝牙BLE模块、设备列表模块及MCU控制模块。一种基于蓝牙BLE的智能家居升级方法，包括：1、建立连接；2、获取各智能家居设备的基本信息并将其存储在设备列表模块中；3、根据智能家居设备的基本信息向云端服务器发送升级数据请求信息；4、云端服务器将升级数据发送到数据升级管理模块；5、升级数据形成升级数据包及设备升级文件；6、存储设备升级文件，7、根据升级请求向智能家居设备发送升级数据包；8、智能家居设备升级。采用上述方式可以降低成本，减少对网络的依赖。

Description

一种基于蓝牙BLE的智能家居升级系统及方法
技术领域
本发明涉及设备升级技术领域，具体是一种基于蓝牙BLE的智能家居升级系统及方法。
背景技术
随着近几年物联网技术的快速发展，各种物联网设备被推向市场并广泛应用于家庭和工作场所，围绕物联网设备搭建起来的智能家居系统，受到了用户的广泛好评。随着智能家居系统与用户家庭生活方式的深度结合，智能家居设备极大地便捷了用户的日常生活，提高了处理日常事务的效率。随着这些设备智能化程度的不断提高，产品的快速迭代，其内嵌的固件程序需要不断升级才能满足产品不断增加的功能需求。然而，目前大多数智能家居设备并不具备固件升级接口，无法满足设备功能不断更新的需求；另一部分设备采用USB线与电脑或手机相连，通过电脑或手机中的升级工具手动对设备进行升级，这种升级方式需要用户逐一对每个设备进行手动升级，繁琐耗时，难于管理。此外，随着未来智能家居设备数量和种类的不断增多，用户对家中智能设备的升级将变成一项繁杂而艰巨的任务。
蓝牙BLE(Blue Low Energy)技术是蓝牙低功耗技术的简称，它是基于经典蓝牙技术发展起来的一种短距离、低成本、互操作性强的无线传输技术，因能够最大限度降低功耗，它非常适用于智能手持设备或智能家居设备之间数据传输，如智能手机、平板电脑、智能手表、医疗设备、智能音响、智能台灯等。采用蓝牙BLE技术对智能家居设备进行固件升级，能够克服现有升级技术的不足，降低设备功耗，提高升级效率，并且能够同时对多个设备进行升级，极大降低了升级时间和成本。使用蓝牙BLE技术进行智能家居设备或终端装置的固件升级，成为目前低功耗设备固件升级的主要方式。
申请号CN109542485A的专利申请提出了一种基于蓝牙BLE设备端的固件升级方法及其装置，讨论了BLE设备固件升级方案中的固件版本管理问题，有效避免了固件重复升级和固件片段重复传输带来的升级效率低下的问题；同时提出了一种BLE设备在线自动升级方法，解决了手动升级方式带来的操作复杂，升级效率低下的问题。但是，该专利方案提出的固件升级系统，其固件升级文件的存储方式为离散式存储方式，即在终端和每个蓝牙BLE设备端都包含存储器，专利中将其命名为第一存储器和第二存储器。该专利中存储方案的设计缺陷是在每个蓝牙BLE设备端都加入存储器，在多设备的固件升级过程中，每个蓝牙BLE设备端都会执行通信、判断、读存储器、写存储器的过程，大大增加了总体设备的升级时间，降低了升级效率。同时，每个蓝牙BLE设备端都加入存储器，必然增加该升级系统的硬件构建成本，增加了该方案的市场推广难度。另外，该升级系统对网络的稳定性要求较高，在每个设备端升级过程中，升级固件片段的传输、判断、设备号的读取、更新和判断，都要求设备不间断与服务器端进行通信，因此，在网络不能长时间连接或连接不稳定的环境中，该方案的应用效果都会大打折扣。
发明内容
为了在保证升级效率的同时降低成本，减少对网络的依赖，本发明提供了一种基于蓝牙BLE的智能家居升级系统及方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种基于蓝牙BLE的智能家居升级系统，包括：
WIFI通信模块：用于向云端服务器发送升级数据请求信息及接收云端服务器发送的升级数据；
数据升级管理模块：用于根据设备列表模块中的智能家居设备的基本信息生成升级数据请求信息、对接收到的升级数据进行处理后生成升级数据包及设备升级文件，并根据智能家居设备的升级请求向智能家居设备发送升级数据包；
数据存储模块：用于存储数据升级管理模块生成的设备升级文件；
蓝牙BLE模块：用于接收智能家居设备的基本信息及向智能家居设备发送升级数据包；
设备列表模块：用于存储接收到的智能家居设备的基本信息；
MCU控制模块：所述MCU控制模块用于控制WIFI通信模块和蓝牙BLE模块的数据发送和接收。
进一步地，所述数据升级管理模块包括：数据接收单元、数据发送单元及设备库信息管理单元，所述数据接收单元用于存储云端服务器发送的升级数据，所述数据发送单元用于根据智能家居设备的升级请求及设备列表模块中的智能家居设备的基本信息向智能家居设备发送升级数据包，所述设备库信息管理单元用于根据设备列表模块中的智能家居设备的基本信息生成升级数据请求信息及将升级数据处理为预制格式形成升级数据包及设备升级文件。
进一步地，所述基本信息包括设备编号及固件版本号。
一种基于蓝牙BLE的智能家居升级方法，包括：
步骤1、智能家居设备与智能家居升级系统通过蓝牙BLE模块建立连接；
步骤2、智能家居升级系统通过蓝牙BLE模块获取各智能家居设备的基本信息并将其存储在设备列表模块中；
步骤3、数据升级管理模块根据智能家居设备的基本信息向云端服务器发送升级数据请求信息；
步骤4、云端服务器将升级数据通过WIFI通信模块发送到数据升级管理模块；
步骤5、数据升级管理模块对升级数据进行分析和加工形成升级数据包及设备升级文件；
步骤6、数据升级管理模块将设备升级文件存储于数据存储模块；
步骤7、数据升级管理模块根据智能家居设备的升级请求向智能家居设备发送相应的升级数据包；
步骤8、智能家居设备通过升级数据包进行升级。
进一步地，所述步骤3包括：
步骤301、数据升级管理模块从设备列表模块中读取现有的设备信息；
步骤302、数据升级管理模块根据各设备编号对应的固件版本号生成升级数据请求信息；
步骤303、升级数据请求信息通过WIFI通信模块发送至云端服务器。
进一步地，所述步骤4包括：
步骤401、云端服务器收到升级数据请求信息后，比较本地固件版本号与请求信息中的固件版本号是否一致；
步骤402、云端服务器将本地固件版本号新于请求信息中的固件版本号所对应的升级数据下发到数据升级管理系统。
进一步地，所述步骤5包括：
步骤501、升级管理模块的数据接收单元接收到升级数据后将其发送到设备库信息管理单元；
步骤502、设备库信息管理单元对升级数据进行分析和加工后形成升级数据包；
步骤503、将各个升级数据包按照设备编号顺序进行拼接形成设备升级文件。
进一步地，所述步骤3中数据升级管理模块向云端服务器发送升级数据请求信息的时刻及频率通过自行设置或通过手动操作使其发出升级数据请求信息。
进一步地，所述步骤7中智能家居设备的升级请求通过定时发送或手动发起。
本发明相比于现有技术具有的有益效果是：本发明采用集中式存储方式对固件升级文件和设备列表文件进行存储，即所有设备的固件升级文件和设备列表文件都存储在某个固定的存储器中，并进行统一管理，该存储方式可以有效降低智能家居设备添加、固件升级过程中的操作复杂度，减少固件升级过程中的无效数据传输，大大提高升级效率，同时有利于降低固件升级系统的构建成本。通过提前将所有固件升级文件从云端下载到数据存储模块中，设备固件升级时直接从数据存储模块中读取升级数据即可，这种分离式升级方式有利于摆脱对网络稳定性的依赖，实现用户根据使用习惯和场景进行灵活的智能家居设备固件升级，降低了操作复杂度，有效提高了升级效率，提升了用户使用满意度。
附图说明
图1为智能家居升级系统结构示意图；
图2为智能家居升级系统与智能家居设备及云端服务器间的结构示意图；
图3为本发明方法的整体流程图；
图4为智能家居升级系统收到智能家居设备的升级请求后的流程图；
图5为智能家居升级系统分离式更新的具体流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种基于蓝牙BLE的智能家居升级系统，包括：
WIFI通信模块：用于向云端服务器发送升级数据请求信息及接收云端服务器发送的升级数据；
数据升级管理模块：用于根据设备列表模块中的智能家居设备的基本信息生成升级数据请求信息、对接收到的升级数据进行处理后生成升级数据包及设备升级文件，并根据智能家居设备的升级请求向智能家居设备发送升级数据包；
数据存储模块：用于存储数据升级管理模块生成的设备升级文件；
蓝牙BLE模块：用于接收智能家居设备的基本信息及向智能家居设备发送升级数据包；
设备列表模块：用于存储接收到的智能家居设备的基本信息；
MCU控制模块：所述MCU控制模块用于控制WIFI通信模块和蓝牙BLE模块的数据发送和接收。
具体的，设备列表模块存储和管理所有升级设备的设备编号和固件版本号信息，这些信息组成了设备库。设备库信息内容组成格式如下：
字段名 说明 长度(字节) 示例
DEVICE_NUMBER 设备编号 4 FFFF0001
FIRMWARE_VERSION 固件版本号 4 20190203
DEVICE_NUMBER 设备编号 4 FFFF0002
FIRMWARE_VERSION 固件版本号 4 20190504
DEVICE_NUMBER 设备编号 4 …
FIRMWARE_VERSION 固件版本号 4 …
本发明根据设备升级需要只选择设备编号和固件版本号进行存储，根据设备编号可以确定升级设备，根据固件版本号可以确定设备的版本，通过版本决定设备是否升级，减少了数据存储量，有利于节约存储空间，降低成本。
数据存储模块由外部或内部ROM存储设备构成，可以是Flash、SD、USB或EEPROM等。
数据升级管理模块包括：数据接收单元、数据发送单元及设备库信息管理单元，所述数据接收单元用于存储云端服务器发送的升级数据，包含缓存机制，可以缓存从WIFI通信模块收到的数据，包含但不限于RAM等高速存储器；所述数据发送单元用于根据智能家居设备的升级请求及设备列表模块中的智能家居设备的基本信息向智能家居设备发送升级数据包，具体为比较设备升级文件中的固件版本号与设备列表模块中的固件版本号，当设备升级文件中的固件版本号高于设备列表模块中的固件版本号时，根据设备编号找到设备升级文件中对应的设备编号、固件版本号、数据包长度、数据包偏移量等信息，再根据这些信息读取升级数据包内容并发送到相应的智能家居设备；所述设备库信息管理单元用于将升级数据处理为预制格式形成升级数据包及设备升级文件。
设备库信息管理单元对升级数据的处理主要指对升级数据的长度、固件版本号、设备编号、升级数据偏移地址等信息内容进行统计和分析，然后将这些信息内容生成统一格式的文件头，添加到升级数据之前，形成升级数据包，一个升级数据包对应一个升级设备；最后，将各个升级数据包按照设备编号顺序拼接起来，形成设备升级文件。设备升级文件中包含所有设备该次升级的升级数据包，便于后期管理。
升级数据包，由文件头和升级数据组成。文件头总长度为16个字节，包含对该升级数据包的描述信息，如设备编号、固件版本号、数据包长度及数据包偏移量。文件头组成信息具体如下：
字段名 说明 长度(字节)
DEVICE_NUMBER 设备编号 4
FIRMWARE_VERSION 固件版本号 4
DATA_LENGTH 数据包长度 4
DATA_OFFSET 数据包偏移量(字节) 4
升级数据包组成信息如下：
Figure BDA0002934241260000061
设备升级文件组成信息如下：
Figure BDA0002934241260000062
为了便于对智能家居设备与智能家居升级系统及智能家居升级系统与云端服务器间数据交换的时间进行控制，还设置了MCU控制模块，通过MCU控制模块可以设置升级请求定期发起的时间，也可以通过MCU控制模块发起手动请求。提供两种升级请求方式，可以提高用户使用满意度。
智能家居升级系统与智能家居设备及云端服务器间的结构示意图如图2所示。
如图3所示，一种基于蓝牙BLE的智能家居升级方法，包括：
步骤1、智能家居设备与智能家居升级系统通过蓝牙BLE模块建立连接；
步骤2、智能家居升级系统通过蓝牙BLE模块获取各智能家居设备的基本信息并将其存储在设备列表模块中，基本信息主要包括设备编号及固件版本号；该步骤可以定期进行，以使设备列表模块中的信息为最新信息；
步骤3、数据升级管理模块根据智能家居设备的基本信息向云端服务器发送升级数据请求信息；
步骤4、云端服务器将升级数据通过WIFI通信模块发送到数据升级管理模块；
步骤5、数据升级管理模块对升级数据进行分析和加工形成升级数据包及设备升级文件；
步骤6、数据升级管理模块将设备升级文件存储于数据存储模块；
步骤7、数据升级管理模块根据智能家居设备的升级请求向智能家居设备发送相应的升级数据包；
步骤8、智能家居设备通过升级数据包进行升级。
具体的，所述步骤3包括：
步骤301、数据升级管理模块从设备列表模块中读取现有的设备信息；
步骤302、数据升级管理模块根据各设备编号对应的固件版本号生成升级数据请求信息；
步骤303、升级数据请求信息通过WIFI通信模块发送至云端服务器。
所述步骤4包括：
步骤401、云端服务器收到升级数据请求信息后，比较本地固件版本号与请求信息中的固件版本号是否一致；
步骤402、云端服务器将本地固件版本号新于请求信息中的固件版本号所对应的升级数据下发到数据升级管理系统。
所述步骤5包括：
步骤501、升级管理模块的数据接收单元接收到升级数据后将其发送到设备库信息管理单元；
步骤502、设备库信息管理单元对升级数据进行分析和加工后形成升级数据包；
步骤503、将各个升级数据包按照设备编号顺序进行拼接形成设备升级文件。
步骤3中数据升级管理模块向云端服务器发送升级数据请求信息的时刻及频率可以自行设置，如1小时、5小时、1天、1周等，也可以通过手动操作数据升级管理系统，使其发出升级数据请求信息，进行手动升级，具体设定方式可以根据用户需求和实际使用环境确定。
步骤7中智能家居设备的升级请求也可以设为定时发送或手动发起。需要说明的是数据升级管理模块的数据发送单元在向智能家居设备发送设备升级文件前会将设备升级文件中的固件版本号与设备列表模块中的固件版本号进行对比，只有当设备升级文件中的固件版本号高于设备列表模块中的固件版本号时才向对应的智能家居设备发送设备升级文件。具体流程见图4。
本发明采用集中式存储方式对固件升级文件和设备列表文件进行存储，即所有设备的固件升级文件和设备列表文件都存储在某个固定的存储器中，并进行统一管理，该存储方式可以有效降低智能家居设备添加、固件升级过程中的操作复杂度，减少固件升级过程中的无效数据传输，大大提高升级效率，同时有利于降低固件升级系统的构建成本。此外，该升级系统针对固件升级文件和设备列表文件的更新，采用分离式更新操作，即在智能家居设备升级过程中，无需时刻保持与云端服务器的网络通信，通过提前将所有固件升级文件从云端下载到数据存储模块中，设备固件升级时直接从数据存储模块中读取升级数据即可，具体流程参见图5。发起请求将固件升级文件从云端下载到数据存储模块中的操作，可根据用户的使用习惯或网络的实际情况灵活调整。分离式更新操作更有利于升级系统摆脱对网络稳定性的依赖，实现用户根据使用习惯和场景进行灵活的智能家居设备固件升级，降低了操作复杂度，有效提高了升级效率，提升了用户使用满意度。

Claims (9)

1.一种基于蓝牙BLE的智能家居升级系统，其特征在于，包括：
WIFI通信模块：用于向云端服务器发送升级数据请求信息及接收云端服务器发送的升级数据；
数据升级管理模块：用于根据设备列表模块中的智能家居设备的基本信息生成升级数据请求信息、对接收到的升级数据进行处理后生成升级数据包及设备升级文件，并根据智能家居设备的升级请求向智能家居设备发送升级数据包；
数据存储模块：用于存储数据升级管理模块生成的设备升级文件；
蓝牙BLE模块：用于接收智能家居设备的基本信息及向智能家居设备发送升级数据包；
设备列表模块：用于存储接收到的智能家居设备的基本信息；
MCU控制模块：所述MCU控制模块用于控制WIFI通信模块和蓝牙BLE模块的数据发送和接收。
2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙BLE的智能家居升级系统，其特征在于，所述数据升级管理模块包括：数据接收单元、数据发送单元及设备库信息管理单元，所述数据接收单元用于存储云端服务器发送的升级数据，所述数据发送单元用于根据智能家居设备的升级请求及设备列表模块中的智能家居设备的基本信息向智能家居设备发送升级数据包，所述设备库信息管理单元用于根据设备列表模块中的智能家居设备的基本信息生成升级数据请求信息及将升级数据处理为预制格式形成升级数据包及设备升级文件。
3.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙BLE的智能家居升级系统，其特征在于，所述基本信息包括设备编号及固件版本号。
4.一种基于蓝牙BLE的智能家居升级方法，其特征在于，包括：
步骤1、智能家居设备与智能家居升级系统通过蓝牙BLE模块建立连接；
步骤2、智能家居升级系统通过蓝牙BLE模块获取各智能家居设备的基本信息并将其存储在设备列表模块中；
步骤3、数据升级管理模块根据智能家居设备的基本信息向云端服务器发送升级数据请求信息；
步骤4、云端服务器将升级数据通过WIFI通信模块发送到数据升级管理模块；
步骤5、数据升级管理模块对升级数据进行分析和加工形成升级数据包及设备升级文件；
步骤6、数据升级管理模块将设备升级文件存储于数据存储模块；
步骤7、数据升级管理模块根据智能家居设备的升级请求向智能家居设备发送相应的升级数据包；
步骤8、智能家居设备通过升级数据包进行升级。
5.根据权利要求4所述的一种基于蓝牙BLE的智能家居升级方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤301、数据升级管理模块从设备列表模块中读取现有的设备信息；
步骤302、数据升级管理模块根据各设备编号对应的固件版本号生成升级数据请求信息；
步骤303、升级数据请求信息通过WIFI通信模块发送至云端服务器。
6.根据权利要求4所述的一种基于蓝牙BLE的智能家居升级方法，其特征在于，所述步骤4包括：
步骤401、云端服务器收到升级数据请求信息后，比较本地固件版本号与请求信息中的固件版本号是否一致；
步骤402、云端服务器将本地固件版本号新于请求信息中的固件版本号所对应的升级数据下发到数据升级管理系统。
7.根据权利要求4所述的一种基于蓝牙BLE的智能家居升级方法，其特征在于，所述步骤5包括：
步骤501、升级管理模块的数据接收单元接收到升级数据后将其发送到设备库信息管理单元；
步骤502、设备库信息管理单元对升级数据进行分析和加工后形成升级数据包；
步骤503、将各个升级数据包按照设备编号顺序进行拼接形成设备升级文件。
8.根据权利要求4所述的一种基于蓝牙BLE的智能家居升级方法，其特征在于，所述步骤3中数据升级管理模块向云端服务器发送升级数据请求信息的时刻及频率通过自行设置或通过手动操作使其发出升级数据请求信息。
9.根据权利要求4所述的一种基于蓝牙BLE的智能家居升级方法，其特征在于，所述步骤7中智能家居设备的升级请求通过定时发送或手动发起。
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