CN1561011A - 以有线接口完成蓝牙联机配对程序的方法和系统 - Google Patents

以有线接口完成蓝牙联机配对程序的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种以有线接口完成蓝牙联机配对程序的方法与系统。本发明的蓝牙联机配对的系统包括至少两个蓝牙设备,以及一个中央控制装置。这些所欲联机的蓝牙设备先与中央控制装置以有线连接。中央控制装置向所有的蓝牙设备索取设备的信息,例如蓝牙设备地址(BD-ADDR)、设备种类、联机模式等。中央控制装置藉由这些设备的信息判断可能形成的联机配组,并为每组联机配组产生链接密钥(Link key)。最后,中央控制装置将Link key及连接配组对象的信息写入每个蓝牙设备中。

Description

以有线接口完成蓝牙联机配对程序 的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种蓝牙(bluetooth)联机配对(pairing)程序。本发明特别涉及以有线连接完成蓝牙联机配对程序的方法与系统。
背景技术
蓝牙技术是一种无线传输的技术,可以让桌上及手提计算机、个人数字助理(Personal Digital Assistance;PDA)、移动电话、打印机、扫瞄器、数字相机,甚至是家电用品之间进行短距离的无线连结。蓝牙技术的原理就是利用ISM频带的频率(约为2.4-2.48GHz)以无线方式传输数据及语音。每一种具备蓝牙技术的装置均拥有标准的地址,也就是蓝牙设备地址(BD_ADDR),可以让您使用低功率的无线电进行一对一到至多一对七(形成一个小型的网络)的连结,传输范围最远可达10公尺。蓝牙技术不仅具有每秒约1Mbps(或说723.2Kbps)的高传输率,同时也可以使用PIN码进行加密编码。由于具备每秒1600次的跳跃(Hopping)率,因此对同频段的其它通讯设施所造成的冲撞,具有避开后重新修复的能力。
图1为已知蓝牙技术的配对程序图。首先,两个尚未配对的蓝牙设备的某一设备,会先以无线方式搜寻对方。而当某蓝牙设备搜寻到另一个蓝牙设备时,两个蓝牙设备会以无线方式建立一个联机。接着会进入联机配对模式,这时联机双方必须输入相同的个人识别号码(Personal IdentificationNumber;PIN)密码(code)才可进行配对模式。于配对模式成功后,即可产生这两个蓝牙设备专有的链接密钥(Link key),这个链接密钥于是可用来执行认证(Authentication),并进而产生加密密钥(Encryption key)支持加密。
已知的蓝牙技术需要两个蓝牙设备输入PIN code才可进行联机配对,配对后会产生专属的Link Key,用来执行认证并支持之后传输的加密。但有些蓝牙设备因为体积比较小,或是原本就没有输入数字或字母的接口,例如蓝牙鼠标、蓝牙打印机等等,不是必须添加输入接口才可支持上述的自由输入PIN code方式的配对与认证程序,造成额外的成本负担;就是无法取得Link Key与产生Encryption Key,而无法支持加密。
另外无线的联机配对认证常常会由于同一地区中有类似设备存在,而造成联机装置的困扰。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种的联机配对方式,不需要经过标准配对程序即可取得联机对象的基本信息。
本发明藉由有线连接方式交换Link key,使无数字及字母输入能力的蓝牙设备,亦可进行配对、认证、与加密等蓝牙联机程序。
为实现上述目的,本发明提供一种以有线接口完成蓝牙联机配对的方法与系统。本发明的执行蓝牙联机配对的系统包括两个或两个以上的蓝牙设备以有线方式与一中央控制装置联机。首先将所欲联机的蓝牙设备与中央控制装置连结,这时中央控制装置会检测这些蓝牙设备,并读取各蓝牙设备的相关信息,其中包括蓝牙设备地址(BD_ADDR)、设备种类、联机模式以及其它额外信息。接着,中央控制装置依照读取到的设备种类与联机模式信息判断所有可能形成联机的联机配组,并且为每组联机配组产生专属的链接密钥(Link key)。最后再分别将每组联机配组中联机对象的蓝牙设备地址、设备种类、联机模式、以及对应的链接密钥,写入各蓝牙设备。
本发明中蓝牙设备与中央控制装置的有线连接为一有线安全通道,用来传送与接收指令与响应等信息,这样的安全信道可以一串行端口接口(RS-232 Port)实施。另外,本发明的有线连接可为一I2C总线(Inter IC Bus;I2C Bus),这是由于I2C总线直接读取与控制内存,不用额外增加软件支持来接收指令并送出响应。
本发明的中央控制装置可为独立系统独立运作,或是主机主控被动操作的设备,更可为内建于任何一个蓝牙设备中的装置。当蓝牙设备与中央控制装置联机时,中央控制可以利用接近感应器检测蓝牙设备,也可使用原有线连接执行轮询或接收到安插中断的讯号,检测与蓝牙设备的联机状态。
本发明的中央控制装置判断联机配组的配组原则,可依据各种运用而弹性调整。本发明的蓝牙设备所包括的应用编程接口(Application ProgramInterface;API)必须要支持读写蓝牙设备地址、设备种类、联机模式、及其它额外信息,以将这些与联机配组相关的相关信息提供给上层软件,并存入上层软件的已知设备数据库中。在联机配组完成后,蓝牙设备可以与中央控制装置断线,并利用所分配的专有Link key进行联机认证(authentication),以及藉由Link key产生加密(Encryption)密钥,进行加密。
为了使本发明的特征和优点能更明显易懂,下文特举数较佳实施例,并结合附图详细说明如下。
附图说明
图1为已知的蓝牙联机配对程序的流程图;
图2为依据本发明的以有线接口完成蓝牙联机配对系统的实施例;以及
图3为本发明的以有线接口完成蓝牙联机配对程序的流程图。
附图符号说明
20-以有线接口完成蓝牙联机配对的系统;
21-计算机主机(PC);
22-蓝牙转接器(Bluetooth Dongle);
23-中央控制装置;
24-蓝牙鼠标;
25-蓝牙转接器与计算机主机之间的联机;
26-中央控制装置与蓝牙转接器之间的联机;
27-中央控制装置与蓝牙鼠标之间的联机。
具体实施方式
请参阅图2,图2为本发明披露的以有线接口完成蓝牙联机配对的系统20的实施例。图2的实施例是为一个蓝牙鼠标24与一个蓝牙转接器(Bluetooth Dongle)22进行联机配对。蓝牙转接器22连接于一台计算机21上,其联机25可以为通用串行总线(Universal Serial Bus;USB),或是串行端口接口(RS-232 Port)等计算机21可支持的连接方式,或是其它蓝牙转接器22所支持的接口(如PCMCIA)。而中央控制装置23可以安装在设备端、充电座、计算机主机等,而图2的中央控制装置23为一个独立系统独立运作。本实施例的中央控制装置23分别以一条I2C总线(Inter IC Bus;I2CBus)26、27来连接蓝牙转接器22、以及蓝牙鼠标24。而I2C总线可以直接读取并控制内存,因此不需要额外增加软件及蓝牙协议(Bluetooth ProtocolStuck)的支持来接收指令以及送出响应,即可完成第一次的蓝牙联机配对与认证。传统的蓝牙初次配对与认证程序必须于有完整的蓝牙协议支持下才可以完成,而本发明可以在没有完全开机完成的情况下进行配对,交换Linkkey,并完成认证手续。
中央控制装置23检测到蓝牙转接器22与蓝牙鼠标24后,从这两个蓝牙设备22、24的内存中读取设备的蓝牙设备地址(BD_ADDR)、设备种类、联机模式以及其它额外信息。中央控制装置23于是依据这两个蓝牙设备的设备种类与联机模式判断是否为可配对(或者说需互连)的设备。本实施例的蓝牙转接器22与蓝牙鼠标为需互连(或者说可配对)的设备,中央控制装置因此会产生一个专属的Link key,并藉由I2C总线27将蓝牙转接器22的BD_ADDR、设备种类、联机模式、以及Link key信息写入蓝牙鼠标24的内存中,同样地,藉由I2C总线26将蓝牙鼠标24的BD_ADDR、设备种类、联机模式、以及Link key信息写入蓝牙转接器22的内存中。经由这样的接触方式便可使两个蓝牙设备得到联机对象的相关信息,以完成蓝牙配对程序。中央控制装置23这时可以切断与蓝牙转接器22以及蓝牙鼠标24之间的联机26、27,蓝牙转接器22与蓝牙鼠标24之后就可以使用配对得到的Link key完成认证(Authentication),进而产生加密密钥(Encryption key),并利用这个Encryption key将传输给对方的讯号加密。
本发明的蓝牙联机配对方法的步骤也可以图3显示的程序图表示。将两个或两个以上需要交换联机信息的蓝牙设备与中央控制装置有线连结,在此有线连接必须有能力传送与接收指令与响应等信息,如使用RS-232端口,或是利用如I2C总线等联机可以直接存取装置的内存。当蓝牙设备被安插至中央控制装置时,中央控制装置可以另外使用接近(触)感应器或是使用原有的有线连接执行轮询或接收到安插中断,以检测到以安插的蓝牙设备。接着,中央控制装置负责检测安装的蓝牙设备,并读取蓝牙设备的BD_ADDR、设备种类、联机模式、以及其它额外信息。
蓝牙设备地址(BD_ADDR)是依据美国电机电子工程师学会(Institute ofElectrical & Electronics Engineers;IEEE)所规定OUI分配原则来产生,每一个蓝牙设备都有一个专属的6字节(48位)的BD_ADDR,用作识别各蓝牙设备。设备种类则用来界定每一个蓝牙设备的类型,例如键盘、鼠标、移动电话、打印机、扫瞄器、数字相机,家电用品等等。联机模式则是用来定义服务的种类,例如蓝牙Dongle可为耳机网关端(HSP AG,master)、耳机耳机端(HSP HS,slave)、或是人机接口主机端(HID Host,master)。蓝牙耳机只能当耳机耳机端(HSP HS,slave),蓝牙键盘只能当人机接口设备端(HIDDevice,slave),因此中央控制装置在配对的时候,依据这些蓝牙设备的联机模式,得知蓝牙Dongle可以与蓝牙耳机配对(耳机网关端与耳机耳机端),蓝牙Dongle也可以与蓝牙键盘配对(人机接口主机端与人机接口设备端)。由于蓝牙耳机与蓝牙键盘一个为耳机装置,一个为人机接口装置,且两个联机模式皆为slave装置的蓝牙,这样的设备不会被配对成配组。
中央控制装置读取到联机的蓝牙设备这些信息后,依照设备种类与联机模式判断所有可能形成联机的配组,此联机配组的配组原则会依照各种运用而弹性调整。将这些蓝牙设备配对过后,中央控制装置会为每组联机配组产生一个独立的Link key,Link key为每组专属的一个128位的密钥。中央控制装置于是在每组联机配组对应的设备中,分别写入联机对象的BD_ADDR、设备种类、联机模式、以及Link key信息等。
实施本发明时,硬件必须提供有线连接的接口,并且必须有能力接收指令并送出响应,或是直接提供存取内存装置的能力。支持本发明的蓝牙设备则必须提供应用编程接口(Application Program Interface;API),用以将联机配组的相关信息(如BD_ADDR、设备种类、联机模式、其它额外信息、以及Link key等)提供给上层软件,已知的API只有支持读写BD_ADDR与Linkkey,因此本发明可利用蓝牙规范制定的主计算机接口(Host ComputerInterface;HCI)传输用户自行定义的HIC指令与事件(Vendor Specific HICCommand & Events)。当然,如果有些嵌入式的蓝牙设备没有此HCI接口,则可使用其它接口方式来制定API。上层软件可通过原有的API读取蓝牙设备的BD_ADDR与Link key信息,并通过这个用户定义的新API读取其它相关信息,例如设备种类、联机模式、以及额外信息等。上层软件接着会将这些数据存入自己的已知设备数据库中,例如Widcomm BTW会将这些信息存好后,在其Bluetooth Space中出现与这些联机配组的快捷方式,只要点选这些快捷方式即可达到联机操作。上层软件在完成上述操作后,(得到中央控制装置给的Link key后),后续的联机认证及加密操作皆与一般的蓝牙配对操作完成后的程序相同。
本发明所披露的蓝牙联机配对方法与系统藉由有线连结完成联机配对,而不用经过标准配对程序即可取得联机对象的基本信息,如BD_ADDR、设备种类、联机模式、以及Link key等。这样以有线连结产生蓝牙配组,让无数字及字母输入能力的蓝牙设备也可以取得Link key,进而支持之后的认证与加密操作。本发明由于利用接触的方式进行联机配对,不会有同一区间的类似设备联机错误的状况发生。本发明的蓝牙配对方式通过新的接口取得额外信息(例如设备种类、联机模式、以及其它额外信息),可以减少选择联机对象时所费的时间。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上,然其并非用以限定本发明,本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下,可作若干的更动与润饰,因此本发明的保护范围以本申请的权利要求为准。

Claims (10)

1.一种以有线接口完成蓝牙联机配对的方法,包括下列步骤:
一中央控制装置检测通过有线方式相互连接的至少二蓝牙设备,并读取各该蓝牙设备的相关信息,包括蓝牙设备地址、设备种类、联机模式以及其它额外信息;
依照读取到的设备种类与联机模式信息判断所有可能形成联机的联机配组;
为每组联机配组产生专有的一链接密钥;以及
分别将每组联机配组中联机对象的蓝牙设备地址、设备种类、联机模式、以及对应的该链接密钥,写入各蓝牙设备;
其中所述蓝牙设备与该中央控制装置的有线连接为一有线安全通道,用来传送与接收指令与响应等信息。
2.如权利要求1所述的以有线接口完成蓝牙联机配对的方法,其中该有线安全通道选自下列之一:一串行端口接口或一直接读取与控制内存的I2C总线。
3.如权利要求1所述的以有线接口完成蓝牙联机配对的方法,其中该中央控制装置的运作方式选自下列之一:一独立系统独立运作、一主机主控被动操作的设备、和内建于任何一个所述蓝牙设备中。
4.如权利要求1所述的以有线接口完成蓝牙联机配对的方法,其中当所述蓝牙设备与该中央控制装置联机时,该中央控制装置检测所述蓝牙设备的联机状态的方法,选自下列之一:利用一接近感应器、使用原有线连接执行轮询、和接收到一安插中断的讯号。
5.如权利要求1所述的以有线接口完成蓝牙联机配对的方法,其中所述蓝牙设备包括一应用编程接口支持读写蓝牙设备地址、设备种类、联机模式、及其它额外信息,并且该蓝牙联机配对方法还可以利用该API将所述联机配组的相关信息提供给上层软件,并存入上层软件的一已知设备数据库。
6.一种以有线接口完成蓝牙联机配对的系统,包括:
一有线安全管道,以有线方式连接至少二蓝牙设备,并且可以传送与接收指令与响应等信息;以及
一中央控制装置,通过该有线安全管道连接所述蓝牙设备,取得各蓝牙设备的相关信息包括蓝牙设备地址、设备种类、联机模式以及其它额外信息,依照读取的相关信息判断所有可能形成联机的联机配组,并为每组联机配组产生专有地一链接密钥;
其中该中央控制装置配组完后,分别将每组联机配组中联机对象的蓝牙设备地址、设备种类、联机模式、以及对应的该链接密钥,写入各蓝牙设备。
7.如权利要求6所述的以有线接口完成蓝牙联机配对的系统,该有线安全通道选自下列之一:一串行端口接口、直接读取与控制内存的一I2C总线。
8.如权利要求6所述的以有线接口完成蓝牙联机配对的系统,其中该中央控制装置的运作方式选自下列之一:一独立系统独立运作、一主机主控被动操作的设备、和内建于任何一个所述蓝牙设备中。
9.如权利要求6所述的以有线接口完成蓝牙联机配对的系统,其中当所述蓝牙设备与该中央控制装置联机时,该中央控制检测所述蓝牙设备的联机状态的方法,选自下列之一:利用一接近感应器、使用原有线连接执行轮询、和接收到一安插中断的讯号。
10.如权利要求6所述的以有线接口完成蓝牙联机配对的系统,其中各蓝牙设备包括一应用编程接口支持读写蓝牙设备地址、设备种类、联机模式、及其它额外信息,并且该系统还可以利用该API将所述联机配组的相关信息提供给上层软件,并存入上层软件的一已知设备数据库中。
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