CN204290988U - 一种数据传输装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数据传输装置，数据传输装置包括控制模块、与所述控制模块连接的蓝牙模块、以及与所述控制模块连接的GSM全球移动通信模块：所述控制模块：用于当需要传输数据时，根据所述蓝牙模块的连接状态以及连接质量、所述GSM全模块的连接状态以及连接质量确定传输所述数据的模块；所述蓝牙模块：用于根据所述控制模块的指示传输所述数据；所述GSM模块：用于根据所述控制模块的指示传输所述数据。根据蓝牙的连接状态及蓝牙信号强度和GSM信号连接状态比较结果，自动选择一个合适的数据传输方式，方便用户可以实时监测到数据，减少数据错误、数据丢失等由于数据传输连接不稳定造成的现象发生。

Description

一种数据传输装置

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据传输装置。

背景技术

GSM(Global System for Mobile Communication，全球移动通讯系统)，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第2代移动通信技术。GSM模块，是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。

蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术。能在包括移动电话、PDA(Personal Digital Assistant，掌上电脑)、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效。蓝牙模块指集成蓝牙功能的芯片基本电路集合，用于无线网络通讯。

但是，目前还没有实现GSM模块和蓝牙模块融合各自优势实现数据传输以及自动切换的传输方式。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种数据传输装置，保证数据的传输。

本实用新型实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种数据传输装置，包括控制模块、与所述控制模块连接的蓝牙模块、以及与所述控制模块连接的GSM全球移动通信模块

所述控制模块：用于当需要传输数据时，根据所述蓝牙模块的连接状态以及连接质量、所述GSM全模块的连接状态以及连接质量确定传输所述数据的模块；

所述蓝牙模块：用于根据所述控制模块的指示传输所述数据；

所述GSM模块：用于根据所述控制模块的指示传输所述数据。

其中，所述控制模块，具体用于：

确定蓝牙模块的连接状态是否为已连接；

当所述蓝牙模块的连接状态为已连接时，确定蓝牙连接质量是否大于设定的阈值，当所述蓝牙连接质量大于所述设定的阈值时，确定所述蓝牙模块传输所述数据，或者，当所述蓝牙连接质量不大于所述设定的阈值时，确定GSM连接质量是否大于所述蓝牙连接质量，当GSM连接质量大于所述蓝牙连接质量时，确定所述GSM模块传输所述数据；

当所述蓝牙模块的连接状态为未连接时，确定GSM模块的连接状态是否为已连接，当所述GSM模块的连接状态为已连接时，确定所述GSM模块传输所述数据；

其中，所述连接质量包括信号强度或者链路质量。

其中，所述控制模块，还具体用于：

所述蓝牙模块传输所述数据时，当所述蓝牙连接质量不大于所述设定的阈值时，切换到使用所述GSM模块传输所述数据；

或者，所述GSM模块传输所述数据时，当所述蓝牙连接质量大于所述设定的阈值时，切换到使用所述蓝牙模块传输所述数据。

其中，所述控制模块：还用于接收数据采集装置发送的数据作为所述需要传输数据，所述数据采集装置包括传感器。

其中，所述蓝牙模块还用于将所述数据传输给用户设备，或者，所述GSM模块还用于将所述数据传输给用户设备，所述用户设备包括手机终端或服务器。

其中，所述控制模块STM32F103RBT6单片机。

其中，所述蓝牙模块为双模芯片RG-BLE-12型蓝牙4.0双模模块，所述GSM模块为SIM900A模块。

由上述本实用新型实施例提供的技术方案可以看出，根据蓝牙的连接状态及蓝牙信号强度和GSM信号连接状态比较结果，自动选择一个合适的数据传输方式，方便用户可以实时监测到数据，减少数据错误、数据丢失等由于数据传输连接不稳定造成的现象发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型实施例提供的数据传输装置构成示意图。

图2为本实用新型实施例提供的数据传输装置应用示意图。

图3为本实用新型实施例提供的数据传输装置模块设计示意图。

图4为本实用新型实施例提供的数据传输装置中稳压电路示意图。

图5为本实用新型实施例提供的数据传输装置中单片机与蓝牙模块和GSM模块连接示意图。

图6为本实用新型实施例提供的数据传输装置中蓝牙模块和单片机连接示意图。

图7为本实用新型实施例提供的数据传输装置中GSM模块和单片机连接示意图，其中7(a)为GSM模块SIM900A，7(b)为GSM模块供电电路，7(c)为SIM卡防静电保护电路，7(d)为SIM卡插槽电路。

图8为本实用新型实施例提供的数据传输装置中8M有源晶振示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种数据传输装置，包括控制模块11、与控制模块11连接的蓝牙模块12、以及与控制模块11连接的GSM模块13，

控制模块11：用于当需要传输数据时，根据所述蓝牙模块的连接状态以及连接质量、所述GSM全模块的连接状态以及连接质量确定传输所述数据的模块；

蓝牙模块12：用于根据控制模块21的指示传输所述数据；

GSM模块13：用于根据控制模块21的指示传输所述数据。

由上述本实用新型实施例提供的技术方案可以看出，根据蓝牙的连接状态及蓝牙信号强度和GSM信号连接状态比较结果，自动选择一个合适的数据传输方式，方便用户可以实时监测到数据，减少数据错误、数据丢失等由于数据传输连接不稳定造成的现象发生。

具体而言，控制模块11，具体可以用于：

确定蓝牙模块12的连接状态是否为已连接；

当所述蓝牙模块12的连接状态为未连接时，确定GSM模块13的连接状态是否为已连接，当所述GSM模块13的连接状态为已连接时，确定所述GSM模块13传输所述数据；

当所述蓝牙模块12的连接状态为已连接时，确定蓝牙连接质量是否大于设定的阈值，当所述蓝牙连接质量大于所述设定的阈值时，确定所述蓝牙模块12传输所述数据，或者，当所述蓝牙连接质量不大于所述设定的阈值时，确定GSM连接质量是否大于所述蓝牙连接质量，当GSM连接质量大于所述蓝牙连接质量时，确定所述GSM模块13传输所述数据；

其中，所述连接质量可以包括信号强度或者链路质量。信号强度如RSSI(Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示)，链路质量如通信过程中对数据包丢失的衡量情况。

控制模块11获取蓝牙模块的连接状态、蓝牙连接质量、GSM模块13的连接状态以及GSM连接质量。

其中，所述连接质量可以包括信号强度或者链路质量，信号强度如RSSI(Received Signal Strength Indication，接收的信号强度指示)，链路质量如通信过程中对数据包丢失的衡量情况。

对于本领域技术人员而言，确定蓝牙模块、GSM模块的连接状态的方式，可以参考现有技术得以理解，在此不做赘述。

对于本领域技术人员而言，蓝牙连接或GSM连接的连接质量可以参考现有技术得以理解，在此不做赘述。

进一步的，控制模块11，还可以具体用于：

蓝牙模块12传输所述数据时，当所述蓝牙连接质量不大于所述设定的阈值时，确定GSM连接质量是否大于所述蓝牙连接质量，当GSM连接质量大于所述蓝牙连接质量时，切换到使用GSM模块13传输所述数据；

或者，GSM模块13传输所述数据时，当所述蓝牙连接质量大于所述设定的阈值时，切换到使用蓝牙模块22传输所述数据。

可选的，控制模块11：还可以用于接收数据采集装置发送的数据作为所述需要传输数据，所述数据采集装置包括传感器。

实现上，可以通过有线连接或无线连接的方式获取传感器或者其他采集数据设备的数值。

可选的，蓝牙模块12还用于将所述数据传输给用户设备，或者，GSM模块13还用于将所述数据传输给用户设备，所述用户设备包括手机终端或服务器。

本实用新型实施例数据传输装置中，控制模块21可以为微控制器，可以通过RS232 获取传感器的数据，并把数据进行加密、打包。

实现上，本实用新型实施例数据传输装置可以为数据传输模块，便于单独设置或者与其他设备设置于一体。示例性的，如本实用新型实施例数据传输模块设置在手机内部。

可见，本实用新型实施例数据传输装置通过有线或无线的方式获取传感器或者其他采集数据设备的数值，然后根据蓝牙的连接状态及蓝牙信号强度和GSM信号连接状态比较结果，自动选择一个合适的数据传输方式，把数据传送到用户设备，方便用户可以实时监测到数据，减少数据错误、数据丢失等由于数据传输连接不稳定造成的现象发生。

如图2所示，本实用新型实施例数据传输模块(装置)20包括微控制器21、蓝牙模块22、GSM模块23，主要使用GSM模块和蓝牙模块实现传感器24等可采集数据设备与用户设备25(如手机终端和服务器)之间传输数据，并根据信号质量自动切换传输方式，保证数据实时、可靠传输，为系统服务器提供更加准确的数据。

系统工作原理如下：

数据传输模块通过有线或无线的方式获取传感器或者其他采集数据设备的数值，然后根据蓝牙的连接状态及蓝牙信号强度和GSM信号连接状态比较结果，自动选择一个合适的数据传输方式，把数据传送到用户设备，方便用户可以实时监测到数据，减少数据错误、数据丢失等由于数据传输连接不稳定造成的现象发生。

具体如图3所示，本实用新型实施例数据传输模块的设计包括应硬件电路设计和固件设计两部分。其中硬件主要由微控制器31(意法半导体公司生产的STM32系列单片机，以下也可以简称为单片机)、蓝牙模块32和GSM模块33组成。

本实用新型实施例数据传输模块还包括电源接口34，稳压电路35等。微控制器31通过RS232接口36获取传感器的数据。

具体的，微控制器31为STM32F103RBT6单片机。

蓝牙模块32采用双模芯片RG-BLE-12型蓝牙4.0双模模块，既支持蓝牙低功耗模式(BLE蓝牙4.0)，同时又支持蓝牙经典模式(蓝牙3.0)。所以RG-BLE-12型蓝牙4.0双模模块既可以跟所有具备蓝牙功能的Android手机、笔记本、电脑以及蓝牙主模块配对连接，从而实现双向收发数据；又可以通过蓝牙4.0标准BLE协议，和支持BLE的IOS设备配对连接。

GSM模块33采用SIM900A模块。SIM900A采用工业标准接口，工作频率为 GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz，可以低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的传输。另外，SIM900A的尺寸大小为24x24x3mm，能适用于M2M应用中的各类设计需求，尤其适用于紧凑型产品设计。

如图4所示稳压电路，电源接口接5V电源，模块内置3.3V稳压电路，把5V转化到3.3V给微控制器、蓝牙模块、GSM模块供电，使其正常工作。

稳压电路中稳压芯片采用AMS1117-3.3，通过稳压电路把由接口P1提供的5V电压转化成3.3V，为单片机、气压传感器等供电。其电路结构如下：接口P1由外部接线连接，为电路提供5V电压。接口P1的2脚与自恢复保险丝1脚连接，F1的2脚接稳压芯片输入管脚3。其中F1是贴片封装，限流为1000mA的自恢复保险丝。当电路出现异常情况，导致电流过大时，保险丝自动切断电源，防止器件被损坏；待电流小于额定电流值后，保险丝自动连接，电路正常接通。稳压芯片AMS1117的1脚接地；3管脚前接0.1uF非极性贴片电容C2和4.7uF的电容贴片钽电容C1，电容C2和C1并联连接；在电路板布局时C2靠近芯片AMS1117放置。C2和C1一端接5V正极，另一端接GND；AMS1117的2管脚接0.1uF非极性贴片电容C3和10uF的贴片钽电容C4；C3和C4并联连接，其一端接输出电压3.3V，另一端接地。

如图5所示单片机与蓝牙模块和GSM模块具体的电气连接图，蓝牙模块51直接使用稳定的模块，蓝牙模块51、GSM模块53通过串口与单片机52进行数据传输，图中，TX：表示发送接口，RX：表示接收接口，GND：表示接地，VCC：表示电源。

如图6所示单片机与蓝牙模块具体连接图，蓝牙模块U3以及单片机STM32F103，蓝牙模块其1脚接单片机17脚，2脚接单片机16脚，12脚接3.3V电压，13脚接GND，其余管脚悬空不接。LED1为普通贴片发光二极管，其1脚接单片机61管脚，2脚接电阻R14一端。R14另一端接地，其阻值为470欧姆。可计算出LED1亮时的电流为 单片机可控制LED1的亮、灭及亮灭的时间来指示蓝牙连接状态、传输数据状态等。

如图7a所示单片机与GSM模块具体连接图，GSM模块(SIM900A)因为耗电很大，工作电压在3.4V～4.5V，其猝发模式下瞬间电流高达2A，所以其供电直接由+5V电压串接一个二极管降压得到，二极管选用1N4007。其中二极管阳极接+5V，阴极接GSM_VDD电源网络。GSM_VDD是GSM模块的电源网络。二极管阴极后并联接两个钽电容，容值分别为220uF和47uF，耐压值6V(如图7b所示)。这两个电容会对电源的纹波进行滤波，让GSM模块获得更稳定的电压。控制GSM模块的1管脚可以开启、关闭模块。此处 模块1管脚串接电路R26和NPN三极管S8050，其中三极管集电极接电阻一端，发射机接地，基极串接电阻后与单片机普通管脚相接，同时基极还与下拉电阻R24相接。在电压不稳定和模块工作不稳定前，下拉电阻可将三极管基极电平拉至为0V，此时，三极管断开。当使用模块时，单片机IO输出高电平，电压为3V，高于三极管开启电压，三极管导通，GSM模块1脚电压拉低。1脚电压被拉低1s后，模块启动，之后，单片机管脚输出低电平，断开三极管，使模块1脚拉高。

如图7c所示ESD1是防静电保护芯片，其中2脚接地，其他管脚都与SIM卡的信号管脚和供电管脚相接。SIM卡供电电压有GSM模块通过软件编程设置合适电压来提供，这里SIM卡供电电压VDD_SIM是3.3V(如图7d所示)。在SIM卡信号线SIM_RST、SIM_CLK、SIM_I/O与SIM卡串接47欧姆电阻，有一定的限流作用，防止电压不稳定过高损坏SIM卡。GSM模块和单片机之间通过串口方式进行数据传输。其中单片机58管脚和59管脚分别于GSM模块的10管脚、9管脚相接，同时保证单片机的和GSM模块的底线为同一公共地。这样单片机可通过串口配置GSM模块并与其传输数据。

单片机通过RS232方式与外界传感器等设备进行数据传输。这里使用MAX3232芯片，把单片机TTL电平转化成RS232电平，并配以标准的DB9接头，方便与其他设备连接。这里MAX3232的9、10管脚分别与单片机52、51管脚相接，7、8管脚分别于DB9接头的2、3管脚相接。DB9接头的10、11管脚是接头外壳，为防止外界干扰信号，10、11管脚接地。与MAX3232连接的电容为贴片0.1uF非极性电容。

如图8所示8M有源晶振，为保证单片机稳定工作，单片机配备8M有源晶振，比无源晶振的震荡频率更稳定可靠，抗干扰能力强。为了统计收发数据的时间，使用单片机内部自带的实时时钟，在单片机3、4管脚接32.768kHz无源晶振，同时在晶振两个管脚和地之间串接20pF的贴片非极性电容，保证晶振能够起振并稳定工作在32.768kHz，为实时时钟提供更准确的频率。

结合上文描述，单片机控制蓝牙模块或GSM模块转发数据到用户设备，包括：

首先，初始化蓝牙模块和GSM模块；

其中，完成蓝牙模块和GSM模块的初始化和配置工作；

接着，给蓝牙模块和GSM模块发送自检指令；

其中，进行系统自检，检查蓝牙模块和GSM模块是否正常；

接着，接收蓝牙模块和GSM模块返回值；

接着，判断蓝牙模块和GSM模块是否正常；

如果正常获取传感器数据并发送；

具体的，通过RS232获取传感器的数据，并把数据进行加密、打包；

如果不正常，控制模块错误指示灯闪烁。

进一步的，本实用新型实施例数据传输模块的数据传输的步骤，包括：

首选，读取传感器数据；

接着，获取蓝牙连接状态和GSM模块的连接状态；

其中，采集传感器数据后，获取蓝牙连接状态和GSM模块的连接状态；

接着，判断蓝牙是否连接；

蓝牙模块连接完好，获取蓝牙信号强度，也即如果蓝牙连接完好，则优先选择使用蓝牙向蓝牙设备传输数据至用户设备；

如果蓝牙模块没有连接，则直接使用GSM模块发送数据至用户设备；

接着，判断蓝牙信号强度是否大于设定的阈值；也就是虽然蓝牙模块连接，但信号强度太弱或者链接质量低于设定阈值，不适于发送数据，那么查询GSM信号强度，如果GSM模块的信号强度较高，则选择GSM模块传输数据；同时可以点亮蓝牙信号强度较弱的状态指示灯，提醒用户；

蓝牙信号强度大于设定的阈值，则蓝牙模块发送数据至用户设备；

蓝牙信号强度不大于设定的阈值，则获取GSM信号强度；

接着，判断GSM信号强度是否大于蓝牙信号强度，如果是，SM模块发送数据至用户设备，如果否，蓝牙模块发送数据至用户设备；

GSM信号强度大于蓝牙信号强度，GSM模块发送数据至用户设备。

具体实现上，在传输过程中如果检测到其中一个模块受到干扰导致数据没有正常传输，则切换到另一模块传输数据。

进一步的，蓝牙模块和GSM模块切换的步骤如下：

在蓝牙传输数据过程中实时检测信号强度，如果信号强度受到干扰降至设定阈值以下，则确定GSM连接质量是否大于所述蓝牙连接质量，当GSM连接质量大于所述蓝牙连接质量时，切换到GSM模块传输数据；

在GSM模块传输数据时也实时检测蓝牙信号强度，如果蓝牙信号强度达到设定可传输数据的阈值，则停止GSM模块传输数据，直接切换到蓝牙模块传输数据。

为防止程序运行错误，程序加入看门口定时器，每过1秒钟查看程序运行状态。如果程序出错，则程序重新启动。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种数据传输装置，其特征在于，包括控制模块、与所述控制模块连接的蓝牙模块、以及与所述控制模块连接的GSM全球移动通信模块：

所述控制模块：用于当需要传输数据时，根据所述蓝牙模块的连接状态以及连接质量、所述GSM全模块的连接状态以及连接质量确定传输所述数据的模块；

所述蓝牙模块：用于根据所述控制模块的指示传输所述数据；

所述GSM模块：用于根据所述控制模块的指示传输所述数据。

2.根据权利要求1所述的数据传输装置，其特征在于，所述控制模块，还具体用于：

所述蓝牙模块传输所述数据时，当所述蓝牙连接质量不大于设定的阈值时，切换到使用所述GSM模块传输所述数据；

或者，所述GSM模块传输所述数据时，当所述蓝牙连接质量大于设定的阈值时，切换到使用所述蓝牙模块传输所述数据。

3.根据权利要求1或2所述的数据传输装置，其特征在于，所述控制模块：还用于接收数据采集装置发送的数据作为所述需要传输数据，所述数据采集装置包括传感器。

4.根据权利要求1或2所述的数据传输装置，其特征在于，所述蓝牙模块还用于将所述数据传输给用户设备，或者，所述GSM模块还用于将所述数据传输给用户设备，所述用户设备包括手机终端或服务器。

5.根据权利要求1或2所述的数据传输装置，其特征在于，所述控制模块为STM32F103RBT6单片机。

6.根据权利要求1或2所述的数据传输装置，其特征在于，所述蓝牙模块为双模芯片RG-BLE-12型蓝牙4.0双模模块，所述GSM模块为SIM900A模块。