CN210444487U

CN210444487U - 基于蓝牙广播通讯的智能设备

Info

Publication number: CN210444487U
Application number: CN201921549702.XU
Authority: CN
Inventors: 张戈零; 李卫军
Original assignee: Hunan Jiancheng Information Technology Co ltd
Current assignee: Hunan Jiancheng Information Technology Co ltd
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2020-05-01
Anticipated expiration: 2029-09-17

Abstract

本实用新型公开了一种基于蓝牙广播通讯的智能设备。该智能设备包括：控制模块和蓝牙广播收发模块，其中，所述控制模块，用于获取所述智能设备的反馈信息和/或根据控制指令控制所述智能设备的工作状态；所述蓝牙广播收发模块，与所述控制模块相连，用于经广播数据包中的UUID发送以下至少之一：查询指令、控制指令、反馈信息、服务标识信息，或者，经广播数据包中的UUID接收以下至少之一：查询指令、控制指令、反馈信息、服务标识信息。由于只需要在蓝牙广播频率发射和接收信息，不需要与其它蓝牙设备进行配对连接后进行通信，因而不需要完整的GAP和GATT蓝牙协议，无需配置蓝牙协议栈处理器，可以节省基于蓝牙通讯的设备的成本。

Description

基于蓝牙广播通讯的智能设备

技术领域

本实用新型涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于蓝牙广播通讯的智能设备。

背景技术

随着无线通信技术的发展，已有多种无线通信方式供用户选择，如蓝牙、wifi、zigbee、4G等无线方式，其中，zigbee需要通过网关连接至互联网，不利于移动终端的直接连接及控制，而现有的蓝牙通信一般流程如下：从设备(智能家电终端或者传感器终端)发出广播信号→主设备(控制设备)搜索从设备广播信号→建立配对连接→主设备发出指令→从设备接收指令。因此，现有的蓝牙模块主要存在三个方面的问题：一是需要经配对建立通信连接后方能传递指令，导致数据传递存在时延，用户体验有待改善；二是需要配对通信的蓝牙模块硬件成本高的问题；三是蓝牙模块一般只能一对一配对连接，只能控制一个从设备，不能控制多个从设备。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种基于蓝牙广播通讯的智能设备，旨在降低智能设备的成本，且改善蓝牙通信的信息交互质量。

本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供了一种基于蓝牙广播通讯的智能设备，包括：控制模块和蓝牙广播收发模块，其中，

所述控制模块，用于获取所述智能设备的反馈信息和/或根据控制指令控制所述智能设备的工作状态；

所述蓝牙广播收发模块，与所述控制模块相连，用于经广播数据包中的通用唯一识别码UUID发送以下至少之一：查询指令、控制指令、反馈信息、服务标识信息，或者，经广播数据包中的UUID接收以下至少之一：查询指令、控制指令、反馈信息、服务标识信息；

所述蓝牙广播收发模块包括蓝牙广播收发芯片，所述蓝牙广播收发芯片采用包括微控制单元MCU的片上系统SOC芯片；或者，

所述蓝牙广播收发模块包括蓝牙广播收发芯片，所述蓝牙广播收发芯片包括蓝牙广播晶圆和MCU晶圆，所述蓝牙广播晶圆和所述MCU晶圆封装在所述蓝牙广播收发芯片内；或者，

所述蓝牙广播收发模块包括蓝牙广播收发芯片和MCU芯片，所述蓝牙广播收发芯片与所述MCU芯片连接；或者，

所述蓝牙广播收发模块包括蓝牙广播收发芯片，所述蓝牙广播收发芯片连接所述控制模块。

上述方案中，所述控制模块还用于：

读取所接收广播数据包中UUID所包含的服务标识信息；

确定所述服务标识信息满足设定条件，执行所述查询指令和/或所述控制指令。

上述方案中，所述服务标识信息包括以下至少之一：用户ID、服务ID、目标设备ID。

上述方案中，所述目标设备ID为目标设备的蓝牙广播收发模块的MAC地址或MAC地址的一部分。

上述方案中，接收的广播数据包中的UUID的数量为两个或两个以上，所述查询指令、所述控制指令、所述服务标识信息中的一种或多种组成的数据信息分配于两个或两个以上的所述UUID中。

上述方案中，发送的广播数据包中至少包含一个固定UUID，所述固定UUID中的信息保持不变。

上述方案中，所述SOC芯片或者所述MCU晶圆或者所述MCU芯片采用8位MCU。

上述方案中，所述智能设备还包括计时器和存储器，所述计时器用于给所述智能设备的状态信息标识时间，所述存储器用于存储带有时间标识的所述智能设备的状态信息。

上述方案中，所述控制模块中的MCU为所述蓝牙广播收发模块中的MCU或所述蓝牙广播芯片中的MCU。

上述方案中，所述智能设备还包括电源，所述电源用于给所述控制模块和所述蓝牙广播收发模块供电。

本实用新型实施例提供的基于蓝牙广播通讯的智能设备，包括控制模块和蓝牙广播收发模块，其中，蓝牙广播收发模块用于广播数据包中的通用唯一识别码UUID发送以下至少之一：查询指令、控制指令、反馈信息、服务标识信息，或者，经广播数据包中的UUID接收以下至少之一：查询指令、控制指令、反馈信息、服务标识信息，可以省去建立蓝牙连接进行数据通讯导致的时延，且对于采用蓝牙通讯的设备而言，由于只需要在蓝牙广播频率发射和接收信息，不需要与其它蓝牙设备进行配对连接后进行通信，因而不需要完整的GAP(Generic Access Profile)和GATT(Generic Attribute Profile)蓝牙协议，无需配置蓝牙协议栈处理器，可以节省基于蓝牙通讯的设备的成本。并且，由于苹果智能手机中的应用程序在蓝牙广播包中只能配置UUID，采用本技术方案使基于蓝牙广播通讯的智能设备可以与苹果智能手机通讯。

附图说明

图1为本实用新型实施例基于蓝牙广播通讯的智能设备的结构示意图；

图2为本实用新型应用实施例中一广播数据包的编码结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型再作进一步详细的描述。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

相关技术中，采用蓝牙广播收发数据一般遵循低功耗蓝牙(BLE，Bluetooth LowEnergy)协议，而BLE协议对应的协议栈(protocol stack)采用分层结构，对应用数据进行层层封包，以生成一个满足BLE协议的空中数据包，并广播给周边的设备。BLE协议栈包括：PHY(Physical layer，物理层)、LL(Link Layer，链路层)和GAP层，其中，PHY用来指定BLE所用的无线频段，调制解调方式和方法等。LL层为整个BLE协议栈的核心，LL层处理的事情较多，比如具体选择哪个射频通道进行通信，怎么识别空中数据包，具体在哪个时间点把数据包发送出去，怎么保证数据的完整性，ACK如何接收，如何进行重传，以及如何对链路进行管理和控制等等。LL层只负责把数据发出去或者收回来，对数据进行怎样的解析则交给上面的GAP或者ATT(Attribute protocol)。GAP层主要用来进行广播，扫描和发起连接等。根据BLE协议，一个广播数据包最多占用31个字节，导致广播数据包携带的信息有限。此外，广播数据包中的通用唯一识别码(UUID，Universally Unique Identifier)仅仅用于标识服务，不携带额外的信息，从而导致广播数据包携带的信息更为受限。

基于此，本实用新型各实施例中，利用广播数据包中的UUID携带额外的信息，从而充分利用广播数据包传递信息，且由于需要广播的信息可以仅通过UUID携带，可以不需要完整的GAP(Generic Access Profile)和GATT(Generic Attribute Profile)蓝牙协议，无需配置蓝牙协议栈处理器，可以节省基于蓝牙通讯的设备的成本。并且，由于苹果智能手机中的应用程序在蓝牙广播包中只能配置UUID，采用本技术方案，使基于蓝牙广播通讯的智能设备可以与苹果智能手机通讯。

本实用新型实施例提供了一种基于蓝牙广播通讯的智能设备，如图1所示，该智能设备包括：控制模块101和蓝牙广播收发模块102，其中，

所述控制模块101，用于获取所述智能设备的反馈信息和/或根据控制指令控制所述智能设备的工作状态；

所述蓝牙广播收发模块102，与所述控制模块相连，用于经广播数据包中的通用唯一识别码UUID发送以下至少之一：查询指令、控制指令、反馈信息、服务标识信息，或者，经广播数据包中的UUID接收以下至少之一：查询指令、控制指令、反馈信息、服务标识信息。

本实用新型实施例中，智能设备可以为手机、平板电脑、智能电视、智能音箱、智能网关、智能路由器、智能家电设备、智能手环、智能穿戴设备、智能美容设备、温度计、湿度计、传感器等各种基于蓝牙通讯的电子设备。

这里，查询指令包括以下至少之一：开/关机状态、时间、强度、温度、湿度、工作模式等类似可以查询电子设备工作状态的指令，在此不做限定。

这里，控制指令包括以下至少之一：开/关机、暂停、调整运行时间、调整强度、调整工作模式、调整运行温度等类似可以控制电子设备工作状态的指令，在此不做限定。

这里，反馈信息可以是智能设备执行控制指令的第一反馈信息，还可以为智能设备执行查询指令后获取的工作状态对应的第二反馈信息。

这里，服务标识信息包括以下至少之一：用户ID、服务ID、目标设备ID。其中，用户ID用于标识使用设备方对应的ID，服务ID用于标识服务对应的类型，目标设备ID用于标识目标设备对应的身份。智能设备扫描到一广播数据包，可以根据该广播数据包对应的服务标识信息来判断是否为自己需要处理的广播数据包，若是，则执行相应的操作，比如，执行所述查询指令和/或所述控制指令；若否，则丢弃该广播数据包。在一应用示例中，目标设备ID为智能设备上蓝牙广播收发模块或蓝牙广播收发芯片的MAC地址(Media AccessControl Address，媒体访问控制地址)或者该MAC地址的一部分。当MAC地址太长，可以截取后面一部分作为目标设备ID发送出来，以识辨设备，这样可以节省资源。

实际应用时，如图1所示，该智能设备还可以包括电源103，该电源103给所述控制模块101和所述蓝牙广播收发模块102供电。

蓝牙广播中对UUID的格式定义支持16位、32位及128位的UUID。在实际应用时，由控制指令、查询指令、服务标识信息中的一种或多种组成的数据信息如果较长且需要在一个广播数据包中将所述数据信息发送出去，则可以将所述数据信息分为二部分或二个以上部分，封装在两个或两个以上的UUID中，将包含所述数据信息的两个或两个以上的UUID封装在一个广播数据包中。

在一实施例中，接收的所述广播数据包中的UUID的数量为两个或两个以上，所述查询指令、所述控制指令、所述服务标识信息中的一种或多种组成的数据信息分配于两个或两个以上的所述UUID中。

这里，可以是蓝牙广播收发模块102扫描获取的广播数据包中的UUID的数量为两个或两个以上，该广播数据包中可以携带对应的服务标识信息，查询指令、控制指令、反馈信息中的一种或多种组成的数据信息分配于两个或两个以上的UUID中。

实际应用时，广播数据包中携带的信息可以包括查询指令、控制指令及服务标识信息中的一种或多种，若一个UUID不够用，可以将查询指令、控制指令、服务标识信息中的一种或多种拆分至二个或二个以上的UUID，如用户ID、服务ID可以另外封装在一个或二个UUID中，或将查询指令/控制指令与用户ID、服务ID拆分在不同UUID中，在此不做限定。

在一实施例中，所述控制模块101还用于：

读取所接收广播数据包中UUID所包含的服务标识信息；

实际应用时，智能设备根据服务标识信息确认是自己接收的控制指令和/或查询指令后，执行相应的控制指令和/或查询指令，获取设备相应的反馈信息，所述反馈信息包括智能设备的工作状态等状态信息，智能设备将所述反馈信息基于预先设定的编码机制写入广播数据包中，生成待发送的广播数据包，并通过蓝牙广播收发模块广播所述待发送的广播数据包。这样，不仅实现了两个蓝牙通讯设备间的单向蓝牙广播，还可以实现双向的蓝牙广播收发，以交互信息。

在一实施例中，发送的所述广播数据包中至少包括一个固定UUID，所述固定UUID中的信息保持不变，所述固定UUID可以是服务ID。所述固定UUID可以是服务ID。这样，发送的广播数据包中包含一个所述固定UUID可以使得苹果智能手机扫描智能设备的应用程序退到后台运行时，仍能接收到该智能设备广播的广播数据包。

在一实施例中，所述蓝牙广播收发模块102包括蓝牙广播收发芯片，所述蓝牙广播收发芯片采用包括微控制单元(MCU)的片上系统(SOC)芯片。该SOC芯片可以为支持广播收发、连接的主从一体蓝牙标准芯片，或只能广播收发，不能连接的带有MCU的SOC芯片。该SOC芯片可以在3个蓝牙广播频道进行广播和接收，不支持与其他蓝牙设备配对连接，由于不能与其它蓝牙设备配对连接并在37个数据频道传输数据，该SOC芯片无需配置完整的GAP和GATT协议，无需配置蓝牙协议栈处理器，而蓝牙协议栈处理器一般需要32位处理器，成本高。因此，该SOC芯片无需配置蓝牙协议栈处理器，只需配置低成本的8位处理器就可以实现在蓝牙广播频道进行收发。通过对蓝牙前端芯片、beacon芯片或2.4G芯片等类似芯片配置8位MCU，在MCU内配置蓝牙广播收发频率、跳频间隔等嵌入式软件就可以实现在蓝牙广播频道进行收发。

在一实施例中，所述蓝牙广播收发模块102包括蓝牙广播收发芯片，所述蓝牙广播收发芯片包括蓝牙广播晶圆和MCU晶圆，所述蓝牙广播晶圆和所述MCU晶圆封装在所述蓝牙广播收发芯片内。其中，所述蓝牙广播晶圆不带MCU，支持在蓝牙广播频道收发蓝牙广播信息，不支持与其他蓝牙设备配对连接，MCU晶圆可以采用8位MCU，通过将MCU晶圆与蓝牙广播晶圆合封在一个芯片内，可以减少合封成本，减少外围电路。

在一实施例中，所述蓝牙广播收发模块102包括蓝牙广播收发芯片和MCU芯片，所述蓝牙广播收发芯片与所述MCU芯片连接。其中，所述蓝牙广播收发芯片包括射频的芯片，不支持与其他蓝牙设备配对连接，且不带MCU，MCU芯片可以采用8位MCU，以与蓝牙广播收发芯片配合实现蓝牙广播频道收发蓝牙广播信息。

在一实施例中，所述蓝牙广播收发模块102包括蓝牙广播收发芯片，所述蓝牙广播收发芯片连接所述控制模块101。这里，蓝牙广播收发模块102不包括MCU，该蓝牙广播收发芯片利用控制模块101内的MCU来处理相关信息，可以简化蓝牙广播收发模块102的结构并降低成本。具体地，所述控制模块101中包括MCU，所述MCU与所述蓝牙广播收发芯片通过电路板(PCB)电连接(二者之间的可以是直接电连接，或通过电阻、电容、二极管、三极管等辅助电子元件中的一种或多种电电连接)。所述控制模块101将智能设备的状态信息封装在UUID中并通过所述蓝牙广播收发芯片将蓝牙广播数据包发送出去。

在一实施例中，所述控制模块中101的MCU为所述蓝牙广播收发模块102中的MCU或所述蓝牙广播芯片中的MCU。蓝牙广播收发模块或蓝牙广播芯片中本身带有MCU，可以承担所述控制模块的工作。

本实用新型实施例中，由于蓝牙广播收发芯片只需在蓝牙广播频率发射和接收信息，不需要与其它蓝牙设备进行配对连接在蓝牙数据频率进行连接通信，因而不需要完整的GAP和GATT蓝牙协议，无需配置蓝牙协议栈处理器，所以，结构非常简单，成本也非常低。例如，蓝牙广播收发芯片可以采用2.4G芯片或做蓝牙信标用的蓝牙beacon芯片或类似芯片，在此不做限定。所述蓝牙广播收发模块可以通过对2.4G芯片、蓝牙信标用的蓝牙beacon芯片、蓝牙广播芯片等类似没有蓝牙协议栈处理器的芯片进行改造，配置嵌入式软件和/或外围电路，就可实现所述蓝牙广播收发模块在蓝牙广播频道收发信息。

在一实施例中，如图1所示，所述智能设备还包括计时器104和存储器105，所述计时器104用于给所述智能设备的状态信息标识时间，所述存储器105用于存储带有时间标识的所述智能设备的状态信息。实际应用时，可以对智能设备的状态信息，比如温度、湿度、强度、工作模式等信息标识时间，这样，存储器105存储的状态信息带有时间标识，便于后续数据的分析和利用。

图2示出了本实用新型应用实施例中，一广播数据包的编码结构。如图2所示，该广播数据包的有效字节长度为31字节，其中，字节编号0～1对应的编码信息为蓝牙名标志，字节编号2～4对应的编码信息为蓝牙名-drx，字节编号5～6对应的编码信息为UUID1对应的UUID标志，该UUID1为128位的UUID，占用16字节(对应字节编号7～22)，该UUID1的编码信息包括：MAC地址(即设备ID)、已用时间、总时间、控制指令、查询指令、状态参数、时间戳、型号、产品类型、厂商ID。字节编号23～24对应的编码信息为UUID2对应的UUID标志，该UUID2为16位的UUID，占用2字节(对应字节编号24～26)，其编码信息为协议版本。字节编号27～28，对应的编码信息为UUID3对应的UUID标志，该UUID3为16位的UUID，占用2字节(对应字节编号29～30)，其编码信息为用户ID。图2所示的广播数据包包括三个UUID，通过三个UUID携带需要传递的信息。当然，在其他实施例中，广播数据包的编码格式不限于图2所示的形式，可以仅包括一个UUID或者两个UUID。

需要说明的是：“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

另外，本实用新型实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于蓝牙广播通讯的智能设备，其特征在于，包括：控制模块和蓝牙广播收发模块，其中，

2.根据权利要求1所述的智能设备，其特征在于，所述控制模块还用于：

读取所接收广播数据包中UUID所包含的服务标识信息；

3.根据权利要求1所述的智能设备，其特征在于，

所述SOC芯片或者所述MCU晶圆或者所述MCU芯片采用8位MCU。

4.根据权利要求1所述的智能设备，其特征在于，

所述智能设备还包括计时器和存储器，所述计时器用于给所述智能设备的状态信息标识时间，所述存储器用于存储带有时间标识的所述智能设备的状态信息。

5.根据权利要求1所述的智能设备，其特征在于，

所述控制模块中的MCU为所述蓝牙广播收发模块中的MCU或所述蓝牙广播芯片中的MCU。

6.根据权利要求1所述的智能设备，其特征在于，

所述智能设备还包括电源，所述电源用于给所述控制模块和所述蓝牙广播收发模块供电。