TW201626845A - 一種嵌入式操作系統實現藍牙從設備功能的系統及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了一種嵌入式操作系統實現藍牙從設備功能的系統及方法，其中包括：移動終端，移動終端安裝有嵌入式操作系統；藍牙模組，藍牙模組至少可工作於藍牙從設備模式；介面模組，藍牙模組通過介面模組與移動終端連接；移動終端通過介面模組驅動藍牙模組工作。通過上述技術方案，實現了在不修改現有嵌入式操作系統原始碼的基礎上為該操作系統添加藍牙從設備的支援功能，使得藍牙的協議的擴展不再受操作系統的介面與服務的影響，進而提高了整個系統的可擴展性和靈活性。

Description

一種嵌入式操作系統實現藍牙從設備功能的系統及方法
本發明涉及通訊技術領域，尤其涉及一種嵌入式操作系統實現藍牙從設備功能的系統及方法。
隨著無線通訊技術的發展和市場規模的擴大，藍牙技術得到了越來越廣泛的應用。從手機到家居，從感測器網路到家庭機器人，各式各樣的應用和設備都在廣泛地利用藍牙技術。
藍牙技術，是一種短距離無線傳輸技術，其能夠有效地簡化手機、電腦、感測器乃至機器人等不同設備或相同設備間的通訊問題。藍牙的協議（Protocol）和規範（Profile）是組成藍牙技術的重要組成部分，其中藍牙協議定義與其他系統（協議）通訊的方式，描述訊號的時序和通訊資料的機構，藍牙規範則是針對一些應用和具體場景，規定這些場景所採用的協議，以及各協議之間的工作順序，從而保證了設備之間的互動操作性。大多藍牙規範中將設備分成主設備和從設備兩種不同的角色，例如實現音頻傳輸模型的藍牙音頻分發規範（Advanced Audio Distribution Profile，簡稱A2DP），該規範將設備分為主設備（SRC）和從設備（SNK），其中音頻流發送者為SRC角色，接收者為SNK角色。當前，所有的手機、平板電腦等都實現了A2DP規範中的主設備（SRC角色），這些基於iOS或Android智慧型操作系統的設備，都利用操作系統本身的藍牙協議棧來實現規範中定義的主設備。如就基於Android智慧型操作系統的設備來說，協議堆疊可以是Bluz或Bluedroid，這些協議堆疊軟體實現了藍牙的諸多規範，它們的架構如圖1所示。
但是，如圖1所示，由於操作系統廠商對智慧型設備應用場景的預估不足，嵌入式Linux、Android等嵌入式操作系統的藍牙軟體協議堆疊中大多數規範（如HFP，A2DP，AVRCP等）並不包括從設備功能。對於目前國內外基於嵌入式操作系統的智慧型設備，如手機、平板電腦、智慧型電視、智慧型家居等，都只能實現這些規範的主設備功能。這些智慧型設備中裝備的藍牙設備只包括一些基本的藍牙協議，而上層協議和規範則實現在操作系統中。但是隨著機器人技術的發展，一些基於嵌入式Linux、Android或其他嵌入式操作系統的機器人需要諸如A2DP、HFP、AVRCP等規範的從設備功能，因此，業界也需要開始需求一種基於嵌入式操作系統的實現相關藍牙規範從設備的技術措施。
針對現有的嵌入式操作系統無法實現藍牙從設備功能的問題，本發明提供一種嵌入式操作系統實現藍牙從設備功能的系統及方法。
本發明的技術方案是：
一種嵌入式操作系統實現藍牙從設備功能的系統，其中，包括：移動終端，移動終端安裝有嵌入式操作系統；藍牙模組，藍牙模組至少可工作於藍牙從設備模式；介面模組，藍牙模組通過介面模組與移動終端連接；以及移動終端通過介面模組驅動藍牙模組工作。
較佳的，藍牙模組包括：控制單元；藍牙收發單元，連接控制單元；對外介面單元，分別連接控制單元和介面模組；藍牙天線，連接藍牙收發單元；以及控制單元通過對外介面單元連接移動終端，並根據移動終端的指令控制藍牙收發單元通過對外介面單元與移動終端進行通訊。
較佳的，控制單元包括：第一儲存單元，用以儲存完整的藍牙從設備功能協議堆疊，所述完整的藍牙從設備功能協議堆疊用於控制藍牙收發單元工作；以及第二儲存單元，用以儲存介面協議堆疊，介面協議堆疊用於藍牙模組與移動終端通訊。
較佳的，對外介面單元及介面模組為序列埠。
較佳的，序列埠為非同步序列通訊埠、或者序列外設介面、或者積體電路匯流排、或者序列快速輸入輸出埠。
較佳的，嵌入式操作系統為安卓或者Linux。
還包括，一種嵌入式操作系統實現藍牙從設備功能的方法，其中，包括如下步驟：
步驟1：提供至少可工作於藍牙從設備模式且具備完整藍牙從設備功能協議堆疊的藍牙模組；步驟2：通過介面模組將藍牙模組連接至移動終端；步驟3、移動終端驅動藍牙模組以藍牙模組自身的藍牙從設備功能協議堆疊工作；以及步驟4：藍牙模組通過介面模組與移動終端進行資料通訊。
較佳的，介面模組為序列埠。
較佳的，移動終端採用安卓操作系統或者採用Linux操作系統。
上述技術方案的有益效果是：通過採用上述系統及方法，使上述技術方案不同於目前將藍牙協議堆疊軟體整合在操作系統內部的做法，而是利用了一個額外硬體來實現和處理藍牙協議堆疊，然後通過軟硬體介面規範將移動終端所需的藍牙規範包括主從設備在內全部完整的外部藍牙協議堆疊與嵌入式操作系統相關聯，從而實現了在不修改現有嵌入式操作系統原始碼的基礎上為該操作系統添加藍牙從設備的支援功能；同時，本發明不與操作系統耦合，具有可移植性，完成一套藍牙協議堆疊後就可以簡單移植到各種嵌入式操作系統上，甚至是不開放原始碼的封閉操作系統，從而使得藍牙協議堆疊的擴展不再受操作系統的介面與服務的影響，進而提高了整個系統的可擴展性和靈活性。
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明的限定。
如圖2所示，本發明的技術方案中公開了一種嵌入式操作系統實現藍牙從設備功能的系統，其中，包括：移動終端1，移動終端1安裝有嵌入式操作系統；藍牙模組2，藍牙模組2至少可工作於藍牙從設備模式；介面模組3，藍牙模組2通過介面模組3與移動終端1連接；以及移動終端1通過介面模組3驅動藍牙模組2工作。
上述技術方案中，通過外置至少可工作於藍牙從設備模式的藍牙模組2，使移動終端1以從設備模式與外界藍牙主設備進行通訊，藍牙模組2通過介面模組3與移動終端1進行通訊，由移動終端1驅動藍牙模組2工作。
於上述技術方案基礎上，進一步的，藍牙模組2包括：控制單元21；藍牙收發單元22，連接控制單元21；對外介面單元23，分別連接控制單元21和介面模組3；藍牙天線24，連接藍牙收發單元22；控制單元21通過對外介面單元23連接移動終端1，並根據移動終端1的指令控制藍牙收發單元22通過對外介面單元23與移動終端1進行資料通訊。同時藍牙收發單元22在控制單元21的控制下以藍牙從設備的形式與外部的藍牙主設備進行通訊，藍牙天線24則用於收發無線電訊號。
於上述技術方案基礎上，進一步的，控制單元21包括：第一儲存單元211，用以儲存完整的藍牙從設備功能協議堆疊，完整的藍牙從設備功能協議堆疊用於控制藍牙收發單元22工作；以及第二儲存單元212，用以儲存介面協議堆疊，介面協議堆疊用於藍牙模組2與移動終端1通訊。
在一種較佳的實施方式中，控制單元21可由低功率微控制器形成，藍牙從設備功能協議堆疊可通過C語言開發於微控制器上，由微控制器的儲存空間形成第一儲存單元211。進一步的第二儲存單元212也可形成於微控制器的儲存空間中，其中可儲存對外介面單元23的驅動程式以及介面協議堆疊。
藍牙模組2通過藍牙收發單元22從藍牙天線24接收藍牙資料封包，經過控制單元21中的協議堆疊處理後將有效資料傳輸給移動終端1或者從移動終端1接收到資料然後封裝成藍牙資料封包發送藍牙收發單元22通過藍牙天線24進行發送。
於上述技術方案基礎上，進一步的，對外介面單元23及介面模組3為序列埠。作為較佳的實施方式，對外介面單元23可採用採用非同步序列通訊埠（Universal Asynchronous Receiver and Transmitter，UART）、序列外設介面（Serial Peripheral Interface，SPI）、積體電路匯流排（Inter-Integrated Circuit，I2C）或序列快速輸入輸出埠（Serial Rapid Input Output，SRIO）。
於上述技術方案中，介面模組3的軟硬體介面規範是連接藍牙模組2和移動終端1之間的橋樑，該規範在硬體上可以是一種具體硬體通訊介面，在軟體上則可以是一層通訊協議堆疊，該協議棧定義了藍牙模組2與移動終端1之間的資料封包格式和傳輸時序。如圖3所示，該協議堆疊可分為四層，分別是應用層、傳輸層、資料連結層和物理層。應用層直接為應用程式提供服務，具體來說就是面向某個具體藍牙規範應用而制定的資料封包格式和時序規範；傳輸層負責資料的傳輸和控制，從而提供可靠的埠對埠資料交換功能；資料連結層的功能是向上層用戶提供透明的資料傳輸基本服務；物理層則規定了傳輸資料所需要的物理連結創建、維持、拆除，而提供的機械的、電子的、功能的和規範的特性。於一種較佳的實施方式中，介面模組3可設置於移動終端1內，有移動終端1的硬體及軟體構成。
於上述技術方案中，移動終端1中還包括嵌入式操作系統驅動程序，該驅動程式執行在移動終端1的操作系統內部，具體負責接收應用程式的需求，並將需求封裝成資料封包通過介面模組3發送給藍牙模組2，或者接收藍牙模組2的通知，並將具體狀態通知到移動終端1正在執行的上層應用。
在一種較佳的實施方式中，在一個基於Android嵌入式操作系統的智慧型機器人中，需要該機器人具有撥打藍牙電話以及播放藍牙音樂的功能。首先，用戶使用手機與該機器人進行藍牙配對，然後用戶可以同機器人進行互動，命令機器人通過藍牙撥打電話或播放手機中的音樂。此時，就需要機器人具有藍牙規範A2DP、HFP、AVRCP的從設備功能。
目前，傳統的Android嵌入式操作系統不支援從設備功能，在採用本發明的系統後，該智慧型機器人為上述技術方案中移動終端1的具體實施例，此時便可不再使用Android原生的藍牙協議堆疊而是轉而使用藍牙模組2中的協議堆疊，其中位於藍牙模組2的協議堆疊包括了完整的A2DP、HFP、AVRCP藍牙從設備功能。
此時使用序列埠（即介面模組3的實施例）作為移動終端1與藍牙模組2的通訊埠，並如圖4所示實現基於Android的驅動程式與服務。如此一來，機器人就可以實現通過藍牙撥打電話與收聽音樂的功能。
進一步以撥打電話為例，說明其工作流程：首先用戶命令機器人撥打電話，機器人收到命令後調用應用程式，應用程式將命令內容根據圖3的模型封裝成資料封包，然後將資料封包傳遞給藍牙模組2；藍牙模組2解封包後經過藍牙協議堆疊，執行HFP規定的撥打電話的流程，從而實現藍牙撥打電話的功能。
在一種較佳的實施方式中，嵌入式操作系統可以是Android或者Linux。
本發明的技術方案中還包括，一種嵌入式操作系統實現藍牙從設備功能的方法，其中，如圖5所示，包括如下步驟：
步驟1：提供至少可工作於藍牙從設備模式且具備完整藍牙從設備功能協議堆疊的藍牙模組；步驟2：通過介面模組將藍牙模組連接至移動終端；步驟3：移動終端驅動藍牙模組以藍牙模組自身的藍牙從設備功能協議堆疊工作；以及步驟4：藍牙模組通過介面模組與移動終端進行資料通訊。
於上述技術方案基礎上進一步的，於上述方法中，介面模組可採用序列埠。
於上述技術方案基礎上進一步的，於上述方法中，移動終端可採用安卓操作系統或者採用Linux操作系統。
綜上所述，通過採用上述裝置，使得本發明不同於目前將藍牙協議堆疊軟體整合在操作系統內部的做法，而是利用了一個額外硬體來實現和處理藍牙協議堆疊，然後通過軟硬體介面將智慧型設備所需的藍牙規範包括主從設備在內全部完整的外部藍牙協議堆疊與移動終端的嵌入式操作系統相關聯，從而實現了在不修改現有嵌入式操作系統原始碼的基礎上為該操作系統添加藍牙從設備的支援功能；同時，本發明的技術方案不與操作系統耦合，具有可移植性，完成一套藍牙協議堆疊後就可以簡單移植到各種嵌入式操作系統上，甚至是不開放原始碼的封閉操作系統，從而使得藍牙協議堆疊的擴展不再受操作系統的介面與服務的影響，進而提高了整個系統的可擴展性和靈活性。
以上所述僅為本發明較佳的實施例，並非因此限制本發明的實施方式及保護範圍，對於本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發明說明書及圖示內容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發明的保護範圍內。
1‧‧‧移動終端
2‧‧‧藍牙模組
21‧‧‧控制單元
211‧‧‧第一儲存單元
212‧‧‧第二儲存單元
22‧‧‧藍牙收發單元
23‧‧‧對外介面單元
24‧‧‧藍牙天線
3‧‧‧介面模組
圖1是習知技術中的藍牙軟體協議堆疊架構圖； 圖2是本發明系統的方塊圖； 圖3是本發明介面模組的軟硬體介面規範的四層模型圖； 圖4是基於Android的智慧型操作系統的實施例的驅動架構圖：以及 圖5是本發明方法的流程圖。
1‧‧‧移動終端
2‧‧‧藍牙模組
21‧‧‧控制單元
211‧‧‧第一儲存單元
212‧‧‧第二儲存單元
22‧‧‧藍牙收發單元
23‧‧‧對外介面單元
24‧‧‧藍牙天線
3‧‧‧介面模組

Claims (9)

  1. 一種嵌入式操作系統實現藍牙從設備功能的系統，包括： 一移動終端，該移動終端安裝有一嵌入式智慧型操作系統； 一藍牙模組，該藍牙模組至少可工作於一藍牙從設備模式； 一介面模組，該藍牙模組通過該介面模組與該移動終端連接；以及 該移動終端通過該介面模組驅動該藍牙模組工作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中該藍牙模組包括： 一控制單元； 一藍牙收發單元，連接該控制單元； 一對外介面單元，分別連接該控制單元和該介面模組； 一藍牙天線，連接該藍牙收發單元；以及 該控制單元通過該對外介面單元連接該移動終端，並根據該移動終端的一指令控制該藍牙收發單元通過該對外介面單元與該移動終端進行通訊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的系統，其中該控制單元包括： 一第一儲存單元，用以儲存完整的一藍牙從設備功能協議堆疊，該完整的藍牙從設備功能協議堆疊用於控制該藍牙收發單元工作；以及 一第二儲存單元，用以儲存一介面協議堆疊，該介面協議堆疊用於該藍牙模組與該移動終端通訊。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的系統，其中該對外介面單元及該介面模組為一序列埠。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的系統，其中該序列埠為非同步序列通訊埠、序列外設介面、積體電路匯流排或者序列快速輸入輸出埠。
  6. 如申請專利範圍第1~5項中任一項所述的系統，其中該嵌入式操作系統為安卓或者Linux。
  7. 一種嵌入式操作系統實現藍牙從設備功能的方法，包括如下步驟： 提供至少可工作於一藍牙從設備模式且具備一完整藍牙從設備功能協議堆疊的一藍牙模組； 通過一介面模組將該藍牙模組連接至一移動終端； 該移動終端驅動該藍牙模組以該藍牙模組自身的該藍牙從設備功能協議堆疊工作；以及 該藍牙模組通過該介面模組與該移動終端進行資料通訊      。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中該介面模組為一序列埠。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中該移動終端採用一安卓操作系統或者採用一Linux操作系統。
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