藍牙智能模塊的製作方法
2023-05-01 04:18:31
專利名稱：藍牙智能模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種短距離無線通信技術(藍牙技術)，具體地說是一種藍牙智能模塊。
背景技術：
我們知道，藍牙技術是1998年，由五大國際通信公司(愛立信、英特爾、諾基亞、IBM、東芝)發起，而日漸興起的一種短距離無線通信技術，藍牙技術旨在以一種統一的標準和協議，通過廣泛接受的無線連接，替代有線通信。由於其開放性、靈活性，將被廣泛應用於工業、家庭、辦公以及公用事業等領域。目前，國際和國內對藍牙技術的應用研究主要集中在將藍牙最小系統作為一個單純的外接式通信模塊，或將藍牙晶片作為內嵌入產品的器件，用藍牙作為短距離無線通信協議，而對於用藍牙完全取代現有通信線纜的研究開發尚未有見。現有的藍牙外接式通信模塊主要結構如附圖1所示，主要由標準接口、藍牙模塊和藍牙調製解調組成。使用這種藍牙外接式模塊，必須要求設備具備較強的處理能力，設備的CPU要具有安裝藍牙模塊驅動程序的存儲空間。所以，它一般只適用於PC機之類的設備，而對於其他無法安裝驅動程序的設備，如計算機外設、儀器儀表之類裝置便無法應用。研究一種「廣泛接受」的無線連接摸塊，從真正意義上替代現有各種標準的有線通信，變得十分必要，它將被廣泛應用於各種電子設備、裝置和儀表中，更有助於藍牙無線通信更普遍地、更快速地推廣和發展。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術的不足，提供一種能自動實現初始化、設備認證和識別、任務識別、連接建立、協議轉換、數據傳輸等一系列過程，無需專門驅動的無線傳輸藍牙智能模塊，其適用於各類標準的有線通信接口。
本發明解決上述技術問題採用的技術方案是一種藍牙智能模塊，其採用硬體或軟體或硬體加軟體的形式建立，其特徵是硬體主要包括標準接口、設備識別模塊、任務識別模塊、藍牙模塊，標準接口指的是藍牙模塊與設備的連接口，主要有RS-232-C、USB、RS485、IEEE1349等標準接口，藍牙模塊包括無線發射部分、藍牙基帶控制部分、FLASH存儲器等，與標準接口相連，執行藍牙射頻的發射、接收、藍牙基帶控制、藍牙鏈路控制和鏈路管理，以及應用程式控制等；藍牙應用程式主要包括設備識別、任務識別、認證、加密解密和數據協議轉換等主要模塊程序。
本發明利用硬體電路或軟體程序實現的外接式或內嵌式免驅動智能連接模塊。該模塊支持即插即用(免驅動)工作，能夠直接與鄰居設備資料庫中選定的一個或多個其他同類設備(裝置)，建立藍牙無線連接，實現數據傳輸。
本發明主要執行設備和任務的識別、協議轉換、數據的加密解密等主要任務，來進行有線數據的無線傳輸。免驅動智能藍牙模塊按如下流程建立(硬體或軟體)(1)藍牙智能模塊被接入設備時，立刻啟動模塊的初始化過程，包括對設備的認證。
(2)藍牙智能模塊自動啟動與自身所連設備的通信，讀取其設備類型和代碼，並判斷其是否有效(即藍牙模塊已經認知的設備)，若是有效代碼，便將其保存下來；若不是，模塊啟動設備識別過程(軟體或硬體)，判別設備的類型及其代碼，並將其保存下來。
(3)搜索周圍的鄰居設備，並向周圍設備中其他同類的藍牙模塊(裝置)發出詢問，其他模塊(裝置)以自己所連設備的類型和代碼回應，藍牙模塊將收到的這些設備信息存放在自己的鄰居設備資料庫中，以便隨時查找和調用。
(4)同時，本藍牙智能模塊可能會接到周圍其他藍牙模塊(裝置)同樣的詢問，本模塊以在過程(2)中所保存的設備信息回應，以便在需要時，接受其他藍牙模塊(裝置)發出的連接建立請求。
(5)藍牙智能模塊處於任務等待狀態，等待來自自身設備或其他藍牙模塊(裝置)的任務請求。當判斷到有來自自身設備的任務指令到達時(數據傳輸的請求)，模塊啟動任務識別過程(軟體或硬體)，讀取由設備接口傳送過來的數據的初始信息，並由此判斷數據格式和所需要的執行(接收)設備類型。
(6)檢索自己的鄰居設備資料庫信息，查看是否保存有與該數據的傳輸相匹配的接收設備，若有，模塊便自動啟動無線連接的建立過程，向對方設備發出無線連接的請求信號，包括任務類別、數據格式等信息，對方設備經過對信息的判斷、認證，明白任務要求，便發出同意連接的回答，雙方建立無線連接，為數據傳輸做好準備；對方設備若不明白任務要求，便可以返回拒絕連接的信息回應，藍牙智能模塊需重新檢索鄰居設備資料庫。如果資料庫中沒有與數據相匹配的設備，藍牙模塊會啟動周圍設備搜索過程，重複過程(3)的過程，尋找匹配設備，否則繼續等待。
(7)若藍牙智能模塊接收到的是來自其他對方設備的任務請求(連接建立的請求)，模塊首先對任務類別和數據格式進行判斷，若明白任務要求並支持數據格式，便向對方設備回復，表示同意連接的建立；若不明白任務，便向對方回復拒絕信息。
(8)連接建立好，開始執行數據的協議轉換和加密過程。藍牙智能模塊接收來自設備接口的數據(有線接口協議數據)，按照藍牙無線傳輸協議的要求，對數據進行重新打包(協議轉換)，將有線通信接口協議的數據包轉換成藍牙無線數據包，同時按照約定的加密算法，對數據包進行加密，然後以無線方式發送到對方設備。
(9)對方設備的藍牙模塊在接收到無線數據包後，按照約定的反加密算法，對數據包進行解密，然後執行協議的二次轉換(有線還原)，即先按照藍牙無線協議標準對數據包解包，再按照本設備的有線通信接口的協議標準，將數據包轉換為有線數據包，通過接口送入設備，設備按照任務指令要求執行相應的操作，如列印、掃描等，藍牙智能模塊重新回到任務等待狀態。至此，完成有線通信協議數據的無線傳輸。
本發明是一種通用的免驅動藍牙智能連接模塊，對照現有技術，本專利所開發的藍牙模塊，其利用藍牙無線仿真現有的有線通信接口，將實現自動初始化、設備認證和識別、任務識別、連接建立、協議轉換、數據傳輸等一系列過程，無需專門驅動，適用於以上所述各類標準的有線通信接口，可被廣泛應用於各種電子設備和儀器儀表中，從真正意義上替代有線通信的線纜。可以直接替代如RS-232-C、USB、RS485、IEEE1349等有線標準，實現數據的無線傳輸。其關鍵是對線纜進行仿真，不對原有設備做任何改動，也無需在設備上安裝任何驅動，對所連的設備而言，免驅動藍牙智能模塊就是一條連接線。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明的的原理框圖(含軟體或硬體)。
圖2是本發明一種實施例的流程圖(含軟體或硬體)。
具體實施例方式
從圖1中可以看出，本發明免驅動藍牙智能模塊即可以通過軟體實現，也可以通過硬體實現。軟體方案原理主要包括標準接口、藍牙應用程式和藍牙模塊三大部分。標準接口指的是藍牙模塊與設備的連接口，主要有RS-232-C、USB、RS485、IEEE1349等標準接口。藍牙應用程式是該軟體方案的關鍵部分，主要包括設備識別、任務識別、認證、加密解密和數據協議轉換等主要模塊程序。藍牙模塊是實現方案實施過程的關鍵集成部件，包括無線發射部分、藍牙基帶控制部分、FLASH存儲器等，與標準接口相連，執行藍牙射頻的發射、接收、藍牙基帶控制、藍牙鏈路控制和鏈路管理，以及應用程式控制等。
從圖1中還可以看出，本發明硬體方案原理框圖，主要包括標準接口、設備識別模塊、任務識別模塊、藍牙模塊。標準接口指的是藍牙模塊與設備的連接口，主要有RS-232-C、USB、RS485、IEEE1349等標準接口。藍牙應用程式中的設備和任務識別部分，分別由專用的硬體電路實現。藍牙模塊是實現方案實施過程的關鍵集成部件，包括無線發射部分、藍牙基帶控制部分、FLASH存儲器等，與標準接口相連，執行藍牙射頻的發射、接收、藍牙基帶控制、藍牙鏈路控制和鏈路管理，以及應用程式控制等。
本發明藍牙智能模塊按如下流程建立1)自動實現初始化操作，當其被接入設備的連接口時，該模塊自動啟動初始化和認證過程，為無線連接的建立做好狀態設置和準備；2)自動建立無線連接，當判斷到有來自自身設備的任務指令時，與鄰居設備資料庫中選定一個或多個匹配設備(裝置)，建立藍牙無線連接，包括發出請求、接受響應和連接建立等過程；3)自動轉換數據協議，連接建立後，將接收到的、來自設備標準接口的數據(預發送的數據)重新打包，按照藍牙協議的標準，將其轉換藍牙無線通信數據包，用藍牙無線的方式，傳送至與之建有連接的一個或多個藍牙模塊；4)當接收到來自其他藍牙模塊(裝置)的數據包後，按照藍牙協議要求將其解包，轉換成與之相連的接口協議數據，並通過標準接口送至數據接收端。
本發明藍牙智能模塊設備識別過程按如下步驟建立1)當被接入設備的標準連接口時，該模塊自動與所連接的設備進行通信，啟動設備識別過程，讀取該設備的類型和代碼並保存下來；如果收到來自其他藍牙模塊(裝置)的詢問，它便用保存的設備信息回復；2)搜索周圍其他同類藍牙模塊(裝置)，並發出詢問，其他藍牙模塊(裝置)接到詢問後，用自己所連設備的信息回復；將收到的所有設備信息保存在鄰居設備資料庫中；3)接到來自自身設備的任務指令時，自動檢索鄰居設備資料庫，並判斷其設備類型是否與任務匹配，從而選擇一個或多個設備，與之建立藍牙無線連接。
本發明藍牙智能模塊，任務識別過程按如下步驟建立1)在一般情況下，處於任務等待狀態，當接收到來自自身設備的任務指令時，模塊啟動任務識別過程，讀取自設備接口傳過來的數據的初始信息，判斷任務類別和數據格式，確定該任務所需要的接收設備；2)檢索設備資料庫信息，查看是否有與該任務類別和數據格式相匹配的接收設備，若有，便自動啟動無線連接建立的過程；若沒有，便按設備識別過程，搜索周圍其他藍牙模塊(裝置)，尋找匹配設備，並啟動連接，否則繼續等待；3)當接收到來自其他藍牙模塊(裝置)的任務請求時，啟動外來任務識別過程，判斷是否明白任務並與自身的設備類型匹配，若匹配，發出連接建立的響應；若不匹配，回復拒絕信息，繼續等待。
本發明藍牙智能模塊增加認證和加密、解密過程1)在藍牙模塊的初始化過程中，對自身設備和周圍設備進行認證，確保數據傳輸的安全性；2)當藍牙無線連接建立後，在數據發送前，按協議約定的加密算法對數據包進行加密運算；在藍牙智能模塊通過無線接收到來自外部設備的數據包時，按照相同的協議約定，對數據包進行解密，以確保傳送的數據具有較高的保密性和可靠性。
圖2是本發明的一種實施例的流程圖，含概了軟體方案和硬體方案的實施流程。進一步說明如下任務類型數據無線列印關鍵部件免驅動藍牙智能模塊(USB接口)主設備PC機從設備印表機、掃描儀、投影儀等任務執行過程將藍牙智能模塊接入主設備和從設備的USB接口，模塊自動啟動與所連設備的通信。以主設備PC機為例，模塊自動識別本設備的類型和代碼，並將其保存下來；其他從設備模塊各自會執行相同的操作。然後藍牙模塊開始自動搜索周圍設備，發現三個同類藍牙模塊，PC機模塊依次向搜索到的三個藍牙模塊發出詢問(設備識別)，對方藍牙模塊將自身所連設備的類型和代碼等信息發給PC機藍牙模塊，PC機藍牙模塊將收集到的所有從設備信息存放在自己的鄰居設備資料庫中，以便有任務到來時及時調用。同時，PC機藍牙模塊也會收到來自從設備藍牙模塊的同樣的詢問，它也將自己的設備類型和代碼信息回復於從設備。
所有藍牙智能模塊處於任務等待狀態，隨時接收來自自身和外界任務請求。此時，PC機有數據要求列印輸出，它將數據通過USB接口發送給自身的藍牙智能模塊，請求執行。藍牙模塊收到後，解讀數據的初始信息，對任務進行要求進行判斷(任務識別)，並查看其數據格式。弄清任務請求後，藍牙模塊開始檢索自己的鄰居設備資料庫信息，尋找與此任務要求匹配的設備；經查找，判定印表機為所需設備，馬上向印表機的藍牙模塊發出任務請求。印表機藍牙模塊接到請求信息後，首先要進行認證，弄清楚是什麼任務？自己的設備是否支持？經判斷，符合任務類型與設備匹配，向PC機藍牙模塊發出回應，表示同意任務執行，雙方建立無線連接。
PC機藍牙模塊按藍牙無線協議要求將數據包重新打包(協議轉換)，轉換為無線數據包，以便對方藍牙模塊順利解讀；同時，為保證數據的可靠傳輸，將數據包按雙方約定算法加密，按無線方式發送至印表機藍牙模塊。印表機藍牙模塊接到數據包後，首先進行解密，然後按無線協議標準解包，將數據包還原為有線通信協議形式，通過USB接口送入印表機，印表機按任務要求執行列印操作。
至此，有線數據的無線列印任務完成。
權利要求
1.一種藍牙智能模塊，其採用硬體或軟體或硬體加軟體的形式建立，其特徵是硬體主要包括標準接口、設備識別模塊、任務識別模塊、藍牙模塊，標準接口指的是藍牙模塊與設備的連接口，主要有RS-232-C、USB、RS485、IEEE1349等標準接口，藍牙模塊包括無線發射部分、藍牙基帶控制部分、FLASH存儲器等，與標準接口相連，執行藍牙射頻的發射、接收、藍牙基帶控制、藍牙鏈路控制和鏈路管理，以及應用程式控制等；藍牙應用程式主要包括設備識別、任務識別、認證、加密解密和數據協議轉換等主要模塊程序。
2.根據權利要求1所述的藍牙智能模塊，其特徵是按如下流程建立1)自動實現初始化操作，當其被接入設備的連接口時，該模塊自動啟動初始化和認證過程，為無線連接的建立做好狀態設置和準備；2)自動建立無線連接，當判斷到有來自自身設備的任務指令時，與鄰居設備資料庫中選定一個或多個匹配設備(裝置)，建立藍牙無線連接，包括發出請求、接受響應和連接建立等過程；3)自動轉換數據協議，連接建立後，將接收到的、來自設備標準接口的數據(預發送的數據)重新打包，按照藍牙協議的標準，將其轉換藍牙無線通信數據包，用藍牙無線的方式，傳送至與之建有連接的一個或多個藍牙模塊；4)當接收到來自其他藍牙模塊(裝置)的數據包後，按照藍牙協議要求將其解包，轉換成與之相連的接口協議數據，並通過標準接口送至數據接收端。
3.根據權利要求1或2所述的藍牙智能模塊，其特徵在於設備識別過程按如下步驟建立1)當被接入設備的標準連接口時，該模塊自動與所連接的設備進行通信，啟動設備識別過程，讀取該設備的類型和代碼並保存下來；如果收到來自其他藍牙模塊(裝置)的詢問，它便用保存的設備信息回復；2)搜索周圍其他同類藍牙模塊(裝置)，並發出詢問，其他藍牙模塊(裝置)接到詢問後，用自己所連設備的信息回復；將收到的所有設備信息保存在鄰居設備資料庫中；3)接到來自自身設備的任務指令時，自動檢索鄰居設備資料庫，並判斷其設備類型是否與任務匹配，從而選擇一個或多個設備，與之建立藍牙無線連接。
4.根據權利要求1或2所述的藍牙智能模塊，其特徵在於任務識別過程按如下步驟建立1)在一般情況下，處於任務等待狀態，當接收到來自自身設備的任務指令時，模塊啟動任務識別過程，讀取自設備接口傳過來的數據的初始信息，判斷任務類別和數據格式，確定該任務所需要的接收設備；2)檢索設備資料庫信息，查看是否有與該任務類別和數據格式相匹配的接收設備，若有，便自動啟動無線連接建立的過程；若沒有，便按設備識別過程，搜索周圍其他藍牙模塊(裝置)，尋找匹配設備，並啟動連接，否則繼續等待；3)當接收到來自其他藍牙模塊(裝置)的任務請求時，啟動外來任務識別過程，判斷是否明白任務並與自身的設備類型匹配，若匹配，發出連接建立的響應；若不匹配，回復拒絕信息，繼續等待。
5.根據權利要求1所述的藍牙智能模塊，其特徵在於增加認證和加密、解密過程1)在藍牙模塊的初始化過程中，對自身設備和周圍設備進行認證，確保數據傳輸的安全性；2)當藍牙無線連接建立後，在數據發送前，按協議約定的加密算法對數據包進行加密運算；在藍牙智能模塊通過無線接收到來自外部設備的數據包時，按照相同的協議約定，對數據包進行解密，以確保傳送的數據具有較高的保密性和可靠性。
全文摘要
本發明涉及一種藍牙智能模塊，其採用硬體或軟體或硬體加軟體的形式建立，硬體主要包括標準接口、設備識別模塊、任務識別模塊、藍牙模塊，標準接口指的是藍牙模塊與設備的連接口，主要有RS－232－C、USB、RS485、IEEE1349等標準接口，藍牙模塊包括無線發射部分、藍牙基帶控制部分、FLASH存儲器等，與標準接口相連，執行藍牙射頻的發射、接收、藍牙基帶控制、藍牙鏈路控制和鏈路管理，以及應用程式控制等；藍牙應用程式主要包括設備識別、任務識別、認證、加密解密和數據協議轉換等主要模塊程序。本發明能自動實現初始化、設備認證和識別、任務識別、連接建立、協議轉換、數據傳輸等一系列過程，進行無線傳輸，無需專門驅動，適用於各類標準的有線通信接口。
文檔編號H04B5/02GK1536776SQ03112140
公開日2004年10月13日 申請日期2003年4月8日 優先權日2003年4月8日
發明者陳洪源, 王傑禮, 劉義群, 李衝 申請人:威海藍牙科技有限公司