一種基於物聯網嵌入式Wi-Fi模塊的快速聯網方法
2023-05-18 16:52:06 1
一種基於物聯網嵌入式Wi-Fi模塊的快速聯網方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於物聯網嵌入式Wi-Fi模塊的快速聯網方法，該方法實現了手機APP或其它網絡設備的Wi-Fi接口對未入網Wi-Fi模塊進行快速配置。該方法通過監聽Wi-Fi空中接口的方式，並且對要傳輸的內容進行特殊的編碼，使得Wi-Fi模塊可以從監聽的空中接口中識別出這個特殊編碼，並解出其相應的傳輸密碼，從而配置該嵌入式Wi-Fi模塊使其實現快速聯網。通過這種特殊的編碼，可以讓傳輸的數據不受路由器是否存在加密的影響。該編碼方式綜合的利用了傳輸時間，數據長度及Wi-Fi物理層信息的特點來保證被傳輸數據的準確性。該發明提供了一種對物聯網嵌入式Wi-Fi模塊進行簡單、快速配置的方法，大大的降低了嵌入式Wi-Fi模塊的聯網複雜度。
【專利說明】—種基於物聯網嵌入式W1-Fi模塊的快速聯網方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種快速聯網方法，特別涉及一種基於物聯網嵌入式W1-Fi模塊的快速聯網方法。
【背景技術】
[0002]物聯網革命使得更多的新裝置得以無線方式連接到家用網路與雲端。然而對於大多數沒有鍵盤或觸控螢幕的這些終端設備，如家電產品，燈，恆溫器，跑步機，電子秤等設備，如何使其成功連接到W1-Fi網絡卻是阻礙其成為廣泛部署連接家庭產品的一個巨大障礙。工作在無線基站(STA)模式下的這些產品，要想成功接入網際網路，必須要首先完成網絡配置過程，這包括正確選擇待接入的無線路由器，設置好加密方式和加密算法，然後輸入正確的密碼，最後才能接入網絡，建立連接通道。這些配置過程對於電腦，手機等提供豐富交互界面的設備來說尚且不是一個簡單地過程，需要操作人員擁有一定的無線網絡技術背景才可以實現，對於大多數沒有鍵盤或觸控螢幕的物聯網設備來說，使用者在沒有操作界面，缺少足夠的反饋機制和診斷辦法的情況下，要想完成這些參數的配置確實非常困難。而且物聯網家用設備的很大一部分消費群體還是沒有無線網絡技術背景知識的老人和兒童。
【發明內容】
[0003]針對現有W1-Fi聯網技術的不足，本發明的目的是提供一種基於物聯網嵌入式W1-Fi模塊的快速聯網方法。
[0004]本發明中的一種基於物聯網嵌入式W1-Fi模塊的快速聯網方法，
[0005]S1:未入網的嵌入式W1-Fi模塊通過監聽W1-Fi空中接口的方式，接收數據；
[0006]S2:按接收到的數據的W1-Fi物理層信息、信號強度、數據長度、接收數據的時間對收到的數據進行過濾，依數據傳輸協議，根據接收到數據的長度，換算出實際數據的ASCII碼，從而避開了去解密文數據的過程；
[0007]S3:對過濾出來的有效數據進行編解碼處理，校驗糾錯處理，從而獲取正確的數據信息。
[0008]上述方案中，所述SI中具體實施步驟為:
[0009]Sll:掃描周圍路由器，記下各路由器的MAC地址，信道，信號強度；
[0010]S12:根據掃描到的信息，在這幾個信道中切換，並監聽空中接口，接收前導碼；
[0011]S13:判斷是否收到前導碼；如未收到，轉S12，收到，轉S14 ；
[0012]S14:確定監聽信道，等待接收開始碼；
[0013]S15:判斷是否收到開始碼；如未收到，轉S14，收到，轉S16 ；
[0014]S16:繼續接收數據，並判斷收到的數據是否為結束碼；
[0015]S17:判斷是否收到結束碼；如未收到，保存數據並轉S16，收到，轉S18 ；
[0016]S18:接收校驗碼。
[0017]上述方案中，所述S2中具體實施步驟為:[0018]S21:判斷是否校驗正確；校驗不正確，轉S22 ;校驗正確，轉S35 ；
[0019]S35:快速聯網配置成功，重起並連接路由器；
[0020]S22:判斷是否已經過三次接收大循環；否，轉S15，是，轉S3。
[0021]上述方案中，所述S3中具體實施步驟為:
[0022]S31:進行兩兩比對糾錯；
[0023]S32:判斷糾錯是否成功；糾錯成功，轉S33，糾錯失敗，轉S34 ；
[0024]S33:對密碼重複數據開始解碼；轉S35 ；
[0025]S34:糾錯失敗，提示重新開始；
[0026]S35:快速聯網配置成功，重起並連接路由器。
[0027]上述方案中，所述S31採用接收到的三組數據兩兩比對的方法進行糾錯。
[0028]上述方案中，所述S31中如果接收到的密碼中存在多個連續的數據，則進行二次編碼，編碼後只剩下兩個數據，前面的編碼表示數據，後面的編碼表示該數據的重複次數，將接收到的三組編碼兩兩比對的方法進行糾錯。
[0029]上述方案中，所述數據傳輸協議包括:數據前導碼傳輸、開始碼傳輸、密碼正文、結束碼傳輸、校驗碼傳輸的過程。
[0030]上述方案中，所述數據前導碼結束後，所有的數據都以一定的間隔發送。
[0031]上述方案中，所述時間間隔為50ms。
[0032]本發明的優點和有益效果在於:本發明提供一種基於物聯網嵌入式W1-Fi模塊的快速聯網方法。本發明與現有技術相比，具有以下優點和有益效果:
[0033]1、本發明的快速聯網方法，無需操作者擁有任何無線網絡技術背景，就可以實現W1-Fi模塊以STA模式正確連入任何預先選定的無線路由器，實現一步上網。
[0034]2、本發明的快速聯網方法，無需智能終端修改連接路由器的操作，可以一直連接在原有路由器上，就可以對W1-Fi模塊進行配置，大大減少了 W1-Fi的配置步驟和減少了配置過程的不確定性及配置的複雜度。
[0035]3、本發明的快速聯網方法，可以利用了最通用的UDP廣播的方式，無需區分智能終端為Android系統或iOS系統或其它網絡設備。
[0036]4、本發明的快速聯網方法，提供了快速聯網配置的一種協議，定義了:前導碼一開始碼一密碼正文一結束碼一校驗碼的數據傳輸流程，以及除前層碼外，多次大循環傳輸的流程。
[0037]5、本發明的快速聯網方法，定義了採用對多次接收的錯誤數據進行兩兩比對糾錯的方法，以提高其正確率。對密碼中重複數據進行再編碼，從而避免兩兩比對糾錯方法的局限性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0039]圖1為本發明的原理示意圖；[0040]圖2為本發明的具體實施步驟圖；
[0041]圖3為兩兩對比的糾錯方法示意圖。
【具體實施方式】
[0042]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。
[0043]如圖1所示，本發明是一種基於物聯網嵌入式W1-Fi模塊的快速聯網方法，具體步驟為:
[0044]S1:未入網的嵌入式W1-Fi模塊通過監聽W1-Fi空中接口的方式，接收數據；
[0045]S2:按接收到的數據的W1-Fi物理層信息、信號強度、數據長度、接收數據的時間對收到的數據進行過濾，依數據傳輸協議，根據接收到數據的長度，換算出實際數據的ASCII碼，從而避開了去解密文數據的過程；
[0046]S3:對過濾出來的有效數據進行編解碼處理，校驗糾錯處理，從而獲取正確的數據信息。
[0047]如圖2所示，上述方案中，SI中具體實施步驟為:
[0048]Sll:掃描周圍路由器，記下各路由器的MAC地址，信道，信號強度；
[0049]S12:根據掃描到的信息，在這幾個信道中切換，並監聽空中接口，接收前導碼；
[0050]S13:判斷是否收到前導碼；如未收到，轉S12，收到，轉S14 ；
[0051]S14:確定監聽信道，等待接收開始碼；
[0052]S15:判斷是否收到開始碼；如未收到，轉S14，收到，轉S16 ；
[0053]S16:繼續接收數據，並判斷收到的數據是否為結束碼；
[0054]S17:判斷是否收到結束碼；如未收到，保存數據並轉S16，收到，轉S18 ；
[0055]S18:接收校驗碼。
[0056]上述方案中，S2中具體實施步驟為:
[0057]S21:判斷是否校驗正確；校驗不正確，轉S22 ;校驗正確，轉S35 ；
[0058]S35:快速聯網配置成功，重起並連接路由器；
[0059]S22:判斷是否已經過三次接收大循環；否，轉S15，是，轉S3。
[0060]上述方案中，S3中具體實施步驟為:
[0061]S31:進行兩兩比對糾錯；
[0062]S32:判斷糾錯是否成功；糾錯成功，轉S33，糾錯失敗，轉S34 ；
[0063]S33:對密碼重複數據開始解碼；轉S35 ；
[0064]S34:糾錯失敗，提示重新開始；
[0065]S35:快速聯網配置成功，重起並連接路由器。
[0066]其中，S31採用接收到的三組數據兩兩比對的方法進行糾錯；如果S31中接收到的密碼中存在多個連續的數據，則進行二次編碼，編碼後只剩下兩個數據，前面的編碼表示數據，後面的編碼表示該數據的重複次數，將接收到的三組編碼兩兩比對的方法進行糾錯。
[0067]數據傳輸協議包括:數據前導碼傳輸、開始碼傳輸、密碼正文、結束碼傳輸、校驗碼傳輸的過程。數據前導碼結束後，所有的數據都以一定的間隔發送，時間間隔可以設定為50ms ο[0068]本發明採用了監聽W1-Fi空中接口的方式接收數據，但是一般空中接口中收到的數據為該無線空間內所有的W1-Fi信號，如何分辨接收到的數據是否為有效數據，這是一個需要解決的問題。
[0069]首先，嵌入式W1-Fi模塊搜索周圍的W1-Fi信號，確定周圍有哪些路由器，分別處於哪個信道。然後進入監聽W1-Fi空中接口狀態，並不斷在那幾個信道中來回切換，搜索是否有手機APP在發送數據信息。此時手機APP採用UDP廣播的方式不斷的發送固定長度的數據包作為前導碼，當嵌入式W1-Fi模塊連續幾次收到該長度的數據包時，並結合信號強度等信息，確定該手機APP發的數據即為有效的數據。W1-Fi模塊根據接收到的數據的W1-Fi物理層信息，可以獲取要連接的路由器MAC地址、加密方式、手機的MAC地址，記錄這些數據為接收密碼數據做準備。此外前導碼的長度選擇有一定的講究，不應太長以減少模塊對數據包的處理時間，不應太短，以避開W1-Fi網絡中其它可能出現的UDP廣播包。這樣就解決了剛才提到的問題。
[0070]未入網的W1-Fi模塊無法發送確認數據，所以該通訊方式為單向通訊方式，那麼如何解決單方通訊方式中的數據準確性問題也是一個難點。結合剛才獲的路由器信息、手機MAC地址、信號強度等信息，嵌入式W1-Fi模塊等待手機APP發送數據起始碼，然後接收數據正文，最後收到結束碼和校驗碼。在收到所有數據後，W1-Fi模塊先用校驗碼校驗接收的數據是否正確，如果正確，則密碼傳輸成功；如果不正確，則重複這一步進行多次接收，如果多次接收都不正確，則對多次接收到的數據用兩兩比較的方式進行糾錯，如果糾錯結果與檢驗碼一致，則密碼傳輸成功。在本步驟中，對該數據通訊方式的出錯特點進行分析，確定了一種可靠的糾錯方式，從而使密碼傳輸的成功率達到95%以上，即使在很複雜的W1-Fi環境中也可以達到這樣的成功率。
[0071]因為傳輸過程中數據內容被路由器加密的，所以看不到實際的數據內容，協議中是對數據長度進行編碼來表示不同的數據的內容，其中開始碼、結束碼和校驗碼都進行多次傳輸，以確保W1-Fi模塊可以正確接收，校驗碼根據密碼正文的長度生成。除數據前導碼外，其它數據都按「開始碼一密碼正文一結束碼一校驗碼」這樣的大循環多次發送，以便W1-Fi模塊進行數據冗餘糾錯。W1-Fi模塊如果多次接收的數據都與校驗碼不匹配，可以對接收到的多組數據進行兩兩比對糾錯，以提高數據傳輸的正確率。
[0072]該方法中數據出錯的特點主要為丟數據，而不會多收數據。所以可以採用多組數據兩兩比對的方法進行糾錯。糾錯方法如下:
[0073]如果正確數據為「012345678」，而收到的2次數據分別為「01235678」和「01234567」，兩次數據都有錯誤，但錯誤的地方不同。根據該方法數據出錯的特點為丟數據，而非多收數據，所以其實可以通過這2組數據的比對進行糾錯，看到第一組數據是「3」和「5」之間丟了個數據「4」，第二組數據是「7」後面丟了個「8」。糾錯後的數據可以通過校驗的檢驗，所以數據正確。糾錯的具體原理如圖3所示:
[0074]首先，通過對2組錯誤數據的比較生成一個矩陣，數據相同在矩陣中記為「 I 」，不同記為「O」。如果2組數據相等，則對角線應都為「1」，如果對角線某個位置不為「I」 了，說明該處有錯誤，如上圖標誌處，一個密碼丟了個「3」，另一個密碼丟了個「8」。如果恢復後便可使對角都為「1」，也就是說糾錯成功。糾錯後的數據如果可以通過校驗碼的檢驗，則本次數據傳輸成功。三組數據兩兩比對的方法進行糾錯可以大大提高成功率。[0075]前面描述的兩兩比對糾錯方法有一個缺陷，就是如果密碼中存在多個連續的數據，如:「11111111」，這樣的密碼。糾錯功能就會失效。對於這樣情況，本方法定義了對數據進行再次編碼。如果遇到連續一樣的數據，前一個編碼為數據本身，後一個編碼該數據的重複次數據。如果前面的密碼數據，經過這種編碼後為:「I」 「5」，表示有5個「I」。其中2個編碼域分開，以免引起歧意。這樣就可以實現簡單快速的聯網，並且得到的數據安全可靠。
[0076]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於物聯網嵌入式W1-Fi模塊的快速聯網方法，其特徵在於， S1:未入網的嵌入式W1-Fi模塊通過監聽W1-Fi空中接口的方式，接收數據； S2:按接收到的數據的W1-Fi物理層信息、信號強度、數據長度、接收數據的時間對收到的數據進行過濾，依數據傳輸協議，根據接收到數據的長度，換算出實際數據的ASCII碼，從而避開了去解密文數據的過程； S3:對過濾出來的有效數據進行編解碼處理，校驗糾錯處理，從而獲取正確的數據信息。
2.根據權利要求1所述的一種基於物聯網嵌入式W1-Fi模塊的快速聯網方法，其特徵在於，所述SI中具體實施步驟為: S11:掃描周圍路由器，記下各路由器的MAC地址，信道，信號強度； S12:根據掃描到的信息，在這幾個信道中切換，並監聽空中接口，接收前導碼； S13:判斷是否收到前導碼；如未收到，轉S12，收到，轉S14; S14:確定監聽信道，等待接收開始碼； S15:判斷是否收到開始碼；如未收到，轉S14，收到，轉S16 ； S16:繼續接收數據，並判斷收到的數據是否為結束碼； S17:判斷是否收到結束碼；如未收到，保存數據並轉S16，收到，轉S18 ； S18:接收校驗碼。
3.根據權利要求2所述的一種基於物聯網嵌入式W1-Fi模塊的快速聯網方法，其特徵在於，所述S2中具體實施步驟為: S21:判斷是否校驗正確；校驗不正確，轉S22 ;校驗正確，轉S35 ； S35:快速聯網配置成功，重起並連接路由器； S22:判斷是否已經過三次接收大循環；否，轉S15，是，轉S3。
4.根據權利要求3所述的一種基於物聯網嵌入式W1-Fi模塊的快速聯網方法，其特徵在於，所述S3中具體實施步驟為: S31:進行兩兩比對糾錯； S32:判斷糾錯是否成功；糾錯成功，轉S33，糾錯失敗，轉S34 ； S33:對密碼重複數據開始解碼；轉S35 ； S34:糾錯失敗，提示重新開始； S35:快速聯網配置成功，重起並連接路由器。
5.根據權利要求4所述的一種基於物聯網嵌入式W1-Fi模塊的快速聯網方法，其特徵在於，所述S31採用接收到的三組數據兩兩比對的方法進行糾錯。
6.根據權利要求4所述的一種基於物聯網嵌入式W1-Fi模塊的快速聯網方法，其特徵在於，所述S31中 如果接收到的密碼中存在多個連續的數據，則進行二次編碼，編碼後只剩下兩個數據，前面的編碼表示數據，後面的編碼表示該數據的重複次數，將接收到的三組編碼兩兩比對的方法進行糾錯。
7.根據權利要求1所述的一種基於物聯網嵌入式W1-Fi模塊的快速聯網方法，其特徵在於，所述數據傳輸協議包括:數據前導碼傳輸、開始碼傳輸、密碼正文、結束碼傳輸、校驗碼傳輸的過程。
8.根據權利要求7所述的一種基於物聯網嵌入式W1-Fi模塊的快速聯網方法，其特徵在於，所述數據前導碼結束後，所有的數據都以一定的間隔發送。
9.根據權利要求8所述的一種基於物聯 網嵌入式W1-Fi模塊的快速聯網方法，其特徵在於，所述時間間隔為50ms。
【文檔編號】H04W48/16GK103763757SQ201410032190
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月23日 優先權日:2014年1月23日
【發明者】董鋼輝 申請人:上海漢楓電子科技有限公司