本發明涉及藍牙BLE從設備醫療監測領域，特別涉及一種藍牙BLE通信裝置及利用該裝置進行通信控制的方法。

背景技術：

隨著物聯網的普及，藍牙BLE4.X及以上技術在日常生活中的應用更加廣泛。作為物聯網云平臺與人、物連接的無線通信技術，藍牙BLE4.X技術為越來越多的應用提供了便利，各種電池供電的系統在物聯網中的需求更加明顯，對于藍牙手環等采集終端來說，更是無限的可能：其可作為智能家居的輸入，如：聽著音樂的手環佩戴者，在睡著后，佩戴的手環將使用者的睡眠信息廣播出來，音樂控制設備接收到此信息后，經過解析和處理，獲得使用者睡著的信息，自動地將音樂聲逐步關閉。

藍牙BLE信標通信指的是beacon/ibeacon基站(廣播基站)發送一串BLE廣播包，手機接收到，通過手機APP軟件，查詢云平臺，得到手機所在的定位，手機使用者從而知道自己手機所在的位置。但實際中，如果沒有手機，整個系統就沒辦法工作，在特殊固定的場合，例如：養老院，醫院，療養院，學校等是沒有辦法使用的，因為這樣的場合主要是監測手環的佩戴者在不在所轄的區域。如果使用手機作網關，又存在設備費用高和容易被挪用的可能。

在藍牙BLE監測系統中，藍牙從設備多數時候工作在采集和上送數據狀態，物聯網平臺控制藍牙從設備(即監測狀態)的概率是很低的，即藍牙從設備與藍牙主設備間建立連接，從而“一對一”通信的概率低，所以大部分時候是藍牙BLE基站工作在上行模式下。當前藍牙BLE廣播通信中，藍牙BLE設備均采用某種固定的工作模式一直工作，只能完成單一功能，效率不高，使用不夠靈活，適用場景受限。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種實現藍牙BLE從設備不需要智能手機也能將數據上送到物聯網云平臺、降低成本、可以與其他BLE從設備建立連接、實現雙向控制、效率較高、使用比較靈活的藍牙BLE通信裝置及利用該裝置進行通信控制的方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種藍牙BLE通信裝置，包括CPU模塊、至少一個BLE通信模塊、電源供電檢測電路、RS485接口電路和LAN接口，所述BLE通信模塊將所述藍牙BLE通信裝置監聽的覆蓋范圍內的藍牙BLE從設備發出的BLE廣播包傳送到所述CPU模塊，所述CPU模塊將所述BLE廣播包中不符合設定格式的數據過濾掉，并對符合所述設定格式的數據進行篩選、分類和匯總處理后，通過所述RS485接口電路或LAN接口上傳到上位機或物聯網云平臺，所述電源供電檢測電路與所述CPU模塊連接、用于提供電源并進行電阻分壓ADC轉換后判定所述藍牙BLE通信裝置的電源輸入及工作狀態，所述BLE通信模塊和RS485接口電路均通過IO口(通用的輸入輸出接口)與所述CPU模塊連接，所述LAN接口通過SPI(串行外設接口)接口與所述CPU模塊連接。

在本發明所述的藍牙BLE通信裝置中，所述設定格式包括數據長度、廣播類型、設備編號、數據類型、數據內容、時間戳和數據校驗位。

在本發明所述的藍牙BLE通信裝置中，還包括與所述CPU模塊連接、用于與所述上位機或物聯網云平臺進行通信的wifi接口電路。

在本發明所述的藍牙BLE通信裝置中，所述CPU模塊中設有藍牙BLE從設備列表，所述藍牙BLE從設備列表中記錄覆蓋范圍內藍牙BLE從設備的MAC地址、設備編號、當前信息和最近數據獲得的時間。

在本發明所述的藍牙BLE通信裝置中，通過所述BLE通信模塊和CPU模塊在監聽模式和主從BLE通信模式之間進行動態切換。

在本發明所述的藍牙BLE通信裝置中，當所述藍牙BLE通信裝置向某個藍牙BLE從設備發送數據時，切換到所述主從BLE通信模式，通信完切換回所述監聽模式。

在本發明所述的藍牙BLE通信裝置中，所述BLE通信模塊的個數為1～3個。

本發明還涉及一種利用上述任意一種藍牙BLE通信裝置進行通信控制的方法，包括如下步驟：

A)判斷所述藍牙BLE通信裝置是否有數據下發給藍牙BLE從設備，如是，切換到BLE主從設備模式，執行步驟B)；否則，執行步驟E)；

B)所述藍牙BLE通信裝置發送BLE SCAN廣播包掃描周邊的藍牙BLE從設備，找到需要下發數據的藍牙BLE從設備并與其建立連接；

C)所述藍牙BLE通信裝置與找到的藍牙BLE從設備進行BLE通信；

D)判斷所述BLE通信是否完成，如是，返回步驟A)；否則，返回步驟C)；

E)判斷所述藍牙BLE通信裝置是否工作在監聽模式，如是，執行步驟F)；否則，切換到監聽模式，執行步驟F)；

F)判斷其他藍牙BLE從設備是否有數據廣播出來，如是，執行步驟G)；否則，返回步驟A)；

G)對監聽到的BLE廣播包進行過濾、篩選、分類和匯總后，等待上位機或物聯網云平臺查詢，返回步驟A)。

在本發明所述的利用上述任意一種藍牙BLE通信裝置進行通信控制的方法中，所述步驟G)進一步包括：

G1)對監聽到所述BLE廣播包中不符合設定格式的數據過濾掉，保留符合所述設定格式的數據；所述BLE廣播包包括心率、運動量、溫度、睡眠、電池當下容量和按鍵值；

G2)根據數據類型篩選出有用信息；所述有用信息包括心率、運動量、睡眠和按鍵值；

G3)根據數據類型和時間戳，將所述有用信息中重復的數據剔除掉，得到最終的有效數據，并將所述有效數據上傳到所述上位機或物聯網云平臺。

在本發明所述的利用上述任意一種藍牙BLE通信裝置進行通信控制的方法中，所述藍牙BLE從設備為藍牙手環或ibeacon藍牙BLE基站。

實施本發明的藍牙BLE通信裝置及利用該裝置進行通信控制的方法，具有以下有益效果:由于本藍牙BLE通信裝置監聽藍牙BLE從設備發出的BLE廣播包，經過過濾、篩選、分類和匯總處理后，發送給物聯網云平臺，完成藍牙BLE從設備的數據采集功能，實現藍牙BLE從設備不需要智能手機也能上物聯網云平臺的功能，同時也可以與其他BLE從設備建立連接，進而實現雙向通信和控制，降低系統的建設成本和運行維護成本；所以其實現藍牙BLE從設備不需要智能手機也能將數據上送到物聯網云平臺、降低成本、可以與其他BLE從設備建立連接、實現雙向控制、效率較高、使用比較靈活。

附圖說明

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，對于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。

圖1為本發明藍牙BLE通信裝置及利用該裝置進行通信控制的方法一個實施例中裝置的結構示意圖；

圖2為所述實施例中方法的流程圖；

圖3為所述實施例中對監聽到的BLE廣播包進行過濾、篩選、分類和匯總后，等待上位機或物聯網云平臺查詢的具體流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

在本發明藍牙BLE通信裝置及利用該裝置進行通信控制的方法實施例中，其藍牙BLE通信裝置的結構示意圖如圖1所示。圖1中，該藍牙BLE通信裝置括CPU模塊1、至少一個BLE通信模塊2、電源供電檢測電路3、RS485接口電路4和LAN接口5，BLE通信模塊2的個數為1～3個，默認為1個，圖1中作為例子畫出了3個BLE通信模塊2，藍牙BLE通信裝置主要工作在監聽模式，監聽其他藍牙BLE從設備發出的BLE廣播包，收集所覆蓋范圍內的其他藍牙BLE從設備發出的BLE廣播包，BLE通信模塊2將該藍牙BLE通信裝置監聽的覆蓋范圍內的藍牙BLE從設備發出的BLE廣播包傳送到CPU模塊1，CPU模塊1將BLE廣播包中不符合設定格式(設定格式為系統支持的BLE廣播包格式)的數據過濾掉，并對符合設定格式的數據進行篩選、分類和匯總處理后，通過RS485接口電路4或LAN接口5上傳到上位機或物聯網云平臺(圖中未示出)。

值得一提的是，只要有一個BLE通信模塊1即可工作，出廠時就確定了配備BLE通信模塊2的數量。配備更多的BLE通信模塊2可提升被監聽藍牙BLE從設備的效率，提升本發明的藍牙BLE通信裝置的下行(本發明的藍牙BLE通信裝置給藍牙BLE從設備發送數據)的速度。

本實施例中，上行指的是數據流上行，即藍牙BLE從設備發出數據，本發明的藍牙BLE通信裝置接收數據，處理后上送到上位機或物聯網云平臺，即數據流從下往上的流向。下行指的是數據流下行，即上位機或物聯網云平臺有數據要下發給某個特定的藍牙BLE從設備，通過本發明的藍牙BLE通信裝置將要傳送的數據給藍牙BLE從設備，數據流的方向是從上向下。

本實施例中，電源供電檢測電路3其實就是LDO電源及輸入電壓檢測電路模塊，電源供電檢測電路3與CPU模塊1連接、用于提供電源并進行電阻分壓ADC轉換后判定該藍牙BLE通信裝置的電源輸入及工作狀態，例如：是否欠壓，是否過壓，電壓是否穩定。該藍牙BLE通信裝置是無人值守型設備，遠程獲得其工作條件有助于系統的分析和判斷，提高其異常時的處理效率。

BLE通信模塊2和RS485接口電路4均通過IO口與CPU模塊1連接，其利用CPU模塊1的通用UART(通用同步/異步串行接收/發送器)功能，以提高通信效率；LAN接口5通過SPI(串行外設接口)接口與CPU模塊1連接，完成有線以太網通信。

值得一提的是，藍牙BLE是一種低功耗藍牙標準，即Bluetooth Low Energy，它是低成本、短距離、可互操作的魯棒性無線技術，工作在免許可的2.4GHz ISM射頻頻段。本藍牙BLE通信裝置大部分時間是監聽其他藍牙BLE從設備廣播；亦可作為藍牙主設備，SCAN其他藍牙BLE從設備，或向其他藍牙BLE從設備發起建立藍牙BLE連接，實現雙向藍牙BLE通信。藍牙BLE從設備是作為藍牙BLE從機使用的設備，能向外主動發送藍牙BLE廣播包的設備，如藍牙手環，ibeacon藍牙BLE基站等。

本藍牙BLE通信裝置可以替代手機BLE通信的設備，監聽藍牙BLE從設備發出的BLE廣播包，進行過濾、篩選、分類和匯總后，優先通過RS485接口電路4發送給上位機或物聯網云平臺，完成藍牙BLE從設備的數據采集功能，實現藍牙BLE從設備不需要智能手機也能上物聯網云平臺的功能。同時也可以與其他BLE從設備建立連接，進而實現雙向通信和控制，降低系統的建設成本和運行維護成本。

本藍牙BLE通信裝置不需要通過與藍牙BLE從設備建立連接，也不需要定時發出SCAN廣播包，著重監聽，兼容“一對多”、“多對一”和“多對多”。本發明能解決藍牙BLE通信中的“一對多”、“多對一”、“多對多”與“一對一”的問題。

上述“多對一”指的本藍牙BLE通信裝置可以接收多個藍牙BLE從設備發出的BLE廣播包，而“一對多”指的是一個藍牙BLE從設備發出的BLE廣播包能夠被多個本發明的藍牙BLE通信裝置接收到；“多對多”指的是多個藍牙BLE從設備發出的BLE廣播包能夠被多個本發明的藍牙BLE通信裝置接收到。

針對配備一個BLE通信模塊2的情形，進行動態切換藍牙BLE通信裝置的藍牙工作模式，是一種特例。對于多個BLE通信模塊2的情形，只需要其中的一個BLE通信模塊2進行“一對一”建立連接的BLE通信即可(即動態切換藍牙BLE通信裝置的藍牙工作模式)，等通信完畢后，自動切換回監聽；其他的BLE通信模塊2一直處于監聽工作模式。上述動態切換藍牙BLE通信裝置的藍牙工作模式，指的是實現“一對多”、“多對一”、“多對多”與“一對一”建立連接通信之間的變化。

本實施例中，上述設定格式包括數據長度、廣播類型、設備編號、數據類型、數據內容、時間戳和數據校驗位。這也是該藍牙BLE通信裝置支持的BLE廣播包格式。

本實施例中，該藍牙BLE通信裝置還包括wifi接口電路6，wifi接口電路6通過UART接口與CPU模塊1連接、用于與上位機或物聯網云平臺進行通信。

本實施例中，RS485接口電路4、LAN接口5和wifi接口電路6是通信接口，用于將該藍牙BLE通信裝置與上位機或物聯網云平臺等實現數據通信，其中wifi接口電路6是可選部分，不是必須部分，通過增加wifi接口電路6可以進一步提供高可靠性，提高本發明的藍牙BLE通信裝置的施工效率。LAN接口5或wifi接口電路6與RS485接口電路4一樣，不分主備，不分主次，同時工作，都是實時的通信接口。

本實施例中，CPU模塊1中設有藍牙BLE從設備列表，藍牙BLE從設備列表中記錄覆蓋范圍內藍牙BLE從設備的MAC地址、設備編號、當前信息和最近數據獲得的時間。等待網關、上位機或物聯網云平臺來查詢。該藍牙BLE通信裝置接收到的BLE廣播包的先后順序排列，剔除重復的數據，再依次將此藍牙BLE從設備列表中的數據至少傳遞1次給查詢方。

本實施例中，該藍牙BLE通信裝置具有監聽模式和主從BLE通信模式，通過BLE通信模塊2和CPU模塊1在監聽模式和主從BLE通信模式之間進行動態切換。當該藍牙BLE通信裝置向某個藍牙BLE從設備發送數據時，能快速切換到“配對”連接的主從BLE通信模式，實現快速通信，通信完切換回監聽模式。該藍牙BLE通信裝置無數據下發時，一直處于監聽模式。該藍牙BLE通信裝置主要工作在監聽模式下，本身不向外發送藍牙BLE SCAN廣播包，這樣就可以節省BLE廣播帶寬資源。

本實施例還涉及一種利用上述藍牙BLE通信裝置進行通信控制的方法，其流程圖如圖2所示，圖2中，該方法包括如下步驟：

步驟S01判斷藍牙BLE通信裝置是否有數據下發給藍牙BLE從設備:本步驟中，判斷藍牙BLE通信裝置是否有數據下發給藍牙BLE從設備，如果判斷的結果為是，則執行步驟S02；否則，執行步驟S06。上述藍牙BLE從設備為藍牙手環或ibeacon藍牙BLE基站。

步驟S02切換到BLE主從設備模式：如果上述步驟S01的判斷結果為是，則執行本步驟。本步驟中，在與藍牙BLE從設備通信時，切換到BLE主從設備模式。此時，該藍牙BLE通信裝置為藍牙BLE主設備。

步驟S03藍牙BLE通信裝置發送BLE SCAN廣播包掃描周邊的藍牙BLE從設備，找到需要下發數據的藍牙BLE從設備并與其建立連接:本步驟中，本藍牙BLE通信裝置發送BLE SCAN廣播包掃描周邊的藍牙BLE從設備，找到需要下發數據的藍牙BLE從設備并與其建立連接，就是按照主從設備的連接控制邏輯及方法建立連接。

步驟S04藍牙BLE通信裝置與找到的藍牙BLE從設備進行BLE通信:本步驟中，藍牙BLE通信裝置與找到的藍牙BLE從設備進行BLE通信。

步驟S05判斷BLE通信是否完成:本步驟中，判斷BLE通信是否完成，如果判斷的結果為是，則返回步驟S01；否則，返回步驟S04。

步驟S06判斷藍牙BLE通信裝置是否工作在監聽模式:如果上述步驟S01的判斷結果為否，則執行本步驟。本步驟中，判斷藍牙BLE通信裝置是否工作在監聽模式，如果判斷的結果為是，則執行步驟S08；否則，執行步驟S07。

步驟S07切換到監聽模式：如果上述步驟S06的判斷結果為否，則執行本步驟。本步驟中，切換到監聽模式。執行完本步驟，執行步驟S08。

步驟S08判斷其他藍牙BLE從設備是否有數據要廣播:本步驟中，判斷其他藍牙BLE從設備是否有數據要廣播，如果判斷的結果為是，則執行步驟S09；否則，返回步驟S01。

步驟S09對監聽到的BLE廣播包進行過濾、篩選、分類和匯總后，等待上位機或物聯網云平臺查詢：如果上述步驟S08的判斷結果為是，則執行本步驟。本步驟中，對監聽到的BLE廣播包進行過濾、篩選、分類和匯總后，等待上位機或物聯網云平臺查詢。執行完本步驟，返回步驟S01。

本發明通過動態切換到不同的藍牙工作模式下，完成相應的通信功能，遵從藍牙BLE的標準，并且不與藍牙智能手機沖突，也不會與同類藍牙BLE通信設備發生沖突。通過動態切換藍牙BLE通信裝置的藍牙工作模式，實現“一對多”、“多對一”、“多對多”與“一對一”建立連接通信之間的動態變化，使得藍牙BLE通信裝置在醫療監護或監控領域的通信效率和可靠性得到極大的提升。

對于本實施例而言，上述步驟S09還可進一步細化，其細化后的流程圖如圖3所示。圖3中，上述步驟S09進一步包括：

步驟S91對監聽到BLE廣播包中不符合設定格式的數據過濾掉，保留符合設定格式的數據:本步驟中，對監聽到BLE廣播包中不符合設定格式的數據過濾掉，保留符合設定格式的數據。該BLE廣播包包括心率、運動量、溫度、睡眠、電池當下容量和按鍵值等。

步驟S92根據數據類型篩選出有用信息:本步驟中，根據數據類型篩選出有用信息，上述有用信息包括心率、運動量、睡眠和按鍵值。

步驟S93根據數據類型和時間戳，將有用信息中重復的數據剔除掉，得到最終的有效數據，并將有效數據上傳到上位機或物聯網云平臺:本步驟中，根據數據類型和時間戳，將有用信息中重復的數據剔除掉，得到最終的有效數據，并將有效數據上傳到上位機或物聯網云平臺。

總之，本發明監聽藍牙BLE從設備發出的BLE廣播包，進行過濾、篩選、分類和匯總后，優先通過RS485接口電路4發送給上位機或物聯網云平臺，完成藍牙BLE從設備的數據采集功能，實現藍牙BLE從設備不需要智能手機也能將數據上傳到物聯網云平臺的功能。同時也可以與其他BLE從設備建立連接，進而實現雙向通信，降低系統的建設成本和運行維護成本。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，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范圍之內。