【專利解密】重度使用藍(lán)牙用戶福音 泰凌微電子發(fā)明多設(shè)備藍(lán)牙擴(kuò)展方案

【嘉勤點(diǎn)評(píng)】泰凌微電子發(fā)明的基于低功耗藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸方案，可以使得在一個(gè)主設(shè)備與多個(gè)從設(shè)備通信時(shí)擴(kuò)展從設(shè)備的數(shù)量，具有通信延時(shí)小、穩(wěn)定以及成本低等特點(diǎn)。同時(shí)，這種數(shù)據(jù)傳輸方案也適用于現(xiàn)有低功耗藍(lán)牙設(shè)備，更有利于技術(shù)的推廣。

隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線連接技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在人們的生活和工作中，其也是目前發(fā)展較為迅速且應(yīng)用廣泛的一種無(wú)線連接技術(shù)。

藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸方法一般基于藍(lán)牙協(xié)議，而目前使用較為廣泛的是低功耗藍(lán)牙（BLE）協(xié)議。傳統(tǒng)低功耗藍(lán)牙的數(shù)據(jù)交互過(guò)程為：從設(shè)備在廣播信道中發(fā)起設(shè)備廣播，主設(shè)備在監(jiān)測(cè)從設(shè)備的廣播后，如果需要和該從設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，則發(fā)起連接請(qǐng)求。

目前，常用的低功耗藍(lán)牙協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)最多可以和七個(gè)從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。因此，當(dāng)一個(gè)主設(shè)備與多個(gè)從設(shè)備通信時(shí)，由于從設(shè)備的數(shù)量有限，主設(shè)備需要輪流與各個(gè)從設(shè)備建立通信連接，通過(guò)周期輪詢的方式獲取各個(gè)從設(shè)備的有效載荷。

但是，這種通信方式的時(shí)延比較長(zhǎng)，導(dǎo)致智能設(shè)備上通常使用的應(yīng)用軟件無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)底層低功耗藍(lán)牙設(shè)備時(shí)序上的精確控制。當(dāng)一個(gè)主設(shè)備和超過(guò)四個(gè)從設(shè)備通信時(shí)，出現(xiàn)通信失敗的概率會(huì)大大增加。

為此，泰凌微電子在2017年2月8日申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“一種基于低功耗藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸方法、從主設(shè)備及系統(tǒng)”的發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枺?01710068976.6），申請(qǐng)人為泰凌微電子（上海）有限公司。

根據(jù)該專利目前公開(kāi)的相關(guān)資料，讓我們一起來(lái)看看這項(xiàng)技術(shù)方案吧。

如上圖，為該專利中發(fā)明的基于低功耗藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖，首先，從設(shè)備中發(fā)送第一類廣播，第一類廣播包含有：從設(shè)備地址701、從設(shè)備名稱702、服務(wù)類型703、廣播間隔704和從設(shè)備密鑰705。從設(shè)備會(huì)以一定的周期（即第一類廣播周期）在低功耗藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)定義的三個(gè)廣播信道上發(fā)送第一類廣播。

其次，從設(shè)備接收來(lái)自主設(shè)備的連接請(qǐng)求和虛擬連接參數(shù)，連接請(qǐng)求中包含有跳頻信息和時(shí)間間隔，從設(shè)備根據(jù)連接請(qǐng)求中的跳頻信息和時(shí)間間隔與主設(shè)備建立通信連接。虛擬連接參數(shù)包括：主設(shè)備地址801、從設(shè)備地址701、連接間隔802（即第二類廣播周期）、主設(shè)備密鑰803和廣播信道選擇804（即虛擬連接所將采用的廣播信道）。

值得一提的是，由于主設(shè)備在發(fā)出連接請(qǐng)求后并不會(huì)收到確認(rèn)信息，所以無(wú)法確認(rèn)是否連接成功，需要在特定信道和從設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互才能確認(rèn)是否連接成功，所以主設(shè)備會(huì)在數(shù)據(jù)信道向從設(shè)備發(fā)送虛擬連接參數(shù)。

最后，在從設(shè)備保存建立虛擬連接的必要數(shù)據(jù)后，從設(shè)備就立即斷開(kāi)與主設(shè)備的連接，使得從設(shè)備與主設(shè)備的直接連接只維持很短的時(shí)間，一般實(shí)際連接的過(guò)程維持100ms以內(nèi)。并基于接收到的虛擬連接數(shù)據(jù)向主設(shè)備發(fā)送第二類廣播。

如上圖，是從設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要包括有：第一發(fā)送模塊41、第一接收模塊42和斷開(kāi)模塊43。第一發(fā)送模塊用于發(fā)送第一類廣播，還可以根據(jù)虛擬連接參數(shù)向主設(shè)備發(fā)送第二類廣播，其中包括待傳輸?shù)挠行лd荷；第一接收模塊用于分別接收來(lái)自主設(shè)備的連接請(qǐng)求和虛擬連接參數(shù)；而斷開(kāi)模塊用于斷開(kāi)與主設(shè)備的連接。

最后，我們來(lái)看看上述從設(shè)備和主設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸交互過(guò)程的示意圖，從設(shè)備在低功耗藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)定義的三個(gè)廣播信道上發(fā)送第一類廣播。主設(shè)備監(jiān)聽(tīng)到從設(shè)備發(fā)送的第一類廣播，根據(jù)第一類廣播中的從設(shè)備名稱向從設(shè)備發(fā)送連接請(qǐng)求，并生成主設(shè)備密鑰和傳送周期。

從設(shè)備接收來(lái)自主設(shè)備的連接請(qǐng)求，從設(shè)備根據(jù)連接請(qǐng)求在連接請(qǐng)求所設(shè)定的信道上接收主設(shè)備發(fā)送的虛擬連接參數(shù)，根據(jù)接收到的虛擬連接參數(shù)確認(rèn)為配對(duì)成功。

以上就是泰凌微電子發(fā)明的基于低功耗藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸方案，該方案可以使得在一個(gè)主設(shè)備與多個(gè)從設(shè)備通信時(shí)擴(kuò)展從設(shè)備的數(shù)量，具有通信延時(shí)小、穩(wěn)定以及成本低等特點(diǎn)。同時(shí)，這種數(shù)據(jù)傳輸方案也適用于現(xiàn)有低功耗藍(lán)牙設(shè)備，更有利于技術(shù)的推廣。