[發明專利]一種工業藍牙網絡系統及組網方法

有效

• 申請號: 201310566493.0
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103684938B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 秦元慶;朱錢祥;周純杰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04L12/28
• 分類號: H04L12/28;H04L29/06;H04B5/00;H04W12/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明涉及無線網絡組網技術，具體涉及一種適用于工業環境的藍牙網絡系統及組網方法。

背景技術

隨著無線技術的飛速發展和日趨成熟，越來越多的工業場所采用無線技術作為有線技術的補充，特別在一些布線不方便的場合，如移動或旋轉的設備之間的通信，河溝對面、公路或鐵路對面的設備之間的通信等，無線技術得到了廣泛的應用。采用無線技術有著如下的優點：布線簡單、系統使用期長、可靠性高。目前應用于工業場合的無線技術有WIFI、藍牙、ZigBee等等，WIFI適用于遠距離高速率的數據傳輸，藍牙適用于短距離中速率的可靠性要求較高的數據傳輸，而ZigBee則適用于低速率多節點的數據傳輸，工程師可以根據不同應用場景的需求采用不同的無線技術。

藍牙是一種全球通用的短距離無線通信技術，其設備類型按照通信距離分成兩類：Class1以及Class2,分別對應100米和10米的通信距離，不同的應用場合采用不同類型的藍牙設備。藍牙工作在2.4GHz頻段，該頻段免費供工業、醫學以及科研領域使用。一個藍牙主站可以同時和七個活動的藍牙從站之間保持異步無連接鏈路（Asynchronous?Connectionless?Link,ACL），即藍牙主站可以同與與七個從站進行通信，一個主站及多個從站構成了一個藍牙微微網。對于ACL鏈路通信的可靠性，藍牙物理層采用了跳頻策略、前向糾錯、編碼優化等機制，使得藍牙通信鏈路抗干擾性好、可靠性高。以上的機制保證了藍牙技術能滿足工業應用的集中式控制及可靠性要求。然而，將藍牙應用于工業生產還需要解決以下問題：如何設計藍牙設備組網機制以保證藍牙通信的安全性，以及如何提高網絡的健壯性和可維護性。

發明內容

本發明的目的是提供一種藍牙網絡的組網方法和系統，旨在滿足工業生產的安全性、健壯性和可維護性的需求。

按照本發明的一個方面，提供一種工業藍牙網絡系統，用于工業場所中的通信，其包括藍牙主站和由其管理的多個藍牙從站，并且每個藍牙從站都具備一個相應的網絡密鑰裝置(NETWORK_KEY，簡稱N_K)，其中，

所述網絡密鑰裝置用于實現所述藍牙主站與其管理的多個藍牙從站之間的組網過濾參數的交互；

所述藍牙主站、從站均包括：

中央控制單元(MCU)，通過所述網絡密鑰裝置中存儲的過濾參數控制藍牙模塊進行網絡管理和無線數據收發；以及

藍牙模塊，用來運行藍牙協議棧，并通過主機控制接口（Host?Controller?Interface,HCI）接受所述中央控制單元的控制命令以及接收其它藍牙主站或從站發送過來的無線幀；

并且，所述藍牙主站還包括：

網絡配置接口電路，用來設置當前微微網ID、從站的邏輯地址以及主站管理的從站數目；以及RS485/CAN總線接口電路，用于該藍牙主站與網絡內的其他微微網主站組建成有線網絡。

作為本發明的改進，所述N_K為非易失存儲器，通過總線與所述藍牙主站或從站進行通信，其存儲有加密后的組網過濾參數，包括當前微微網ID、主站藍牙地址及從站邏輯地址。

按照本發明的另一方面，提供一種應用上述的工業藍牙網絡系統進行組網的方法，其中，所述藍牙主站執行如下步驟：

1）配置與該藍牙主站所管理的所有藍牙從站相應的N_K，將主站藍牙地址、當前微微網ID和從站邏輯地址加密寫入各藍牙從站對應的N_K；

2）中央控制單元將藍牙模塊的搜索過濾參數設置為當前微微網ID，命令其執行搜索操作：若藍牙模塊搜索到的從站設備類型（CLASS_of_DEVICE）信息不符合搜索過濾參數，則不將該從站的藍牙地址信息上傳到中央控制單元；藍牙模塊搜索完畢后，若中央控制單元得到的從站藍牙地址信息個數少于藍牙主站應管理的從站數目，則命令藍牙模塊重新執行搜索操作，否則執行第3）步；

3）所述藍牙主站向搜索到的所有從站逐一發送ACL鏈路建立請求幀，等待所有從站接收該請求并建立與它之間的ACL鏈路，由此主站與從站組成一個微微網。

作為本發明的改進，，所述步驟1）具體為：

1a）上電后，中央控制單元和藍牙模塊之間建立BCSP鏈路；

1b）所述藍牙主站檢測其本身是否插入了N_K，若是，執行第1c）步，否則執行第2）步；