CN105657639A - 双模设备及其实现同时通信的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子通信领域，公开了一种双模设备及其实现同时通信的方法。该双模设备具有双模协议栈调度机制，对蓝牙协议栈和紫蜂协议栈的传输事件进行统一调度；其方法包含以下步骤：在双模设备作为从设备完成与蓝牙主设备的配对，并且双模设备作为控制设备与紫蜂目标设备的配对之后，双模设备按预设的间隔进行蓝牙连接维护，并在每一个蓝牙连接间隔，处理与紫蜂目标设备的信息交换。本发明实施方式相对于现有技术而言，使得智能设备能支持两种通信协议，实现采用两种不同无线标准的智能设备之间的交互，并且极大地提高了同时具有蓝牙和紫蜂设备的网络通信的效率。

Description

双模设备及其实现同时通信的方法

技术领域

本发明涉及电子通信领域，特别涉及一种双模设备及其实现同时通信的方法。

背景技术

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理***，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

目前关于智能家居的称谓多种多样，如电子家庭(ElectronicHome、e-Home)、数字家园(Digitalfamily)、家庭自动化(HomeAutomation)、家庭网络(Homenet/NetworksforHome)、网络家居(NetworkHome)、智能化家庭(Intelligenthome)等几十种，尽管名称各不相同，但它们的含义和所要完成的功能大体是相同的。

智能家居被定义为利用电脑、网络和综合布线技术，通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子***有机地结合的一个***。首先，在一个家居中建立一个通讯网络，为家庭信息提供必要的通路，在家庭网络的操作***的控制下，通过相应的硬件和执行机构，实现对所有家庭网络上的家电和设备的控制和监测。其次，它们都要通过一定的媒介，构成与外界的通讯通道，以实现与家庭以外的世界沟通信息，满足远程控制/监测和交换信息的需求。最后，它们的最终目的都是为满足人们对安全、舒适、方便和符合绿色环境保护的需求。

随着通讯技术的发展，当有线的智能家居由于布线繁琐、不易推广、成本过高被市场淘汰，无线传输技术因其无需布线，安装简易成为新一代智能家居的最佳选择。但是，目前市场上的智能家居产品，由于不同传输技术的优劣，让智能家居市场形成了多种通讯技术(比如，蓝牙，WiFi，ZigBee)并列的局面，而采用不同的无线标准，导致不同厂商的智能家居产品之间互操作性差，严重限制了智能家居的推广和应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双模设备及其实现同时通信的方法，使得智能设备能支持两种通信协议，实现采用两种不同无线标准的智能设备之间的交互，并且极大地提高了同时具有蓝牙和紫蜂设备的网络通信的效率。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种在双模设备中实现同时通信的方法，包含以下步骤：所述双模设备具有双模协议栈调度机制，对蓝牙协议栈和紫蜂协议栈的传输事件进行统一调度；所述方法包含以下步骤：在所述双模设备作为从设备完成与蓝牙主设备的配对，并且所述双模设备作为控制设备完成与紫蜂目标设备的配对之后，所述双模设备按预设的间隔进行蓝牙连接维护，并在每一个蓝牙连接间隔，处理与紫蜂目标设备的信息交换；其中，双模设备在蓝牙低功耗连接维护期间，定期与所述蓝牙主设备交换数据；而对紫蜂数据的收发时间进行灵活地调度。

本发明的实施方式还提供了一种双模设备，包含：双模调度模块、蓝牙协议栈、紫蜂协议栈、配对模块和通信模块；所述双模调度模块用于对蓝牙协议栈和紫蜂协议栈的传输事件进行统一调度；所述配对模块用于进行与蓝牙主设备和紫蜂目标设备的配对；所述通信模块用于在所述配对模块完成与蓝牙主设备和紫蜂目标设备的配对之后，根据所述双模调度模块的调度，按照预设的间隔进行蓝牙连接维护，并在每一个蓝牙连接间隔，处理与紫蜂目标设备的数据交互；其中，所述双模调度模块在蓝牙低功耗连接维护期间，控制所述通信模块定期与所述蓝牙主设备交换数据，而对紫蜂数据的收发时间进行灵活地调度。

本发明实施方式相对于现有技术而言，由双模设备根据传输事件对蓝牙协议栈和紫蜂协议栈进行统一调度，在双模设备与蓝牙主设备以及紫蜂目标设备分别配对完成之后，双模设备按预设的间隔进行蓝牙连接维护，并在每一个蓝牙连接间隔，处理与紫蜂目标设备的信息交换，即，双模设备在蓝牙低功耗连接维护期间，定期与蓝牙主设备交换数据，而对紫蜂数据的收发时间进行灵活地调度。由此可见，本发明实施方式在保证蓝牙通信连接几乎不间断的情况下，同时执行紫蜂数据传输，极大地提高了同时具有蓝牙和紫蜂设备的网络通信的效率。

优选地，所述双模设备在每一个蓝牙连接间隔向紫蜂目标设备发送数据或者接收紫蜂目标设备的数据的步骤中，接收应用层需要发送或者接收紫蜂数据的请求；在接收到应用层需要发送或者接收紫蜂数据的请求之后，包含以下步骤：如果所述双模设备确定有足够的时间来完成紫蜂传输，则立即开始进行紫蜂传输；如果所述双模设备确定在下一个蓝牙维护连接之前没有足够的时间来完成紫蜂传输，则在下一蓝牙维护连接之后开始进行紫蜂传输。从而，双模设备根据紫蜂传输事件发起的时间点和其对传输时长的要求来统一安排调度紫蜂事件的传输，在时间点和时长均允许的情况下，在当前蓝牙连接间隔立即执行紫蜂传输事件；否则，则延后紫蜂传输事件至下一个蓝牙连接间隔，从而，避免蓝牙传输事件受到影响，保证了蓝牙连接的强壮性。

优选地，所述双模设备具有蓝牙从机等待机制；其中，如果紫蜂数据交互的数据多于预设的阈值，而同时需要保持蓝牙低功耗连接，则延长蓝牙从机等待时间。由于双模设备具有蓝牙从机等待机制，所述双模设备可以根据紫蜂数据交互对于时长的要求，灵活地延长蓝牙从机等待时间，进而保证了蓝牙、紫蜂传输事件的有序进行。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式在双模设备中实现同时通信的方法的BLE设备与ZIGBEE设备的传输时序图；

图2是根据本发明第一实施方式在双模设备中实现同时通信的方法的BLE设备与ZIGBEE设备的配对流程图；

图3是根据本发明第一实施方式在双模设备中实现同时通信的方法的BLE设备与ZIGBEE设备的配对时序图；

图4是根据本发明第二实施方式在双模设备中实现同时通信的方法的BLE设备与ZIGBEE设备的配对流程图；

图5是根据本发明第二实施方式在双模设备中实现同时通信的方法的BLE设备与ZIGBEE设备的配对时序图；

图6是根据本发明第五实施方式双模设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种在双模设备中实现同时通信的方法。该双模设备具有双模协议栈调度机制，对蓝牙协议栈和紫蜂协议栈的传输事件进行统一调度。具体地说，双模设备增加仲裁层(栈调度模块)用来协调两个栈之间的状态，使其既满足严格的BLE(蓝牙低功耗，BluetoothLowEnergy，简称BLE)链路层定时要求，又确保Zigbee(紫蜂，Zigbee)/RF4CE的高效利用。

BLE连接需要严格的维护机制。从机在每个连接间隔监听主机。紫蜂时序要求较为宽松。因此，定时调整主要围绕着BLE连接间隔进行，特别是，BLE定时连接点。紫蜂传输在BLE定时连接点之间进行处理。

在该双模设备中实现同时通信的方法包含以下步骤：

在双模设备作为从设备完成与蓝牙主设备的配对，并且双模设备作为控制设备完成与紫蜂目标设备的配对之后，双模设备按预设的间隔进行蓝牙连接维护，并在每一个蓝牙连接间隔，处理与紫蜂目标设备的信息交换。其中，双模设备在蓝牙低功耗连接维护期间，定期与蓝牙主设备交换数据；而对紫蜂数据的收发时间进行灵活地调度。这里的蓝牙连接间隔(连接间隔，ConnectionInterval)是指蓝牙低功耗维护期间，每两个相邻的蓝牙通信间隙之间的空闲间隙，在该空闲间隙内，本实施方式正是巧妙利用该空闲间隙执行ZIGBEE传输事件，从而实现了在双模设备中实现蓝牙和紫蜂设备同时通信的方法，并且由于ZIGBEE传输事件是在蓝牙连接的连接间隔进行的，所以不会影响蓝牙工作，因此，本发明实施方式有效提高了具有该种双模通信设备的网络的通信效率。

接下来具体阐述双模设备是如何统一调度处理突然而至的ZIGBEE传输事件的，图1示出了两个ZIGBEE的传输序列。在前一种情况下，ZIGBEE传输事件发生在BLE连接间隔(BLEConnectionInterval，蓝牙连接间隔)的前半部分，双模设备的仲裁层确定当前有足够的时间来完成该ZIGBEE传输序列，所以该ZIGBEE传输序列可以立即启动并执行完成。而在另一种情况下，ZIGBEE传输事件出现在BLE连接间隔的后半部分，仲裁层确定到下一个蓝牙传输间隙时间节点之前，没有足够的时间完成该ZIGBEE传输事件，则仲裁层通知该ZIGBEE传输事件进行排队，使该传输事件在下一个BLE连接间隔内传送。

本实施方式的双模设备作为从设备与蓝牙主设备和紫蜂目标设备进行配对的过程中，如图2所示，包含以下步骤201-步骤203：

步骤201：双模设备周期性地发送蓝牙广播包。具体地说，如图3所示，在T1时刻，双模设备处于空闲状态，其尚未与任何BLE或者ZIGBEE设备配对，本实施方式的双模设备周期性地发送蓝牙广播包。需要说明的是，随着应用层设计得不同，双模设备也可以不发送广播包，本实施方式对于双模设备在配对时是否发送蓝牙广播包不作具体限制。

步骤202：双模设备接受用户的指令，启动紫蜂配对过程，并与紫蜂目标设备配对成功。用户在T1时刻启动ZIGBEE配对过程，双模设备与某一ZIGBEE设备配对成功。

步骤203：双模设备再次接受用户的指令，启动蓝牙配对过程，并与蓝牙主设备配对成功。在T2时刻，用户再次启动双模设备与某一BLE设备的配对，需要说明的是，该双模设备已经与其它紫蜂设备完成配对。在T2时刻这一时间点上，因为没有任何ZIGBEE事件也没有ZIGBEE传输需要调度，所以，可以在该BLE连接间隔完成新加入蓝牙设备的配对过程。接下来，在T3时刻，该双模设备与新加入的ZIGBEE设备和BLE设备均完成配对，在T3时刻之后，双模设备与新加入的蓝牙设备和ZIGBEE设备开始遵循如前所述的在BLE连接间隔，对任何即将到来的ZIGBEE传输事件进行处理。需要说明的是，即使在BLE设备和ZIGBEE设备处于同一网络的情形中，BLE设备和ZIGBEE设备与双模设备之间的配对方式与现有技术仍是相同的，尤其对本实施方式中的蓝牙设备与双模设备的配对并无影响。

本发明实施方式相对于现有技术而言，蓝牙主设备和紫蜂目标设备分别与双模设备配对完成之后，双模设备与蓝牙设备之间的工作模式不受影响，而紫蜂传输事件则由双模设备增加的仲裁层统一安排调度，即使得紫蜂传输事件总在蓝牙连接间隔进行。在发生紫蜂传输事件时且蓝牙连接间隔满足紫蜂传输事件要求的时长时，立即执行紫蜂传输事件；而在蓝牙连接间隔不足以完成紫蜂传输事件时，将紫蜂传输事件延后至下一蓝牙连接间隔进行，从而，既高效地完成了紫蜂事件的传输，又不会影响蓝牙连接，保证了网络的强壮性。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明的第二实施方式涉及一种在双模设备中实现同时通信的方法。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，某一ZIGBEE设备先于蓝牙设备与双模设备配对完成。而在本发明第二实施方式中，在双模设备作为从设备与蓝牙主设备进行配对，并作为控制设备和紫蜂目标设备进行配对的过程中，如图4所示：包含以下步骤401-步骤403：

步骤401：双模设备周期性地发送蓝牙广播包。步骤401与第一实施方式中的步骤201相同，在此不再赘述。

步骤402：双模设备接受用户的指令，启动蓝牙配对过程，并与蓝牙主设备配对成功。

步骤403：双模设备接受用户的指令，在蓝牙连接间隔，启动紫蜂配对过程，并与紫蜂目标设备配对成功。

图5中的时序图表示了双模设备与蓝牙主设备和紫蜂目标设备分别进行配对的时序关系，本实施方式中，双模设备先进行BLE配对。在T1时刻，双模配备与BLE配对完成并建立连接，按照规定周期性(即预设的BLE连接间隔，该连接间隔也可以根据需要另行设定)地重复BLE连接间隔。在T2时刻，用户发起ZIGBEE配对发现和配对过程。根据BLE连接间隔，紫蜂配对可以跨越如图5所示的多个连接间隔。紫蜂配对完成之后，可能会出现两个结果：

第一种，即使丢失了一些连接间隔，BLE连接仍然能够维持，如T3-a表示，在这种情况下，双模设备切换到如第一实施方式所述的BLE连接状态即可。

第二种，T3-b示出了由于BLE错失多个连接事件而与双模设备之间的连接断开，此时，需要重新建立蓝牙连接(而无需重新进行蓝牙配对)，然后蓝牙连接恢复正常定时，而紫蜂传输事件分散在BLE的连接间隔。

因此，本实施方式无论在有新的蓝牙设备或者ZIGBEE设备接入时，各设备均能与双模设备配对成功，即使蓝牙连接受到ZIGBEE设备的影响而发生断开连接的情况，也能自动恢复到正常的连接状态，从而，保证了双模设备工作的可靠性和稳定性。

本发明第三实施方式涉及一种在双模设备中实现同时通信的方法。第三实施方式在第一、第二实施方式的基础上略有改进，主要改进之处在于：紫蜂目标设备不进行有DutyCycle的省电操作，即ZIGBEE目标设备一直监听蓝牙连接状态，而不是在固定的时间点接收数据，因而，紫蜂控制设备可以更灵活的选择对目标设备的数据交互时间。当紫蜂设备监听到蓝牙设备处于数据传输状态时，不会打断蓝牙连接，仅在紫蜂设备监听到蓝牙设备处于连接间隔时，才发起并进行紫蜂传输事件，因而可以避免双模紫蜂控制设备上紫蜂传输和BLE传输的冲突。通过使紫蜂设备持续监听蓝牙设备的工作状态，可以保证紫蜂传输事件的顺利进行，保证其传输可靠性。

本发明第四实施方式涉及一种在双模设备中实现同时通信的方法。第四实施方式与第三实施方式略有区别，主要区别之处在于：在第三实施方式中，紫蜂目标设备不进行有DutyCycle的省电操作。而在第四实施方式中，紫蜂设备工作在DutyCycle模式，而双模设备具有蓝牙从机等待机制(BLEslavelatencymechanism)，如果紫蜂数据交互的数据多于预设的阈值，而同时需要保持蓝牙低功耗连接，则延长蓝牙从机等待时间(BLESlaveLatency)，即根据BLE连接间隔的设定调整紫蜂的DutyCycle，使得即使在最坏的情况，紫蜂的传输请求发生时的紫蜂的DutyCycle要么在正常的BLE的连接间隔，要么在BLE的从机等待延时中。本实施方式中，将BLESlaveLatency设定为蓝牙连接的比较大的连接间隔，从而为紫蜂交互留出足够的时间。因此本实施方式既达到了紫蜂设备省电的需求，又保证了紫蜂传输事件的顺利进行，有力地提高了紫蜂设备工作的可靠度和稳定性。

本发明第五实施方式涉及一种双模设备。本实施方式的双模设备例如为智能手机，然而，还可以采用嵌入式单片机、平板电脑、笔记本等，本实施方式对于双模设备的具体类型不作任何限制。如图6所示，该双模设备包含：双模调度模块、蓝牙协议栈、紫蜂协议栈、配对模块和通信模块。

双模调度模块用于对蓝牙协议栈和紫蜂协议栈的传输事件进行统一调度。配对模块用于进行与蓝牙主设备和紫蜂目标设备的配对。通信模块用于在配对模块完成与蓝牙主设备和紫蜂目标设备的配对之后，根据双模调度模块的调度，按照预设的间隔进行蓝牙连接维护，并在每一个蓝牙连接间隔，监听紫蜂目标设备的连接请求。其中，双模调度模块在蓝牙低功耗连接维护期间，控制通信模块定期与蓝牙主设备交换数据，而对紫蜂数据的收发时间进行灵活地调度。

具体地，双模调度模块包含判断模块。判断模块在通信模块监听到紫蜂目标设备的连接请求之后，判断在下一个蓝牙维护连接之前是否有足够的时间来完成紫蜂传输，并在判定有足够的时间来完成紫蜂传输时，触发通信模块立即开始进行紫蜂传输；并在判定没有足够的时间来完成紫蜂传输时，触发通信模块在下一蓝牙维护连接之后开始进行紫蜂传输。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的***实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种在双模设备中实现同时通信的方法，其特征在于，所述双模设备具有双模协议栈调度机制，对蓝牙协议栈和紫蜂协议栈的传输事件进行统一调度；

所述方法包含以下步骤：

在所述双模设备作为从设备完成与蓝牙主设备的配对，并且所述双模设备作为控制设备完成与紫蜂目标设备的配对之后，所述双模设备按预设的间隔进行蓝牙连接维护，并在每一个蓝牙连接间隔，处理与紫蜂目标设备的信息交换；

其中，双模设备在蓝牙低功耗连接维护期间，定期与所述蓝牙主设备交换数据；而对紫蜂数据的收发时间进行灵活地调度。

2.根据权利要求1所述的在双模设备中实现同时通信的方法，其特征在于，所述双模设备在每一个蓝牙连接间隔向紫蜂目标设备发送数据或者接收紫蜂目标设备的数据的步骤中，接收应用层需要发送或者接收紫蜂数据的请求；

在接收到应用层需要发送或者接收紫蜂数据的请求之后，包含以下步骤：

如果所述双模设备确定有足够的时间来完成紫蜂传输，则立即开始进行紫蜂传输；

如果所述双模设备确定在下一个蓝牙维护连接之前没有足够的时间来完成紫蜂传输，则在下一蓝牙维护连接之后开始进行紫蜂传输。

3.根据权利要求1所述的在双模设备中实现同时通信的方法，其特征在于，所述双模设备具有蓝牙从机等待机制；其中，如果紫蜂数据交互的数据多于预设的阈值，而同时需要保持蓝牙低功耗连接，则延长蓝牙从机等待时间。

4.根据权利要求1所述的在双模设备中实现同时通信的方法，其特征在于，在所述双模设备作为从设备与蓝牙主设备和紫蜂目标设备进行配对的过程中，包含以下子步骤：

所述双模设备周期性地发送蓝牙广播包；

所述双模设备接受用户的指令，启动紫蜂配对过程，并与所述紫蜂目标设备配对成功；

所述双模设备再次接受用户的指令，启动蓝牙配对过程，并与所述蓝牙主设备配对成功。

5.根据权利要求1所述的在双模设备中实现同时通信的方法，其特征在于，在所述双模设备作为从设备与蓝牙主设备和紫蜂目标设备进行配对的过程中，包含以下子步骤：

所述双模设备周期性地发送蓝牙广播包；

所述双模设备再次接受用户的指令，启动蓝牙配对过程，并与所述蓝牙主设备配对成功；

所述双模设备接受用户的指令，在蓝牙连接间隔，启动紫蜂配对过程，并与所述紫蜂目标设备配对成功。

6.根据权利要求5所述的在双模设备中实现同时通信的方法，其特征在于，在所述双模设备与所述紫蜂目标设备配对成功之后，如果蓝牙连接丢失，则恢复与所述蓝牙主设备的连接。

7.一种双模设备，其特征在于，包含：双模调度模块、蓝牙协议栈、紫蜂协议栈、配对模块和通信模块；

所述双模调度模块用于对蓝牙协议栈和紫蜂协议栈的传输事件进行统一调度；

所述配对模块用于进行与蓝牙主设备和紫蜂目标设备的配对；

所述通信模块用于在所述配对模块完成与蓝牙主设备和紫蜂目标设备的配对之后，根据所述双模调度模块的调度，按照预设的间隔进行蓝牙连接维护，并在每一个蓝牙连接间隔，处理与紫蜂目标设备的数据交互；

其中，所述双模调度模块在蓝牙低功耗连接维护期间，控制所述通信模块定期与所述蓝牙主设备交换数据，而对紫蜂数据的收发时间进行灵活地调度。

8.根据权利要求7所述的双模设备，其特征在于，所述双模调度模块在所述通信模块监听到紫蜂目标设备的连接请求之后，判断在下一个蓝牙维护连接之前是否有足够的时间来完成紫蜂传输，并在判定有足够的时间来完成紫蜂传输时，触发所述通信模块立即开始进行紫蜂传输；并在判定没有足够的时间来完成紫蜂传输时，触发所述通信模块在下一蓝牙维护连接之后开始进行紫蜂传输。