一种蓝牙网关论文和设计-林智铃

全文摘要

本实用新型提供了一种蓝牙网关，包括一微控制单元、一蓝牙BLE通讯模块、一物联网NBIOT通讯模块、一状态显示模块、一RTC时钟模块、一输入模块及一电源管理模块，所述微控制单元分别与蓝牙BLE通讯模块、物联网NBIOT通讯模块、状态显示模块、RTC时钟模块、输入模块及电源管理模块连接。本实用新型能快速搜索物联网蓝牙终端设备，快速连接物联网蓝牙终端设备，有效的管理物联网蓝牙终端设备的联网实时性、超低功耗保持链路连接传输数据、工作持续时间长、体积小低成本。

主设计要求

1.一种蓝牙网关，其特征在于：包括一微控制单元、一蓝牙BLE通讯模块、一物联网NBIOT通讯模块、一状态显示模块、一RTC时钟模块、一输入模块及一电源管理模块，所述微控制单元分别与蓝牙BLE通讯模块、物联网NBIOT通讯模块、状态显示模块、RTC时钟模块、输入模块及电源管理模块连接。

设计方案

2.如权利要求1所述的一种蓝牙网关，其特征在于：还包括一数据存储模块，所述数据存储模块连接至微控制单元。

3.如权利要求2所述的一种蓝牙网关，其特征在于：还包括一报警模块，所述报警模块连接至微控制单元。

4.如权利要求3所述的一种蓝牙网关，其特征在于：所述微控制单元通过通用串行接口与物联网NBIOT通讯模块相连，所述微控制单元通过通用输出接口分别与状态显示模块和报警模块相连，所述微控制单元通过通用输入接口与输入模块相连，所述微控制单元通过电源管理接口与电源管理模块相连，所述微控制单元通过I^{2<\/sup>C接口与RTC时钟模块相连，所述微控制单元通过通用串行总线与数据存储模块相连。}

5.如权利要求1所述的一种蓝牙网关，其特征在于：所述微控制单元集成于蓝牙BLE通讯模块上构成片上系统，或者所述微控制单元通过通用串行接口与蓝牙BLE通讯模块相连。

6.如权利要求1所述的一种蓝牙网关，其特征在于：所述输入模块为物理按键或触控按键。

7.如权利要求1所述的一种蓝牙网关，其特征在于：所述状态显示模块包括一第一LED指示灯和一第二LED指示灯，所述第一LED指示灯和第二LED指示灯均连接至微控制单元。

8.如权利要求1所述的一种蓝牙网关，其特征在于：所述电源管理模块上设有一应急供电口，所述应急供电口连接至微控制单元。

9.如权利要求2所述的一种蓝牙网关，其特征在于：所述蓝牙BLE通讯模块采用的芯片型号为NRF52832，所述微控制单元采用的芯片型号为GD32F103RCT，所述RTC时钟模块采用的芯片型号为PCF8563，所述数据存储模块采用的芯片型号为W25Q64。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及蓝牙技术领域，尤其涉及一种蓝牙网关。

背景技术

现有的蓝牙智能设备数据上报功能，都是通过手机APP的蓝牙连接，通过手机APP进行数据通讯，手机APP获取到数据后，再同步到云服务端。现有的蓝牙网关因为要实时保持与互联网的通信，需要消耗很多功率，现有的蓝牙网关功耗大，待机时间短、成本比较高、连接速度慢、市电网络差。并且数据的上传过程需要人为操作，当人不在家时，就无法进行数据通讯上传到云平台，现有的蓝牙网关多数采用市电供电，在断电时无法达到实时同步物联网的数据。

有鉴于此，本实用新型针对这一特性进行研究并由此产生本案。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种蓝牙网关，能快速搜索物联网蓝牙终端设备，快速连接物联网蓝牙终端设备，有效的管理物联网蓝牙终端设备的联网实时性、超低功耗保持链路连接传输数据、工作持续时间长、低成本。

本实用新型是这样实现的：一种蓝牙网关，包括一微控制单元、一蓝牙BLE通讯模块、一物联网NBIOT通讯模块、一状态显示模块、一RTC时钟模块、一输入模块及一电源管理模块，所述微控制单元分别与蓝牙BLE通讯模块、物联网NBIOT通讯模块、状态显示模块、RTC时钟模块、输入模块及电源管理模块连接。

进一步地，还包括一数据存储模块，所述数据存储模块连接至微控制单元。

进一步地，还包括一报警模块，所述报警模块连接至微控制单元。

进一步地，所述微控制单元通过通用串行接口与物联网NBIOT通讯模块相连，所述微控制单元通过通用输出接口分别与状态显示模块和报警模块相连，所述微控制单元通过通用输入接口与输入模块相连，所述微控制单元通过电源管理接口与电源管理模块相连，所述微控制单元通过I^{2<\/sup>C接口与RTC时钟模块相连，所述微控制单元通过通用串行总线与数据存储模块相连。}

进一步地，所述微控制单元集成于蓝牙BLE通讯模块上构成片上系统，或者所述微控制单元通过通用串行接口与蓝牙BLE通讯模块相连。

进一步地，所述输入模块为物理按键或触控按键。

进一步地，所述状态显示模块包括一第一LED指示灯和一第二LED指示灯，所述第一LED指示灯和第二LED指示灯均连接至微控制单元。

进一步地，所述电源管理模块上设有一应急供电口，所述应急供电口连接至微控制单元。

进一步地，所述蓝牙BLE通讯模块采用的芯片型号为NRF52832，所述微控制单元采用的芯片型号为GD32F103RCT，所述RTC时钟模块采用的芯片型号为PCF8563，所述数据存储模块采用的芯片型号为W25Q64。

本实用新型的优点在于：本实用新型采用了蓝牙BLE通讯模块和物联网NBIOT通讯模块对数据进行传输，由于蓝牙BLE通讯模块的优点是快速搜索，快速连接，超低功耗保持链路连接传输数据，NBIOT应用于低功耗，广覆盖的LPWA物联网IOT，大容量低成本的特点；使得本实用新型能快速搜索物联网，快速连接物联网，有效的管理物联网蓝牙终端设备的联网实时性、超低功耗保持链路连接传输数据、工作持续时间长、低成本。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型一种蓝牙网关的结构示意图(蓝牙BLE通讯模块与微控制单元独立分开设计时)。

图2为本实用新型一种蓝牙网关的结构示意图(蓝牙BLE通讯模块与微控制单元集成时)。

图3为本实用新型一种蓝牙网关的工作原理图。

图中标号说明：

蓝牙网关100、微控制单元1、蓝牙BLE通讯模块2、物联网NBIOT通讯模块3、状态显示模块4、第一LED指示灯41、第二LED指示灯42RTC时钟模块5、输入模块6、电源管理模块7、应急供电口71、数据存储模块8、报警模块9、物联网蓝牙终端设备200、云平台300。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作出进一步地详细说明，但本实用新型的结构并不仅限于以下实施例。

请参阅图1所示，本实用新型的一种蓝牙网关，所述蓝牙网关100包括一微控制单元(MCU)1、一蓝牙BLE通讯模块2、一物联网NBIOT通讯模块3、一状态显示模块4、一RTC时钟模块5、一输入模块6、一电源管理模块7、一数据存储模块8及一报警模块9；所述蓝牙BLE通讯模块2采用的芯片型号为NRF52832，所述微控制单元1采用的芯片型号为GD32F103RCT，所述RTC时钟模块5采用的芯片型号为PCF8563，所述数据存储模块8采用的芯片型号为W25Q64。

所述微控制单元1分别与蓝牙BLE通讯模块2、物联网NBIOT通讯模块3、状态显示模块4、RTC时钟模块5、输入模块6、电源管理模块7、数据存储模块8及报警模块9连接；所述微控制单元1通过通用串行接口与物联网NBIOT通讯模块3相连进行微控制单元1与物联网NBIOT通讯模块3的数据通讯，所述微控制单元1通过通用输出接口分别与状态显示模块4和报警模块9相连，所述微控制单元1通过通用输入接口与输入模块6相连，所述微控制单元1通过电源管理接口与电源管理模块7相连，所述微控制单元1通过I^{2<\/sup>C接口与RTC时钟模块5相连，所述微控制单元1通过通用串行总线与数据存储模块8相连；如图1所示，当所述微控制单元1与蓝牙BLE通讯模块2独立设计时，微控制单元1与蓝牙BLE通讯模块2通过通用串行接口进行连接；如图2所示，当所述微控制单元1与蓝牙BLE通讯模块2集成设计时，所述微控制单元1集成于蓝牙BLE通讯模块2上构成片上系统，蓝牙网关100采用SOC片上系统，蓝牙BLE通讯模块2自带蓝牙协议栈，便于操作，片上系统(SoC：System-on-a-chip)指的是在单个芯片上集成一个完整的系统，对所有或部分必要的电子电路进行包分组的技术。所述蓝牙BLE通讯模块2与物联网蓝牙终端设备200连接，所述物联网NBIOT通讯模块3与云平台300连接，物联网蓝牙终端设备200通过蓝牙方式发送数据给蓝牙BLE通讯模块2，蓝牙BLE通讯模块2接收后发送给微控制单元1进行处理，处理完后微控制单元1通过物联网NBIOT通讯模块3传输数据给云平台300，从而实现了通过所述蓝牙网关100就能将物联网蓝牙终端设备200上的数据传输给云平台300；同时，通过所述蓝牙网关100也可以实时监控物联网蓝牙终端设备200的状态，电量等。}

所述微控制单元1用于控制整个系统，对信号进行处理和分析；

所述蓝牙BLE通讯模块2用于蓝牙通讯，蓝牙低能耗(Bluetooth Low Energy，或称Bluetooth LE、BLE，旧商标Bluetooth Smart)也称低功耗蓝牙，是蓝牙技术联盟设计和销售的一种个人局域网技术，旨在用于医疗保健、运动健身、信标、安防、家庭娱乐等领域的新兴应用，相较经典蓝牙，低功耗蓝牙旨在保持同等通信范围的同时显著降低功耗和成本。蓝牙BLE通讯模块2采用芯片自带的蓝牙协议栈，与物联网蓝牙终端设备200进行通信。蓝牙协议栈是现有成熟的协议，低功耗蓝牙(BLE)连接都是建立在GATT(Generic AttributeProfile)协议之上，GATT是一个在蓝牙连接之上的发送和接收很短的数据段的通用规范，这些很短的数据段被称为属性。GATT定义的多层数据结构简要概括起来就是服务(service)可以包含多个特征(characteristic)，每个特征包含属性(properties)和值(value)，还可以包含多个描述(descriptor)。蓝牙BLE相对于传统蓝牙的优点：最大化的待机时间、快速搜索、快速连接和低峰值的发送\/接收功耗；

所述物联网NBIOT通讯模块3用于NBIOT通讯，NBIOT应用于低功耗，广覆盖的LPWA物联网IOT，大容量低成本的特点。NBIOT正常工作的功耗是普通2G GSM模块的1\/10，NBIOT的广覆盖是在同一基站的情况，连接数是2G GSM模块的10倍以上；窄带物联网(NarrowBand Internet of Things,NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

所述状态显示模块4用于显示该蓝牙网关100的状态；

所述RTC时钟模块5用于同步蓝牙网关100的时间；

所述输入模块6用于系统唤醒和自检，由输入模块6输入信号时，系统被唤醒开始工作；具有自检功能，若蓝牙网关100中没有信号输入，则系统处于高电平状态，通过输入模块6输入信号后，若系统的电平降低，则说明该系统处于正常状态，可以直接使用；若系统的电平不变或者异常升高，则说明该系统处于异常状态；

所述电源管理模块7用于为整个蓝牙网关100进行供电，所述电源管理模块7包括一电池(未图示)，蓝牙网关100采用电池供电，可以不受市电网络的影响，保证数据的实时性，由于蓝牙网关100的低功耗，一个2500mah在正常的工作网络下，可以工作长达3-5年；

所述数据存储模块8用于存储数据信息，如：用户的开锁数据信息和用户授权卡片信息，数据存储模块8为dataflash，通过dataflash可用来存储大量数据，在蓝牙网关100无法正常传输数据时，先将数据存储于数据存储模块8以免数据丢失；

所述报警模块9用于指示异常报警，当蓝牙网关100在低电量或通讯故障的情况下给用户提醒。

较佳地，所述输入模块6为物理按键或触控按键，物理按键和触控按键的区别是：①物理按键是有实体的，需要按动的按键；②触控按键是通过触摸来控制系统。所述报警模块9为蜂鸣器，通过蜂鸣器进行语音提醒。所述状态显示模块4包括一第一LED指示灯41和一第二LED指示灯42，所述第一LED指示灯41和第二LED指示灯42均连接至微控制单元1，所述第一LED指示灯41是蓝色LED灯，用于显示蓝牙网关100的工作状态与通信状态，当蓝牙有数据进行通信时闪烁，第二LED指示灯42是红色LED灯，用于指示电源电压低于标准电压值时慢闪；所述电源管理模块7上设有一应急供电口71，所述应急供电口71连接至微控制单元1，当电源管理模块7无法正常供电时，通过应急供电口71给蓝牙网关100进行供电。

如图3所示，本实用新型的工作原理如下：

所述物联网蓝牙终端设备200实时发送蓝牙广播数据包给蓝牙网关100，所述蓝牙网关100的蓝牙BLE通讯模块2实时监控并接收蓝牙广播数据包，接着传输给微控制单元1，然后由微控制单元1解析蓝牙广播数据包，并判断是否需要将蓝牙广播数据上报给云平台300，若否，则存储广播数据；若是，则微控制单元1控制物联网NBIOT通讯模块3打开，通过物联网NBIOT通讯模块3同步数据至云平台300，即数据传输过程的路径是：物联网蓝牙终端设备200→蓝牙BLE通讯模块2→微控制单元1→物联网NBIOT通讯模块3→云平台300；然后物联网NBIOT通讯模块3接收来自云平台300的数据，物联网NBIOT通讯模块3将数据传输给微控制单元1，再通过蓝牙BLE通讯模块2发送给物联网蓝牙终端设备200进行同步数据，即数据同步过程的路径是：云平台300→物联网NBIOT通讯模块3→微控制单元1→蓝牙BLE通讯模块2→物联网蓝牙终端设备200。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

设计图

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设计说明书

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