一种基于物联网嵌入式Wi-Fi模块的快速联网方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于物联网嵌入式Wi-Fi模块的快速联网方法，该方法实现了手机APP或其它网络设备的Wi-Fi接口对未入网Wi-Fi模块进行快速配置。该方法通过监听Wi-Fi空中接口的方式，并且对要传输的内容进行特殊的编码，使得Wi-Fi模块可以从监听的空中接口中识别出这个特殊编码，并解出其相应的传输密码，从而配置该嵌入式Wi-Fi模块使其实现快速联网。通过这种特殊的编码，可以让传输的数据不受路由器是否存在加密的影响。该编码方式综合的利用了传输时间，数据长度及Wi-Fi物理层信息的特点来保证被传输数据的准确性。该发明提供了一种对物联网嵌入式Wi-Fi模块进行简单、快速配置的方法，大大的降低了嵌入式Wi-Fi模块的联网复杂度。
【专利说明】—种基于物联网嵌入式W1-Fi模块的快速联网方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种快速联网方法，特别涉及一种基于物联网嵌入式W1-Fi模块的快速联网方法。
【背景技术】
[0002]物联网革命使得更多的新装置得以无线方式连接到家用网路与云端。然而对于大多数没有键盘或触摸屏的这些终端设备，如家电产品，灯，恒温器，跑步机，电子秤等设备，如何使其成功连接到W1-Fi网络却是阻碍其成为广泛部署连接家庭产品的一个巨大障碍。工作在无线基站(STA)模式下的这些产品，要想成功接入互联网络，必须要首先完成网络配置过程，这包括正确选择待接入的无线路由器，设置好加密方式和加密算法，然后输入正确的密码，最后才能接入网络，建立连接通道。这些配置过程对于电脑，手机等提供丰富交互界面的设备来说尚且不是一个简单地过程，需要操作人员拥有一定的无线网络技术背景才可以实现，对于大多数没有键盘或触摸屏的物联网设备来说，使用者在没有操作界面，缺少足够的反馈机制和诊断办法的情况下，要想完成这些参数的配置确实非常困难。而且物联网家用设备的很大一部分消费群体还是没有无线网络技术背景知识的老人和儿童。
【发明内容】
[0003]针对现有W1-Fi联网技术的不足，本发明的目的是提供一种基于物联网嵌入式W1-Fi模块的快速联网方法。
[0004]本发明中的一种基于物联网嵌入式W1-Fi模块的快速联网方法，
[0005]S1:未入网的嵌入式W1-Fi模块通过监听W1-Fi空中接口的方式，接收数据；
[0006]S2:按接收到的数据的W1-Fi物理层信息、信号强度、数据长度、接收数据的时间对收到的数据进行过滤，依数据传输协议，根据接收到数据的长度，换算出实际数据的ASCII码，从而避开了去解密文数据的过程；
[0007]S3:对过滤出来的有效数据进行编解码处理，校验纠错处理，从而获取正确的数据信息。
[0008]上述方案中，所述SI中具体实施步骤为:
[0009]Sll:扫描周围路由器，记下各路由器的MAC地址，信道，信号强度；
[0010]S12:根据扫描到的信息，在这几个信道中切换，并监听空中接口，接收前导码；
[0011]S13:判断是否收到前导码；如未收到，转S12，收到，转S14 ；
[0012]S14:确定监听信道，等待接收开始码；
[0013]S15:判断是否收到开始码；如未收到，转S14，收到，转S16 ；
[0014]S16:继续接收数据，并判断收到的数据是否为结束码；
[0015]S17:判断是否收到结束码；如未收到，保存数据并转S16，收到，转S18 ；
[0016]S18:接收校验码。
[0017]上述方案中，所述S2中具体实施步骤为:[0018]S21:判断是否校验正确；校验不正确，转S22 ;校验正确，转S35 ；
[0019]S35:快速联网配置成功，重起并连接路由器；
[0020]S22:判断是否已经过三次接收大循环；否，转S15，是，转S3。
[0021]上述方案中，所述S3中具体实施步骤为:
[0022]S31:进行两两比对纠错；
[0023]S32:判断纠错是否成功；纠错成功，转S33，纠错失败，转S34 ；
[0024]S33:对密码重复数据开始解码；转S35 ；
[0025]S34:纠错失败，提示重新开始；
[0026]S35:快速联网配置成功，重起并连接路由器。
[0027]上述方案中，所述S31采用接收到的三组数据两两比对的方法进行纠错。
[0028]上述方案中，所述S31中如果接收到的密码中存在多个连续的数据，则进行二次编码，编码后只剩下两个数据，前面的编码表示数据，后面的编码表示该数据的重复次数，将接收到的三组编码两两比对的方法进行纠错。
[0029]上述方案中，所述数据传输协议包括:数据前导码传输、开始码传输、密码正文、结束码传输、校验码传输的过程。
[0030]上述方案中，所述数据前导码结束后，所有的数据都以一定的间隔发送。
[0031]上述方案中，所述时间间隔为50ms。
[0032]本发明的优点和有益效果在于:本发明提供一种基于物联网嵌入式W1-Fi模块的快速联网方法。本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果:
[0033]1、本发明的快速联网方法，无需操作者拥有任何无线网络技术背景，就可以实现W1-Fi模块以STA模式正确连入任何预先选定的无线路由器，实现一步上网。
[0034]2、本发明的快速联网方法，无需智能终端修改连接路由器的操作，可以一直连接在原有路由器上，就可以对W1-Fi模块进行配置，大大减少了 W1-Fi的配置步骤和减少了配置过程的不确定性及配置的复杂度。
[0035]3、本发明的快速联网方法，可以利用了最通用的UDP广播的方式，无需区分智能终端为Android系统或iOS系统或其它网络设备。
[0036]4、本发明的快速联网方法，提供了快速联网配置的一种协议，定义了:前导码一开始码一密码正文一结束码一校验码的数据传输流程，以及除前层码外，多次大循环传输的流程。
[0037]5、本发明的快速联网方法，定义了采用对多次接收的错误数据进行两两比对纠错的方法，以提高其正确率。对密码中重复数据进行再编码，从而避免两两比对纠错方法的局限性。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1为本发明的原理示意图；[0040]图2为本发明的具体实施步骤图；
[0041]图3为两两对比的纠错方法示意图。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0043]如图1所示，本发明是一种基于物联网嵌入式W1-Fi模块的快速联网方法，具体步骤为:
[0044]S1:未入网的嵌入式W1-Fi模块通过监听W1-Fi空中接口的方式，接收数据；
[0045]S2:按接收到的数据的W1-Fi物理层信息、信号强度、数据长度、接收数据的时间对收到的数据进行过滤，依数据传输协议，根据接收到数据的长度，换算出实际数据的ASCII码，从而避开了去解密文数据的过程；
[0046]S3:对过滤出来的有效数据进行编解码处理，校验纠错处理，从而获取正确的数据信息。
[0047]如图2所示，上述方案中，SI中具体实施步骤为:
[0048]Sll:扫描周围路由器，记下各路由器的MAC地址，信道，信号强度；
[0049]S12:根据扫描到的信息，在这几个信道中切换，并监听空中接口，接收前导码；
[0050]S13:判断是否收到前导码；如未收到，转S12，收到，转S14 ；
[0051]S14:确定监听信道，等待接收开始码；
[0052]S15:判断是否收到开始码；如未收到，转S14，收到，转S16 ；
[0053]S16:继续接收数据，并判断收到的数据是否为结束码；
[0054]S17:判断是否收到结束码；如未收到，保存数据并转S16，收到，转S18 ；
[0055]S18:接收校验码。
[0056]上述方案中，S2中具体实施步骤为:
[0057]S21:判断是否校验正确；校验不正确，转S22 ;校验正确，转S35 ；
[0058]S35:快速联网配置成功，重起并连接路由器；
[0059]S22:判断是否已经过三次接收大循环；否，转S15，是，转S3。
[0060]上述方案中，S3中具体实施步骤为:
[0061]S31:进行两两比对纠错；
[0062]S32:判断纠错是否成功；纠错成功，转S33，纠错失败，转S34 ；
[0063]S33:对密码重复数据开始解码；转S35 ；
[0064]S34:纠错失败，提示重新开始；
[0065]S35:快速联网配置成功，重起并连接路由器。
[0066]其中，S31采用接收到的三组数据两两比对的方法进行纠错；如果S31中接收到的密码中存在多个连续的数据，则进行二次编码，编码后只剩下两个数据，前面的编码表示数据，后面的编码表示该数据的重复次数，将接收到的三组编码两两比对的方法进行纠错。
[0067]数据传输协议包括:数据前导码传输、开始码传输、密码正文、结束码传输、校验码传输的过程。数据前导码结束后，所有的数据都以一定的间隔发送，时间间隔可以设定为50ms ο[0068]本发明采用了监听W1-Fi空中接口的方式接收数据，但是一般空中接口中收到的数据为该无线空间内所有的W1-Fi信号，如何分辨接收到的数据是否为有效数据，这是一个需要解决的问题。
[0069]首先，嵌入式W1-Fi模块搜索周围的W1-Fi信号，确定周围有哪些路由器，分别处于哪个信道。然后进入监听W1-Fi空中接口状态，并不断在那几个信道中来回切换，搜索是否有手机APP在发送数据信息。此时手机APP采用UDP广播的方式不断的发送固定长度的数据包作为前导码，当嵌入式W1-Fi模块连续几次收到该长度的数据包时，并结合信号强度等信息，确定该手机APP发的数据即为有效的数据。W1-Fi模块根据接收到的数据的W1-Fi物理层信息，可以获取要连接的路由器MAC地址、加密方式、手机的MAC地址，记录这些数据为接收密码数据做准备。此外前导码的长度选择有一定的讲究，不应太长以减少模块对数据包的处理时间，不应太短，以避开W1-Fi网络中其它可能出现的UDP广播包。这样就解决了刚才提到的问题。
[0070]未入网的W1-Fi模块无法发送确认数据，所以该通讯方式为单向通讯方式，那么如何解决单方通讯方式中的数据准确性问题也是一个难点。结合刚才获的路由器信息、手机MAC地址、信号强度等信息，嵌入式W1-Fi模块等待手机APP发送数据起始码，然后接收数据正文，最后收到结束码和校验码。在收到所有数据后，W1-Fi模块先用校验码校验接收的数据是否正确，如果正确，则密码传输成功；如果不正确，则重复这一步进行多次接收，如果多次接收都不正确，则对多次接收到的数据用两两比较的方式进行纠错，如果纠错结果与检验码一致，则密码传输成功。在本步骤中，对该数据通讯方式的出错特点进行分析，确定了一种可靠的纠错方式，从而使密码传输的成功率达到95%以上，即使在很复杂的W1-Fi环境中也可以达到这样的成功率。
[0071]因为传输过程中数据内容被路由器加密的，所以看不到实际的数据内容，协议中是对数据长度进行编码来表示不同的数据的内容，其中开始码、结束码和校验码都进行多次传输，以确保W1-Fi模块可以正确接收，校验码根据密码正文的长度生成。除数据前导码外，其它数据都按“开始码一密码正文一结束码一校验码”这样的大循环多次发送，以便W1-Fi模块进行数据冗余纠错。W1-Fi模块如果多次接收的数据都与校验码不匹配，可以对接收到的多组数据进行两两比对纠错，以提高数据传输的正确率。
[0072]该方法中数据出错的特点主要为丢数据，而不会多收数据。所以可以采用多组数据两两比对的方法进行纠错。纠错方法如下:
[0073]如果正确数据为“012345678”，而收到的2次数据分别为“01235678”和“01234567”，两次数据都有错误，但错误的地方不同。根据该方法数据出错的特点为丢数据，而非多收数据，所以其实可以通过这2组数据的比对进行纠错，看到第一组数据是“3”和“5”之间丢了个数据“4”，第二组数据是“7”后面丢了个“8”。纠错后的数据可以通过校验的检验，所以数据正确。纠错的具体原理如图3所示:
[0074]首先，通过对2组错误数据的比较生成一个矩阵，数据相同在矩阵中记为“ I ”，不同记为“O”。如果2组数据相等，则对角线应都为“1”，如果对角线某个位置不为“I” 了，说明该处有错误，如上图标志处，一个密码丢了个“3”，另一个密码丢了个“8”。如果恢复后便可使对角都为“1”，也就是说纠错成功。纠错后的数据如果可以通过校验码的检验，则本次数据传输成功。三组数据两两比对的方法进行纠错可以大大提高成功率。[0075]前面描述的两两比对纠错方法有一个缺陷，就是如果密码中存在多个连续的数据，如:“11111111”，这样的密码。纠错功能就会失效。对于这样情况，本方法定义了对数据进行再次编码。如果遇到连续一样的数据，前一个编码为数据本身，后一个编码该数据的重复次数据。如果前面的密码数据，经过这种编码后为:“I” “5”，表示有5个“I”。其中2个编码域分开，以免引起歧意。这样就可以实现简单快速的联网，并且得到的数据安全可靠。
[0076]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于物联网嵌入式W1-Fi模块的快速联网方法，其特征在于， S1:未入网的嵌入式W1-Fi模块通过监听W1-Fi空中接口的方式，接收数据； S2:按接收到的数据的W1-Fi物理层信息、信号强度、数据长度、接收数据的时间对收到的数据进行过滤，依数据传输协议，根据接收到数据的长度，换算出实际数据的ASCII码，从而避开了去解密文数据的过程； S3:对过滤出来的有效数据进行编解码处理，校验纠错处理，从而获取正确的数据信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网嵌入式W1-Fi模块的快速联网方法，其特征在于，所述SI中具体实施步骤为: S11:扫描周围路由器，记下各路由器的MAC地址，信道，信号强度； S12:根据扫描到的信息，在这几个信道中切换，并监听空中接口，接收前导码； S13:判断是否收到前导码；如未收到，转S12，收到，转S14; S14:确定监听信道，等待接收开始码； S15:判断是否收到开始码；如未收到，转S14，收到，转S16 ； S16:继续接收数据，并判断收到的数据是否为结束码； S17:判断是否收到结束码；如未收到，保存数据并转S16，收到，转S18 ； S18:接收校验码。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网嵌入式W1-Fi模块的快速联网方法，其特征在于，所述S2中具体实施步骤为: S21:判断是否校验正确；校验不正确，转S22 ;校验正确，转S35 ； S35:快速联网配置成功，重起并连接路由器； S22:判断是否已经过三次接收大循环；否，转S15，是，转S3。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网嵌入式W1-Fi模块的快速联网方法，其特征在于，所述S3中具体实施步骤为: S31:进行两两比对纠错； S32:判断纠错是否成功；纠错成功，转S33，纠错失败，转S34 ； S33:对密码重复数据开始解码；转S35 ； S34:纠错失败，提示重新开始； S35:快速联网配置成功，重起并连接路由器。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网嵌入式W1-Fi模块的快速联网方法，其特征在于，所述S31采用接收到的三组数据两两比对的方法进行纠错。
6.根据权利要求4所述的一种基于物联网嵌入式W1-Fi模块的快速联网方法，其特征在于，所述S31中 如果接收到的密码中存在多个连续的数据，则进行二次编码，编码后只剩下两个数据，前面的编码表示数据，后面的编码表示该数据的重复次数，将接收到的三组编码两两比对的方法进行纠错。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网嵌入式W1-Fi模块的快速联网方法，其特征在于，所述数据传输协议包括:数据前导码传输、开始码传输、密码正文、结束码传输、校验码传输的过程。
8.根据权利要求7所述的一种基于物联网嵌入式W1-Fi模块的快速联网方法，其特征在于，所述数据前导码结束后，所有的数据都以一定的间隔发送。
9.根据权利要求8所述的一种基于物联 网嵌入式W1-Fi模块的快速联网方法，其特征在于，所述时间间隔为50ms。
【文档编号】H04W48/16GK103763757SQ201410032190
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】董钢辉 申请人:上海汉枫电子科技有限公司