基于ARM的多通路无线数据通信处理的体育训练监测系统的制作方法

本发明涉及一种基于arm的多通路无线数据通信处理的体育训练监测系统。对于体育训练中的量化指标和身体机能的监测等信息进行自动收集与智能化处理；以便在体育训练方面可以为体育教练和运动员提供体育训练中的大数据的支持，从而为运动员的训练制定最合理的训练方案。

背景技术：

随着世界经济的发展，各国人们生活水平不断提高，人们生活方式也产生了显著变化，在不断满足物质生活的同时，精神生活要求也随之提高，越来越多的人意识到“体育文化”的重要性，“体育文化”不仅能够体现公平竞争的原则，表现民族的自尊，还能够促进社会经济的进步和发展。同时，国家政府一贯重视发展体育事业，近年来北京奥运会、广州亚运会、深圳大运会、南京青奥会等重大国际体育赛事，极大激发了人民对奥林匹克运动的热情，国家政府推动全民健身的政策措施，对于推动中国体育事业发展、提升人民健康水平起到了积极作用。

对于体育事业的蓬勃发展，既离不开国家和政府的大力支持，也离不开教练员和运动员的努力，而且运动员进行体育训练的指导更多的是凭借这教练员的经验在进行。对于如何培养更多的优秀运动员一直是教练员们的困惑，然而近年来随着蓝牙可穿戴设备的兴起，如智能手环可以让运动员训练过程时刻的掌握训练过程中心率的变化。但是目前这一类可穿戴设备一方面功能还相对单一，另一方面也不支持不同功能的蓝牙可穿戴设备的组网并且实现数据的实时共享和存储。

目前针对多个不同功能的蓝牙可穿戴设备之间的组网进而实现数据共享，并用存储的下来的大数据，对行业进行分析与决策的这方面很少有研究。虽然徐长福、薄斌提出了一种可穿戴智能一体化主机多无线自组网实现方法及系统(徐长福、薄斌.一种可穿戴智能一体化主机多无线自组网实现方法及系统：中国，105933856[a].2016-07-08)其详细介绍了一种可穿戴智能一体化主机多无线自组网实现方法及系统在电力、石化等行业应用中进行数据传输与互联，但是却不能将数据进行共享从而从大数据的角度为行业的决策者提供用于行业分析和决策的大数据。m·j·戴维森、m·j·克罗利、k·金、m·a·泰森提出了一种体育设备与可穿戴的计算机的交互(m·j·戴维森、m·j·克罗利、k·金、m·a·泰森.提出了一种体育设备与可穿戴的计算机的交互：中国，106164817[a].2015-02-25)其详细介绍了一种可穿戴设备用于捕获运动器材的数据，将运动器材的数据传给计算机，但是这种设计不能够对运动过程中运动员运动的量化指标和身体机能的实时数据监测，并且其连接是对周围设备扫面自动连接，这样在实际使用中容易造成信息来源的混乱。而且此发明也不支持将收集好的数据进行共享，从而从大数据的角度为相关行业进行服务。

所以对于实现蓝牙智能可穿戴设备之间的组网、数据的共享、大数据的提取用于体育行业的分析与决策即将成为基于蓝牙可穿戴设备在未来体育界发展的新趋势。

技术实现要素：

首先，本发明的核心是利用了arm处理器对通信过程来自不同通道的信息包进行识别、校验、匹配与重组后再将信息发送至不同的功能模块，以确保信息交互过程中信息的稳定。其次，本发明利用蓝牙无线通讯技术在本系统组建蓝牙无线通讯的微微网。同时，本发明除了可以通过客户端对蓝牙微微网的组建进行设置外还可以通过按键配合lcd显示模块进行设置。最后，本发明对于系统运行异常时即可以通过报警电路进行报警也可以通过lcd显示模块进行系统异常提示，然后可以通过按键对系统进行复位。以确保系统运行时信息交互过程中信息的稳定性、精确性和实时性。对于系统收集和处理后的信息发送给客户端后可以在体育训练方面为体育教练和运动员提供体育训练中的大数据的支持，从而为运动员的训练制定最合理的训练方案。

本发明为解决现有技术问题所采用的技术方案是：

一种基于arm的多通路无线数据通信处理的体育训练监测系统，通过arm处理器、蓝牙微微网技术来对体育训练中的量化指标和身体机能的监测等信息进行自动收集与智能化处理；所述的基于arm的多通路无线数据通信处理的体育训练监测系统包括：

usb转串口模块：usb转串口模块连接arm处理器主控模块和客户端，将客户端usb接口转化为通用串口，实现客户端与arm处理器主控模块之间信息交互；usb转串口模块接收arm处理器主控模块发送的信息，发送给客户端，并且接收客户端发送的信息，发送给arm处理器主控模块；

arm处理器主控模块：arm处理器主控模块与usb转串口模块、蓝牙模块、lcd显示模块、按键和报警模块相连接，当系统在运行中出现异常时，arm处理器主控模块会发送相应的控制指令给lcd显示模块和报警模块；arm处理器主控模块与usb转串口模块、蓝牙模块、lcd显示模块、按键和报警模块之间信息的接收与发送同步交互进行，arm处理器主控模块接收/发送的信息包括：接收usb转串口模块从客户端接收到的用于选择连接外部多个蓝牙设备的指令信息，进行蓝牙微微网的组建；接收蓝牙模块的数据包；发送控制指令给lcd显示模块；发送控制信息给按键和报警模块；发送选择连接指令给蓝牙模块；

蓝牙模块：蓝牙模块连接arm处理器主控模块，同时蓝牙模块作为组建的蓝牙一对多配对的微微网的主设备，与外部多个可选择的蓝牙从设备进行连接，实现蓝牙模块与arm处理器主控模块的双向的通信；蓝牙模块接收经过arm处理器主控模块校验、匹配与重组后的连接指令来连接微微网从机的多个蓝牙设备；接收微微网中多个蓝牙从机设备的数据包；发送从微微网中接收的数据包给arm处理器主控模块；

lcd显示模块：lcd显示模块连接arm处理器主控模块，显示系统运行状态、显示系统微微网从机蓝牙的连接个数与状态，提供一个简单的人际交互界面；

按键和报警模块：按键和报警模块连接arm处理器主控模块，通过按键向arm处理器主控模块发送控制信息，对系统蓝牙模块微微网的建立进行设置，在系统处于异常状态时对系统进行复位；系统处于异常状态时该模块接收来自arm处理器主控模块的控制信息，此模块将发出系统异常的报警信号。

所述的arm处理器主控模块在接收到来自usb转串口模块、蓝牙模块多路信息的前提下，通过arm处理器主控模块对各路信息进行数据的对象的识别以及数据帧头、帧尾和信息标志位的校验，并根据信息的标志位不同，将不同标志位的信息匹配成不同性质的信息然后对这些信息进行重组后再发送给系统中相应的功能模块；同时arm处理器主控模块，既能够通过客户端发送蓝牙微微网的选择连接指令，也能够通过按键和报警模块中的按键装置进行蓝牙微微网组建时的从机连接的选择。

所述的lcd显示模块能够对arm处理器主控模块与蓝牙模块、usb转串口模块的连接状态进行显示、对外部蓝牙微微网中从机蓝牙设备的连接个数和状态进行显示，并且当系统出现异常时通过按键和报警模块进行报警或者通过lcd显示模块进行报警。

所述的按键和报警模块使系统在建立蓝牙微微网时除了能够通过客户端进行设置和连接外，还能够通过按键和报警模块进行设置；当系统异常时还可以通过报警电路进行报警，然后通过按键对系统进行复位。

本发明的优点和积极效果是：

本发明采用了arm处理器主控模块并结合蓝牙一对多连接的微微网技术将体育训练中基于蓝牙的可穿戴设备采集的数据进行收集和处理。弥补目前用于体育运动方面基于蓝牙的可穿戴设备采集的信息不能够进行共享以及多设备之间组网的现象。本发明基于arm的多通路无线数据通信处理的体育训练监测系统通过arm处理器主控模块、蓝牙模块、usb转串口模块、lcd显示模块、按键和报警模块之间的协作进行蓝牙一对多的微微网的组建，使系统能够支持同时与多个基于蓝牙的可穿戴设备进行连接和信息的双向通信，并且对通信过程来自不同从机蓝牙的通道数据包进行识别、校验、匹配与重组后再将信息发送至不同的功能模块，以确保信息交互过程中信息的稳定。此外本发明除了可以通过客户端对蓝牙微微网的组建进行设置外还可以通过按键配合lcd显示模块进行设置，并且本发明对于系统运行异常时即可以通过报警电路进行报警也可以通过lcd显示模块进行系统异常提示，然后再通过按键对系统进行复位。以确保系统运行时信息交互过程中信息的稳定性、精确性和实时性，而且本系统对于收集到的信息不仅可以进行实时的显示也可以进行存储，对于存储下来的数据又可以在在体育训练方面为体育教练和运动员提供体育训练中的大数据的支持，从而为运动员的训练制定最合理的训练方案。。

附图说明

图1为本发明的应用环境；

图2为本发明的系统原理框图；

具体实施方式

以下为结合附图对本发明的实施做进一步详述。

一种基于arm的多通路无线数据通信处理的体育训练监测系统，如附图1(本发明的应用环境图)所示：基于arm的多通路无线数据通信处理的体育训练监测系统应用平台的组成包括：安装了系统app软件的客户端1、基于arm的多通路无线数据通信处理的体育训练监测系统2、基于蓝牙的外部可穿戴设备3。其中安装系统app软件的客户端1用来给系统2供电以及接收系统2发送过来的数据包；基于arm的多通路无线数据通信处理的体育训练监测系统2接收来自基于蓝牙的外部可穿戴设备的数据包(可以是一个也可以是多个以本系统中的蓝牙为主机进行组网后的信息包)，将接收到的数据包按照蓝牙接收的时序不同，id不同进行设备识别以及数据的校验、匹配与重组后再发送给相应的功能模块。多个基于蓝牙的可穿戴设备3接收系统2的控制信息的同时也向系统2(通过蓝牙微微网和射频星形网络)发送采集到的信息。此外本系统还可以通过按键和报警模块对系统进行设置以及故障预警，并且系统的led显示模块可以显示出相关的操作。

一种基于arm的多通路无线数据通信处理的体育训练监测系统，通过arm处理器、蓝牙一配多组建微微网技术实现对体育训练过程中运动员运动的量化指标和身体机能的检测数据的收集和处理。

结合图2，本发明的系统原理框图

对于本发明所描述的基于arm的多通路无线数据通信处理的体育训练监测系统它包括：

usb转串口模块：

由于基于arm的多通路无线数据通信处理的体育训练监测系统在实现与客户端信息交互时需要通过usb转串口模块进行实现。在本发明中usb转串口模块连接客户端和arm处理器主控模块，将客户端usb接口转化为通用串口，实现客户端和arm处理器主控模块的信息双向互通；为没有串口的客户端提供快速通道，等于将传统的串口设备变成了即插即用的usb设备，usb转串口模块接收arm处理器主控模块发送的数据包，发送给客户端app，并且接收客户端app发送的控制指令，发送给arm处理器主控模块。这种设计有利于系统将采集和处理后的信息进行人机交互。使用时将其插入客户端usb端口，客户端app将对其端口进行识别，用户通过客户端app对识别后的端口进行确认。

arm处理器主控模块：

arm处理器主控模块为本系统控制部分的核心模块，可以选择性价比较高的中低端的32位arm微控制器构建本系统的arm处理器主控模块，其中本系统的arm处理器主控模块与蓝牙模块、usb转串口模块、lcd显示模块、按键和报警模块相连接，当系统运行出现异常时，arm处理器主控模块会发送相应的控制指令给lcd显示模块和报警模块；arm处理器主控模块与蓝牙模块、lcd显示模块、按键和报警模块、usb转串口模块之间的信息(接收/发送)交互是同步进行的，系统运行时arm处理器主控模块将接收和发送控制信息以及数据包进行信息的自动收集和处理。

当系统usb转串口模块与客户端建立连接后，客户端或者按键和报警模块向系统发送选择连接指令，指令传到arm处理器主控模块，后系统将开启蓝牙模块的扫面模式，蓝牙模块将扫描到的信息传递给arm处理器主控模块，arm处理器主控模块接收后在发送给lcd显示模块，发送的信息如下：

+inqs——开始搜索

+inq:10x001583008be8——蓝牙设备1

+inq:20x001583311a55——蓝牙设备2

+inqe——结束

然后客户端发送选择指令“1230000021”或者通过按键的选择指令向arm处理器主控模块发送选择指令“1230000021”，arm处理器主控模块识别和检验指令的帧头和帧尾是否是“123”和“21”，并对标志位(数组的第四位)进行检验如果为“0”则表示蓝牙微微网连接指令，数组的第5～8位为系统蓝牙模块连接微微网从机蓝牙设备的设备号，经过arm处理器主控模块进行匹配将其匹配成蓝牙连接指令，之后将其重组成“at+conn1r\n”指令发送给系统蓝牙，蓝牙模块的连接过程将发送给arm处理器主控模块，最后发送到lcd显示模块进行显示，显示结果如下：

+connecting>>0x001583008be8——蓝牙设备1连接中

+connected>>0x001583008be8——蓝牙设备1已连接

当蓝牙微微网或者射频星形网络经过选择后组建成功，arm处理器主控模块将接收来自系统蓝牙模块的数据包，对于数据包中的内容，arm处理器主控模块对于接收到的数据包进行信息id的识别，识别后将数据包进行分解，在对信息的帧头和帧尾进行性检验，如设置的帧头帧尾为“123”和“21”则说明接收的数据有效，再校验数据帧头的后一位，判断其标志位与相应的功能标志位是否相同(比如设置为“1”表示为心率信息，设置为“2”表示血压信息等)，最后再将分解和校验后的数据根据通道id的不同进行匹配，匹配为不同的id地址的信号在结合校验的标志位和标志位后的信息对数据进行重组，重组后的信息包发送给usb转串口模块，由usb转串口模块发送给客户端进行相关信息的显示。如发送至客户端的信息包中信息为id01100021id01100021…(注：第1～2位信息“id”为数据的帧头表示信息来自蓝牙微微网，第3～4位信息“01”表示数据来自蓝牙微微网从机蓝牙设备1，第5位“1”表示数据类型为心率，第6～8位表示心率的大小，第9～10位“21”为数据帧尾)。

当系统在运行过程中系统微微网连接出现中断并且此种中断并不是通过指令实现时，此时系统为异常状态，这时arm处理器主控模块将同时给lcd显示模块以及按键和报警模块发送报警信号，提示系统处于异常状态。以便用户对异常系统及时做出处理。

蓝牙模块：

蓝牙模块连接arm处理器主控模块，同时蓝牙模块作为组建的微微网的主设备与外部多个可选择的蓝牙从设备进行连接，实现蓝牙模块与arm处理器主控模块的双向通信；蓝牙模块接收经过arm处理器主控模块校验、匹配与重组后的连接指令来连接微微网中其他的从机蓝牙设备；接收微微网中多个蓝牙从机设备的数据包；发送从微微网中接收的数据包给arm处理器主控模块；

其中系统中的蓝牙作为蓝牙一对多连接组建蓝牙微微的主设备，客户端发送鉴权指令给usb转串口模块，由usb转串口模块发送至arm处理器主控模块，由arm处理器主控模块对该指令进行识别(即：指令相应字符位的校验、校验通过后将指令匹配成蓝牙连接指令后生成id信息并发送给系统的蓝牙模块)后发送到蓝牙模块，蓝牙模块开始搜索周围的蓝牙设备，将搜索到的设备号发送给arm处理器主控模块，由arm处理器主控模块将搜索的结果发送给客户端和lcd显示模块，进行蓝牙微微网从设备的选择，选择需要连接的设备后将建立蓝牙连接，连接完成后蓝牙微微网中的主机蓝牙按照不同的时隙接收来自微微网中不同蓝牙设备(多文件传输)发送过来的数据包，再将数据包发送给arm处理器主控模块进行处理。

lcd显示模块：

lcd显示模块由lcd显示屏和外围电路组成，lcd显示模块连接arm处理器主控模块，显示系统运行状态、显示系统微微网从机蓝牙的连接个数与状态、显示射频星形网络的连接个数与状态。

在系统刚开机时lcd显示屏会进入开机界面，提醒用户系统正处于开机状态请勿进行其他操作，系统在进行蓝牙微微组建时，客户端和lcd显示模块都会显示搜索到的外部可用于组建微微网的蓝牙从设备的序列号和对应的蓝牙设备(如下)：

+inqs——开始搜索

+inq:10x001583008be8——蓝牙设备1

+inq:20x001583311a55——蓝牙设备2

+inqe——结束

lcd屏幕显示出搜索结果后可以通过客户端或者系统中的按键进行选择和设置需要连接的蓝牙微微网中的从机蓝牙设备。如，按键选择1后，按键的信息会传送到arm处理器主控模块进行信息的识别，识别出的信息是来自按键进行蓝牙微微从机蓝牙连接的指令信息，此时arm处理器主控模块将匹配所选择的设备信息。

其中，如果按键选择连接蓝牙微微网从机蓝牙设备1，此时经过arm处理器识别为连接蓝牙设备1的信息，然后arm处理器将此信息匹配成连接指令并重组后发送给蓝牙模块，重组后的信息为“at+conn1r\n”(即连接蓝牙设备1)，对于连接的过程和结果，lcd显示模块会进行显示，显示结果如下：

+connecting>>0x001583008be8——蓝牙设备1连接中

+connected>>0x001583008be8——蓝牙设备1已连接

当系统处于异常状态时，客户端和lcd屏幕都会出现报警显示(此种报警信号为，系统微微网连接出现中断且此种中断不是通过指令实现)，显示结果为：“系统微微网异常，请进行系统检查”。

按键和报警模块：

按键和报警模块连接arm处理器主控模块，该模块由按键电路和报警电路组成，模块中的按键部分通过按键的电平变化向arm处理器主控模块发送电平控制信息并结合lcd显示模块，对系统蓝牙模块微微网的建立进行设置，并且当系统处于异常状态时可以通过按键对系统进行复位；此外当系统处于异常状态时该模块将接收来自arm处理器主控模块的控制信息，模块中的报警电路将在系统异常时进行报警。

以上是整个系统的控制情况，由于基于arm的多通路无线数据通信处理的体育训练监测系统2内部的arm处理器主控模块、蓝牙模块、usb转串口模块、lcd显示模块、按键和报警模块的存在，在体育训练方面对运动员运动的量化指标和身体机能的监测等数据的收集，并且lcd显示和报警电路的设计让用户可以很直观的快速判断出系统的工作状态；使系统在信息交互的过程中具有更好的可靠性、稳定性、精确性，同时本系统收集的数据不仅可以使体育训练中教练员和运动员对运动过程中的量化指标和身体机能进行实时的监测，还可以将收集的数据通过usb转串口模块发送给客户端并保存，以便于对运动过程中相关指标大数据的收集，从而从大数据的角度进行数据分析进而对运动员的训练制定最合理的训练方案。

要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的类似的其他实施方式，同样属于本发明的保护范围。