蓝牙快速组网方法、系统及蓝牙耳机与流程

本发明涉及无线蓝牙技术领域，具体为一种蓝牙快速组网方法、系统及蓝牙耳机。

背景技术：

随着蓝牙无线通信技术的发展，近年来蓝牙耳机因为无需使用耳机线连接手机，与传统有线耳机相比使用更方便，因此大受市场欢迎。蓝牙耳机从原本的单耳到现在的双耳，从原本的仅支持通话到现在支持音乐、语音助手甚至是心率监测，经过一段时间的发展后功能开始丰富。其中左、右耳机之间以无线连接的蓝牙耳机——TWS耳机，由于左、右耳机之间没有连接线，配戴更为自由方便，因此TWS耳机成为蓝牙耳机新的趋势。

TWS耳机的左、右耳机可分为主耳机和副耳机，对于当前主耳机和副耳机之间的无线连接，目前主流的厂家都采用了蓝牙技术。但是由于蓝牙技术采用了跳频机制，主耳机和副耳机在建立蓝牙连接时需要经过标准蓝牙的Inquiry(查询)和Page(寻呼)等一系列蓝牙规范已定义的建立链路过程，该过程具体为：

Inquiry过程，Master(主)在Inquiry Scan Physical Channel(查询扫描物理通道)在Mater-to-Slave slot(主从时间槽)以跳频方式发送ID包，如果Slave(从)处于InquiryScan(查询扫描)状态，则它会在Inquiry Scan Physical Channel相对缓慢的速度跳频，并侦听是否收到ID包。如果在某个时间点，Master和Slave在同一个信道相遇，即Slave收到Master的ID包，则Master和Slave可进行同步。Slave收到Master的ID包后，会在Slave-to-Master slot发送FHS(跳频同步)包给Master，FHS包中包含Slave的基本信息，如蓝牙地址、名字、时钟等信息。当Master接收到Slave发送的FHS包后，启动Page过程。

Page过程，Master在Page Scan Physical Channel(寻呼扫描物理通道)通过Master-to-Slave slot向Slave发送ID包，同样地，当Master和Slave在某个时间点并且在同一信道相遇，即Slave收到Master的ID包，则彼此进行蓝牙建链的后续动作，整个过程Master会采用A-train和B-train跳频序列。

所以主耳机和副耳机之间建立连接通常要花费几百毫秒到几秒不等的时间，在一些应用场景中会影响用户体验，特别是在主耳机和终端已连接的情况下，副耳机需要和主耳机建立蓝牙连接，可能会对主耳机和终端之间的通信造成影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能快速完成蓝牙链接的蓝牙快速组网方法、系统及蓝牙耳机，以省略现有主耳机和副耳机在建立蓝牙链接时需要经过标准蓝牙的Inquiry和Page等过程，同时不影响主耳机和终端之间的蓝牙链路。

本发明提供的基础方案一：蓝牙快速组网方法，应用于蓝牙通信系统，所述蓝牙通信系统包括蓝牙耳机和终端，所述蓝牙耳机包括主耳机和副耳机，所述蓝牙快速组网方法包括：

所述主耳机启动且处于空闲状态时，跳频到预设的信道；

所述主耳机对预设的信道进行载波检测，检测预设的信道是否空闲，若预设的信道空闲，则发送ID包给副耳机，并且副耳机初始频点为预设的信道；

若副耳机启动并接收到ID包，则自动切入Page过程中Slave接收到Master发送的ID包后续过程，其中副耳机为Slave，主耳机为Master。

基础方案一的有益效果：1、相对于传统蓝牙耳机的主耳机和副耳机建立蓝牙链接过程，本方案减少了主耳机和副耳机均跳频的干扰，主耳机在预设的信道发送ID包，并且副耳机初始频点为预设的信道，那么副耳机若在主耳机发送ID包的时候，被拿出充电仓或者靠近主耳机蓝牙链接范围，副耳机可以立刻接受到主耳机发送的ID包，从而自动切入Page过程中Slave接收到Master发送的ID包后续过程。若副耳机被拿出充电仓或者靠近主耳机蓝牙链接范围时，主耳机未发送ID包，但是主耳机只要处于空闲状态就会在预设的信道发送ID包，而副耳机进行跳频，副耳机在某个时间点，在同一信道接收到主耳机发送的ID包的概率要比主耳机和副耳机均在跳频时，副耳机在某个时间点，在同一信道接受到主耳机发送的ID包的概率大，因此主耳机和副耳机能更快速的实现蓝牙组网。

2、主耳机处于空闲状态时，跳频到预设的信道，对预设的信道进行载波检测，检测预设的信道是否空闲，若预设的信道空闲，则发送ID包给副耳机，而非跳频后直接发送就ID包给副耳机，先对预设的信道进行载波检测，防止预设的信道被占用还继续发送ID包，发生冲突。

3、主耳机处于空闲状态时，才会跳频到预设的信道，发送ID包，从而避免主耳机和终端之间的通信受到影响，保证对主耳机和终端之间的蓝牙链路无损。

进一步，所述空闲状态，包括当前主耳机和副耳机均无任何蓝牙链接，或当前主耳机和终端之间有蓝牙链接，且主耳机和终端之间不存在音频流。

有益效果：当前主耳机和副耳机均无任何蓝牙链接和当前主耳机和终端之间有蓝牙链接，这两种空闲状态，主耳机空闲状态的时间充裕，主耳机跳频简单，连接迅速。

进一步，所述空闲状态，还包括当前主耳机和终端之间有蓝牙链接，且主耳机和终端之间存在电话语音音频流，蓝牙链路为SCO/eSCO(Synchronous Connection-Oriented/Extended SCO，同步链路)，若Master和Slave未发生丢包，则定义整个Retransmission Window(重传窗口)期间为ID Space(ID发送窗口)，若Master和Slave发生丢包，则定义两次eSCO Window(同步链路窗口)期间间隙为ID Space，主耳机在ID Space中均处于空闲状态，其中Master为主耳机或终端，Slave为主耳机或终端。

有益效果：按照蓝牙规范定义，当蓝牙传输时没有发生丢包，蓝牙的Master和蓝牙的Slave均不会在Retransmission Window中传输数据；当蓝牙Master和蓝牙Slave都发生丢包时，它们均会在Retransmission Window重发先前的数据包。另外，由于SCO/eSCO包都在eSCO Window中发送，它们在整个时间抽上并没有占满所有的Slots(时间槽)。故在任意两个eSCO Window之间还存在多个空闲可用的slots，因此对蓝牙链路为SCO/eSCO时，主耳机跳频考虑两种情况，即若Master和Slave未发生丢包，则定义整个Retransmission Window期间为ID Space，若Master和Slave发生丢包，则定义两次eSCO Window期间间隙为ID Space，主耳机在ID Space中均处于空闲状态，防止主耳机跳频，影响主耳机和终端之间的蓝牙链路。

进一步，所述空闲状态，还包括当前主耳机和终端之间有蓝牙链接，且主耳机和终端之间存在音频流，蓝牙链路为ACL(Asynchronous Connection-Oriented Link，异步链路)，若主耳机为Master，则定义主耳机未发送数据包也未接收作为Slave的终端发送的数据包为ID Space，主耳机在ID Space中均处于空闲状态；若主耳机为Slave，则主耳机侦听作为Master的终端发送的数据包的包头，若侦听到数据包的目的地不是主耳机，则主耳机进入ID Space，主耳机在ID Space中均处于空闲状态，ID Space结束后，主耳机重新跳频到与终端之间的信道侦听下一个数据包。

有益效果：主耳机和终端之间有蓝牙链接，且主耳机和终端之间存在音频流，蓝牙链路为ACL时，若主耳机为Master，由于实际音频传输占用的时间比例并不大，所以作为Master的主耳机有充分的时间来获取作为Slave的手机发送数据包，因此定义主耳机未发送数据包也未接收作为Slave的终端发送的数据包为ID Space，主耳机在ID Space中均处于空闲状态，；主耳机为Slave时，则主耳机侦听作为Master的终端发送的数据包的包头，若侦听到数据包的目的地不是主耳机，则主耳机进入ID Space，主耳机在ID Space中均处于空闲状态，ID Space结束后，主耳机重新跳频到与终端之间的信道侦听下一个数据包，防止主耳机由于跳频发送ID包，影响其与终端设备间的蓝牙传输。

进一步，所述主耳机按预设的发送频率，跳频到预设的信道，若主耳机按预设的发送频率跳频到预设的信道时，主耳机不处于空闲状态，则等待下一个空闲状态，再跳频到预设的信道。

有益效果：根据主耳机和副耳机实际链接的状态，主耳机出现空闲状态的情况大不相同，因此设置主耳机按预设的发送频率，跳频到预设的信道，减少主耳机发送ID包的频率，以此减少主耳机的耗电量，起到节能的作用。

进一步，预设的信道若存在其他设备传输数据，主耳机根据预设的信道中其他设备传输数据的传输时间、ID包发送时长、一次跳频的时间开销和ID space的时长，判断是否需要提前停止当前既定的ID包发送，若需要，则停止，若不需要，则继续发送。

有益效果：在实际环境中，ID Space预设的信道中可能会存在其他设备传输数据，主耳机根据预设的信道中其他设备传输数据的传输时间、ID包发送时长、一次跳频的时间开销和ID space的时长，判断是否需要提前停止当前既定的ID包发送，若需要，则停止，若不需要，则继续发送，避免发送ID包时发生冲突，也保证主耳机和终端之间的传输。

本发明提供基础方案二：蓝牙快速组网系统，包括主蓝牙设备和从蓝牙设备，所述主蓝牙设备包括空闲检测模块、载波检测模块和主蓝牙链接模块；所述从蓝牙设备包括从蓝牙链接模块；

所述空闲检查模块，用于检测主蓝牙设备是否处于空闲状态，若处于，则触发主蓝牙链接模块跳频到预设的信道；

所述载波检测模块，用于对预设的信道进行载波检测，检测预设的信道是否空闲，若预设的信道空闲，则触发主蓝牙链接模块发送ID包给从蓝牙设备的从蓝牙链接模块，并且从蓝牙设备的初始频点为预设的信道；

若从蓝牙设备的从蓝牙链接模块接收到ID包，则主蓝牙链接模块和从蓝牙链接模块均自动切入Page过程中Slave接收到Master发送的ID包后续过程，其中从蓝牙设备为Slave，主蓝牙设备为Master。

基础方案二的有益效果：相对于传统蓝牙组网，本方案的主蓝牙设备和从蓝牙设备能快速链接，并且不会影响主蓝牙设备和其他包含蓝牙链接功能的设备之间已建立的蓝牙链路，并且主蓝牙设备和从蓝牙设备之间进行蓝牙链接时，省略了现有主蓝牙设备和副蓝牙设备在建立蓝牙链接时需要经过标准蓝牙的Inquiry和Page等过程，提高了主蓝牙设备和从蓝牙设备之间建立蓝牙链接的速度。

进一步，所述空闲检查模块按预设的发送频率，检测主蓝牙设备是否处于空闲状态，若主蓝牙设备不处于空闲状态，则等待检测下一个空闲状态。

有益效果：根据主蓝牙设备和从蓝牙设备实际链接的状态，主蓝牙设备耳机出现空闲状态的情况大不相同，因此空闲检查模块按预设的发送频率，检测主蓝牙设备是否处于空闲状态，若主蓝牙设备不处于空闲状态，则等待检测下一个空闲状态，减少主蓝牙设备发送ID包的频率，以此减少主蓝牙设备的耗电量，起到节能的作用。

进一步，所述主蓝牙链接模块，还用于检测预设信道中是否存在其他设备传输数据，并根据预设的信道中其他设备传输数据的传输时间、ID包发送时长、一次跳频的时间开销和ID space的时长，判断是都需要提前停止当前既定的ID包发送，若需要，则停止，若不需要，则继续发送。

有益效果：避免发送ID包时，发生冲突，也保证不会影响主蓝牙设备和其他包含蓝牙链接功能的设备之间已建立的蓝牙链路。

本发明提供基础方案三：蓝牙耳机，包括存储器和处理器，所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于执行所述计算机程序实现上述任一所述蓝牙快速组网方法的步骤。

基础方案三的有益效果：相对于传统蓝牙耳机，本方案的蓝牙耳机的主耳机和副耳机能快速链接，并且不会影响主耳机和终端之间的传输。

附图说明

图1为本发明蓝牙快速组网方法实施例的流程图；

图2为本发明蓝牙快速组网方法实施例中典型的电话语音音频流的传输时序的示意图；

图3为本发明蓝牙快速组网方法实施例中蓝牙链路为SCO/eSCO，且Master和Slave未发生丢包时的ID Space示意图；

图4为本发明蓝牙快速组网方法实施例中蓝牙链路为SCO/eSCO，且Master和Slave发生丢包时的ID Space的示意图；

图5为本发明蓝牙快速组网方法实施例蓝牙链路为ACL，且主耳机为Slave的ID Space的示意图；

图6为本发明蓝牙快速组网系统实施例的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

本实施例基本如附图1所示：蓝牙快速组网方法，应用于蓝牙通信系统，所述蓝牙通信系统包括蓝牙耳机和终端，本实施例中蓝牙耳机为TWS蓝牙耳机，所述蓝牙耳机包括主耳机和副耳机，所述蓝牙快速组网方法包括：

所述主耳机启动且处于空闲状态时，跳频到预设的信道；所述预设的信道可为蓝牙跳频的79个信道中任一信道。

所述主耳机对预设的信道进行载波检测，检测预设的信道是否空闲，若预设的信道空闲，则发送ID包给副耳机，并且副耳机初始频点为预设的信道；其中载波检测采用传统的判断信道的信号能量，若信号能量低于预设的门限量，则认为信道空闲。

若副耳机启动并接收到ID包，则自动切入Page过程中Slave接收到Master发送的ID包后续过程，其中副耳机为Slave，主耳机为Master。

其中，空闲状态具体分为四种情况：

当前主耳机和副耳机均无任何蓝牙链接；

当前主耳机和终端之间有蓝牙链接，且主耳机和终端之间不存在音频流；

当前主耳机和终端之间有蓝牙链接时，且主耳机和终端之间存在电话语音音频流，蓝牙链路为SCO/eSCO；

当前主耳机和终端之间有蓝牙链接，且主耳机和终端之间存在音频流，蓝牙链路为ACL。

前两种情况的空闲状态，主耳机空闲状态的时间充裕，执行上述蓝牙快速组网方法，主耳机直接跳频到预设的信道就可与副耳机连接迅速。

第三种情况下的空闲状态，当前主耳机和终端之间有蓝牙链接时，且主耳机和终端之间存在电话语音音频流，蓝牙链路为SCO/eSCO，此时按照蓝牙规范，需要考虑Master和Slave未发生丢包，如图2所示，典型的电话语音音频流的传输时序，图2中eSCO Instant表示同步链路时刻，当蓝牙传输时没有发生丢包，Master(图2、图3和图4中为M)和Slave(图2、图3和图4中为S)均不会在Retransmission Window中传输数据；当Master和Slave都发生丢包时，它们均会在Retransmission Window重发先前的数据包。另外，由于数据包都在eSCO Window中发送，它们在整个时间轴上并没有占满所有的slots。故在任意两个eSCOWindow之间还存在多个空闲可用的slots，因此对蓝牙链路为SCO/eSCO时，主耳机跳频考虑两种情况：

若Master和Slave未发生丢包，则定义整个Retransmission Window期间为ID Space，如图3所示；

若Master和Slave发生丢包，则定义两次eSCO Window期间间隙为ID Space，主耳机在ID Space中均处于空闲状态，如图4所示。

其中Master为主耳机或终端，Slave为主耳机或终端。

第四种情况下的空闲状态，当前主耳机和终端之间有蓝牙链接，且主耳机和终端之间存在音频流，蓝牙链路为ACL。此时考虑到ACL链路的调度特点，需要考虑主耳机是否为Master的两种情况：

若主耳机为Master，则定义主耳机未发送数据包也未接收作为Slave的终端发送的数据包为ID Space，主耳机在ID Space中均处于空闲状态；如：主耳机和终端之间存在A2DP(Advanced Audio Distribution Profile，蓝牙音频传输模型协定)音频流，一个ACL链路上数据包通常能承载20-30ms的音频数据，而这样的数据包一般会用3-5个slot(1.875-3.125ms)即可传输完成，实际音频传输占用的时间比例并不大，所以作为Master的主耳有充分的时间来获取作为Slave的终端发送数据包，以及自己在空闲状态，跳频到预设的信道发送ID包。

若主耳机为Slave，则主耳机侦听作为Master的终端发送的数据包的包头，若侦听到数据包的目的地不是主耳机，则主耳机进入ID Space，主耳机在ID Space中均处于空闲状态，ID Space结束后，主耳机重新跳频到与终端之间的信道侦听下一个数据包。由于终端和主耳机之间的音频数据仅占一小部分的传输带宽，剩下的时间终端有可能会和其他通信设备通信，所以主耳机会侦听数据包的目的地不是自己，若不是才进入ID Space，如图5所示，当终端发送一个数据包(图5中TX1)主耳会按蓝牙规范发送ACK数据包给手机(图5中主耳机TX)，此时，若终端的TX包是发送给其他设备的(图5中其他设备)，主耳机会在数据包(图5中TX2)的起始时间侦听其包头，如果主耳机发现包头中的比特位指定的发送目的地不是自己，则主耳机进入ID space。进入ID space后，主耳会跳频到预设的信道发送ID包。当ID space结束后，主耳机重新跳频回到终端的信道侦听下一个数据包。如果主耳机发现目的地是自己，则会持续接收完整的数据包。

对于上述四种空闲状态，主耳机会按预设的发送频率，跳频到预设的信道，若主耳机按预设的发送频率跳频到预设的信道时，主耳机不处于空闲状态，则等待下一个空闲状态，再跳频到预设的信道。以此减少主耳机的耗电量，起到节能的作用。

预设的信道若存在其他设备传输数据，主耳机根据预设的信道中其他设备传输数据的传输时间、ID包发送时长、一次跳频的时间开销和ID space的时长，判断是否需要提前停止当前既定的ID包发送，若需要，则停止，若不需要，则继续发送。具体为：当主耳跳频到预定的信道后，主耳机会进行载波检测，若检测预设的信道不空闲，则一直进行载波检测，检测到其它设备传输完成后，主耳机会继续等待一个根据实际情况设定且对ID包的时长影响可以忽略不计的等待时间(IFS)，如果IFS期间没有其他设备传输数据，主耳机则发送ID包给副耳机。如果其他设备传输数据的传输时间较长，ID space剩余的时间不至于满足ID包发送时长，主耳机会提前当前既定的ID包发送，并回到和终端蓝牙链接的信道。并且，若ID space的时长，不能满足主耳机一次跳频的时间开销，主耳机不会进行跳频。以此保证主耳机和终端之间的传输。

实施例二

本实施例基本如附图6所示：蓝牙快速组网系统，包括主蓝牙设备和从蓝牙设备，所述主蓝牙设备包括空闲检测模块、载波检测模块和主蓝牙链接模块；所述从蓝牙设备包括从蓝牙链接模块；

空闲检查模块，用于检测主蓝牙设备是否处于空闲状态，若处于，则触发主蓝牙链接模块跳频到预设的信道；空闲检查模块按预设的发送频率，检测主蓝牙设备是否处于空闲状态，若主蓝牙设备不处于空闲状态，则等待检测下一个空闲状态。

载波检测模块，用于对预设的信道进行载波检测，检测预设的信道是否空闲，若预设的信道空闲，则触发主蓝牙链接模块发送ID包给从蓝牙设备的从蓝牙链接模块，并且从蓝牙设备的初始频点为预设的信道；

若从蓝牙设备的从蓝牙链接模块接收到ID包，则主蓝牙链接模块和从蓝牙链接模块均自动切入Page过程中Slave接收到Master发送的ID包后续过程，其中从蓝牙设备为Slave，主蓝牙设备为Master。

主蓝牙链接模块，还用于检测预设信道中是否存在其他设备传输数据，并根据预设的信道中其他设备传输数据的传输时间、ID包发送时长、一次跳频的时间开销和ID space的时长，判断是都需要提前停止当前既定的ID包发送，若需要，则停止，若不需要，则继续发送。

实施例三

本实施例提供一种蓝牙耳机，包括存储器和处理器，所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于执行所述计算机程序实现上述任一所述蓝牙快速组网方法的步骤。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。