一种基于低功耗蓝牙技术的数据交互方法以及采用该方法的信标装置和信标数据交互装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及蓝牙无线通信技术领域，尤其涉及一种基于低功耗蓝牙技术(BLE)的信标装置和数据交互方法。
【背景技术】
[0002]随着短距离无线通信技术的发展，Beacon(信标)应用也越来越多的出现在人们面前。Beacon装置的主要工作方式就是通过无线向周围广播发送设备自己的ID以及特定的信息，因此可广泛应用在商业广告、室内定位等场合。而随着蓝牙4.0规范的发布，其中推出的低功耗蓝牙(简称BLE)技术开始在以iPhone为代表的智能手机等移动终端上普及，越来越多的外设也开始支持BLE技术。BLE技术最大的特点就是低功耗，并且相对传统蓝牙、Wifi等技术协议更简单、成本更低，此外其本身具有的广播工作模式则特别适合Beacon的应用。
[0003]因此，在2013年，美国苹果公司率先推出了iBeacon的Beacon方案，采用的就是BLE技术，而2015年，谷歌公司也同样推出了名为Eddy stone的Beacon方案，同样基于BLE技术。目前，基于BLE技术的Beacon装置和应用已开始进入大幅成长的阶段。
[0004]对于Beacon装置(以下均指基于BLE技术的Beacon装置)，除了用于发送信息的广播工作模式，还需要支持数据配置的功能，以方便厂商对广播发送的信息进行配置和更新。对于Beacon装置进行数据配置目前主要有两种方法:
[0005]第一种方式:Beacon装置只有BLE通信模块，主设备通过无线方式，先建立BLE连接，在连接模式下，进行数据交互。
[0006]第二种方式:需要Beacon装置有UART串口或类似的标准通信接口，其他主设备通过该接口与Beacon装置进行数据交互。
[0007]在BLE技术规范当中，设备的链路层(Link Layer)共支持五种状态机，S卩，Standby状态、Scanning状态、Initiating状态、Adverti sing状态和Connect1n状态，可分别根据实际应用处于不同的工作状态。对于采用BLE技术的设备而言，工作模式的多寡即涉及到软硬件设计的复杂度，因而相应影响到BLE芯片的功耗和成本。
[0008]此外，BLE技术规范当中，连接状态下的数据通信还定义了相应的协议栈，作为BLE设备之间数据交互的统一标准，也是相当一部分软硬件资源。因此，对于Beacon装置而言，如果采用BLE无线连接方式进行数据交换，需要加入标准的协议栈支持，耗费资源也较大。而对于前述第2种数据交互方式，则无需加入协议栈的支持，显然可以节省此部分的软硬件资源，但代价是增加其他数据通信接口，同样也要付出相应的软硬件成本。
[0009]总而言之，目前基于低功耗蓝牙(BLE)技术的Beacon装置均采用完整的BLE方案，支持BLE规范当中的广播、扫描、连接建立等模式，以及相应的软件协议栈。其中Beacon装置在实现最常用的发送广告数据、定位信息等功能时采用的是BLE的广播模式;而对Beacon装置内的数据进行配置和更新，则往往通过与其他蓝牙4.0终端建立连接后进行，即需要用到BLE的连接模式以及相关连接和数据通信处理的协议栈。对于采用BLE技术的设备而言，工作模式的多寡即涉及到软硬件设计的复杂度，因而相应影响到BLE芯片的功耗和成本。
【发明内容】
[0010]本发明要解决的技术问题是提供一种基于低功耗蓝牙BLE技术的Beacon装置和数据交互方法，在满足Beacon应用所需的广播功能和数据配置功能的同时，大幅降低Beacon装置的实现复杂度和成本。
[0011]为解决上述技术问题，本发明提供一种基于低功耗蓝牙BLE技术的Beacon装置，包括MCU模块、存储模块、BLE参数配置模块、BLE广播模块、可选的安全管理模块、可选的固件升级模块。
[0012]所述M⑶模块用于所述Beacon装置的主要功能控制以及BLE相关数据分析处理等。
[0013]所述存储模块用于存储程序代码、应用数据和其他配置信息。
[0014]所述BLE参数配置模块用于对BLE广播模块的控制以及相关参数进行配置，相当于对BLE标准规范中的蓝牙Host部分的协议栈进行大幅精简:仅实现了GAP模块并做简化，并删除了规范中定义的L2CAP、SM、GATT、ATT各项模块。
[0015]所诉BLE广播模块符合BLE标准规范，实现了 BLE标准规范中的蓝牙Contro I Ier部分。
[0016]所述BLE广播模块当中的Link Layer模块只实现了Standby和Advertising两种状态机，删除了 Scanning、Initiating 和Connect 1n 三种状态机。
[0017]所述BLE广播模块至少支持BLE标准规范中的ADV_IND、SCAN_REQ以及SCAN_RSP三种数据包的处理，其中ADV_IND和SCAN_RSP分别为所述Beacon装置发送的广播包和扫描响应包，SCAN_REQ为接收到的扫描请求数据包。
[0018]在一个实施例中，所述可选的安全管理模块用于数据交互中的数据进行加密和解密处理。
[0019]在一个实施例中，所述可选的固件升级模块用于对所述装置的固件进行升级。
[0020]为解决上述技术问题，本发明还提供一种基于低功耗蓝牙BLE技术的Beacon数据交互装置与所述Beacon装置进行数据交互，包括MCU模块、存储模块、人机交互模块、BLE扫描模块、可选的安全管理模块、可选的固件升级模块。
[0021]所述M⑶模块用于所述Beacon数据交互装置的主要功能控制和数据处理等
[0022]所述存储模块用于存储程序代码、应用数据和其他配置信息；
[0023]所述人机交互模块用于对所述装置进行人机交互，包括信息和数据的输入，数据交互时的人机操作界面控制等；
[0024]所诉BLE扫描模块符合BLE标准规范，实现了 BLE标准规范中的蓝牙Contro I Ier部分；
[0025]所述BLE扫描模块当中的LinkLayer子模块至少实现了BLE标准规范中定义的Scanning这一状态机；
[0026]所述BLE扫描模块至少支持BLE标准规范中的ADV_IND、SCAN_REQ以及SCAN_RSP三种数据包的处理，其中，SCAN_REQ为所述Beacon数据交互装置发送的扫描请求包，ADV_IND和SCAN_RSP为接收到的广播包和扫描响应包；
[0027]所述可选的安全管理模块用于数据交互中的数据进行加密和解密处理；
[0028]所述可选的固件升级模块用于对所述装置的固件进行升级。
[0029]为解决上述技术问题，本发明还提供一种与所述Beacon装置进行数据交互的方法，包括步骤:
[0030]所述Beacon装置上电运行进入广播模式，发送ADV_IND广播包，并监听SCAN_REQ请求包。
[0031 ] 一Beacon数据交互装置监听所述Beacon装置的ADV_IND广播包，确定所述Beacon装置已开始运行。
[0032]所述Beacon数据交互装置将需要发送给所述Beacon装置的数据进行处理生成为48bit的随机类型的设备地址。
[0033]所述Beacon数据交互装置将上述设备地址生成标准的SCAN_REQ扫描请求包，发送给所述Be