[发明专利]一种工业蓝牙网络系统及组网方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络组网技术，具体涉及一种适用于工业环境的蓝牙网络系统及组网方法。

背景技术

随着无线技术的飞速发展和日趋成熟，越来越多的工业场所采用无线技术作为有线技术的补充，特别在一些布线不方便的场合，如移动或旋转的设备之间的通信，河沟对面、公路或铁路对面的设备之间的通信等，无线技术得到了广泛的应用。采用无线技术有着如下的优点：布线简单、系统使用期长、可靠性高。目前应用于工业场合的无线技术有WIFI、蓝牙、ZigBee等等，WIFI适用于远距离高速率的数据传输，蓝牙适用于短距离中速率的可靠性要求较高的数据传输，而ZigBee则适用于低速率多节点的数据传输，工程师可以根据不同应用场景的需求采用不同的无线技术。

蓝牙是一种全球通用的短距离无线通信技术，其设备类型按照通信距离分成两类：Class1以及Class2,分别对应100米和10米的通信距离，不同的应用场合采用不同类型的蓝牙设备。蓝牙工作在2.4GHz频段，该频段免费供工业、医学以及科研领域使用。一个蓝牙主站可以同时和七个活动的蓝牙从站之间保持异步无连接链路（Asynchronous Connectionless Link,ACL），即蓝牙主站可以同与与七个从站进行通信，一个主站及多个从站构成了一个蓝牙微微网。对于ACL链路通信的可靠性，蓝牙物理层采用了跳频策略、前向纠错、编码优化等机制，使得蓝牙通信链路抗干扰性好、可靠性高。以上的机制保证了蓝牙技术能满足工业应用的集中式控制及可靠性要求。然而，将蓝牙应用于工业生产还需要解决以下问题：如何设计蓝牙设备组网机制以保证蓝牙通信的安全性，以及如何提高网络的健壮性和可维护性。

发明内容

本发明的目的是提供一种蓝牙网络的组网方法和系统，旨在满足工业生产的安全性、健壮性和可维护性的需求。

按照本发明的一个方面，提供一种工业蓝牙网络系统，用于工业场所中的通信，其包括蓝牙主站和由其管理的多个蓝牙从站，并且每个蓝牙从站都具备一个相应的网络密钥装置(NETWORK_KEY，简称N_K)，其中，

所述网络密钥装置用于实现所述蓝牙主站与其管理的多个蓝牙从站之间的组网过滤参数的交互；

所述蓝牙主站、从站均包括：

中央控制单元(MCU)，通过所述网络密钥装置中存储的过滤参数控制蓝牙模块进行网络管理和无线数据收发；以及

蓝牙模块，用来运行蓝牙协议栈，并通过主机控制接口（Host Controller Interface,HCI）接受所述中央控制单元的控制命令以及接收其它蓝牙主站或从站发送过来的无线帧；

并且，所述蓝牙主站还包括：

网络配置接口电路，用来设置当前微微网ID、从站的逻辑地址以及主站管理的从站数目；以及RS485/CAN总线接口电路，用于该蓝牙主站与网络内的其他微微网主站组建成有线网络。

作为本发明的改进，所述N_K为非易失存储器，通过总线与所述蓝牙主站或从站进行通信，其存储有加密后的组网过滤参数，包括当前微微网ID、主站蓝牙地址及从站逻辑地址。

按照本发明的另一方面，提供一种应用上述的工业蓝牙网络系统进行组网的方法，其中，所述蓝牙主站执行如下步骤：

1）配置与该蓝牙主站所管理的所有蓝牙从站相应的N_K，将主站蓝牙地址、当前微微网ID和从站逻辑地址加密写入各蓝牙从站对应的N_K；

2）中央控制单元将蓝牙模块的搜索过滤参数设置为当前微微网ID，命令其执行搜索操作：若蓝牙模块搜索到的从站设备类型（CLASS_of_DEVICE）信息不符合搜索过滤参数，则不将该从站的蓝牙地址信息上传到中央控制单元；蓝牙模块搜索完毕后，若中央控制单元得到的从站蓝牙地址信息个数少于蓝牙主站应管理的从站数目，则命令蓝牙模块重新执行搜索操作，否则执行第3）步；

3）所述蓝牙主站向搜索到的所有从站逐一发送ACL链路建立请求帧，等待所有从站接收该请求并建立与它之间的ACL链路，由此主站与从站组成一个微微网。

作为本发明的改进，，所述步骤1）具体为：

1a）上电后，中央控制单元和蓝牙模块之间建立BCSP链路；

1b）所述蓝牙主站检测其本身是否插入了N_K，若是，执行第1c）步，否则执行第2）步；