CN106792678A - 一种无线节点自动配对搜索的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无线节点自动配对搜索的方法及系统，包括启动步骤：进入到日常工作模式；检测判断步骤：检查是否收到进入搜索配对模式的命令，若是，那么进入搜索配对模式，启动搜索配对步骤，然后返回检测判断步骤；若没有收到进入搜索配对模式的命令，那么执行接收步骤；接收步骤：接收无线节点配对请求；认证判断步骤：检查该无线节点是否在认证节点库中，若是，那么返回允许配对应答，否则返回不允许配对应答。本发明的有益效果是：本发明可以自动、快速、可靠地实现较多数量的无线节点配对，安装维护简单，配对过程快速，无须施工人员操作，可在施工安装完成之后统一进行配对，有效解决了智能家居、智能照明系统和产品中的难点问题。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种无线节点自动配对搜索的方法及系统。
背景技术
无线智能家居、智能照明类系统和产品，需要在无线节点之间进行配对，以识别系统中的节点并互相通讯，同时避免陌生节点对系统网络的影响。现有的方法一般是通过手工输入识别码、扫描二维码或按指定顺序和时间按压按钮等方式来操作。
现有的无线节点配对方法都存在操作繁琐、可行性低等问题，不适用于较大规模的系统环境中。例如，产品安装后难以长期保留包装和说明书上的识别码、二维码，后期无法重新配对；设备安装位置不方便人工操作，难以按压设备上的配对按钮；在网络节点数量较多的时候操作非常繁琐，耗时非常长；同时，需要对设备施工人员进行培训，操作可行性较低。
发明内容
本发明提供了一种无线节点自动配对搜索的方法，中心网关节点包括依次执行如下步骤：
启动步骤：启动，进入到日常工作模式；
检测判断步骤：检查是否收到进入搜索配对模式的命令，若是，那么进入搜索配对模式，启动搜索配对步骤，然后返回检测判断步骤；若没有收到进入搜索配对模式的命令，那么执行接收步骤；
接收步骤：接收无线节点配对请求；
认证判断步骤：检查该无线节点是否在认证节点库中，若是，那么返回允许配对应答，否则返回不允许配对应答；
返回步骤：返回执行检测判断步骤。
作为本发明的进一步改进，
所述搜索配对步骤包括：
退出判断步骤：检查是否收到退出搜索配对模式的命令，若是，那么退出搜索配对模式，返回日常运行模式，否则执行请求接收步骤；
请求接收步骤：接收无线节点的配对请求；
认证节点库判断步骤：检查该无线节点是否在认证节点库中，若是，那么返回允许配对应答，然后返回执行退出判断步骤，否则执行写入步骤；
写入步骤：将该无线节点信息写入到认证节点库中，然后返回允许配对应答，然后返回执行退出判断步骤。
作为本发明的进一步改进，无线节点包括依次执行如下步骤：
读取步骤：读取存储中的中心网关节点的识别代码；
合法判断步骤：判断是否有合法的中心网关节点的识别代码，若是，那么进入查找指定识别代码的中心网关节点的搜索配对步骤，否则进入查找任意中心网关节点的搜索配对步骤；
进入业务步骤：进入日常业务运行步骤。
作为本发明的进一步改进，查找任意中心网关节点的搜索配对步骤包括：
周边查找步骤：查找周边可用的中心网关节点；
查找判断步骤：是否找到一个中心网关节点，若是，那么执行请求发送步骤，否则返回执行周边查找步骤；
请求发送步骤：向该中心网关节点发送配对请求；
应答接收步骤：从该中心网关节点接收配对请求应答；
配对判断步骤：中心网关节点是否允许配对，若是，那么记录该中心网关节点的识别代码，否则返回执行周边查找步骤；
查找指定识别代码的中心网关节点的搜索配对步骤包括：
指定查找步骤：查找指定识别代码的中心网关节点；
匹配判断步骤：判断是否找到识别代码匹配的中心网关节点，若是，那么执行发送步骤，否则返回执行指定查找步骤；
发送步骤：向该中心网关节点发送配对请求；
接收应答步骤：从该中心网关节点接收配对请求应答；
判断配对步骤：判断中心网关节点是否允许配对，若是，那么完成配对，准备进入日常业务运行步骤，否则删除已经记录的中心网关节点的识别代码，恢复出厂设置，重新进入查找任意中心网关节点的搜索配对步骤。
作为本发明的进一步改进，日常业务运行步骤包括：
数据包接收步骤：从网络中接收数据包；
数据包判断步骤：判断是否收到数据包，若是，那么执行解析步骤，否则返回数据包接收步骤；
解析步骤：从数据包中解析发送方的节点信息；
节点信息发送步骤：向中心网关节点发送节点信息；
通过判断步骤：判断中心网关节点认证是否通过，若是，那么执行处理步骤，否则丢弃该数据包，不做处理，然后返回数据包接收步骤；
处理步骤：处理数据包中的业务请求；
业务应答步骤：向发送方返回业务应答；
返回步骤：返回数据包接收步骤。
本发明还提供了一种无线节点自动配对搜索的系统，中心网关节点包括依次执行如下模块：
启动模块：启动，进入到日常工作模式；
检测判断模块：检查是否收到进入搜索配对模式的命令，若是，那么进入搜索配对模式，启动搜索配对模块，然后返回检测判断模块；若没有收到进入搜索配对模式的命令，那么执行接收模块；
接收模块：接收无线节点配对请求；
认证判断模块：检查该无线节点是否在认证节点库中，若是，那么返回允许配对应答，否则返回不允许配对应答；
返回模块：返回执行检测判断模块。
作为本发明的进一步改进，所述搜索配对模块包括：
退出判断模块：检查是否收到退出搜索配对模式的命令，若是，那么退出搜索配对模式，返回日常运行模式，否则执行请求接收模块；
请求接收模块：接收无线节点的配对请求；
认证节点库判断模块：检查该无线节点是否在认证节点库中，若是，那么返回允许配对应答，然后返回执行退出判断模块，否则执行写入模块；
写入模块：将该无线节点信息写入到认证节点库中，然后返回允许配对应答，然后返回执行退出判断模块。
作为本发明的进一步改进，无线节点包括依次执行如下模块：
读取模块：读取存储中的中心网关节点的识别代码；
合法判断模块：判断是否有合法的中心网关节点的识别代码，若是，那么进入查找指定识别代码的中心网关节点的搜索配对模块，否则进入查找任意中心网关节点的搜索配对模块；
进入业务模块：进入日常业务运行模块。
作为本发明的进一步改进，查找任意中心网关节点的搜索配对模块包括：
周边查找模块：查找周边可用的中心网关节点；
查找判断模块：是否找到一个中心网关节点，若是，那么执行请求发送模块，否则返回执行周边查找模块；
请求发送模块：向该中心网关节点发送配对请求；
应答接收模块：从该中心网关节点接收配对请求应答；
配对判断模块：中心网关节点是否允许配对，若是，那么记录该中心网关节点的识别代码，否则返回执行周边查找模块；
查找指定识别代码的中心网关节点的搜索配对模块包括：
指定查找模块：查找指定识别代码的中心网关节点；
匹配判断模块：判断是否找到识别代码匹配的中心网关节点，若是，那么执行发送模块，否则返回执行指定查找模块；
发送模块：向该中心网关节点发送配对请求；
接收应答模块：从该中心网关节点接收配对请求应答；
判断配对模块：判断中心网关节点是否允许配对，若是，那么完成配对，准备进入日常业务运行模块，否则删除已经记录的中心网关节点的识别代码，恢复出厂设置，重新进入查找任意中心网关节点的搜索配对模块。
作为本发明的进一步改进，日常业务运行模块包括：
数据包接收模块：从网络中接收数据包；
数据包判断模块：判断是否收到数据包，若是，那么执行解析模块，否则返回数据包接收模块；
解析模块：从数据包中解析发送方的节点信息；
节点信息发送模块：向中心网关节点发送节点信息；
通过判断模块：判断中心网关节点认证是否通过，若是，那么执行处理模块，否则丢弃该数据包，不做处理，然后返回数据包接收模块；
处理模块：处理数据包中的业务请求；
业务应答模块：向发送方返回业务应答；
返回模块：返回数据包接收模块。
本发明的有益效果是：本发明可以自动、快速、可靠地实现较多数量的无线节点配对，安装维护简单，配对过程快速，无须施工人员操作，可在施工安装完成之后统一进行配对，有效解决了智能家居、智能照明系统和产品中的难点问题。
附图说明
图1是本发明的中心网关节点的搜索配对模式流程图；
图2是本发明的中心网关节点的日常运行模式流程图；
图3是本发明的中心网关节点硬件示意图；
图4是本发明的中心网关节点执行的方法流程图；
图5是本发明的中心网关节点的搜索配对步骤流程图；
图6是本发明的无线节点硬件示意图；
图7是本发明的无线节点执行的方法流程图；
图8是本发明的查找任意中心网关节点的搜索配对步骤流程图；
图9是本发明的查找指定识别代码的中心网关节点的搜索配对步骤流程图；
图10是本发明的日常业务运行步骤流程图。
具体实施方式
在较大规模的无线智能产品网络中，可以通过一个中心网关节点来对整个无线网络进行管理，主动控制配对过程，实现无线节点之间的自动配对。中心网关节点由用户确保是可信和可控的。
中心网关节点有一个识别代码，简称CNID。中心网关节点有日常运行模式和搜索配对模式。在搜索配对模式下时，允许新的普通无线节点接入到中心网关节点中，并且记录这些节点的信息。后续在日常运行模式中，则由这些网关节点对所有节点进行认证，只有已经记录的节点可以接入到网络中。普通节点之间互相通讯时，也通过中心网关节点进行相互认证。
普通节点在出厂设置中，允许接入到所有的网络。并且在上电时自动进入搜索配对模式，查找允许接入的中心网关节点。当被中心网关节点接纳时，记录已经接入的中心网关节点的CNID，后续再次上电时则只普通节点只搜索并接入到这个中心网关节点所管理的网络。
如果一个普通节点被错误地加到了一个中心网关节点管理的网络中，则可以通过将普通节点恢复到出厂设置来取消其记忆的中心网关节点CNID。同时，也可以在中心网关节点中删除这个普通节点的信息，则普通节点在下次重新启动，再次发送配对请求时，会被中心网关节点拒绝，收到拒绝配对应答的普通节点，会自动恢复出厂设置，以加入到其他网络。
中心网关节点的搜索配对模式流程请参见图1，在图1中，1的流程表示在搜索配对模式下允许普通节点配对接入的过程。2的流程表会所在退出搜索配对模式后，不允许普通节点配对接入的过程。
中心网关节点的日常运行模式流程请参见图2，在图2中，1的流程表示已经在搜索配对中接入的普通节点，在日常运行中的认证接入过程。2的流程表示没有在搜索配对中接入的普通节点，在日常运行中，被中心网关节点拒绝接入的过程。3的流程表示两个普通节点之间通讯时，通过中心网关节点进行相互认证的工程。
本发明中所述的普通节点也就是本发明的无线节点。
在具体实施中，需要设计中心网关节点和普通节点的硬件和软件。考虑到实施可行性，采用通用的TI2530单片机做为底层主MCU和无线通讯硬件。TI2530单片机内置8位MCU，2.4G无线通讯功能，无线通讯速率为250kbps，无线传输距离室内在30米以上，室外空旷区域可达150米以上。支持256位AES加密。
中心网关节点硬件逻辑参考设计：
中心网关节点硬件逻辑参考设计参见图3，在图3中，1是对外部应用提供的以太网接口，用于与实际的业务应用系统进行连接。该接口的内容不属于本发明论述的范围。2是主MCU，负责处理从以太网来的命令，并将命令转发给TI2530单片机，同时主MCU负责中心网关的主软件任务，保存普通节点认证信息，负责处理接入配对、认证、搜索等任务；以下将详细说明主MCU的软件流程设计。3是主MCU和TI2530之间的通讯接口，这部分采用TTL通讯，遵循tunslip协议。4是TI2530单片机，做为无线收发处理芯片，是中心网关节点与普通节点通讯的通道，中心网关节点上的TI2530单片机不负责主要的软件任务。5是TI2530的无线天线。
中心网关节点软件流程设计：
中心网关节点的主流程(日常运行流程)请参见图4，中心网关节点包括依次执行如下步骤：
启动步骤：启动，进入到日常工作模式；
检测判断步骤：检查是否收到进入搜索配对模式的命令，若是，那么进入搜索配对模式，启动搜索配对步骤，然后返回检测判断步骤；若没有收到进入搜索配对模式的命令，那么执行接收步骤；
接收步骤：接收无线节点配对请求；
认证判断步骤：检查该无线节点是否在认证节点库中，若是，那么返回允许配对应答，否则返回不允许配对应答；
返回步骤：返回执行检测判断步骤。
中心网关节点的搜索配对步骤请参见图5，具体包括：
退出判断步骤：检查是否收到退出搜索配对模式的命令，若是，那么退出搜索配对模式，返回日常运行模式，否则执行请求接收步骤；
请求接收步骤：接收无线节点的配对请求；
认证节点库判断步骤：检查该无线节点是否在认证节点库中，若是，那么返回允许配对应答，然后返回执行退出判断步骤，否则执行写入步骤；
写入步骤：将该无线节点信息写入到认证节点库中，然后返回允许配对应答，然后返回执行退出判断步骤。
无线节点硬件逻辑参考设计：
普通的无线节点的硬件逻辑参考设计请参见图6，在图6中，1是TI2530单片机，做为普通的无线节点的处理中心，负责无线节点与中心网关节点之间的匹配认证工作，以下将对这部分的软件流程进行详细说明。2是TI2530的无线天线。
普通的无线节点软件流程设计：
普通的无线节点主流程设计请参见图7，无线节点包括依次执行如下步骤：
读取步骤：读取存储中的中心网关节点的识别代码；
合法判断步骤：判断是否有合法的中心网关节点的识别代码，若是，那么进入查找指定识别代码的中心网关节点的搜索配对步骤，否则进入查找任意中心网关节点的搜索配对步骤；
进入业务步骤：进入日常业务运行步骤。
查找任意中心网关的搜索配对流程设计请参见图8，具体包括：
周边查找步骤：查找周边可用的中心网关节点；
查找判断步骤：是否找到一个中心网关节点，若是，那么执行请求发送步骤，否则返回执行周边查找步骤；
请求发送步骤：向该中心网关节点发送配对请求；
应答接收步骤：从该中心网关节点接收配对请求应答；
配对判断步骤：中心网关节点是否允许配对，若是，那么记录该中心网关节点的识别代码，否则返回执行周边查找步骤。
与指定CNID中心网关节点配对的流程设计请参见图9，具体包括：
指定查找步骤：查找指定识别代码的中心网关节点；
匹配判断步骤：判断是否找到识别代码匹配的中心网关节点，若是，那么执行发送步骤，否则返回执行指定查找步骤；
发送步骤：向该中心网关节点发送配对请求；
接收应答步骤：从该中心网关节点接收配对请求应答；
判断配对步骤：判断中心网关节点是否允许配对，若是，那么完成配对，准备进入日常业务运行步骤，否则删除已经记录的中心网关节点的识别代码，恢复出厂设置，重新进入查找任意中心网关节点的搜索配对步骤。
普通的无线节点日常运行中的认证流程设计请参见图10，具体包括：
数据包接收步骤：从网络中接收数据包；
数据包判断步骤：判断是否收到数据包，若是，那么执行解析步骤，否则返回数据包接收步骤；
解析步骤：从数据包中解析发送方的节点信息；
节点信息发送步骤：向中心网关节点发送节点信息；
通过判断步骤：判断中心网关节点认证是否通过，若是，那么执行处理步骤，否则丢弃该数据包，不做处理，然后返回数据包接收步骤；
处理步骤：处理数据包中的业务请求；
业务应答步骤：向发送方返回业务应答；
返回步骤：返回数据包接收步骤。
实际系统搭建及测试验证结果：根据以上设计，实际搭建了无线系统进行测试验证。
在测试系统中，根据测试，系统在包含1000个普通的无线节点的情况下，可以在上电启动的5分钟内，完成所有节点的搜索配对工作。在多中心网关节点的测试环境下，在中心网关节点中删除一批已配对的普通无线节点后，这批已删除的普通无线节点，可以在5分钟内完成软重启加入到第二个中心网关节点的流程。
测试结果评估：综合测试结果评估，本发明提出的无线搜索配对方案，是一种易用、快速的无线节点搜索配对方案，能够有效解决现有常见配对方案中的问题，适用于较大规模的智能家居、智能照明应用场景，并且方案成本可控，具有良好的推广可行性和市场推广潜力。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种无线节点自动配对搜索的方法，其特征在于，中心网关节点包括依次执行如下步骤：
启动步骤：启动，进入到日常工作模式；
检测判断步骤：检查是否收到进入搜索配对模式的命令，若是，那么进入搜索配对模式，启动搜索配对步骤，然后返回检测判断步骤；若没有收到进入搜索配对模式的命令，那么执行接收步骤；
接收步骤：接收无线节点配对请求；
认证判断步骤：检查该无线节点是否在认证节点库中，若是，那么返回允许配对应答，否则返回不允许配对应答；
返回步骤：返回执行检测判断步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搜索配对步骤包括：
退出判断步骤：检查是否收到退出搜索配对模式的命令，若是，那么退出搜索配对模式，返回日常运行模式，否则执行请求接收步骤；
请求接收步骤：接收无线节点的配对请求；
认证节点库判断步骤：检查该无线节点是否在认证节点库中，若是，那么返回允许配对应答，然后返回执行退出判断步骤，否则执行写入步骤；
写入步骤：将该无线节点信息写入到认证节点库中，然后返回允许配对应答，然后返回执行退出判断步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，无线节点包括依次执行如下步骤：
读取步骤：读取存储中的中心网关节点的识别代码；
合法判断步骤：判断是否有合法的中心网关节点的识别代码，若是，那么进入查找指定识别代码的中心网关节点的搜索配对步骤，否则进入查找任意中心网关节点的搜索配对步骤；
进入业务步骤：进入日常业务运行步骤。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，查找任意中心网关节点的搜索配对步骤包括：
周边查找步骤：查找周边可用的中心网关节点；
查找判断步骤：是否找到一个中心网关节点，若是，那么执行请求发送步骤，否则返回执行周边查找步骤；
请求发送步骤：向该中心网关节点发送配对请求；
应答接收步骤：从该中心网关节点接收配对请求应答；
配对判断步骤：中心网关节点是否允许配对，若是，那么记录该中心网关节点的识别代码，否则返回执行周边查找步骤；
查找指定识别代码的中心网关节点的搜索配对步骤包括：
指定查找步骤：查找指定识别代码的中心网关节点；
匹配判断步骤：判断是否找到识别代码匹配的中心网关节点，若是，那么执行发送步骤，否则返回执行指定查找步骤；
发送步骤：向该中心网关节点发送配对请求；
接收应答步骤：从该中心网关节点接收配对请求应答；
判断配对步骤：判断中心网关节点是否允许配对，若是，那么完成配对，准备进入日常业务运行步骤，否则删除已经记录的中心网关节点的识别代码，恢复出厂设置，重新进入查找任意中心网关节点的搜索配对步骤。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，日常业务运行步骤包括：
数据包接收步骤：从网络中接收数据包；
数据包判断步骤：判断是否收到数据包，若是，那么执行解析步骤，否则返回数据包接收步骤；
解析步骤：从数据包中解析发送方的节点信息；
节点信息发送步骤：向中心网关节点发送节点信息；
通过判断步骤：判断中心网关节点认证是否通过，若是，那么执行处理步骤，否则丢弃该数据包，不做处理，然后返回数据包接收步骤；
处理步骤：处理数据包中的业务请求；
业务应答步骤：向发送方返回业务应答；
返回步骤：返回数据包接收步骤。
6.一种无线节点自动配对搜索的系统，其特征在于，中心网关节点包括依次执行如下模块：
启动模块：启动，进入到日常工作模式；
检测判断模块：检查是否收到进入搜索配对模式的命令，若是，那么进入搜索配对模式，启动搜索配对模块，然后返回检测判断模块；若没有收到进入搜索配对模式的命令，那么执行接收模块；
接收模块：接收无线节点配对请求；
认证判断模块：检查该无线节点是否在认证节点库中，若是，那么返回允许配对应答，否则返回不允许配对应答；
返回模块：返回执行检测判断模块。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述搜索配对模块包括：
退出判断模块：检查是否收到退出搜索配对模式的命令，若是，那么退出搜索配对模式，返回日常运行模式，否则执行请求接收模块；
请求接收模块：接收无线节点的配对请求；
认证节点库判断模块：检查该无线节点是否在认证节点库中，若是，那么返回允许配对应答，然后返回执行退出判断模块，否则执行写入模块；
写入模块：将该无线节点信息写入到认证节点库中，然后返回允许配对应答，然后返回执行退出判断模块。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，无线节点包括依次执行如下模块：
读取模块：读取存储中的中心网关节点的识别代码；
合法判断模块：判断是否有合法的中心网关节点的识别代码，若是，那么进入查找指定识别代码的中心网关节点的搜索配对模块，否则进入查找任意中心网关节点的搜索配对模块；
进入业务模块：进入日常业务运行模块。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，查找任意中心网关节点的搜索配对模块包括：
周边查找模块：查找周边可用的中心网关节点；
查找判断模块：是否找到一个中心网关节点，若是，那么执行请求发送模块，否则返回执行周边查找模块；
请求发送模块：向该中心网关节点发送配对请求；
应答接收模块：从该中心网关节点接收配对请求应答；
配对判断模块：中心网关节点是否允许配对，若是，那么记录该中心网关节点的识别代码，否则返回执行周边查找模块；
查找指定识别代码的中心网关节点的搜索配对模块包括：
指定查找模块：查找指定识别代码的中心网关节点；
匹配判断模块：判断是否找到识别代码匹配的中心网关节点，若是，那么执行发送模块，否则返回执行指定查找模块；
发送模块：向该中心网关节点发送配对请求；
接收应答模块：从该中心网关节点接收配对请求应答；
判断配对模块：判断中心网关节点是否允许配对，若是，那么完成配对，准备进入日常业务运行模块，否则删除已经记录的中心网关节点的识别代码，恢复出厂设置，重新进入查找任意中心网关节点的搜索配对模块。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，日常业务运行模块包括：数据包接收模块：从网络中接收数据包；
数据包判断模块：判断是否收到数据包，若是，那么执行解析模块，否则返回数据包接收模块；
解析模块：从数据包中解析发送方的节点信息；
节点信息发送模块：向中心网关节点发送节点信息；
通过判断模块：判断中心网关节点认证是否通过，若是，那么执行处理模块，否则丢弃该数据包，不做处理，然后返回数据包接收模块；
处理模块：处理数据包中的业务请求；
业务应答模块：向发送方返回业务应答；
返回模块：返回数据包接收模块。
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