CN112969146B - 一种基于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，采用的装置包括手机APP端，BLE端，CPU；该方法是在APP端使用手机号作为手机蓝牙端通信地址，在BLE端使用电梯相关唯一ID作为地址，在电梯用梯的相关场景下，多个APP或多个蓝牙BLE端同时互相广播数据，依托于应用层协议的地址导引检索，完成各自的协议交互，在下行数据中使用CRC16方式压缩目的APP地址，利用一条广播报文帧搭载多条下行消息回复，使BLE端具备1对多APP通信能力。本发明提供的方法，在应用协议层采用地址压缩码校验加消息序号的的方式实现多请求、高并发通信，从而保证在同一时刻，快速响应多人并发用梯请求并进行回复。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电梯领域的通信方法，具体地，涉及一种基于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法。
背景技术
现有电梯乘客呼梯、用梯权限登记时，大多采用IC卡进行刷卡授权，乘客使用前需到物业中心进行登记领取实体卡片，通过电脑客户端注册发行相关的权限信息，倘若卡片丢失还需要挂失注销、重新申领；此外由于受实体卡发卡成本或者流程限制，在商场或者写字楼对于需要授权的访客也会大大增加权限发放的时间成本和劳力成本。综上，使用IC卡作为电梯权限发放的方式存在着发卡流程复杂、卡片易遗失、管理不便捷、不够环保等问题。
同时，鉴于现在智能手机的普及，并且蓝牙已成为智能手机的标配外设，无论是高端、中端、低端手机均配备并支持蓝牙协议，这从根本上给蓝牙在电梯上的应用提供了硬件基础。蓝牙技术在电梯用梯技术上的应用方式主流的还是使用建立连接的方式，但是纯粹的使用建立连接再进行交互通信存在着建立连接时延长、并发通信数量受限的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电梯领域的通信方法，针对现有问题，使用手机蓝牙进行用梯权限申请，创造性地在应用协议层采用地址压缩码校验加消息序号的的方式实现多请求、高并发通信，从而保证在同一时刻，快速响应多人并发用梯请求并进行回复。
为了达到上述目的，本发明提供了一种基于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其中，所述的方法采用的装置包括：手机APP端，蓝牙模块端即BLE端，处理器端即CPU端；该高效通信方法是在APP端使用手机号作为手机蓝牙端通信地址，在BLE端使用电梯相关唯一ID作为地址，在电梯用梯的相关场景下，多个APP或多个蓝牙BLE端同时互相广播数据，依托于应用层协议的地址导引检索，完成各自的协议交互，在下行数据中使用CRC16方式压缩目的APP地址，利用一条广播报文帧搭载多条下行消息回复，使BLE端具备1对多APP通信能力，在多人同时使用APP用梯请求时，高效完成消息的下行回复，提高通信成功率。
上述的用于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其中，所述的方法中系统通信的模块包括APP端、BLE端、CPU端，实际使用场景中包括多个APP端和BLE端，APP端和BLE端必须是系统指定唯一的地址ID，以保证通信正常完成和握手建立；APP端采用手机号的后10位的BCD码作为唯一ID；BLE端和CPU端直连，由CPU端直接配置一个与电梯编号相关的唯一ID，采用3字节作为BLE端地址，BLE端的ID显示体现在蓝牙名称上，再加上电梯蓝牙名称前缀识别头，作为APP端识别当前用户是否具有此电梯使用权限的标识。
上述的用于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其中，所述的方法基于蓝牙协议4.2及以上版本，应用层协议基于广播协议中的ADV_IND类型，即通用广播报文，每条广播报文有效可用数据载荷长度为31字节，根据其特征制定APP端、BLE端和CPU端的三端通信交互协议；手机蓝牙、BLE端均工作在从模式，通过广播数据在通信范围内实现互广播式通信，对广播消息内容定义源地址、目的地址、命令内容的字段来实现多部手机无须与BLE端建立连接而同时与之通信，满足多人同时高效率的用梯，进行呼梯/登记的需求。
上述的用于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其中，所述的手机APP端负责调用系统蓝牙功能函数，包含发送蓝牙广播和监听蓝牙广播消息；CPU端设有MCU，负责处理用户APP端消息处理和电梯控制器的交互；BLE端缓存并转发APP端和CPU端消息。
上述的用于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其中，所述的方法中的通信过程为：BLE端每次上电都通过CPU端获取到当前电梯相关联唯一映射的蓝牙名称，APP端扫描蓝牙名称后与当前用户数据库对比是否具有本电梯权限，若有权限使用此电梯，则APP端通过蓝牙广播发起用梯请求，使用ASK1消息格式发送，BLE端收到APP的ASK1消息后通过串口转发给分CPU端，CPU端接收到ASK1消息后比对用户权限及电梯是否可执行状态给予返回RET1消息；ASK1和RET1是一对握手协议，通过地址校验和消息序号保证握手，当APP端接收到RET1消息后，解析到DATA段状态，反馈给用户当前电梯执行状态结果。
上述的用于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其中，所述的通信过程中，APP扫描到可用的电梯的蓝牙名称后，以Ts1周期发送ASK1消息到BLE端，BLE端透传此消息到CPU端，CPU端判定当前用户权限和电梯状态后，给予APP端RET1消息返回，当APP端在Ttimeout1内收到RET1消息即完成一次通信，若超时Ttimeout1未收到消息则说明此次握手请求失败；该过程中，BLE端通过串口接收来自CPU的RET_BLOCK消息，每条消息一个RET_BLOCK，向发送buf中存入一个RET_BLOCK，并进行防重复处理；当APP端接收到任何一条蓝牙广播消息校验CS后，检索其中每一条消息的RET_BLOCK，核对其中的CRC16压缩码与自身手机号产生压缩码是否匹配，同时比对当前ASK1请求消息序号，若两者比对成功，则说明请求得到回复完成一次握手通信。
上述的用于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其中，所述的BLE端内最多存储8个RET_BLOCK数据，每一个RET_BLOCK的广播发送生命周期为RET_BLOCK_St时间，受限于蓝牙广播长度限制，BLE每条广播消息最多能发送4个RET_BLOCK数据，当待发送RET_BLOCK数量m≤4时，广播只发送一条；数量m≤8时，广播发送两条消息，当其中任何一个RET_BLOCK的生命周期结束则在发送位置填零，同时当m≤4时候，变回发送一条消息。
上述的用于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其中，所述的方法中，由于ASK1和RET1两种消息类型的数据传输不同，制定两种协议格式，分别为APP端到MCU上行的协议格式A，以及CPU端到APP端下行的协议格式B；协议格式A的目的ID为BLE端ID，通过BLE端蓝牙名称后6字节每两位转化为十六进制值而得，源ID为当前手机APP手机号的后10位，每二位转化为压缩BCD码表示，长度为指示指令类型+数据占用的字节长度，CS校验是由目的ID+源ID+长度+指令类型+数据的所有字段之和取低字节值。
上述的用于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其中，所述的协议格式B的长度为N×4字节，每个RET_BLOCK有4字节，每条消息有N个RET_BLOCK，当RET1消息在CPU端到BLE端传递时，N＝1，当RET1消息在BLE端到APP端传递时N≤4；N的具体取值标准取决于RET1的传输对象，当CPU端到BLE端间传输时N＝1，当BLE端转发CPU消息到APP时候，0≤N≤4，此时取决于BLE端当前缓存发送N个RET_BLOCK；CS校验为长度+RET_BLOCK数据之和取低字节值；RET_BLOCK由CRC16+MSG_INDEX+DATA三部分组成。
上述的用于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其中，所述的CRC16的算法采用CRC16-MODBUS标准，CRC16验证码由手机号码去掉第一位1之后的后面10位，对应5个十六进制字节数据，通过CRC16-MODBUS算法生成的2字节数据；MSG_INDEX为消息序号，与之对应的是上行消息发送的消息序号，APP接收到消息后首先判断CRC16校验码是否通过，再次判断MSG_INDEX是否一致，两者皆验证通过才能使用消息中的DATA派梯数据；APP端接收到RET1消息后，通过计算当前用户手机号的CRC16-MODBUS编码，同时比对消息序号，确定当时收到的消息是否是本机消息，依此获得上一次请求的电梯反馈信息并显示给用户查看。
本发明提供的用于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法具有以下优点：
使用本发明将手机蓝牙广播技术应用到电梯用梯场景时，主要优点如下：
(1)便利性：使用本发明后手机可安装专用APP，直连数据服务器，用户可直接使用手机号注册登记并申请权限，无需到物业或者数据中心当面申请；
(2)数字化：使用本发明后，无需实体卡，不存在卡片丢失情况，即使手机丢失，亦可使用手机号码再次申请绑定账户，同时更方便用户追溯使用电梯的履历情况。
(3)无卡化：使用本发明后，无需发卡持卡，低碳、环保。
(4)无接触化：使用本发明后，用户可实现无需接触电梯实体按键即可对电梯进行召唤、登记等操作。
(5)支持多人并发场景：使用本发明后，可实现多人同时发起用梯、呼梯请求，而不用排队刷卡，很好的解决写字楼上下班高峰时段的用梯权限排队问题，而传统IC卡则需要多个刷卡器方能实现。
附图说明
图1为本发明的用于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法的系统装置组成示意图。
图2为本发明的用于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法的通信链路示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明提供的用于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，该方法采用的装置包括：手机APP端，蓝牙模块端即BLE端，处理器端即CPU端；该高效通信方法是在APP端使用手机号作为手机蓝牙端通信地址，在BLE端使用电梯相关唯一ID作为地址，在电梯用梯的相关场景下，多个APP或多个蓝牙BLE端同时互相广播数据，依托于应用层协议的地址导引检索，完成各自的协议交互，在下行数据中使用CRC16方式压缩目的APP地址，利用一条广播报文帧搭载多条下行消息回复，使BLE端具备1对多APP通信能力，在多人同时使用APP用梯请求时，高效完成消息的下行回复，提高通信成功率。
该方法中系统通信的模块包括APP端、BLE端、CPU端，实际使用场景中包括多个APP端和BLE端，APP端和BLE端必须是系统指定唯一的地址ID，以保证通信正常完成和握手建立；APP端采用手机号的后10位的BCD码作为唯一ID；BLE端和CPU端直连，由CPU端直接配置一个与电梯编号相关的唯一ID，采用3字节作为BLE端地址，BLE端的ID显示体现在蓝牙名称上，再加上电梯蓝牙名称前缀识别头，作为APP端识别当前用户是否具有此电梯使用权限的标识。
该方法基于蓝牙协议4.2及以上版本，应用层协议基于广播协议中的ADV_IND(非定向广播)类型，即通用广播报文，每条广播报文有效可用数据载荷长度为31字节，根据其特征制定APP端、BLE端和CPU端的三端通信交互协议；手机蓝牙、BLE端均工作在从模式，通过广播数据在通信范围内实现互广播式通信，对广播消息内容定义源地址、目的地址、命令内容的字段来实现多部手机无须与BLE端建立连接而同时与之通信，满足多人同时高效率的用梯，进行呼梯/登记的需求。
ADV_IND即可连接的非定向广播，是最常见的蓝牙广播类型包括广播数据和扫描响应数据，它表示当前设备可以接受任何设备的连接请求，同时在报文中可搭载用户自定义数据。主从模式是一种客户端/服务器结构，客户端与服务器之间是主从关系，是一种一对多的模式，它的信息和数据需要保存在服务器上，若用户要浏览和下载信息，必须先访问服务器，才能浏览和下载信息，而且客户机之间没有交互的能力。
手机APP端负责调用系统蓝牙功能函数，包含发送蓝牙广播和监听蓝牙广播消息；CPU端设有MCU(微控制单元)，负责处理用户APP端消息处理和电梯控制器的交互；BLE端缓存并转发APP端和CPU端消息。
该方法中的通信过程为：BLE端每次上电都通过CPU端获取到当前电梯相关联唯一映射的蓝牙名称，APP端扫描蓝牙名称后与当前用户数据库对比是否具有本电梯权限，若有权限使用此电梯，则APP端通过蓝牙广播发起用梯请求，使用ASK1消息格式发送，BLE端收到APP的ASK1消息后通过串口转发给分CPU端，CPU端接收到ASK1消息后比对用户权限及电梯是否可执行状态给予返回RET1消息；ASK1和RET1是一对握手协议，通过地址校验和消息序号保证握手，当APP端接收到RET1消息后，解析到DATA(数据)段状态，反馈给用户当前电梯执行状态结果。
该通信过程中，APP扫描到可用的电梯的蓝牙名称后，以Ts1周期发送ASK1消息到BLE端，BLE端透传此消息到CPU端，CPU端判定当前用户权限和电梯状态后，给予APP端RET1消息返回，当APP端在Ttimeout1内收到RET1消息即完成一次通信，若超时Ttimeout1未收到消息则说明此次握手请求失败；该过程中，BLE端通过串口接收来自CPU的RET_BLOCK消息，每条消息一个RET_BLOCK，向发送buf(缓冲区)中存入一个RET_BLOCK，并进行防重复处理；当APP端接收到任何一条蓝牙广播消息校验CS后，检索其中每一条消息的RET_BLOCK，核对其中的CRC16压缩码与自身手机号产生压缩码是否匹配，同时比对当前ASK1请求消息序号，若两者比对成功，则说明请求得到回复完成一次握手通信。
BLE端内最多存储8个RET_BLOCK数据，每一个RET_BLOCK的广播发送生命周期为RET_BLOCK_St时间，受限于蓝牙广播长度限制，BLE每条广播消息最多能发送4个RET_BLOCK数据，当待发送RET_BLOCK数量m≤4时，广播只发送一条；数量m≤8时，广播发送两条消息，当其中任何一个RET_BLOCK的生命周期结束则在发送位置填零，同时当m≤4时候，变回发送一条消息。
该方法中，由于ASK1和RET1两种消息类型的数据传输不同，制定两种协议格式，分别为APP端到MCU上行的协议格式A，以及CPU端到APP端下行的协议格式B；协议格式A的目的ID为BLE端ID，通过BLE端蓝牙名称后6字节每两位转化为十六进制值而得，源ID为当前手机APP手机号的后10位，每二位转化为压缩BCD码表示，长度为指示指令类型+数据占用的字节长度，CS校验是由目的ID+源ID+长度+指令类型+数据的所有字段之和取低字节值。BCD码(Binary-Coded Decimal)，是用4位二进制数来表示1位十进制数中的0～9这10个数码，是一种二进制的数字编码形式，用二进制编码的十进制代码。
协议格式B的长度为N×4字节，每个RET_BLOCK有4字节，每条消息有N个RET_BLOCK，当RET1消息在CPU端到BLE端传递时，N＝1，当RET1消息在BLE端到APP端传递时N≤4；N的具体取值标准取决于RET1的传输对象，当CPU端到BLE端间传输时N＝1，当BLE端转发CPU消息到APP时候，0≤N≤4，此时取决于BLE端当前缓存发送N个RET_BLOCK；CS校验为长度+RET_BLOCK数据之和取低字节值；RET_BLOCK由CRC16+MSG_INDEX+DATA三部分组成。
CRC16的算法采用CRC16-MODBUS标准，CRC16验证码由手机号码去掉第一位1之后的后面10位，对应5个十六进制字节数据，通过CRC16-MODBUS算法生成的2字节数据；MSG_INDEX为消息序号，与之对应的是上行消息发送的消息序号，APP接收到消息后首先判断CRC16校验码是否通过，再次判断MSG_INDEX是否一致，两者皆验证通过才能使用消息中的DATA，即派梯数据；APP端接收到RET1消息后，通过计算当前用户手机号的CRC16-MODBUS编码，同时比对消息序号，确定当时收到的消息是否是本机消息，依此获得上一次请求的电梯反馈信息并显示给用户查看。
CRC16校验算法，即采用循环校验码(CRC码)，是数据通信领域中最常用的一种差错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。生成CRC码的基本原理是任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅为‘0’和‘1’取值的多项式一一对应。最常用的CRC-16校验，可根据Modbus协议进行信息发送。
下面结合实施例对本发明提供的用于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法做更进一步描述。
实施例1
一种基于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，该方法的应用装置由三部分组成，分别是手机APP端(以下简称APP端)，蓝牙模块端(BLE端)，处理器端(CPU)。参见图1所示。
该方法应用在蓝牙协议4.2及以上版本，应用层协议基于广播协议中的ADV_IND类型——通用广播报文，每条广播报文有效可用数据载荷长度为31字节，以下基于此特征制定三端(APP端、BLE端和CPU端)通信交互协议。手机蓝牙、BLE端均工作在从模式，通过广播数据在通信范围内实现“互广播式通信”，对广播消息内容定义“源地址”“目的地址”“命令内容”等字段来实现多部手机无须与BLE端建立连接而同时与之通信，满足多人同时高效率的用梯(呼梯/登记)需求。
手机APP端负责调用系统蓝牙功能函数，包含发送蓝牙广播和监听蓝牙广播消息。CPU端负责处理用户APP端消息处理和电梯控制器的交互。BLE端缓存并转发APP端和CPU端消息。
该方法中，通信流程原理如下：BLE端每次上电都可通过CPU端获取到当前电梯相关联唯一映射的蓝牙名称，APP端扫描蓝牙名称后与当前用户数据库对比是否具有本电梯权限，若可使用此电梯，则APP端通过蓝牙广播发起用梯请求，使用ASK1消息格式发送，BLE端收到APP的ASK1消息后通过串口转发给分CPU端，CPU端接收到ASK1消息后比对用户权限及电梯是否可执行状态给予返回RET1消息。ASK1和RET1是一对握手协议，通过地址校验和消息序号保证握手。当APP端接收到RET1消息后，解析到date段状态即可反馈给用户当前电梯执行状态结果。通信链路原理参见图2所示。
该方法中，通信模块的地址制定如下：参与整个系统通信的模块包括APP、BLE端、CPU端，实际使用场景会遇到多个APP端、多个BLE端的情形。故APP端和BLE端都必须是系统指定唯一的地址ID，方可保证通信正常完成和握手建立。APP端结合手机使用的特点，采用手机号的后10位的BCD码作为唯一ID，例如13912345678，即为0x39 0x12 0x34 0x56 0x78。BLE端和CPU端因为是直连，所以由CPU端直接配置一个与电梯编号相关的唯一ID即可，此处采用3字节作为BLE端地址，如0x11 0x22 0x33。此BLE端ID会显式的体现在蓝牙名称上，另加上电梯蓝牙名称前缀是识别头“Elveator”，蓝牙名称即为Elevator112233，作为APP端识别当前用户是否具有此电梯使用权限的重要标识。
该方法中，通信协议制定如下：考虑到ASK1和RET1两种消息类型的数据传输特别不一样，制定了两种协议格式。
协议格式A(APP->MCU上行)，如下表1所示。
表1.协议格式A参数表。
目的ID：即BLE端ID，通过BLE端蓝牙名称后6字节每两位转化为十六进制值即可，如Elevator112233，则此BLE端地址即0x11 0x22 0x33；
源ID：即当前手机APP手机号的后10位，每二位转化为压缩BCD码表示，如：13912345678，APP ID即为0x39 0x12 0x34 0x56 0x78。
长度：指示“指令类型”+“数据”占用的字节长度。
CS校验：由“目的ID+源ID+长度+指令类型+数据”所有字段之和取低字节值。
协议格式B(APP<-CPU下行)，如下表2所示。
表2.协议格式B参数表。
长度：N×4字节，每个RET_BLOCK有4字节，每条消息有N个RET_BLOCK，当RET1消息在CPU->BLE端传递时，N＝1。当RET1消息在BLE->APP端传递时N≤4.(N的具体取值标准取决于RET1的传输对象，当CPU->BLE间传输时N＝1，当BLE端转发CPU消息到APP时候，0≤N≤4，此时取决于BLE端当前缓存发送N个RET_BLOCK)。
CS校验：长度+RET_BLOCK数据之和取低字节值。
RET_BLOCK：由3部分组成CRC16+MSG_INDEX+DATA。
注：CRC16算法采用CRC16-MODBUS标准。
CRC16验证码由手机号码去掉第一位1之后的后面10位，对应5个十六进制字节数据，通过CRC16-MODBUS算法生成的2字节数据。如手机号18516699978，截取得到0x85，0x16，0x69，0x99，0x80五个数据后，通过CRC16-MODBUS算法生成CRC16校验码得到0xF8 0x57。
MSG_INDEX:消息序号，与之对应的是上行消息发送的消息序号，APP接收到消息后首先判断CRC16校验码是否通过，再次判断MSG_INDEX是否一致，两者皆验证通过才能使用消息中的DATA派梯数据。APP端接收到RET1消息后，通过计算当前用户手机号的CRC16-MODBUS编码，同时比对消息序号，即可确定当时收到的消息是否是本机消息，依此获得上一次请求的电梯反馈信息并显示给用户查看。
该方法中，详细的通信流程如下：APP扫描到可用的电梯的蓝牙名称后，以Ts1周期发送ASK1消息到BLE端，BLE端透传此消息到CPU端，CPU端判定当前用户权限和电梯状态后，给予APP端RET1消息返回，当APP端在Ttimeout1内收到RET1消息即完成一次通信，若超时Ttimeout1未收到消息则说明此次握手请求失败。过程中，BLE端通过串口接收来自CPU的RET_BLOCK消息(每条消息一个RE_BLOCK)，向发送buf中存入一个RET_BLOCK(需进行防重复处理)，BLE端内最多存储8个RET_BLOCK数据，每一个RET_BLOCK的广播发送生命周期是RET_BLOCK_St时间(可通过命令配置，默认5秒)，受限于蓝牙广播长度限制(31字节)，BLE每条广播消息最多能发送4个RET_BLOCK数据，当待发送RET_BLOCK数量m≤4时，广播只发送一条；数量m≤8时，广播发送两条消息。当其中任何一个RET_BLOCK的生命周期结束则在发送位置填零0x00 0x00 0x00 0x00，同时当m≤4时候，变回发送一条消息。
BLE无RET_BLOCK消息发送空闲状态时：发送11 AB 10 00 00 00 00 00 00 00 0000 00 00 00 00 00 00 00 10。
场景示范如下：
1)CPU->BLE发送RET_BLOCK_01:0x11 0x11 0x11 0x11
消息：11AB 04 11 11 11 11 48
2)BLE收到RET_BLOCK_01，RET_BLOCK_01_St计时，立即发送广播消息
广播消息：11 AB 10 11 11 11 11 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 54
3)MCU->BLE发送RET_BLOCK_02:0x22 0x22 0x22 0x22
消息：11AB 04 22 22 22 22 48
4)BLE收到RET_BLOCK_02，立即发送广播消息
广播消息：11 AB 10 11 11 11 11 22 22 22 22 00 00 00 00 00 00 00 00 DC
5)RET_BLOCK_01_St计时超时后，BLE广播消息
广播消息：11 AB 10 00 00 00 00 22 22 22 22 00 00 00 00 00 00 00 00 10
.....
x)m＝8，此时BLE广播两条消息：
广播消息1：11 AB 10 11 11 11 11 22 22 22 22 33 33 33 33 44 44 44 44B8
广播消息2：11 AB 10 55 55 55 55 66 66 66 66 77 77 77 77 88 88 88 88 F8
x+1)当RET_BLOCK_01_St、RET_BLOCK_02_St、RET_BLOCK_03_St RET_BLOCK_04_St超时后，广播消息：
广播消息1：11 AB 10 55 55 55 55 66 66 66 66 77 77 77 77 88 88 88 88 F8
.......
x+x)所有RET_BLOCK_St超时后，BLE广播消息：
13EF 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 10
以上，当APP端接收到任何一条蓝牙广播消息校验CS后，检索其中每一条消息的RET_BLOCK，核对其中的CRC16压缩码与自身手机号产生压缩码是否匹配，同时比对当前ASK1请求消息序号，若两者比对成功，则说明请求得到回复完成一次握手通信。
综上，在APP端使用手机号作为手机蓝牙端通信地址，在BLE端使用电梯相关唯一ID作为地址，相关场景下，多个APP或多个蓝牙BLE端同时互相广播数据，依托于应用层协议的地址导引检索，完成各自的协议交互，在下行数据中使用CRC16方式压缩目的APP地址，充分利用一条广播报文帧“搭载”多条下行消息回复，节约了下行带宽和消息占用时隙，客观上增加了下行数据回复成功率，使BLE端具备1对多APP通信能力，具体成果体现就是在多人同时使用APP用梯请求时，更高效完成消息的下行回复，提高通信成功率。
本发明提供的用于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，针对IC卡在电梯使用权限上的应用存在发卡麻烦、卡片易遗失、权限变更难、并发使用存在冲突的问题，提出使用BLE广播透方式实现用梯请求消息和电梯响应消息的交互，即在BLE广播内容中做定制化应用层协议交互。本发明通过使用手机蓝牙进行用梯权限申请，创造性的在应用协议层采用地址压缩码校验(CRC16)加消息序号的的方式实现多请求、高并发通信，从而保证在同一时刻，快速响应多人并发用梯请求并进行回复。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种基于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其特征在于，所述的方法采用的装置包括：手机APP端，蓝牙模块端即BLE端，处理器端即CPU端；该高效通信方法是在APP端使用手机号作为手机蓝牙端通信地址，在BLE端使用电梯相关唯一ID作为地址，在电梯用梯的相关场景下，多个APP或多个BLE端同时互相广播数据，依托于应用层协议的地址导引检索，完成各自的协议交互，在下行数据中使用CRC16方式压缩目的APP地址，利用一条广播报文帧搭载多条下行消息回复，使BLE端具备1对多APP通信能力，在多人同时使用APP用梯请求时，高效完成消息的下行回复，提高通信成功率；
所述的方法中的通信过程为：BLE端每次上电都通过CPU端获取到当前电梯相关联唯一映射的蓝牙名称，APP端扫描蓝牙名称后与当前用户数据库对比是否具有本电梯权限，若有权限使用此电梯，则APP端通过蓝牙广播发起用梯请求，使用ASK1消息格式发送，BLE端收到APP的ASK1消息后通过串口转发给分CPU端，CPU端接收到ASK1消息后比对用户权限及电梯是否可执行状态给予返回RET1消息；ASK1和RET1是一对握手协议，通过地址校验和消息序号保证握手，当APP端接收到RET1消息后，解析到date段状态，反馈给用户当前电梯执行状态结果；
所述的通信过程中，APP扫描到可用的电梯的蓝牙名称后，以Ts1周期发送ASK1消息到BLE端，BLE端透传此消息到CPU端，CPU端判定当前用户权限和电梯状态后，给予APP端RET1消息返回，当APP端在Ttimeout1内收到RET1消息即完成一次通信，若超时Ttimeout1未收到消息则说明此次握手请求失败；该过程中，BLE端通过串口接收来自CPU的RET_BLOCK消息，每条消息一个RET_BLOCK，向发送buf中存入一个RET_BLOCK，并进行防重复处理；当APP端接收到任何一条蓝牙广播消息校验CS后，检索其中每一条消息的RET_BLOCK，核对其中的CRC16压缩码与自身手机号产生压缩码是否匹配，同时比对当前ASK1请求消息序号，若两者比对成功，则说明请求得到回复完成一次握手通信；
所述的BLE端内最多存储8个RET_BLOCK数据，每一个RET_BLOCK的广播发送生命周期为RET_BLOCK_St时间，受限于蓝牙广播长度限制，BLE每条广播消息最多能发送4个RET_BLOCK数据，当待发送RET_BLOCK数量m≤4时，广播只发送一条；数量m≤8时，广播发送两条消息，当其中任何一个RET_BLOCK的生命周期结束则在发送位置填零，同时当m≤4时候，变回发送一条消息。
2.如权利要求1所述的一种基于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其特征在于，所述的方法中系统通信的模块包括APP端、BLE端、CPU端，实际使用场景中包括多个APP端和BLE端，APP端和BLE端必须是系统指定唯一的地址ID，以保证通信正常完成和握手建立；APP端采用手机号的后10位的BCD码作为唯一ID；BLE端和CPU端直连，由CPU端直接配置一个与电梯编号相关的唯一ID，采用3字节作为BLE端地址，BLE端的ID显示体现在蓝牙名称上，再加上电梯蓝牙名称前缀识别头，作为APP端识别当前用户是否具有此电梯使用权限的标识。
3.如权利要求1所述的一种基于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其特征在于，所述的方法基于蓝牙协议4.2及以上版本，应用层协议基于广播协议中的ADV_IND类型，即通用广播报文，每条广播报文有效可用数据载荷长度为31字节，根据其特征制定APP端、BLE端和CPU端的三端通信交互协议；手机蓝牙、BLE端均工作在从模式，通过广播数据在通信范围内实现互广播式通信，对广播消息内容定义源地址、目的地址、命令内容的字段来实现多部手机无须与BLE端建立连接而同时与之通信，满足多人同时高效率的用梯，进行呼梯/登记的需求。
4.如权利要求1所述的一种基于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其特征在于，所述的手机APP端负责调用系统蓝牙功能函数，包含发送蓝牙广播和监听蓝牙广播消息；CPU端设有MCU，负责处理用户APP端消息处理和电梯控制器的交互；BLE端缓存并转发APP端和CPU端消息。
5.如权利要求1所述的一种基于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其特征在于，所述的方法中，由于ASK1和RET1两种消息类型的数据传输不同，制定两种协议格式，分别为APP端到MCU上行的协议格式A，以及CPU端到APP端下行的协议格式B；协议格式A的目的ID为BLE端ID，通过BLE端蓝牙名称后6字节每两位转化为十六进制值而得，源ID为当前手机APP手机号的后10位，每二位转化为压缩BCD码表示，长度为指示指令类型+数据占用的字节长度，CS校验是由目的ID+源ID+长度+指令类型+数据的所有字段之和取低字节值。
6.如权利要求5所述的一种基于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其特征在于，所述的协议格式B的长度为N×4字节，每个RET_BLOCK有4字节，每条消息有N个RET_BLOCK，当RET1消息在CPU端到BLE端传递时，N＝1，当RET1消息在BLE端到APP端传递时N≤4；N的具体取值标准取决于RET1的传输对象，当CPU端到BLE端间传输时N＝1，当BLE端转发CPU消息到APP时候，0≤N≤4，此时取决于BLE端当前缓存发送N个RET_BLOCK；CS校验为长度+RET_BLOCK数据之和取低字节值；RET_BLOCK由CRC16+MSG_INDEX+DATA三部分组成。
7.如权利要求6所述的一种基于蓝牙广播在电梯用梯场景下的高效通信方法，其特征在于，所述的CRC16的算法采用CRC16-MODBUS标准，CRC16验证码由手机号码去掉第一位1之后的后面10位，对应5个十六进制字节数据，通过CRC16-MODBUS算法生成的2字节数据；MSG_INDEX为消息序号，与之对应的是上行消息发送的消息序号，APP接收到消息后首先判断CRC16校验码是否通过，再次判断MSG_INDEX是否一致，两者皆验证通过才能使用消息中的DATA派梯数据；APP端接收到RET1消息后，通过计算当前用户手机号的CRC16-MODBUS编码，同时比对消息序号，确定当时收到的消息是否是本机消息，依此获得上一次请求的电梯反馈信息并显示给用户查看。
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