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BLE概述

BLE分為兩部分：控制器和主機。對于4.0以前的藍(lán)牙，這兩部分是分開的。所有profile(用來定義設(shè)備或組件的角色)和應(yīng)用都建構(gòu)在GAP或GATT之上。下面由結(jié)構(gòu)圖的底層組件開始介紹。

協(xié)議梭的實現(xiàn)方式采用分層的思想，控制器部分包括物理層、鏈路層、主機控制接口層主機部分包括邏輯鏈路控制及自適應(yīng)協(xié)議層、安全管理層、屬性協(xié)議層、通用訪問配置文件層、通用屬性配置文件層;上層可以調(diào)用下層提供的函數(shù)來實現(xiàn)需要的功能。

PHY層：1Mbps自適應(yīng)跳頻GFSK(高斯頻移鍵控)，運行在免證的2.4GHz。

LL層為RF控制器(射頻)，控制設(shè)備處于準(zhǔn)備(standby)、廣播、監(jiān)聽/掃描(scan)、初始化、連接，這五種狀態(tài)中任一種。

HCI層：為接口層，向上為主機提供軟件應(yīng)用程序接口(API)，對外為外部硬件控制接口，可以通過串口、SPI、USB來實現(xiàn)設(shè)備控制。

L2CAP層：提供數(shù)據(jù)封裝服務(wù)

SM層(加密);提供配對和密匙分發(fā)，實現(xiàn)安全連接和數(shù)據(jù)交換

ATT層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)檢索

GATT層：出納負(fù)責(zé)處理向上與應(yīng)用打交道，而GATT負(fù)責(zé)向下把檢索任務(wù)子進程交給ATT層去做，其關(guān)鍵工作是把為檢索工作提供合適的profile結(jié)構(gòu)，而profile由檢索關(guān)鍵詞(characteristics)組成。

GAP層：向上提供應(yīng)用程序接口，向下管理各層的相應(yīng)的功能，尤其是指示LL層的五種狀態(tài)切換，指導(dǎo)SM層做好加密工作。

BLE 啟動流程

在IAR 工程的左側(cè)有很多文件夾，如APP 、HAL、OSAL、 PROFILES等，如圖下圖所示， 這些文件夾下面包含了很多源代碼，這種實現(xiàn)方式與藍(lán)牙4.0 BLE 協(xié)議的分層思想是相對應(yīng)的，盡量將實現(xiàn)某些功能的函數(shù)放在同一個文件夾下。

圖 BLE 4.0 工程列表

下面從main()函數(shù)入手，看看main函數(shù)都做啦哪些工作。下找到simpleBLECentral_Main.c文件中的main函數(shù)入口。代碼如下：

int main(void)

{

/* Initialize hardware */

HAL_BOARD_INIT();

// Initialize board I/O

InitBoard( OB_COLD );

/* Initialze the HAL driver */

HalDriverInit();

/* Initialize NV system */

osal_snv_init();

/* Initialize LL */

/* Initialize the operating system */

osal_init_system();

/* Enable interrupts */

HAL_ENABLE_INTERRUPTS();

// Final board initialization

InitBoard( OB_READY );

#if defined ( POWER_SAVING )

osal_pwrmgr_device( PWRMGR_BATTERY );

#endif

/* Start OSAL */

osal_start_system(); // No Return from here

return 0;

}

在main函數(shù)中大部分是對CC2540的初始化和對無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的配置。主要的就是osal_start_system()函數(shù)的處理，這是重點，只有執(zhí)行這個函數(shù)，藍(lán)牙BLE的協(xié)議棧才是真正的運行。

為下函數(shù)為任務(wù)啟動過程。實現(xiàn)不停的查看事件表，如果有事件發(fā)生就調(diào)用相應(yīng)的事件處理函數(shù)。

void osal_run_system( void )

{

uint8 idx = 0;

#ifndef HAL_BOARD_CC2538

osalTimeUpdate();

#endif

Hal_ProcessPoll();

do {

if (tasksEvents[idx]) // Task is highest priority that is ready.

{

break;

}

} while (++idx < tasksCnt);

if (idx < tasksCnt)

{

uint16 events;

halIntState_t intState;

HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION(intState);

events = tasksEvents[idx];

tasksEvents[idx] = 0; // Clear the Events for this task.

HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION(intState);

activeTaskID = idx;

events = (tasksArr[idx])( idx, events );

activeTaskID = TASK_NO_TASK;

HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION(intState);

tasksEvents[idx] |= events; // Add back unprocessed events to the current task.

HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION(intState);

}

#if defined( POWER_SAVING )

else // Complete pass through all task events with no activity?

{

osal_pwrmgr_powerconserve(); // Put the processor/system into sleep

}

#endif

/* Yield in case cooperative scheduling is being used. */

#if defined (configUSE_PREEMPTION) && (configUSE_PREEMPTION == 0)

{

osal_task_yield();

}

#endif

}

事件處理函數(shù)

如果有事件調(diào)用SimpleBLEPeripheral_ProcessEvent()函數(shù)處理相應(yīng)的消息事件。在simpleBLECentral.c文件中。

uint16 SimpleBLECentral_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )

{

VOID task_id; // OSAL required parameter that isn't used in this function

if ( events & SYS_EVENT_MSG )

{

uint8 *pMsg;

if ( (pMsg = osal_msg_receive( simpleBLETaskId )) != NULL )

{

simpleBLECentral_ProcessOSALMsg( (osal_event_hdr_t *)pMsg );

// Release the OSAL message

VOID osal_msg_deallocate( pMsg );

}

// return unprocessed events

return (events ^ SYS_EVENT_MSG);

}

if ( events & START_DEVICE_EVT )

{

// Start the Device

VOID GAPCentralRole_StartDevice( (gapCentralRoleCB_t *) &simpleBLERoleCB );

// Register with bond manager after starting device

GAPBondMgr_Register( (gapBondCBs_t *) &simpleBLEBondCB );

//自動開始搜索

if ( !simpleBLEScanning & simpleBLEScanRes == 0 )

{

simpleBLEScanning = TRUE;

simpleBLEScanRes = 0;

GAPCentralRole_StartDiscovery( DEFAULT_DISCOVERY_MODE,

DEFAULT_DISCOVERY_ACTIVE_SCAN,

DEFAULT_DISCOVERY_WHITE_LIST );

LCD_WRITE_STRING( "Scanning...", HAL_LCD_LINE_1 );

}

else

{

LCD_WRITE_STRING( "No Scan", HAL_LCD_LINE_1 );

}

return ( events ^ START_DEVICE_EVT );

}

if ( events & START_DISCOVERY_EVT )

{

simpleBLECentralStartDiscovery( );

return ( events ^ START_DISCOVERY_EVT );

}

// Discard unknown events

return 0;

}

接收數(shù)據(jù)

本函數(shù)主要是處理無線的數(shù)據(jù)，如把接收到的數(shù)據(jù)打印到串口終端。打印函數(shù)如以下代碼中的紅色字體部分。注意紅色部分。

static void simpleBLECentralProcessGATTMsg( gattMsgEvent_t *pMsg )

{

if ( simpleBLEState != BLE_STATE_CONNECTED )

{

// In case a GATT message came after a connection has dropped,

// ignore the message

return;

}

if ( ( pMsg->method == ATT_READ_RSP ) ||

( ( pMsg->method == ATT_ERROR_RSP ) &&

( pMsg->msg.errorRsp.reqOpcode == ATT_READ_REQ ) ) )

{

if ( pMsg->method == ATT_ERROR_RSP )

{

uint8 status = pMsg->msg.errorRsp.errCode;

LCD_WRITE_STRING_VALUE( "Read Error", status, 10, HAL_LCD_LINE_1 );

}

else

{

// After a successful read, display the read value

uint8 valueRead = pMsg->msg.readRsp.value[0];

LCD_WRITE_STRING_VALUE( "Read rsp:", valueRead, 10, HAL_LCD_LINE_1 );

}

simpleBLEProcedureInProgress = FALSE;

}

else if ( ( pMsg->method == ATT_WRITE_RSP ) ||

( ( pMsg->method == ATT_ERROR_RSP ) &&

( pMsg->msg.errorRsp.reqOpcode == ATT_WRITE_REQ ) ) )

{

if ( pMsg->method == ATT_ERROR_RSP == ATT_ERROR_RSP )

{

uint8 status = pMsg->msg.errorRsp.errCode;

LCD_WRITE_STRING_VALUE( "Write Error", status, 10, HAL_LCD_LINE_1 );

}

else

{

// After a succesful write, display the value that was written and increment value

//LCD_WRITE_STRING_VALUE( "Write sent:", simpleBLECharVal++, 10, HAL_LCD_LINE_1 );

simpleBLEChar6DoWrite = TRUE;

}

simpleBLEProcedureInProgress = FALSE;

}

else if ( simpleBLEDiscState != BLE_DISC_STATE_IDLE )

{

simpleBLEGATTDiscoveryEvent( pMsg );

}

else if ( ( pMsg->method == ATT_HANDLE_VALUE_NOTI ) ) //通知

{

if( pMsg->msg.handleValueNoti.handle == 0x0038) //CHAR7的通知 串口打印

{

if(pMsg->msg.handleValueNoti.value[0]>=15)

{

NPI_WriteTransport(&pMsg->msg.handleValueNoti.value[1],14 );

NPI_WriteTransport("...\n",4 );

}

else

{

NPI_WriteTransport(&pMsg->msg.handleValueNoti.value[1],pMsg->msg.handleValueNoti.value[0] );

}

}

}

}

發(fā)送數(shù)據(jù)

從串口讀取數(shù)據(jù)存入buf[]緩沖區(qū)，然后調(diào)用協(xié)議棧函數(shù)GATT_WriteCharValue()發(fā)送出去。

NpiSerialCallback()函數(shù)為串口回調(diào)函數(shù)，當(dāng)串口有數(shù)據(jù)時就會調(diào)用此函數(shù)，并且同時會產(chǎn)生串口事件HAL_UART_RX_TIMEOUT。

static void NpiSerialCallback( uint8 port, uint8 events )

{

(void)port;

uint8 numBytes = 0;

uint8 buf[128];

if (events & HAL_UART_RX_TIMEOUT) //串口有數(shù)據(jù)

{

numBytes = NPI_RxBufLen(); //讀出串口緩沖區(qū)有多少字節(jié)

if(numBytes)

{

if ( ( simpleBLEState == BLE_STATE_CONNECTED ) && ( simpleBLECharHd6 != 0 ) ) //已連接并獲取完CHAR6的Handle就寫CHAR6

{

if(simpleBLEChar6DoWrite) //寫入成功后再寫入

{

attWriteReq_t AttReq;

if ( numBytes >= SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN ) buf[0] = SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN-1;

else buf[0] = numBytes;

NPI_ReadTransport(&buf[1],buf[0]); //從串口讀出數(shù)據(jù)

AttReq.handle = simpleBLECharHd6;

ttReq.len = SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN;

AttReq.sig = 0;

AttReq.cmd = 0;

osal_memcpy(AttReq.value,buf,SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN);

GATT_WriteCharValue( 0, &AttReq, simpleBLETaskId );

simpleBLEChar6DoWrite = FALSE;

}

}

else

{

NPI_WriteTransport("Not Ready\n", 10 );

NPI_ReadTransport(buf,numBytes); //釋放串口數(shù)據(jù)

}

}

}

}

BLE Central串口通信協(xié)議

在上位機上顯示終端的實時信息，必須有相應(yīng)的傳輸協(xié)議，協(xié)議里含有終端的相應(yīng)信息。

制定協(xié)議如下:

( 1 ) 串口打印數(shù)據(jù)協(xié)議信息：

21 B 01 00 54 00 00 01 3E 14 EB

21 協(xié)議頭’!’ B:BLE 01 00：模塊源節(jié)點地址 54：類型 00 00 01：數(shù)據(jù)/設(shè)備狀態(tài) 3E 14：父節(jié)點地址 EB：校驗

如果第2數(shù)據(jù)類型為’B’，則代表所連接的設(shè)備是BLE。

( 2 ) 協(xié)調(diào)節(jié)點串口發(fā)送的信息：

# C B f 00 01 01

“# C”控制終端的協(xié)議頭 B:BLE 00 01：終端節(jié)點地址 01 控制命令(1:開/0:關(guān))