BLE 數據接發流程
時間：2018-08-16 來源：未知
BLE概述
BLE分為兩部分：控制器和主機。對于4.0以前的藍牙，這兩部分是分開的。所有profile(用來定義設備或組件的角色)和應用都建構在GAP或GATT之上。下面由結構圖的底層組件開始介紹。
協議梭的實現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協議層、安全管理層、屬性協議層、通用訪問配置文件層、通用屬性配置文件層;上層可以調用下層提供的函數來實現需要的功能。
PHY層：1Mbps自適應跳頻GFSK(高斯頻移鍵控)，運行在免證的2.4GHz。
LL層為RF控制器(射頻)，控制設備處于準備(standby)、廣播、監聽/掃描(scan)、初始化、連接，這五種狀態中任一種。
HCI層：為接口層，向上為主機提供軟件應用程序接口(API)，對外為外部硬件控制接口，可以通過串口、SPI、USB來實現設備控制。
L2CAP層：提供數據封裝服務
SM層(加密);提供配對和密匙分發，實現安全連接和數據交換
ATT層：負責數據檢索
GATT層：出納負責處理向上與應用打交道，而GATT負責向下把檢索任務子進程交給ATT層去做，其關鍵工作是把為檢索工作提供合適的profile結構，而profile由檢索關鍵詞(characteristics)組成。
GAP層：向上提供應用程序接口，向下管理各層的相應的功能，尤其是指示LL層的五種狀態切換，指導SM層做好加密工作。
BLE 啟動流程
在IAR 工程的左側有很多文件夾，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，這種實現方式與藍牙4.0 BLE 協議的分層思想是相對應的，盡量將實現某些功能的函數放在同一個文件夾下。
圖 BLE 4.0 工程列表
下面從main()函數入手，看看main函數都做啦哪些工作。下找到simpleBLECentral_Main.c文件中的main函數入口。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函數中大部分是對CC2540的初始化和對無線網絡協議的配置。主要的就是osal_start_system()函數的處理，這是重點，只有執行這個函數，藍牙BLE的協議棧才是真正的運行。
為下函數為任務啟動過程。實現不停的查看事件表，如果有事件發生就調用相應的事件處理函數。
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
如果有事件調用SimpleBLEPeripheral_ProcessEvent()函數處理相應的消息事件。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;
}
接收數據
本函數主要是處理無線的數據，如把接收到的數據打印到串口終端。打印函數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] );
}
}
}
}
發送數據
從串口讀取數據存入buf[]緩沖區，然后調用協議棧函數GATT_WriteCharValue()發送出去。
NpiSerialCallback()函數為串口回調函數，當串口有數據時就會調用此函數，并且同時會產生串口事件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) //串口有數據
{
numBytes = NPI_RxBufLen(); //讀出串口緩沖區有多少字節
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]); //從串口讀出數據
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); //釋放串口數據
}
}
}
}
BLE Central串口通信協議
在上位機上顯示終端的實時信息，必須有相應的傳輸協議，協議里含有終端的相應信息。
制定協議如下:
( 1 ) 串口打印數據協議信息：
21 B 01 00 54 00 00 01 3E 14 EB
21 協議頭’!’ B:BLE 01 00：模塊源節點地址 54：類型 00 00 01：數據/設備狀態 3E 14：父節點地址 EB：校驗
如果第2數據類型為’B’，則代表所連接的設備是BLE。
( 2 ) 協調節點串口發送的信息：
# C B f 00 01 01
“# C”控制終端的協議頭 B:BLE 00 01：終端節點地址 01 控制命令(1:開/0:關)
