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标题: 从零开始的nrf52832蓝牙开发--蓝牙模板解析 [打印本页]

作者: fannifu    时间: 2022-5-28 20:56
标题: 从零开始的nrf52832蓝牙开发--蓝牙模板解析
从零开始的nrf52832蓝牙开发--蓝牙模板解析

本篇文章使用SDK版本为 15.3.0,开发板使用官方开发板PCA10040。



我们打开nRF5_SDK_15.3.0\examples\ble_peripheral\experimental\bluetoothds_template\pca10040\s132\ses
由SDK说明文档可知,这个例子是用Bluetooth Developer studio生成的一个模板工程,这个开发工具是由SIG推出的,不过感觉国内用的人很少。

代码功能

LED1指示连接状态,如果蓝牙未被连接,LED1闪烁,如果蓝牙被连接,则LED1常亮。按键1连接状态下长按2S可以断开连接并重新开启一个无白名单广播,未连接状态下按下会进入休眠状态,再按下唤醒。按键2也可以唤醒设备但会删除所有绑定信息,正常运行中按下会关闭白名单。广播超过3分钟未连接设备则会自动休眠。使用nrf connect这个APP连接开发板如下:


main


main函数里面包含所有功能的初始化。我们详细看一下和蓝牙有关的初始化。

timers_init


因为蓝牙协议栈使用到了app定时器,所以app定时器初始化是必须的,即使你没有使用到,使用的方法官方已经给出,如上图红框。

buttons_leds_init


这个函数第一初始化了LED和按键,第二把蓝牙事件与LED和按键绑定起来。
LED和按键初始化中,按键初始化如下:

按键的设计思路是:通过定时器去实现按键按下、按键释放、按键长按三种情况判断,每种动作情况可以配置相同或者不同的事件类型,根据事件类型去处理不同情况。
在bsp_init里还有LED的初始化:

可以看到在这里创建了一个有关LED的定时器,这个定时器里通过判断当前BSP的事件状态去改变LED状态:

bsp_led_indication这个函数因为处理的状态比较多所以很长,这里我们只看用到的:


按键初始状态事件绑定在函数bsp_btn_ble_init里:

因为有两种唤醒方式(删除绑定和不删除),所以需要在程序唤醒后判断是用哪一个按键唤醒的,从而决定要不要删除所有绑定信息。

而函数 advertising_buttons_configure里则更改了按键动作触发的事件:

函数bsp_event_to_button_action_assign主要用来把事件对应到哪个按键完成什么动作触发这个绑定:

这个函数上面还有一个差不多的连接状态下的按键配置函数connection_buttons_configure:


这个函数在何处被调用?首先在bsp_btn_ble.c中注册了一个观察者:

它的回调函数中处理了连接和断开两种事件:

也就是连接后用connection_buttons_configure配置按键,断开后用advertising_buttons_configure配置按键。关于观察者详细查看下一节。

ble_stack_init


函数nrf_sdh_enable_request内容如下:

注意这里用到的通知函数有两种:
sdh_request_observer_notify
sdh_state_observer_notify
如何通知所有观察者?如把类型为request的信息通知给所有观察者:

通知 state 类型如下:

这两个段被注册在nrf_sdh.c内:

用来定义段的宏定义为 NRF_SECTION_SET_DEF:

关于宏和段的使用,可以参考我之前剖析RT-Thread那篇自动初始化部分:
剖析RT-Thread中console与finsh组件实现(1)
什么是观察者?
详细解析参考下面博文:
BLE事件回调机制解析

还有在这个函数里我们需要特别注意函数 nrf_sdh_ble_enable 函数内容:


由上一章我们知道了其实所有数据在服务端都以attribute呈现,就像古代的药店,有一面墙都是抽屉,每个抽屉的标签写了药材的名字,里面则放的相应的药材,类比一下,每个attribute就是一个抽屉,attribute的handle就像药材的名字,attribute的内容就像药材本身,而attribute的权限就像药性。客户端就像配药的大夫,需要什么药得根据名字去找,然后根据药材的药性去决定取的量。所有的attribute组成一个表叫attribute table如下:

所以每当你添加服务或者特征,都会增大attribute table的大小,而这个attribute table是直接分配在协议栈所用ram里的,这里需要提一下,协议栈其实就是一段代码,也需要运行空间,nrf的做法就像用OS创建了两个任务,一个任务专门跑协议栈,一个任务跑你的应用代码,我们知道创建任务是需要分配任务空间的,attribute table就占用协议栈的任务空间大小。因为协议栈的ram是从芯片ram起始地址开始的,所以我们只需要设置应用程序的ram从哪开始、有多大就可以了,这样前面的就全部分配给协议栈。所以回到前面,当attribute table变大了,就需要把应用程序的起始ram往后推,应用程序ram大小当然也要减去增加的,因为芯片ram总大小是一定的。
所以如果当你代码没有问题,但是程序跑不起来或者蓝牙服务异常,有可能就是你的attribute table太大了导致数据溢出,如果只影响到协议栈,那你的蓝牙服务就会崩溃,如果严重到影响到应用代码,你的整个程序都会崩溃。但是你并不能直接去修改应用ram起始和大小,而是应该先去增加attribute table的大小:

然后上面函数里的打印会告诉你应该把起始地址和大小调整为多少。调整方法:


修改格式IDE已经给出,仿照上图红框,修改参数填入到下图即可。

比如我的这段代码LOG:

我只需要修改:

最后在此函数中还初始化了一个观察者:

该宏NRF_SDH_BLE_OBSERVER如下:


sdh_ble_observers段定义在nrf_sdh_ble.c内:

如果我们后续添加自己的服务也应该注册在该段内。该观察者事件回调为:

可以看到连接成功后,会触发一次LED状态指示函数,也就是常亮LED1。

peer_manager_init


有关配对与绑定,其实主要是为了安全,详细解析推荐博文:
低功耗蓝牙配对绑定解读和实践
除了注意配对的一些参数,需要注意配对事件的回调函数。

在协议栈收到一些配对有关信息,它会处理好分为不同事件类型上报给应用层,方法就是触发事件回调。上图回调函数里并没有处理任何事件,实际我们写为:

上图只处理了一种情况 PM_EVT_PEERS_DELETE_SUCCEEDED 如果你需要处理其他情况,直接添加不同的case即可:

gap_params_init


这个函数里可以修改加密模式、设备名称、还有一些GAP连接参数。中间注释掉的那段代码是添加设备外观的,如果添加的是SIG所制定的一些标准profile是有设备外观的,而自定义的则无。

gatt_init


可以看到gatt初始化很简单,实际在自己的项目中基本会提供一个GATT的事件回调函数,如:


可以看到就两种事件,一种是ATT的MTU大小更新,另一种是数据长度更新。

advertising_init


这个函数是设置广播相关内容的,也就是在广播阶段你想要展示的内容都在这里设置。最开始手机截图可以看到没有连接的时候也有显示180A这个服务。

services_init

这个函数里就是我们要实现的功能,如果我们要添加自己的服务,就在下图红框内的服务初始化函数内添加,如果是多个服务,你可以添加多个服务初始化函数。



可以看到上图就是一个服务的模板文件,实际开发时,我们最好把每个服务放在单独的.c文件里,这里服务初始化是空的,也就是没有我们自己的服务。

conn_params_init


这个函数主要设置了连接参数协商参数,因为连接参数是由连接发起方设置的,我们作为被连接方,如果想要改变连接参数,只能通过协商的方式,即告诉连接方我们想如何连接,但是连接方可以选择采纳也可以拒绝。

advertising_start


可以看到广播一开始就以快速广播模式开始广播,这个函数里面比较复杂,我们不过多关注,只需要注意一个地方:

假如你前面没有设置快速广播的相关参数,实际开启的广播可能会变成其他广播模式。

这里case中没有break,也就是返回值是最近能得到的广播模式。

变量定义


还有一些需要使用到的全局变量都定义在main.c最开始的位置。分别是与队列模块相关的、GATT模块相关的、与广播模块相关的、保存当前连接句柄的全局变量。

这里看一下广播的结构体变量,因为它和广播如果3分钟没有设备连接就自动休眠有关。
先看一下广播结构体变量初始化:


这里很重要的宏是 NRF_SDH_BLE_OBSERVER,它用来注册观察者,上面在蓝牙协议栈初始化已经讲过。我们看一下广播的事件回调ble_advertising_on_ble_evt:

连接成功和连接断开不做展开,但是广播超时后广播就立马停止了吗?

可以看到无论哪种超时原因,最后的结果都是继续广播,函数adv_mode_next_get会返回下个广播模式,但是因为我们只配置了快速广播模式一种,所以ble_advertising_start这个启动广播的函数里面
在判断所选广播模式是否配置过会判断不过,最终函数adv_mode_next_avail_get只能返回BLE_ADV_MODE_IDLE

最终这个状态会在广播事件回调on_adv_evt里被触发

而on_adv_evt被调用的位置在函数ble_advertising_start结尾:

而在休眠函数sleep_mode_enter里设置如下:









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