从零开始的nrf52832蓝牙开发--蓝牙模板解析

fannifu

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：