BLE 数据接发流程
时间：2018-08-16 来源：未知
BLE概述
BLE分为两部分：控制器和主机。对于4.0以前的蓝牙，这两部分是分开的。所有profile(用来定义设备或组件的角色)和应用都建构在GAP或GATT之上。下面由结构图的底层组件开始介绍。
协议梭的实现方式采用分层的思想，控制器部分包括物理层、链路层、主机控制接口层主机部分包括逻辑链路控制及自适应协议层、安全管理层、属性协议层、通用访问配置文件层、通用属性配置文件层;上层可以调用下层提供的函数来实现需要的功能。
PHY层：1Mbps自适应跳频GFSK(高斯频移键控)，运行在免证的2.4GHz。
LL层为RF控制器(射频)，控制设备处于准备(standby)、广播、监听/扫描(scan)、初始化、连接，这五种状态中任一种。
HCI层：为接口层，向上为主机提供软件应用程序接口(API)，对外为外部硬件控制接口，可以通过串口、SPI、USB来实现设备控制。
L2CAP层：提供数据封装服务
SM层(加密);提供配对和密匙分发，实现安全连接和数据交换
ATT层：负责数据检索
GATT层：出纳负责处理向上与应用打交道，而GATT负责向下把检索任务子进程交给ATT层去做，其关键工作是把为检索工作提供合适的profile结构，而profile由检索关键词(characteristics)组成。
GAP层：向上提供应用程序接口，向下管理各层的相应的功能，尤其是指示LL层的五种状态切换，指导SM层做好加密工作。
BLE 启动流程
在IAR 工程的左侧有很多文件夹，如APP 、HAL、OSAL、 PROFILES等，如图下图所示， 这些文件夹下面包含了很多源代码，这种实现方式与蓝牙4.0 BLE 协议的分层思想是相对应的，尽量将实现某些功能的函数放在同一个文件夹下。
图 BLE 4.0 工程列表
下面从main()函数入手，看看main函数都做啦哪些工作。下找到simpleBLECentral_Main.c文件中的main函数入口。代码如下：
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函数中大部分是对CC2540的初始化和对无线网络协议的配置。主要的就是osal_start_system()函数的处理，这是重点，只有执行这个函数，蓝牙BLE的协议栈才是真正的运行。
为下函数为任务启动过程。实现不停的查看事件表，如果有事件发生就调用相应的事件处理函数。
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
}
事件处理函数
如果有事件调用SimpleBLEPeripheral_ProcessEvent()函数处理相应的消息事件。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 );
//自动开始搜索
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;
}
接收数据
本函数主要是处理无线的数据，如把接收到的数据打印到串口终端。打印函数如以下代码中的红色字体部分。注意红色部分。
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] );
}
}
}
}
发送数据
从串口读取数据存入buf[]缓冲区，然后调用协议栈函数GATT_WriteCharValue()发送出去。
NpiSerialCallback()函数为串口回调函数，当串口有数据时就会调用此函数，并且同时会产生串口事件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) //串口有数据
{
numBytes = NPI_RxBufLen(); //读出串口缓冲区有多少字节
if(numBytes)
{
if ( ( simpleBLEState == BLE_STATE_CONNECTED ) && ( simpleBLECharHd6 != 0 ) ) //已连接并获取完CHAR6的Handle就写CHAR6
{
if(simpleBLEChar6DoWrite) //写入成功后再写入
{
attWriteReq_t AttReq;
if ( numBytes >= SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN ) buf[0] = SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN-1;
else buf[0] = numBytes;
NPI_ReadTransport(&buf[1],buf[0]); //从串口读出数据
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); //释放串口数据
}
}
}
}
BLE Central串口通信协议
在上位机上显示终端的实时信息，必须有相应的传输协议，协议里含有终端的相应信息。
制定协议如下:
( 1 ) 串口打印数据协议信息：
21 B 01 00 54 00 00 01 3E 14 EB
21 协议头’!’ B:BLE 01 00：模块源节点地址 54：类型 00 00 01：数据/设备状态 3E 14：父节点地址 EB：校验
如果第2数据类型为’B’，则代表所连接的设备是BLE。
( 2 ) 协调节点串口发送的信息：
# C B f 00 01 01
“# C”控制终端的协议头 B:BLE 00 01：终端节点地址 01 控制命令(1:开/0:关)
