# ble_app_blinky 介绍 ## 简介 ​ 此ble_app_blinky是nordic nrf5x系列芯片的蓝牙从设备（Slave）应用程序。基于Nordic nRF5_SDK_16 的软件包移植而成。 ​ 支持RT-Thread实时嵌入式系统。作为RT-Thread软件包nrf5x_sdk的例程，可通过RT-Thread 开发辅助工具Env直接配置到RT-Thread系统工程中。 ​ nrf5x_sdk软件包网址：https://github.com/supperthomas/nrf5x_sdk ## 功能 ​ ble_app_blinky应用程序实现了通过蓝牙主设备（Master）控制从设备（Slave）的led灯闪烁，并且能监测按钮的按压、抬起状态。 ​ 功能集成到一个服务中，服务包括LED和Button两个特性。LED特性支持读、写，Button特性支持读、通知。 ## 软硬件平台 ​ 硬件平台是nordic的nrf5x系列开发板。 ​ 软件平台是nrf5x系列芯片的RT-Thread嵌入式系统工程，工程需要包含nrfx和nrf5x_sdk两个软件包，Nordic ble协议栈s140，片上外设配置包含UART和GPIO。 ## 试验 ### 试验板 ​ 以nrf52840开发板试验。如下图： ![](20201011183341.jpg) ### 程序配置设置 - 下载RT-Thread的nrf52840 BSP工程模板，下载地址是 https://github.com/RT-Thread/rt-thread - 下载并安装RT-Thread 开发辅助工具Env。参考RTT安装介绍，下载地址 https://www.rt-thread.org/page/download.html - 进入nrf52840工程文件夹 \rt-thread\bsp\nrf5x\nrf52840 ![](1602414008006.png) - 打开env配置工具 在工程中右击选择ConEmu Here ![1602414635016](1602414635016.png) - 然后弹出如下界面 ![1602414731322](1602414731322.png) - 输入menuconfig弹出如下界面 ![1602414840083](1602414840083.png) - 使用方向键选择配置UART和GPIO ![1602415188693](1602415188693.png) ![1602415356435](1602415356435.png) ![1602416377390](1602416377390.png) 在Enable UART中可以选择UART0或者UART1，可以配置rx和tx的引脚编号。此开发板选择默认。 ![1602415971201](1602415971201.png) - 配置ble协议栈 ![1602416110142](1602416110142.png) ![1602416513402](1602416513402.png) - 配置nrfx和nrf5x_sdk软件包 ![1602416646372](1602416646372.png) ![1602416691268](1602416691268.png) ![1602416784531](1602416784531.png) 在nrf5x_sdk中选择ble_app_blinky应用例程 ![1602417315424](1602417315424.png) ble_app_blinky例程中可以配置应用使用的引脚编号（要与开发板对应），此开发板选择默认值。引脚编号是rtt驱动层drv_gpio.c对nrf5x芯片定义的引脚编号。从1-47依次对应gpio端口0的32个引脚和gpio端口1的16个引脚。 ### 配置编译 按Esc退到该界面 ![1602416971612](1602416971612.png) 选择yes保存，出现如下界面 ![1602417099315](1602417099315.png) 输入scons --target=mdk5回车编译工程，因为使用mdk5开发环境，也可以根据具体环境选择mdk4或者iar等。 编译需要一段时间，完成后退出env工具。 ### 编译下载程序 打开项目中的工程文件 ![](1602513252474.png) 编译工程 ![](1602513620018.png) 连接开发板，选择softdevice，下载程序 ![](1602513747416.png) 选择rtthread，下载程序 ![](1602513851980.png) 打开串口调试助手，首次启动运行出现如下信息 ![1602514582172](1602514582172.png) 输入help，按压回车，出现如下信息 ![1602514666270](1602514666270.png) 输入ble_app_blinky，启动ble_app_blinky应用例程。开发板的广播指示灯亮。 ![1602514860424](1602514860424.png) ### 手机连接验证 手机端下载nRF Connect工具。下载地址是 https://www.nordicsemi.com/Software-and-tools/Development-Tools/nRF-Connect-for-mobile ![1602515417544](1602515417544.png) 打开手机蓝牙功能，打开该app，搜索到Nordic_Blinky。 ![1602515696197](1602515696197.png) 点击CONNECT，连接并打开按钮和LED服务 ![1602516049884](1602516049884.png) 按照下面操作，可蓝牙无线控制开发板。 ![1602516464739](1602516464739.png) ## 软件结构 ![1602603891075](1602603891075.png) ## 程序 程序调用接口主要有： 协议栈softdevice s140的通用接口函数，在nrf5x_sdk包softdevice的文件夹下。 rt-thread与nrf5x_sdk适配接口函数，在nrf5x_sdk包rtt_adapter文件夹下。 nrf5x_sdk包含的ble服务组件层针对led和按钮的接口函数，在ble_lbs.c和ble_lbs.h里面。ble_lbs.c和ble_lbs.h是在协议栈softdevice s140的API接口之上封装的模块工具，可用于为包含有led和按钮服务的app提供添加服务，添加特性，注册事件句柄。 rt-thread的pin组件接口函数，配置nrf5x芯片的gpio口。 ### 创建ble_app_blinky任务 ```c int ble_app_blinky(void) { static rt_thread_t tid1 = RT_NULL; tid1 = rt_thread_create("softdevice", ble_app_softdevice, RT_NULL, 4096, 22, 5); if (tid1 != RT_NULL) rt_thread_startup(tid1); return RT_EOK; } ``` ### 任务里的初始化工作 ```c static int ble_app_softdevice(void) { leds_init(); //led初始化 buttons_init(); //按钮初始化 ble_stack_init(); //蓝牙协议栈初始化 gap_params_init(); //通用访问协议初始化 gatt_init(); //通用属性规范初始化 services_init(); //服务初始化 advertising_init(); //广播初始化 conn_params_init(); //连接参数初始化 rt_kprintf("Blinky example started.\r\n"); advertising_start(); //开启广播 } ``` ### led和按钮初始化 ```c static void leds_init(void) { rt_pin_mode(ADVERTISING_LED, PIN_MODE_OUTPUT); rt_pin_mode(CONNECTED_LED, PIN_MODE_OUTPUT); rt_pin_mode(LEDBUTTON_LED, PIN_MODE_OUTPUT); /*led off*/ rt_pin_write(ADVERTISING_LED, PIN_HIGH); rt_pin_write(CONNECTED_LED, PIN_HIGH); rt_pin_write(LEDBUTTON_LED, PIN_HIGH); } ``` ```c static void buttons_init(void) { rt_err_t err_code; /*illustrate last parameter. true: hi_accuracy(IN_EVENT), false: lo_accuracy(PORT_EVENT) */ err_code = rt_pin_attach_irq(LEDBUTTON_BUTTON, PIN_IRQ_MODE_RISING_FALLING, button_event_handler, //按钮状态处理的回调函数 (void*)false); } ``` 其中接口函数是rt-thread的pin组件层gpio操作接口函数。 按钮引脚配置为端口触发事件，注册了中断回调函数button_event_handler。 ### 协议栈初始化 ```c static void ble_stack_init(void) { ret_code_t err_code; uint32_t ram_start = 0; err_code = nrf_sdh_enable_request();//向所有监视器请求启用ble协议栈 APP_ERROR_CHECK(err_code); // Configure the BLE stack using the default settings. // Fetch the start address of the application RAM. err_code = nrf_sdh_ble_default_cfg_set(APP_BLE_CONN_CFG_TAG, &ram_start);//用默认参数配置ble协议栈 APP_ERROR_CHECK(err_code); // Enable BLE stack. err_code = nrf_sdh_ble_enable(&ram_start);//使能ble协议栈 APP_ERROR_CHECK(err_code); // Register a handler for BLE events. NRF_SDH_BLE_OBSERVER(m_ble_observer, APP_BLE_OBSERVER_PRIO, ble_evt_handler, NULL);//注册ble连接相关状态处理事件的句柄 } ``` 协议栈在使用前必须征得所有监视器确认，然后使用默认参数配置协议栈并启动协议栈。最后注册一个监视连接状态的处理句柄。 ### 通用访问协议参数初始化 ```c static void gap_params_init(void) { ret_code_t err_code; ble_gap_conn_params_t gap_conn_params; ble_gap_conn_sec_mode_t sec_mode; BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_OPEN(&sec_mode);//设置该设备为开发连接 err_code = sd_ble_gap_device_name_set(&sec_mode, (constuint8_t*)DEVICE_NAME, strlen(DEVICE_NAME)); //设置gap设备名，即蓝牙搜索名 APP_ERROR_CHECK(err_code); memset(&gap_conn_params, 0, sizeof(gap_conn_params)); gap_conn_params.min_conn_interval = MIN_CONN_INTERVAL; gap_conn_params.max_conn_interval = MAX_CONN_INTERVAL; gap_conn_params.slave_latency = SLAVE_LATENCY; gap_conn_params.conn_sup_timeout = CONN_SUP_TIMEOUT; err_code = sd_ble_gap_ppcp_set(&gap_conn_params);//设置gap的连接参数 APP_ERROR_CHECK(err_code); } ``` 设置内容包括，安全属性为开放连接，设备搜索名称，最大最小连接间隔，延时的连接事件数（即累计多少个连接事件后再处理），未连接溢出时间（即超出该时间未进行一次连接就溢出）。 ### 通用属性规范初始化 ```c static void gatt_init(void) { ret_code_t err_code = nrf_ble_gatt_init(&m_gatt, NULL); APP_ERROR_CHECK(err_code); } ``` 再nrf_ble_gatt_init中初始化内容主要是中心设备和外围设备的GATT层一包最大传输字节数，GAP层一包最大传输字节数。 ### led和按钮的服务初始化 ```c static void services_init(void) { ret_code_t err_code; ble_lbs_init_t init = {0}; nrf_ble_qwr_init_t qwr_init = {0}; // Initialize Queued Write Module. qwr_init.error_handler = nrf_qwr_error_handler; err_code = nrf_ble_qwr_init(&m_qwr, &qwr_init);//写队列初始化 APP_ERROR_CHECK(err_code); // Initialize LBS. init.led_write_handler = led_write_handler;//led切换操作句柄 err_code = ble_lbs_init(&m_lbs, &init); APP_ERROR_CHECK(err_code); } uint32_t ble_lbs_init(ble_lbs_t * p_lbs, const ble_lbs_init_t * p_lbs_init) { uint32_t err_code; ble_uuid_t ble_uuid; ble_add_char_params_t add_char_params; // Initialize service structure. p_lbs->led_write_handler = p_lbs_init->led_write_handler; // Add service. ble_uuid128_t base_uuid = {LBS_UUID_BASE}; err_code = sd_ble_uuid_vs_add(&base_uuid, &p_lbs->uuid_type); VERIFY_SUCCESS(err_code); ble_uuid.type = p_lbs->uuid_type; ble_uuid.uuid = LBS_UUID_SERVICE; err_code = sd_ble_gatts_service_add(BLE_GATTS_SRVC_TYPE_PRIMARY, &ble_uuid, &p_lbs->service_handle); VERIFY_SUCCESS(err_code); // Add Button characteristic. memset(&add_char_params, 0, sizeof(add_char_params)); add_char_params.uuid = LBS_UUID_BUTTON_CHAR; add_char_params.uuid_type = p_lbs->uuid_type; add_char_params.init_len = sizeof(uint8_t); add_char_params.max_len = sizeof(uint8_t); add_char_params.char_props.read = 1; add_char_params.char_props.notify = 1; add_char_params.read_access = SEC_OPEN; add_char_params.cccd_write_access = SEC_OPEN; err_code = characteristic_add(p_lbs->service_handle, &add_char_params, &p_lbs->button_char_handles); if (err_code != NRF_SUCCESS) { return err_code; } // Add LED characteristic. memset(&add_char_params, 0, sizeof(add_char_params)); add_char_params.uuid = LBS_UUID_LED_CHAR; add_char_params.uuid_type = p_lbs->uuid_type; add_char_params.init_len = sizeof(uint8_t); add_char_params.max_len = sizeof(uint8_t); add_char_params.char_props.read = 1; add_char_params.char_props.write = 1; add_char_params.read_access = SEC_OPEN; add_char_params.write_access = SEC_OPEN; return characteristic_add(p_lbs->service_handle, &add_char_params, &p_lbs->led_char_handles); } ``` ble_lbs_init为添加led和按钮的服务，设置服务UUID，把led和按钮服务添加到服务属性表。服务里添加led特性和按钮特性。设置特性的读，写，通知等参数内容。 ### 广播初始化 ```c static void advertising_init(void) { ret_code_t err_code; ble_advdata_t advdata; ble_advdata_t srdata; ble_uuid_t adv_uuids[] = {{LBS_UUID_SERVICE, m_lbs.uuid_type}}; // Build and set advertising data. memset(&advdata, 0, sizeof(advdata)); advdata.name_type = BLE_ADVDATA_FULL_NAME; advdata.include_appearance = true; advdata.flags = BLE_GAP_ADV_FLAGS_LE_ONLY_GENERAL_DISC_MODE; memset(&srdata, 0, sizeof(srdata)); srdata.uuids_complete.uuid_cnt = sizeof(adv_uuids) / sizeof(adv_uuids[0]); srdata.uuids_complete.p_uuids = adv_uuids; err_code = ble_advdata_encode(&advdata, m_adv_data.adv_data.p_data, &m_adv_data.adv_data.len); APP_ERROR_CHECK(err_code); err_code = ble_advdata_encode(&srdata, m_adv_data.scan_rsp_data.p_data, &m_adv_data.scan_rsp_data.len); APP_ERROR_CHECK(err_code); ble_gap_adv_params_t adv_params; // Set advertising parameters. memset(&adv_params, 0, sizeof(adv_params)); adv_params.primary_phy = BLE_GAP_PHY_1MBPS;//1 Mbps PHY主信道 adv_params.duration = APP_ADV_DURATION;//广播溢出时间为无线大 adv_params.properties.type = BLE_GAP_ADV_TYPE_CONNECTABLE_SCANNABLE_UNDIRECTED;//无处理的可连接和可扫描 adv_params.p_peer_addr = NULL; adv_params.filter_policy = BLE_GAP_ADV_FP_ANY;//允许任意设备扫描和连接 adv_params.interval = APP_ADV_INTERVAL;//广播时间间隔 err_code = sd_ble_gap_adv_set_configure(&m_adv_handle, &m_adv_data, &adv_params); APP_ERROR_CHECK(err_code); } ``` ### 连接参数初始化 ```c static void conn_params_init(void) { ret_code_t err_code; ble_conn_params_init_t cp_init; memset(&cp_init, 0, sizeof(cp_init)); cp_init.p_conn_params = NULL; cp_init.first_conn_params_update_delay = 20000;//FIRST_CONN_PARAMS_UPDATE_DELAY;//第一次更新连接参数的延时时间 cp_init.next_conn_params_update_delay = 5000;//NEXT_CONN_PARAMS_UPDATE_DELAY;//除第一次外的更新连接参数的延时时间 cp_init.max_conn_params_update_count = MAX_CONN_PARAMS_UPDATE_COUNT;//放弃连接前的尝试连接次数 cp_init.start_on_notify_cccd_handle = BLE_GATT_HANDLE_INVALID;//在启动连接时候开启cccd cp_init.disconnect_on_fail = false;//更新连接参数失败后不断开连接 cp_init.evt_handler = on_conn_params_evt;//接收连接参数的句柄 cp_init.error_handler = conn_params_error_handler; err_code = ble_conn_params_init(&cp_init); APP_ERROR_CHECK(err_code); } ``` ### 开启广播 ```c static void advertising_start(void) { ret_code_t err_code; err_code = sd_ble_gap_adv_start(m_adv_handle, APP_BLE_CONN_CFG_TAG); APP_ERROR_CHECK(err_code); //LED on rt_pin_write(ADVERTISING_LED, PIN_LOW);//广播指示灯亮 } ``` ### led切换操作 ```c static void led_write_handler(uint16_t conn_handle, ble_lbs_t * p_lbs, uint8_t led_state) { if (led_state) { rt_pin_write(LEDBUTTON_LED, PIN_LOW); NRF_LOG_INFO("Received LED ON!"); } else { rt_pin_write(LEDBUTTON_LED, PIN_HIGH); NRF_LOG_INFO("Received LED OFF!"); } } ``` 在服务初始化的时候注册的操作句柄，接收到主设备的led控制后在此处切换led亮灭。 ### 按钮状态通知操作 ```c static void button_event_handler(uint8_t pin_no, uint8_t button_action) { ret_code_t err_code; uint8_t button_status; button_status = rt_pin_read(LEDBUTTON_BUTTON); NRF_LOG_INFO("Send button state change."); err_code = ble_lbs_on_button_change(m_conn_handle, &m_lbs, button_status?0:1); if (err_code != NRF_SUCCESS && err_code != BLE_ERROR_INVALID_CONN_HANDLE && err_code != NRF_ERROR_INVALID_STATE && err_code != BLE_ERROR_GATTS_SYS_ATTR_MISSING) { APP_ERROR_CHECK(err_code); } } ``` 按钮状态变化时调用，其中读取了引脚的电平状态，利用接口函数ble_lbs_on_button_change通知主设备改变按钮特性值。注意，按钮pressed值应为1，released应为0，所以引脚的电平状态应该取反处理。