【轉】BLE_CC2540_初學者入門指導

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原文網址：http://www.deyisupport.com/question_answer/wireless_connectivity/bluetooth/f/103/t/61462.aspx

看了下問題，發現不太會回答了，很久沒弄，全忘記了，只好貼出之前的一些東西，協助初學者入下門吧：

一、初識BLE

通過這兩天對《CC2540 BLE Software Developer Guider V1.2.pdf 》的學習對CC2540以及藍芽4.0有了一個整體上的認識： 1、藍芽4.0協議：BR/EDR（標準藍芽）+ BLE     目前CC2540硬體只支援BLE這種單模無線標準，不能夠與4.0以前的版本通訊。 2、針對CC2540 BLE-Stack 重點學習了該協議棧的結構，TI的藍芽平台支援兩種協議棧/應用配置：單一裝置配置、網路處理器配置（application/profile在另外的處理器或者PC上的應用）。 3、重點學習了協議棧最頂層的兩個通用profile：GAP（通用接入規範）、GATT（通用屬性規範）。 4、GAP主要負責處理裝置的接入方式以及接入的過程：裝置發現、鏈路建立、鏈路終止、啟動安全功能、裝置配置（主要是串連參數的配置）。 5、GATT主要完成伺服器和用戶端之間通訊的相關子過程。 6、BLE支援40個通道的跳頻機制，其中3個通道用於advertise，剩下的用於資料通訊；而BR的通道數在80，相比而言BLE的機制更加節電。兩者的跳頻位移分別為2MHz、1MHz。 7、OS抽象層相關過程學習，如何配置一個新的任務、任務優先順序、事件觸發、訊息傳遞等。 8、存在的問題：搞不清楚BLE協議內部的GAP、GATT profile與application profile的聯絡與區別，是否BLE能夠在app上添加：A2DP（藍芽立體聲音訊傳輸協議）、HID（人機介面規範）等這些規範。  二、開始瞭解stack  進一步學習GAP，主要扮演四種角色：broadcaster（廣播者）、obseerver（觀察者）、peripheral（外圍）、central（中央）。 1、BLE-Stack中有每一種角色的Sample程式，且正對不同的樣本程式對應的lib也不相同，eg：CC2540_ble_single_chip_peri.lib 、CC2540_ble_network_processor_all.lib 等。 2、對於應用程式的profile需要按照規範自己編寫，目前ti提供幾個醫學上使用的profile，對於檔案傳輸、音頻傳輸等profile，我的理解是BLE不適用於這些場合（參考wiki網上一些話題討論、BLE_TechDay_2011.pdf、 BLE_CC2540_DeepDive_Training_2011.pdf 來源於wiki網）。  我理解的classic就是傳統的那種藍芽應用，BLE的應用主要是用於第一幅圖。BLE目前一個資料包支援的最大位元組數為20Byte，基本上都是幾個位元組的應用，ti常式。 3、在wiki網上找到一個相關的例子：Serial App 通過串口實現兩台PC之間的資料轉送，打算從這個例子入手，在轉向USB的，初步看了一下這個Serial App，在該頁上能夠下載一個HCI Tester的指令碼測試載入器，並不是直接通過兩個串口實現資料轉送，需要上層的profile和HCI Command。 附上地址：http://processors.wiki.ti.com/index.php/LPRF_BLE_SerialApp 4、Btool工具通過串連usb dongle看了一下軟體的選項，嘗試串連兩個usb dongle，在wiki上看到有人說能夠建立串連，實測無法搜尋到裝置。 5、初步計劃先移植keyfob的程式到dongle上，實現兩個裝置之間建立串連，keyfob通過一個按鈕觸發30s的dicoverable狀態，這時候啟動dongle進行scan等一系列操作。   三、摸著石頭過河 1、移植KeyFob常式到USB dongle上面，修改按鍵等宏，刪除了加速度、蜂鳴器程式，該Sample與HostTestApp之間可以建立連結並通訊，參考wiki地址如下： http://processors.wiki.ti.com/index.php/Category:KeyFobDemo 存在的問題：     1）KeyFob常式使用按鍵啟動30秒的advertising，此後由Btool通過USB dongle向KeyFob（另外一個dongle類比的）發送請求連結的命令。按鍵使用輪詢的方式能夠正常進入相應事件，使用IO中斷的方式無法進入，檢查了很多遍未找到原因所在。      2）建立連結之前USB dongle需要Scan裝置，這是在KeyFob發送advertising之後，會存在無法尋找到裝置，猜測是由於使用了輪詢按鍵的方式導致的。 2、CC2540的接收發送緩衝都為128Byte：  再去看了下之前wiki上看到的關於發送位元組不超過20Byte的說法，是限制在10ms以內的。 3、Btool建立串連的狀態： [25]中表明GAP_EstablishLink Success,在Read/Write選項中通過操作關鍵字、描述符來實現通訊中資料的互動，參考1中網址。 eg：通過USB dongle讀取KeyFob電池的電量等，實際讀取錯誤，無效的資料（我想是否需要購買一個keyFob加快開發）  4、想要實現兩台PC之間的通訊： 1）如果採用HostTestApp的方式，上位機需要與Btool類似，產生HCI Command讀寫資料也需要相關命令和操作序列。 2）採用單晶片方式（區別於網路處理器模式，HostTestApp模式），不直接和外界PC或者MCU互動。 最終如何選擇，還需要花時間進一步學習BLE-stack。   四、站的高一點點  1、基本上搞清楚一個應用程式由哪些部分組成，需要做哪些初始化，App函數的位置，以及各種事件的回應程式式。 2、關於CC2540 RF寄存器的問題： 1）User Guide上面未詳細介紹寄存器的各個位，只有簡單的寄存器說明，查閱E2E確定TI未開放，所以無法編寫RF部分的驅動。 2）TI建議的方式：Note, that OSAL and HAL source is avail, a free sniffer is avail, and RF studio can access RF directly. 3）開啟RF Studio CC2540介面，好好看看有哪些部分，對於測試等等有很大用處的。  原則上能夠進行資料包的收發測試。 3、查閱相關TI Bluetooth的器件，簡單對比如下：    五、開始搞起了 通過對TI_BLE_Vendor_Specific_HCI_Guide.pdf 和e2e上相關討論的學習，總結如下; 1、可以通過HIC Command對CC2540進行相關操作，總體描述見。  2、關於CC2540 Production Test Mode參考網址： http://processors.wiki.ti.com/index.php/PTM 3、建立CC2540測試工程檔案，主要是刪除協議部分的和某些無關的OSAL初始化程式。 uint16 UserApp_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events ){    if ( events & USER_START_DEVICE_EVT )    {        HCI_EXT_SetTxPowerCmd (HCI_EXT_TX_POWER_4_DBM);        HCI_EXT_ModemTestTxCmd (HCI_EXT_TX_MODULATED_CARRIER,37);                //HCI_EXT_ModemHopTestTxCmd ();        //HCI_EXT_ModemTestRxCmd (37) ;        //HCI_EXT_EndModemTestCmd ();                return ( events ^ USER_START_DEVICE_EVT );    }    return 0;} 主要涉及的函數： HCI_EXT_SetTxPowerCmd             設定發射功率HCI_EXT_ModemTestTxCmd          開始連續的發送測試，需要指定通道和是否調製  HCI_EXT_ModemHopTestTxCmd     開始連續的發送測試，發送37Byte 資料包（偽隨機數），且通道從0-39遞增HCI_EXT_ModemTestRxCmd          開始接收測試，需要指定通道HCI_EXT_EndModemTestCmd        停止Modem測試   六、簡單分析   1、以Central、Peripheral之間通訊為例，學習BLE-stack裝置之間的資料通訊： 1）Peripheral 通過GATT_Notification函數實現資料發送，這種情況下外圍裝置扮演Seriver（注1）。2）Central 通過GATT_MSG_EVENT事件觸發任讀取 gattMsgEvent_t 結構體中的 msg對應的 Indication and Notification messages（參考程式中相關結構體）實現資料接收，這種情況下中央裝置扮演Client（注2）。   注1：  static attHandleValueNoti_t *pReport= NULL;   if ( GATT_Notification( 0, pRepor, FALSE )==SUCCESS)  {    //使用者可在這裡進行發送成功後的相關操作,pRepor為待發送的Notification   }   /**   * Handle Value Notification format.   */  typedef struct  {    uint16 handle;                             //!< Handle of the attribute that has been changed (must be first field)    uint8 len;                                   //!< Length of value    uint8 value[ATT_MTU_SIZE-3];      //!< New value of the attribute  } attHandleValueNoti_t;    注2：  if ( pMsg->method == ATT_HANDLE_VALUE_NOTI ||pMsg->method == ATT_HANDLE_VALUE_IND )  {         attHandleValueNoti_t noti;         dataCount = dataCount+ 1;           LCD_WRITE_STRING_VALUE( "Data Cnt: ", dataCount, 10, HAL_LCD_LINE_1 );          noti.handle = pMsg->msg.handleValueNoti.handle;      noti.len = pMsg->msg.handleValueNoti.len;          osal_memcpy(&noti.value, &pMsg->msg.handleValueNoti.value,noti.len);         //使用者可在這裡操作&noti,通過串口發送或者USB發送出去等等           }   2、建立串連的某些細節函數還未搞清楚，發送資料所能夠被使用者看到的最底層函數如1中描述。   3、進一步計劃： 1）通過Central、Peripheral之間通訊為基本模板先實現裝置之間建立串連，然後使用1中方式實現資料交換。2）在1）的基礎上加入串口通訊實現串口之間的通訊，並能夠通過串口控制裝置建立串連的過程等。3）使用Dongle實現USB功能，主要是將HostTestApp中的CDC類USB程式提取出來，實現Dongle與PC間資料通訊，不涉及BLE-stack協議棧相關只是一個USB程式。4）由於CDC類的USB相對而言要簡單一些，上位機編程可以使用串口，在3）的基礎上再去實現HID，具體關於這一部分USB驅動和上位機等還沒有很清晰的思路。  4、需要做的事情： 1）使用購買的CC2540驗證鏈結接建立資料互動的功能。2）實現CC2540的UART與PC通訊的功能。3）使用Dongle實現CDC類USB與PC通訊的功能。4）使用Dongle實現HID類USB與PC通訊的功能。 附件：  GATT_Notification、GATT_Indication函數的說明，不能夠獨立運行需要在建立串連的基礎上。   七、換個硬體看看  1、使用購買的CC2540模組實驗，修改了Debug介面，能夠採用TI的CCDebug下載光碟片內建的程式測試正常。 光碟片常式使用BLE-Stack 1.1修改，分別下載KebFob和HostAppTest。  2、下載BLE-Stack 1.21中常式KebFob和HostAppTest測試連接過程也正常。 圖1：測試UUID讀取關鍵字成功，KeyFob的電量（百分比）   圖2：測試Adv.Commands 讀取RSSI值   3、使用BLE-Stack 1.1常式中的虛擬鍵盤，測試連接失敗（光碟片和協議棧原始常式都測試了），用HostAppTest測試搜尋到的裝置地址與待綁定的地址是匹配的。 待做的事情： 1）搞清楚3串連過程中出現的問題。2）花時間去熟悉API函數以及相關的結構體。  八、開始做硬體了  1、參考《CC2540EM_discrete_schematic.pdf 》繪製CC2540無線模組原理圖。 1）引出P0（8pin）、P1（8pin）、P2（3pin）、電源（2pin）、USB（2pin）、RESET（1pin）共計24pin。2）不知引腳排列是否合理，目前的排列有利於模組布線。 見附件:CC2540_BLE_RF.pdf  2、參考《CC2540_MiniDK_SCHEMATIC.pdf 》和購買套件的底板原理圖繪製CC2540底板原理圖。 1）添加低功耗加速度感應器CMA3000（用於計步等，可預設不焊接）。2）添加CP2102用於USB轉串口，通過UART列印字元便於調試等。3）可選USB供電、CCdebug供電、CR2032紐扣電池供電。4）設計中多處採用0R電阻，便於二次修改。 見附件：CC2540 Board.pdf  3、閱讀BLE的宣傳資料，覺得不適合在底板上添加傳統的感應器，不知道是否需要添加感應器？ 見附件：TI BLE @ CES.pdf      九、閑置階段，隨便玩玩   1、原理圖修改、檢查：1）添加PCB天線和外置天線。2）添加OLED顯示、電源指示燈、添加撥碼開關。  2、OLED選擇了一款內建升壓電路的型號與之前的像素一致：1）選取內建升壓的OLED省去了升壓電路的設計。2）實際經過調研科選擇TPS61040作為升壓晶片，滿足需求（考慮到電感、續流二極體等物料不好採購的問題）。  3、確定底板上物料在ERP中的型號，主要的器件目前都已經確定、包括接外掛程式。  4、調試CC2540的UART，調試OK能夠列印資訊：1）發現在Advertising過程中會出錯（測試了多種發送情況，確認是Advertising時RF引起的）。2）使用DMA、ISR都是同樣的情況。        十、開始玩弄她吧   1、CC2540通訊建立過程調試：1）找到UART在advertising過程中發送資料亂碼的問題，使能低功耗（PWRMGR_BATTERY）會伴隨主時鐘的切換，導致傳輸速率不穩定照成的，關閉低功耗資料正常，有待進步一學習，暫時不做深入研究。2）在調通串口的基礎上實現基本的通訊建立過程調試，主要是通過peripheral、central的例子，實現了PC通過串口向peripheral裝置發送資料通過無線被central裝置接收再通過串口傳輸至另一台PC。 Peripheral(Send)： 01 82 fe 07 00 05 11 11 11 11 1101 82 fe 07 00 05 22 22 22 22 22  Central(Receive)： 04 FF 0D 1B 05 00 01 00 07 07 00 11 11 11 11 11 04 FF 0D 1B 05 00 01 00 07 07 00 22 22 22 22 22  以上參考：附件一、附件二。  2、Blood Pressure常式測試：1）在新版本BLE-Stack1.21中未提供BP的Collector，只有一個BP Sensor，所以還需要花點時間建立Collector的工程。2）在TI Wiki上找到了關於BLE-Stack1.1關於BP示範的說明，需要一個BleHealthDemo（C#開發）上位機的配合，Collector是工作在Network Process模式下。 測試效果參考：附件三。  3、開會提出的問題小結：1）為什麼要有Proflie？A：Profile由藍芽SIG發布，描述了不同裝置使用藍芽協議棧時的差異性和統一性。比如一個血壓計，大家都按照這個BP Profile、BP Service來進行規範定義，那麼一個BP收集器就能夠收集不同廠家生產的BP Sensor測量的血壓值等。如果沒有Profile關有協議那麼大家都只能閉門造車，我生產的手機帶藍芽功能，那麼你使用的藍芽耳機就必須是我生產的，因為那些資料格式、裝置描述等只有我知道，所以才有音頻Profile（A2DP）之後大家按照這個規範去嚴格定義自己的裝置就可以了。 2）BT流行版本的Profile比較：我所理解的在BT2.0、BT2.1、BT3.0這些版本能夠使用傳統Profile，而4.0之後會多出一部分GATT-Basic規範Profile。  這裡我們需要理解的是：BT2.0 = Core Version2.0 +EDRBT2.1 = Core Version2.1 +EDRBT3.0 = Core Version3.0 +HSBT4.0 = Core Version4.0 +BLE = BR/EDR + BLE（這裡和以往不同，V4.0有兩個核心，CC2540隻有BLE）  對於血壓計： V4.0 版本使用BP Profile（Blood Pressure Profile）+ BP ServiceV4.0 之前版本使用HD Profile（Human Device Profile） HD Profile（健康規範）包括 BP Profile（血壓規範） + HT Profile（溫度規範）+ …… 這些規範可以從官方網站查看：https://www.bluetooth.org/Technical/Specifications/adopted.htm 以上參考：附件四、附件五。  3、附件： 附件一 附件二 附件三 附件四 附件五     十一、血壓計分析     1、Blood Pressure樣本程式佔用資源（256K Flash + 8K RAM）：  2、Blood Pressure Profile規定的資料格式：   3、Profile 定義了資料格式、過程、服務的UUID等：  以上這些會在協議屬性工作表中體現，而這個屬性工作表會通過相關API將他作為參數傳給協議棧。 static gattAttribute_t bloodPressureAttrTbl[] = {    // BloodPressure Service    {         { ATT_BT_UUID_SIZE, primaryServiceUUID }, /* type */        GATT_PERMIT_READ,                                 /* permissions */        0,                                                          /* handle */        (uint8 *)&bloodPressureService                   /* pValue */    },        // 1. Characteristic Declaration    {         { ATT_BT_UUID_SIZE, characterUUID },        GATT_PERMIT_READ,        0,        &bloodPressureTempProps     },        // 2. Characteristic Value    {         { ATT_BT_UUID_SIZE, bloodPressureTempUUID },        0, //return READ_NOT_PERMITTED        0,         &bloodPressureTemp     },        // 3.Characteristic Configuration    {         { ATT_BT_UUID_SIZE, clientCharCfgUUID },        GATT_PERMIT_READ | GATT_PERMIT_WRITE,         0,         (uint8 *)&bloodPressureMeasConfig    },    // 4.Presentation Format    {         { ATT_BT_UUID_SIZE, charFormatUUID },        GATT_PERMIT_READ,         0,         (uint8 *)&bloodPressureTempFormat    },            //////////////////////////////////////////////    // IMMEDIATE MEASUREMENT    //////////////////////////////////////////////        // 5.Characteristic Declaration    {         { ATT_BT_UUID_SIZE, characterUUID },        GATT_PERMIT_READ,         0,        &bloodPressureImeasProps     },        // 6.Characteristic Value    {         { ATT_BT_UUID_SIZE, bloodPressureImeasUUID },        0, //return READ_NOT_PERMITTED        0,         &bloodPressureImeas     },        // 7.Characteristic Configuration    {         { ATT_BT_UUID_SIZE, clientCharCfgUUID },        GATT_PERMIT_READ | GATT_PERMIT_WRITE,         0,         (uint8 *)&bloodPressureIMeasConfig    },            //////////////////////////////////////////////    // FEATURE    //////////////////////////////////////////////        // 8.Characteristic Declaration    {         { ATT_BT_UUID_SIZE, characterUUID },        GATT_PERMIT_READ,         0,        &bpFeatureProps     },        // 9.Characteristic Value    {         { ATT_BT_UUID_SIZE, bpFeatureUUID },        GATT_PERMIT_READ,        0,         (uint8 *)&bpFeature     },      };
  好吧，第一章分享到這裡結束了，只是簡簡單單的協助初學者入門，權當玩玩，專業開發人員請忽略。不排除自己理解和排版造成的問題，請自行判斷，謝謝。    後續會上傳代碼和相關文檔，並繼續開貼說第二章     哈，希望ti能給個包包硬碟啥的，鼓勵一下。

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