TICC254x学习笔记整理

1、Ti CC2540 蓝牙模块学习笔记整理 接触 CC2540 几天，终于有了初步的理解，现将笔记整理如下，只是皮毛，如有错误，还请指正，还有好 多没闹明白的地方，以后应该还会继续向里面更新 一、整体 1. TI 的蓝牙平台支持 2 种协议栈 /应用配置：单一设备配置、网络处理器配置 2. 协议栈最顶层 2 个通用 profile ： GAP 通用访问配置文件层 Generic Access Profile GATT 通用属性配置文件层 Generic Attribute Profile 3. GAP :处理设备的接入方式及接入过程：设备发现链路建立 链路终止启动安全功能 设备 配置(主要是连接

2、参数配置) GATT ：完成服务器与客户端之间通信的相关子过程 4. BLE支持40个信道的跳频机制，其中 3个通道用于Advertise，剩下的用于数据通信 5.OS 抽象层：疑问 如何配置一个新的任务，任务的优先级，事件触发机制，消息的传递 6. 主要用于实现的是 2 个代码文件： OSAL_SimpleBLEPeripheral.c 任务回调函数数据的定义 和 任务初始化函数定义 作为 OSAL 的外部全局 变量 SimpleBLEPeripheral.c BLE 应用程序的实现代码，该源文件调用一系列的 BLE API 函数，完成复杂的蓝牙 协议 通过 constpTaskEventH

3、andleFntasksArr 数组来存储要调用的函数 simpleBLEPeripheral.h 一些常量的定义，和蓝牙应用程序任务初始化和任务回调函数声明。 7. LL 层任务函数优先级 最高， 而应用程序函数的优先级最低 8.OSAL为每个任务分配了 1个16位的Event，每一位代表一个事件，最高位代表SYS_EVENT_MSG，这 个事件被 OSAL 系统保留 9. main()函数中最后进入的 void osal_run_system( void )，这个函数就是看相应任务有没有事件发生，有时间 发生就跳转到相应的函数 10. 任务间通信，一般通过 事件 和 消息 进行，每当任务间

4、有消息传递，都会触发 SYS_EVENT_MSG 事 件，并且每次处理完事件后，都要清空标志位。 osal_set_event() OSAL.h 中 该函数会直接调度一个事件 osal_start_timerEx() OSAL_Timers.h 中 需要掩饰触发的事件，调用这个函数 II. Heap Manager(堆栈管理)，函数osal_mem_alloc,给函数分配需要的字节数，osal_mem_free()用来释放内 存。 二、OSAL ( 操作系统抽象层 Operate System Abstraction Layer ) 1.OSAL 中的消息： 发送消息前，用osal_msg_a

5、llocate()函数分配内存空间，填充数据，调用osal_msg_send()将消息发送到指定 的函数中去。然后置位该函数的 SYS_EVENT_MSG，然后接收端使用osal_mem_receive()将消息接收过来， 接收完成后，使用osal_mem_deallocate()函数来回收当前消息所占用的内存。OSAL推荐在任务中使用独立 的消息接收函数来处理消息，例如： simpleBLEPeripheral_ProcessOSALMsg() 函数。 2. GAP (通用访问配置文件层 Generic Access Profile ) 连接过程：设备发现链路建立链路终止启动安全功能设备配置

6、(主要是连接参数配置) GAP 层总是工作在以下角色中的 1 种： Broadcaster 广播员，表明我在，但是你们只能看到我，不可以连接我 Observer 观察者，看看谁在，我只观察，不连接 Peripheral 外设，我存在，设想连我，我就连谁 Centeral 中心，看看谁在，工作在单层或多层的连接 3. 连接过程：Peripheral向外广播-Centeral接收到向从机发送 “Scar命令-Peripheral以“ScanRes命令回 应-Centeral发送连接请求 4. Connect Interval通信间隙 每个间隔1.25ms为基本单位，最小 6单位7.5mS,最大32

7、00单位4.0S。 5.Slave Latency从机延时 表示Peripheral可以连续忽略的连接数，最大不能超过499个，最长不能超过32S。 6.Supervision Timeout 监管超时 2 个成功连接事件之间的最大间隔。 7. Profile 一种规范 ； Service 一个服务 ； Characteristic 特征值 ； UUID 统一标识码 (Service,Characteristic 都需要)， Centeral 与 Peripheral 间的通信，均通过 Characteristic 实现 8. 发送数据 主-从 Client 调用 GATT_WriteChar

8、Value() 函数发送； 从- 主 Service 调用 GATT_Notification() 函数实现 9. 接收数据 从-主 从机接收后，会产生 1 个 GATT_Profile_Callback 调用； 三、BLE 四、低功耗部分 1. 如何总是在 PM1 osal_pwrmgr_device( PWRMGR_ALWAYS_ON ); 2. 如何进入 PM2 osal_pwrmgr_device( PWRMGR_BATTERY ); 在空闲的时候就会进入到 PM2 模式 3. 如何进入 PM3 存在连接就断开连接，存在广播就停掉广播，并确认自己创建的所有定时任务都已关闭，则系统应该就

9、会 进入 PM3 模式，只能进行外部中断唤醒 4. CC2540 低功耗中引脚的设置问题 不用的引脚应该与外部不连接，并将引脚配置为通用上拉输入状态(除了P1.0,P1.1),并且这些脚不应该 与 VDD ， GND 直接相连。 *关于 P1.0,P1.1，“ User Guide给”的解释是except P1.0 and P1.1, which do not have pullup/pulldown capability ，字面意思是没有上下拉能力，可是我没理解，这个上下拉，是指什么。 五、常用的命令，功能，以及实现方法 1. 切换电源模式 osal_pwrmgr_device( PWRMG

10、R_ALWAYS_ON ); osal_pwrmgr_device( PWRMGR_BATTERY ); 2. Peripheral 怎么主动断开与 Centeral 的连接 bStatus_tGAPRole_TerminateConnection(); 在文件 peripheralBroadcaster.c 文件中 3. 怎么设置 Peripheral 的广播的超时时间 首先保证是限制类型的广播 即 DEVDISC_MODE_LIMIT( 永久广播是 DEVDISC_MODE_GENERAL ) ，在 simpleBLEPeripheral.c 文件 static uint8 advertD

11、ata 数组中设置。 当模式处于Limit模式时，广播超时的设置可通过设置宏TGAP_LIM_ADV_TIME_OUT，不设置的话，默 认超时时间是180S。 4. 如何打开与关闭广播 uint8 initial_advertising_enable = TRUE/FALSE TRUE :打开广播 FALSE :关闭广播 GAPRole_SetParameter( GAPROLE_ADVERT_ENABLED, sizeof(uint8), CC2541 BLE源码阅读知识积累之外设从机Peripheral工作模式 阅读的源代码：核心主要是位于BLE/project/SimpleBLEPeri

12、pheral部分 阅读的参考文档：TI_BLE_Software_Developers_Guide.pdf ，BLE_CC2540_DeepDive_Training_2011.pdf ， TI_BLE_Sample_Applications_Guide.pdf ，SIG 的 Core_V4.0.pdf 在BLE的源码架构中，感觉是好复杂，还好TI对协议栈不开源，不然就得累死。能力有限只能把整个架 构从最简单的主从工作模式入手。 1.BLE中主从机建立连接，到配对和绑定的过程如下图。 Advertise!从机处于广减态 R蚀社址门I，.机集迢，厂对I】心打描诂求沢外比 :盘前繼印Q肪岀从机接收

13、请求忙軀回押描响园到帶l Establish Link Request：卞机向从机发谜一个连揍请求 次完黠的连接J connect F.vr-nt 旳汁恤；配对过片 Bond nn；綁定过艸.卞从欄绑定后下次连捲可以快速配对 正如上图所示，最简单一次蓝牙通信需要以上相关步骤，包括discovery device,connect,pairing,bond等4个 主要部分。 2.BLE 中的 GAP 和 GATT 初始接触，感觉十分的抽象，到现在为止，GAP个人认为就是监控上图中的交互状态，比如从广播变成连 接，到配对等。 GATT通俗理解为用于主从机之间的客户端和服务器端的数据交互，以Attri

14、bute Table来体现。 GAP Role Profile:在GAP剧本里所处的 4个角色：广播 Advertise，主机central，从机Peripheral，观察者 Observer。 GATT Attribute:通用属性配置文件。 3.SimpleBLEPeripheral_lnit 函数解析。 无论是在主机还是从机，任何的蓝牙都将这部分内容作为自己的APPlication，在init中都会完成Bluetooth 的GAP，GATT，SM等相关初始化。 void SimpleBLEPeripheral_Init( uint8 task_id ) simpleBLEPeripher

15、al_TasklD = task_id; / Setup the GAP Peripheral Role Profile /GAP 外设剧本 #if defined( CC2540_MINIDK ) / For the CC2540DK-MINI keyfob, device doesnt start advertising until button is pressed uint8 initial_advertising_enable = FALSE; #else / For other hardware platforms, device starts advertising upon i

16、nitialization uint8 initial_advertising_enable = TRUE;/ 广播使能 #endif / By setting this to zero, the device will go into the waiting state after / being discoverable for 30.72 second, and will not being advertising again / until the enabler is set back to TRUE uint16 gapRole_AdvertOffTime = 0; uint8 e

17、nable_update_request = DEFAULT_ENABLE_UPDATE_REQUEST;使能请求更新 uint16 desired_min_interval = DEFAULT_DESIRED_MIN_CONN_INTERVAL; / 最小连接间隔 0.1ms uint16 desired_max_interval = DEFAULT_DESIRED_MAX_CONN_INTERVAL;/ 最大连接间隔 1ms uint16 desired_slave_latency = DEFAULT_DESIRED_SLAVE_LATENCY;/O uint16 desired_conn

18、_timeout = DEFAULT_DESIRED_CONN_TIMEOUT;/10s,定义该参数表示在该时间段 内建立的连接不成功 / Set the GAP Role Parameters GAPRole_SetParameter( GAPROLE_ADVERT_ENABLED, sizeof( uint8 ), GAPRole_SetParameter( GAPROLE_ADVERT_OFF_TIME, sizeof( uint16 ), GAPRole_SetParameter( GAPROLE_SCAN_RSP_DATA, sizeof ( scanRspData ), scanR

19、spData );/ 当主机扫 描到广播后会发岀扫描请求，从机就发回该数据到主机 GAPRole_SetParameter( GAPROLE_ADVERT_DATA, sizeof( advertData ), advertData );/ 广播参数 GAPRole_SetParameter( GAPROLE_PARAM_UPDATE_ENABLE, sizeof( uint8 ), GAPRole_SetParameter( GAPROLE_MIN_CONN_INTERVAL, sizeof( uint16 ), GAPRole_SetParameter( GAPROLE_MAX_CO NN

20、N TERVAL, sizeof( uint16 ), GAPRole_SetParameter( GAPROLE_SLAVE_LATENCY, sizeof( uint16 ), GAPRole_SetParameter( GAPROLE_TIMEOUT_MULTIPLIER, sizeof( uint16 ), / Set the GAP Characteristics, Set GAP GATT Server parameter GGS_SetParameter( GGS_DEVICE_NAME_ATT, GAP_DEVICE_NAME_LEN, attDeviceName );/GAP

21、 GATT服务器参数设置 / Set advertising interval uint16 advInt = DEFAULT_ADVERTISING_INTERVAL; GAP_SetParamValue( TGAP_LIM_DISC_ADV_INT_MIN, advInt ); GAP_SetParamValue( TGAP_LIM_DISC_ADV_INT_MAX, advInt ); GAP_SetParamValue( TGAP_GEN_DISC_ADV_INT_MIN, advInt ); GAP_SetParamValue( TGAP_GEN_DISC_ADV_INT_MAX,

22、advInt ); / Setup the GAP Bond Manager /GAP 绑定管理器设置 uint32 passkey = 0; / passkey 000000，密钥 uint8 pairMode = GAPBOND_PAIRING_MODE_WAIT_FOR_REQ;配对模式，配置成等待主机的配对请 求 uint8 mitm = TRUE; uint8 ioCap = GAPBOND_IO_CAP_DISPLAY_ONLY; uint8 bonding = TRUE; GAPBondMgr_SetParameter( GAPBOND_DEFAULT_PASSCODE, siz

23、eof ( uint32 ), GAPBondMgr_SetParameter( GAPBOND_PAIRING_MODE, sizeof ( uint8 ), GAPBondMgr_SetParameter( GAPBOND_MITM_PROTECTION, sizeof ( uint8 ), GAPBondMgr_SetParameter( GAPBOND_IO_CAPABILITIES, sizeof ( uint8 ), GAPBondMgr_SetParameter( GAPBOND_BONDING_ENABLED, sizeof ( uint8 ), / Initialize GA

24、TT attributes GGS_AddService( GATT_ALL_SERVICES );/ GAP GATTServApp_AddService( GATT_ALL_SERVICES );/ GATT attributes Devlnfo_AddService();/ Device Information Service SimpleProfile_AddService( GATT_ALL_SERVICES );/ Simple GATT Profile #if defined FEATURE_OAD VOID OADTarget_AddService();/ OAD Profil

25、e #endif / Setup the SimpleProfile Characteristic Values，对相关数值做初始化 uint8 charValue1 = 1; uint8 charValue2 = 2; uint8 charValue3 = 3; uint8 charValue4 = 4; uint8 charValue5SIMPLEPROFILE_CHAR5_LEN = 1,2, 3, 4, 5 ; SimpleProfile_SetParameter( SIMPLEPROFILE_CHAR1, sizeof ( uint8 ), SimpleProfile_SetPara

26、meter( SIMPLEPROFILE_CHAR2, sizeof ( uint8 ), SimpleProfile_SetParameter( SIMPLEPROFILE_CHAR3, sizeof ( uint8 ), SimpleProfile_SetParameter( SIMPLEPROFILE_CHAR4, sizeof ( uint8 ), SimpleProfile_SetParameter( SIMPLEPROFILE_CHAR5, SIMPLEPROFILE_CHAR5_LEN, charValue5 ); #if defined( CC2540_MINIDK ) SK_

27、AddService( GATT_ALL_SERVICES ); / Simple Keys Profile / Register for all key events - This app will handle all key events RegisterForKeys( simpleBLEPeripheral_TasklD );/注册按键，在这里当按键按下时，该任务会收到一个事 件发来的消息 / makes sure LEDs are off HalLedSet( (HAL_LED_1 | HAL_LED_2), HAL_LED_MODE_OFF ); / For keyfob boa

28、rd set GPIO pins into a power-optimized state / Note that there is still some leakage current from the buzzer, / accelerometer, LEDs, and buttons on the PCB. POSEL = 0; / Configure Port 0 as GPIO P1SEL = 0; / Configure Port 1 as GPIO P2SEL = 0; / Configure Port 2 as GPIO P0DIR = 0 xFC; / Port 0 pins

29、 P0.0 and P0.1 as input (buttons), / all others (P0.2-P0.7) as output P1DIR = 0 xFF; / All port 1 pins (P1.0-P1.7) as output P2DIR = 0 x1F; / All port 1 pins (P2.0-P2.4) as output P0 = 0 x03; / All pins on port 0 to low except for P0.0 and P0.1 (buttons) P1 = 0; / All pins on port 1 to low P2 = 0; /

30、 All pins on port 2 to low #endif / #if defined( CC2540_MINIDK ) #if (defined HAL_LCD) #else HalLcdWriteStringValue( BLE Peri-B, OAD_VER_NUM(m gHdr.ver ), 16, HAL_LCD_LINE_1 ); #endif / HAL_IMAGE_A #else HalLcdWriteString( BLE Peripheral, HAL_LCD_LINE_1 ); #endif / FEATURE_OAD #endif / (defined HAL_

31、LCD) /给应用注册回调函数 / Enable clock divide on halt / This reduces active current while radio is active and CC254x MCU / is halted HCI_EXT_ClkDivOnHaltCmd( HCI_EXT_ENABLE_CLK_DIVIDE_ON_HALT ); #if defined ( DC_DC_P0_7 ) / Enable stack to toggle bypass control on TPS62730 (DC/DC converter) HCI_EXT_MapPmIoP

32、ortCmd( HCI_EXT_PM_IO_PORT_P0, HCI_EXT_PM_IO_PORT_PIN7 ); #endif / defined ( DC_DC_P0_7 ) / Setup a delayed profile startup osal_set_event( simpleBLEPeripheral_TasklD, SBP_START_DEVICE_EVT );/ 标志 SBP_START_DEVICE_EVT 启动该 event 4.GAP部分的初始化和相关 API以及，事件的处理过程。 在上3中的init中可以看到GAP作为Peripheral Role需要设置的核心参数

33、如下 GAPROLE_ADVERT_ENABLED :广播使能。 GAPROLE_ADVERT_DATA :广播时的参数， GAPROLE_SCAN_RSP_DATA :从机扫描响应，返回的数据包 GAPROLE_MIN_CONN_INTERVAL :处于连接状态后的设备，都会有个hop，一段时间内进行数据交互， 以保证两者是连接的。当前后两次交互时，需要等待的最小间隔时间 GAPROLE_MAX_CONN_INTERVAL :.需要等待的最大间隔时间 GAPROLE_SLAVE_LATENCY :处于连接后，从机可以做出不响应连接请求的间隔数目即跳过 n个交互 的连接。 GAPROLE_TI

34、MEOUT_MULTIPLIER :从上次成功连接到这次连接成功的最大允许延时。如果规定时间内 未成功则认为本次连接失败，丢弃。该值必须比有效连接的间隔大。 GAPROLE_PARAM_UPDATE_ENABLE :请求主机更新参数，主机可以接受也可以拒绝。 GAP通过在启动设备事件的任务处理中启动设备，其实主要是向GAP中注册回调函数，让系统在发现自 身运行状态变化时，调用该函数，方便应用层进行相关操作。 VOID GAPRole_StartDevice( / 启动设备，注册回调函数，用于监督设 备的状态变化：广播、连接、配对、绑定等。 static void peripheralState

35、NotificationCB( gaprole_States_t newState )/ 传入参数由 GPA 自己输入，内部调用回 调函数给用户 switch ( newState ) case GAPROLE_STARTED:/ 在 GAPRole_StartDevice 后发生状态变化 uint8 ownAddressB_ADDR_LEN; uint8 systemldDEVINFO_SYSTEM_ID_LEN; GAPRole_GetParameter(GAPROLE_BD_ADDR, ownAddress); / use 6 bytes of device address for 8

36、bytes of system ID value systemldO = ownAddress0; systemld1 = ownAddress1; systemld2 = ownAddress2; / set middle bytes to zero systemld4 = 0 x00; systemld3 = 0 x00; / shift three bytes up systemld7 = ownAddress5; systemld6 = ownAddress4; systemld5 = ownAddress3; Devlnfo_SetParameter(DEVINFO_SYSTEM_I

37、D, DEVINFO_SYSTEM_ID_LEN, systemld); #if (defined HAL_LCD) HalLcdWriteString( Initialized, HAL_LCD_LINE_3 ); #endif / (defined HAL_LCD) case GAPROLE_ADVERTISING: #if (defined HAL_LCD) #endif / (defined HAL_LCD) case GAPROLE_CONNECTED: #if (defined HAL_LCD) #endif / (defined HAL_LCD) case GAPROLE_WAI

38、TING: #if (defined HAL_LCD) #endif / (defined HAL_LCD) case GAPROLE_WAITING_AFTER_TIMEOUT: #if (defined HAL_LCD) #endif / (defined HAL_LCD) case GAPROLE_ERROR: #if (defined HAL_LCD) #endif / (defined HAL_LCD) default: #if (defined HAL_LCD) #endif / (defined HAL_LCD) 可以看到GAP Role作为外设从机时，各种状态的变化，而这些状态

39、 变化都由GAP （不开源部分）调用回 调函数，将当前状态参数传入，以使得不同的APP做出反应。体现了一种回调函数设计的便捷性。 5.GATT Server的相关设置函数。 / Initialize GATT attributes GGS_AddService( GATT_ALL_SERVICES );/ GAP Service GATTServApp_AddService( GATT_ALL_SERVICES );/ GATT attributes DevInfo_AddService();/ Device Information Service SimpleProfile_AddServi

40、ce( GATT_ALL_SERVICES );/ Simple GATT Profile 通常一个 GATT中GAP server和GATT server是必须强制存在的(Mandatory )以及自己设计的 profile server. 作为GATT的server和client，主要通过 Attribute来进行交互，当 client请求server读取数据时，通过如下 注册的回调函数来进行访问。 / Register callback with SimpleGATTprofile VOID SimpleProfile_RegisterAppCBs( /给应用注册回调函数 在回调函数中对

41、时间做岀处理。 蓝牙设计 1. 1 问：什么是蓝牙通信？ 答：蓝牙通讯最初设计初衷是方便移动电话（手机）与配件之间进行低成本、低功耗无线通信连接， 现在已经成为IEEE802.15标准，得到全球上万家厂商支持。 2. I 问：如果从事蓝牙开发有没有前途？ 答：严格地说，这不是一个技术问题，而是一个世界观问题。什么是前途？如果单纯是金钱，从事技 术是不太可能暴富的（注意比尔.盖茨是个技术商人）；如果想用你所能改善世界，这是可能的，毕竟 蓝牙的主要用途是民用。附带说一句，考虑赚钱和改变世界是中国和西方人世界观的主要差别。 3.问：蓝牙有什么优势? 答：首先是低功耗，以 BLE 4.0为例，一节钮扣

42、电池在静态工作状态可以支持一年；其次是低成本， TI公司的CC2540蓝牙SOC方案芯片出售价仅1美元，可以让人们低廉使用蓝牙技术； 再次是开放性， 2.4GHz的频段全球开放，没有政府监管；最后是适合时代潮流，现在是手机的时代，蓝牙技术本来就 为它而生。 4. I 问：蓝牙4.0协议和BLE是什么？ 答：蓝牙4.0协议是2010年6月由SIG（ Special Interest Group）发布的最新标准， 它有2种模式：BLE （Bluetooth low energy ）只能与4.0协议设备通信，适应节能且仅收发少量数据的设备（如家用电子）； BR/EDR（ Basic Rate / E

43、nhanced Data Rate），向下兼容（能与 3.0/2.1/2.0 通信），适应收发数据较多 的设备（如耳机）。 5. I 问：目前支持蓝牙4.0的移动设备有哪些？ 答：苹果公司的iPhone 4S、iPhone 5、miniPad和iPad 3；小米手机 2;三星公司的 Galaxy SIII和Note II ； HTC ONE 系列。 6.问：如何开始蓝牙4.0的开发呢? 答：概括地讲至少以下三方面的准备吧。硬件方面，需要购买TI公司蓝牙迷你套件，包括蓝牙USB 电子狗和KeyFob以及CC Debugger传真器；软件方面，安装IAR for 8051，TI公司BTool软件；

44、技术 知识，CC2540/41 BLE Software Developer s Guide 1和CC2540/41 User s Guide 。 7. I 问：刚开始接触蓝牙如何快速上手？ 答：理论联系实践是比较好的学习方法，建议先学习CC2540/41 BLE Software Developer Guide 1.3 然后将SimpleBLEPerepheral工程导入IAR for 8051，结合电子狗和 BTool，调试蓝牙通讯中的广播/连 接/绑定/访问。光看书不动手，空虚；不看书光动手，浅薄。 8. I 问：IAR调试CC2540时程序导入到了芯片的 Flash中了吗？ 答：确实。

45、CC2540是SOC（System On Chip）芯片，它的内核就是 8051，它需要从 ROM中取指令， 从RAM中取数据来运行。仿真时，CC Debugger会把程序导入芯片 Flash中，再执行仿真。 9. I 问：当IAR调试中出现警告 缺少断点，无法运行到main（） ” 答：出现这个错误的原因是，IAR for 8051最多只能设置3个断点，如果设置过多，当程序下载后，将 岀现些调试警告。解决的方法很简单，去掉一些断点，再重新载入程序。 10.问：为什么IAR调试时有很多变量无法查看它的值？ 答：主要的原因是IAR编译器设置了优化功能，函数中的自动变量以及一些静态函数都被优化过了

46、， 所以没有生成对应的调试信息，无法查看和设置断点。解决的方法是关闭编译器的优化功能，右键点 击工程的 Options - C/C+ Compiler - Optimizations 中的 Level 设置为 None。 11.问：蓝牙协议分层很多且比较复杂，该如何掌握呢？ 答：蓝牙协议从应用层到物理层一共分了8层，看上去比较复杂且 API函数很多。首先不必要知道每 一层的具体实现，掌握与应用紧密关联GAP/GATT （或者GAP Role和GATT Profiles ）层就可以满足 大部分设计需要；每一层的软件都是通过OSAL来调用的，因此需要了解 OSAL的基本原理：任务/ 事件/消息/定

47、时器/动态分配内存；最后把蓝牙通讯过程理解，将有助于开发。 12.问：OSAL是一个操作系统吗? 答：OSAL （Operating System Abstraction Layer ）操作系统抽象层，它不是一个真正的操作系统（它没 有Context Switch上下文切换功能），但它巧妙地组织各任务，支持任务优先级，任务之间可以通过 事件和消息来通信，为任务提供软定时器和动态内存分配。要避免的陷阱是，应用任务的单个函数运 行时间不能太长（如操作大批量数据的Flash写），否则它无法及时调度高优先级的LL （ Link Layer ） 任务而导致蓝牙通信中断。 13.问 可：蓝牙节点是如何组成

48、微微网的呢？ 答：蓝牙节点组网中，只能存在一个主节点（Central）和多个从节点（Peripheral），从节点是发出信 号者，主节点是扫描且发起连接者。 14.问：主节点和从节点通信的过程是怎样的呢？ 答：当从节点发岀广告信号（包括设备地址和设备名称之类的附加信息）；主节点收到此广告信号后， 向从节点发出扫描请求；当从节点回应扫描时，就完成了设备发现过程。 接着主节点向从节点发出连接请求（包括连接时隙、从节点待机次数、连接超时值），从节点 回应连接，就完成了建立连接。 为了安全起见，一些数据的访问需要认证，它的完成是这样的：一方（可以是主节点，也可以 是从节点）向另一方索要 6位数字的密码

49、，之后，两个节点彼此交换安全密钥用于加密和认证，此过 程称为配对。 认证的过程比较繁琐，BLE协议支持两节点保存认证的安全密钥（一般是非易失性存储器中）， 以便于两节点下次连接后快速认证，这就是绑定技术。 Central Device Peripheral Dev ice advertise*! scan request scan response establish response- 上 -require a passkey exchange security keys device discovery establish connection Pairing 从设备亦然。 17.问：Se

50、rver是如何提供数据呢？ 答：Server首先将一个服务按 属性/句柄/数值/描述”这种格式予以组织，然后调用API函数 GATTServApp_RegisterService将服务数据进行注册。举个实例吧，设提供一个电池电量服务字节，它 允许Client读取，数据为一个 8比特无符号数（0100%），它的组织如下：02 25 00 19 2A,这5个数 据（小端格式）分别是：0 x02=只读属性，0 x0025=句柄；0 x2A19=服务UUID。 18.问：不明白Server提供服务中的UUID ？ 答：UUID（Universal Unique Identifier）全球惟一标识符，本

51、来是 SIC组织分配给特定蓝牙服务的标识, 如分配0X2A25为设备序列号的 UUID，这样任意蓝牙设备都可以通过它得到另一个设备的序列号。 打个类比，它就像书名，如现代操作系统，所有人一看就知道它是计算机大师Andrew S. Tanenbaum 写的书。 19.问：什么是Server提供服务中的句柄呢？ 答：句柄(Handle)就是服务数据在数据中心的地址，当所有的服务数据组织起来后，它总得有个先后顺 序，某个服务的位置就是它的句柄。还是上面的类比，如果想去图书馆借阅现代操作系统，需要 查明该书在哪一层楼，哪个房间，这就是该书的Hanle。 员，请求一旦该书可以借阅了给他一个通知，这个过程

52、相当于配置该书的Descriptor。 21.问：服务的属性与描述有区别吗？ 答：有区别，服务的属性是 Server设置访问权限。就像图书馆的工作人员可以设置现代操作系统 仅能在阅览室看不能外借(只读)，或者即可以看也可以外借(读 /写) 22.问：Client如何访问Server的服务呢？ 答：大致分三类：读取服务的值，需要知道服务的UUID或者Handle;写服务的值，需要知道服务的 Hanle;写服务描述符，需要知道该Descriptor的Hanle。 23 .问：如何知道一个服务的Handle ? 答：根据服务的 UUID 调用API函数GATT_ReadUsingCharUUID 协

53、议栈会返回该服务的Handle。特别注意的是，一个服务的Descriptor的Handle总是该服务的Handle+1 如电池电量服务的 Handle是0 x0025，那么它的 Descriptor的Handle是0 x0026。 24.问：Server可以访问Client吗？ 答：蓝牙通信中，Server不能直接访问(读/写)Client，但是可以通知(Notification ) Client，通知的 前提是Client通过写Descriptor使能通知功能。例如，某Server发现电池电量已经低于安全阀值，它 可以调用GATT_Notification通知所有已连接的 Client，但是

54、Client接收后如果处理是它自己的事情。 25.问：如果得知电池容量？ 答：任何使用电池供电的设备都必须精确监控电池容量，否则设备可以突然断电而停止工作，它的基 本原理是通过ADC(模数转换器)计算电池电压。以CC2540芯片用一钮扣电池为例，电池电压从2.0v 3.0v，即电量的0%100%; CC2540有一 10比特的ADC，量程范围为 0511，参考电压为1.25v， 最大测量电压为 3.75v，以上信息可以得知: (v/3) / 1.25 * 511 = adc，_则 2.0v=273adc，3.0v=409adc， 根据下图可以很容易得知 ADC转换为电压的公式： Percent

55、age / (X -273) = 100 / 136 = 25 / 34，变换后为: Percentage = (X - 273) * 25 / 34，为四舍五入提高计算精度则有： Percentage = (X - 273) * 25 + 33 / 34。 答：会，以TI公司的CC2540为例，它支持4种发射功率选择：4dBm、OdBm、-6dBm和-23dBm，按 无线电功率定义：LdBm=1Olg(Pwr/1mW)，以上4种分贝值换算成瓦特为： 2.51mW、1mW、0.251mW 和0.005mW，有效通信距离分别为： 30米、10米、7米和3米。 27问：如何知道两个蓝牙通信节点之间

56、的距离？ 答：要知道蓝牙通信节点(如手机和蓝牙设备)之间的距离，最容易实现的方法是通过读取接收RSS (Received Signal Strength Indication )值来计算。无线通讯中功率与距离的关系如下： (dBm) = A 10 其中A可以看作是信号传输1米远时接收信号的功率， n是传播因子(它受障碍，温度和湿度等影响)，r是节点之间的距离。当确定了常数 A与n的值后， 距离r就可以根据PR(dBm)计算出来。 28问：如何获取蓝牙节点的接收 RSSI值? 答：具体的设备接收 RSSI值的方法不一样，以iPhone手机为例，iOS提供API函数获取RSSI值；TI 公司的CC

57、2540芯片的BLE协议栈中，首先将读取RSS 1值回调函数挂载到 gapRolesRssiRead_t类型的 指针下，建立连接后，主设备调用GAPCentralRole_StartRssi ()，从设备调用 GAPRole_SetParameter(GAPROLE_RSSI_READ_RATE,)。这样就可以定时读取接收的RSS 1 值了。 29 .问：如何开展读取 RSS 1值的实验？ 答：读取RSSI值的实验可以这样搭建，主设备固定位置，向从设备发送信号，从设备LED光和Buzzer 报警为通信成功，逐次移动从设备，而获取RSSI值随物理距离之间的关系。下图是笔者做实验的数据: Dist

58、ance(m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 RSSI(dBm) -47 -59 -73 -80 -80 -79 -85 -88 -86 -87 Loss(p) 0 0 9 11 27 2 50 32 22 49 实验器材为2块CC2540芯片，主芯片发射功率为 4dBm(2.51mW) , Loss是通信节点中失败次数。 30. 问：如何将接收RSSI实验数据得到距离计算公式呢? 答：最好的工具是 EXCEL软件，以上表中的实验数据和 EXCEL 2007为例。首先选中Distance和RSSI 两行，点击 插入-散列图”，软件会自动生成如下图： 选取其中任意点，点右键，添加趋势

59、线-对数”将会岀现下图: -100 可见RSSI与距离的关系是比较符合指数函数，再点击显示公式” I e 一 _ -一一 申 T RSSIdBm) 01IIiii IQ 仆亡A6知1Z -100 此时得到指数函数公式为：y = -49.53 -17.7 In (x)，再把自然对数换成10常用对数，则有：y = -49.53 - 40.71 lg (x)。通过以上几步就轻松得到RSSI与距离之间的计算公式。 31问：针对RSSI采样值选用什么样的滤波算法？ 答：RSSI采样值遵循以下特点：有个别的脉冲干扰引起极大值和极小值的岀现，其他采样数据值沿平均值 分布，比较适合的算法是：滑动防脉冲干扰平均

60、滤波法。它的原理是，设有N个单位的队列，用新的采样 值覆盖旧的采样值，去除队列中最大值和最小值后， 再计算队列中采样数据的平均值。 用C语言描述如下: static INT8S Filter(INT8S chVal) #define FIFO_NUM 10 INT8S chMinVal, chMaxVal, chTemp; INT16S nCnt, nSum; static INT8Ss_chIx = 0, s_chlsFull = FALSE; static INT8Ss_achBufFIFO_NUM; /* Save the NEW value, kick out the OLDest o