01前言
4 b+ A1 ]# r6 `1 e8 N' m本文档指导用户快速地对 BlueNRG SDK 有一个直观、清晰的认识,了解其软件架构，以便顺利地学会利用 SDK 开发自己的用户固件。
1 @; x7 w* Y5 ?
$ T0 ?: ?: v5 Y& w本文档所述 SDK 为 BlueNRG-LP/LPS 芯片的 SDK。阅读本文档前，用户应先了解BlueNRG-LP/LPS 芯片的一些基本特性，以及其配套开发板的烧录方式。

9 M2 N8 p. c% o" w/ k02SDK 目录
从 ST 官网下载 SDK 的安装包，成功安装后，即可获得一个 SDK 目录。见图 1：

2 C! I: j( i% [  m0 O2 U7 r

图1.SDK 目录

4 t' ~" h; K  A# Q
5 t* X7 P$ m  q+ d# M3 e各个目录的功能说明见表 1：
+ e4 I5 `" }3 R, R9 _6 k

表1. SDK 目录说明

/ r* b0 v0 R2 O. @- L
3 s7 M) f- [, {; v5 T2 B$ wBlueNRG SDK 安装目录为用户工程师开发 BlueNRG 平台提供了一个便捷的入口，举例来说，有以下几个场景：
2 |( U  Y# X. _0 H7 R; c" a1. 硬件工程师设计 PCB 前，可通过 Docs 目录找到硬件设计指导文档。完成 PCBA 制作后，可自行使用 Navigator 工具通过串口烧录 Firmware 下的应用固件，验证板子功能。
& n; b" O: A1 U- t) L% j( G
2 N& f6 Z7 |. H% d7 Y% u# `2. 当工程师想用板子进行功耗、射频测试时，也可在 Firmware 目录下找到合适的已经编译好的固件（测 SOC 蓝牙功耗可用 Beacon，测射频参数可用 DTM）
  O) K# Q4 R- e% L6 [, u
3. 固件工程师可在 Projects 目录下找到丰富的例程，并且可使用 KEIL、IAR、WiSE 任一个IDE 打开工程、编译、下载。

) R: O2 c) n: t* D' M, B4 @03SDK 例程
3 R$ g- Y, P3 wSDK Projects 目录包含了以下三类例程：
1. Periph_Examples：包含了芯片外设驱动例程。
; |. R& j% l: K1 z1 i) Q8 M2. External_Micro ：包含了外部单片机的例程，应用于 BlueNRG 芯片在系统中作为协处理器的场景。
. P! _) L8 Z+ v5 ^( H, M+ J# Q3. BLE_Examples ：包含了蓝牙相关的所有例程，这些例程的工程特性展示如下：
3 x4 `$ _/ B8 v. c5 c6 h8 r! N
$ K! K, e6 H: k( @/ q$ X

表2. BLE 例程说明

: E$ v; }* a1 B8 t+ ^1 N# W) H
04快速实现用户固件功能
' r. \7 |7 ^) ]2 n本章节指导用户如何快速地在 SDK 中找到相应的 API 接口和位置，以便掌握在 SDK 例程上添加自己的配置和用户逻辑代码的方式。
, n2 `2 |; Q) x1 s7 a
- p$ g( S! ?4 V: V/ I在对 SDK 提供的例程的功能有所了解之后，假设用户面临的一个开发任务是：
' z, u( k. |* P1. BLE 从机功能，包含以下配置：
    a. 一个服务，一个特征，特征具备 Write、Notify 属性
    b. 设备广播名为“Hello”
2. 使用手机 BLE 工具和设备通讯，打印通讯过程产生的数据
3. 自定义协议，实现以下功能：
    a. 控制 LED 亮灭
    b. 定时 1s 上传心跳包，内容为连接后的秒计数值
    c. 每次按键上传按键事件通知
% O0 F7 ~- ?  z% g8 O, [1 q
基于以上任务，我们可以选择 BLE_SerialPort 工程作为基础工程并以此来进行固件开发。
( t0 S# p# N' U0 {8 e1 l9 j8 M% A* I
4.1. 验证原始工程
在添加用户代码之前，我们最好先验证了原始工程（BLE_SerialPort）的功能，确保开发环境正常。新建一个用户工程目录，比如，test_sdk1.3.0，然后从 SDK 目录拷贝以下文件到我们的用户工程目录，见图 2：

4 u6 U. u7 \! C6 X0 [

  X! ]2 Q9 O5 a- s

图2.用户工程目录

( [) a5 I; r( {/ v! e/ J& R
7 s- D3 H: N9 Q, @/ [7 L; L1 p打开 Projects > BLE_SerialPort 的 Keil 工程，勾选“Browse Information”选项，以便使能工程内函数的跳转，同时选中 Server 工程配置，见图 3，图 4：

1 u/ N2 A) h3 O4 K* X, x4 `

图3.Browse Information

( k6 j1 C  |5 K4 h

) J1 s  Z7 M$ y+ P* h% W$ e

图4.选中 Server 工程配置

& B+ E7 [5 ]" b* p1 }
6 H' s" l4 Z7 r' |. M编译、下载工程到开发板，工程运行起来后，应能见到以下打印信息：
7 Y- z% |  m0 o

. o' z( N, w7 ^  F) l- }% K/ K# D

图5.BLE_SerialPort 工程 LOG 信息

, k8 C- r+ L* m5 V
使用 STBLE Toolbox 工具扫描该设备，应能看到设备名为“Sport_LP”，见图 6：
) N1 M5 T7 R6 Q2 q$ C6 E

图6.STBLE Toolbox 扫描页面

; J( M, O# c: _0 c4 ?% c' h0 x9 X
5 X- ]5 {' n, K( l: r至此，原始工程已经正常运行起来了。该工程实现了自定义服务、特征的功能，并能通过串口和手机进行数据的收发。要完成此次开发任务，我们只需在特定位置修改一些代码即可。

4.2. 配置 BLE 从机功能
) J* q0 [( j4 U2 L) s原始工程有两个特征，一个负责发（TX_CHR_UUID），一个负责收（RX_CHR_UUID）。按照要求，我们需要把他们合并为一个可以收、发的特征。图 6 演示了定义新的特征 UUID 并注释掉旧的两个特征 UUID 的方式：

图7.特征 UUID

% [- V. ^% o5 J: `; y1 U协议栈提供了 ble_gatt_chr_def_t 类型结构体，用户可以定义一个结构体变量并赋值，以此来声明一个特征。图 7 展示了我们所需的特征配置的相关赋值过程，图中可见特征的 UUID 声明，特征 notify、write 属性声明，特征的特征描述符声明等信息。另外，旧的两个特征应该注释掉。
# p; z. X& Y2 i- \0 ?/ L
7 _/ `" t. n6 ^9 K( v8 G

图8.定义特征

$ J& J' ]6 L2 q

( S, Q. r; z+ I# x

将新的特征配置赋值给服务声明，特征的数量修改为 1 个：
" w" V; t# I' r8 c9 n: ?
! M# e$ y1 w: N: a/ R, r

图9.特征声明赋值给服务声明

上述服务、特征相关的数据结构配置完毕，我们还需要将这些配置通过 API 传递给协议栈。
$ ?, |4 W3 H! Y% D0 ^) U
首先，需要先定义一个新的句柄，所谓句柄，简单地说，用户在进行数据收发的时候，需要选择在哪个特征上进行数据收发，此时便需要句柄来指定特征（句柄本质上便是 attribute 的handle 字段）。原来的两个句柄也要注释掉，见图 10
( Y6 u# |3 U. e# L1 w1 l7 b' w
4 m' s' ~( t6 K+ c

图10. 句柄

然后，将上文定义好的服务、特征通过 aci_gatt_srv_add_service 函数一次性传送给协议栈，协议栈对这些配置进行解析、构建完整的 ATT 属性表，保存在内存中。之后，用户可使用aci_gatt_srv_get_char_decl_handle 接口获取已分配好的句柄（见图 11），此后的数据交互过程将频繁使用该句柄。

+ D% f$ ^" V2 Y! f7 J& Q

: ~% A/ L# _& u; Y) Q

图11. 获取句柄

# Z- ]9 G6 V6 o8 f6 i9 p" i0 [" \; r至此，GATT 相关的配置已经完成。但是，由于上层大量引用了旧的两个句柄进行数据收发，因此此时编译会出现比较多的错误，此处暂不处理这些错误，先完成其他的 BLE 配置。
9 v/ b/ x/ j; E& R* F
接下来修改蓝牙地址，并修改广播名，见图 12：

0 H4 V2 ~6 ?4 @, j' P& o

图12. 蓝牙地址和广播名

  R; A! W+ o7 A: j' }
广播名的长度改变后，应注意指定其长度：

; N1 V1 C" @: q1 g. Y

图13. 广播名长度

/ n) a) T3 z8 A
6 l$ d8 O7 Q6 u0 \  U! c, X' f) TLOCAL_NAME 设置的是广播包里的设备名，当设备连接成功后，主机会从 GAP Profile 的device name 特征里获取另外一个设备名，此处应保持这两个名字一致：
; F. n' V2 {" |; [' E7 x& B6 G
* y4 l$ i1 h* x6 M) t2 m

9 x3 r3 p9 S7 p& d4 ?

图14. 设备名

# d. Y: n: ]3 J0 R9 J6 V

图15. 设置设备名

' A- F" c, f% T2 ?6 f9 J
至此，关于蓝牙的应用配置即告完毕。接下来可进行数据通讯相关的配置、实现。
% B3 y- g; A* K: h  H6 S
4.3.和手机进行通讯
上一小节配置完从机功能后，编译会产生大量错误，是因为 BLE 的通讯过程会比较多地引用旧的句柄。循着解决这些编译错误的操作，我们能了解到 BLE 通讯的过程。具体操作如下：

全局搜索旧的发送句柄（TXCharHanlde），我们找到了用于数据发送的协议栈 API，修正之 :
( i7 m; U% |+ a6 @9 k$ W3 W

. A3 D3 a. u. ^# b, ^& S

图16. 发送 Notify

1 C& W9 {4 ]- m; }7 |$ M% j- O
1 s9 T0 W6 q  ~5 }手机使能订阅后，会通过图 17 的回调函数通知上层。此时应该修改为新的特征句柄，同时，添加一些打印指示 notify 的使能、禁用状态：

% A  O* U. e9 @+ }  e+ n

3 E. C2 d! G' j! s1 J9 Z$ W- P

图17. 使能订阅回调

% L4 b) |) X& X, G( C# I添加新的特征句柄全局变量声明，注释掉旧的：

" _' S* F8 Z& P' ~# P

图18. 句柄声明

9 }7 F, T& s4 m6 Z# L& g$ t# ^  \7 i关于旧的发送句柄（TXCharHanlde）的问题已经全部解决。继续搜索旧的接收句柄（RXCharHanlde），我们应能找到设备接收手机数据的函数接口，将其中的句柄替换为新的特征句柄，见图 19：

6 _/ l* |7 x% V% M/ \' \$ ?

2 I6 ^- L" u/ x# @6 F5 e9 S

图19. 数据接收回调函数

至此，我们应该能通过全部编译过程，并且已经找到了数据发送、接收的位置。此时可以在这些位置添加数据发送、接收的打印函数。接收数据的用户接口见图 20：
( x4 ^1 u, a1 ~3 y' a
; G/ m8 M9 ]9 t1 ]3 y

图20. 用户接收 BLE 数据

关于发送数据，原始工程实现了以下处理流程：
3 s' q* L, k$ T. X) v2 _1. 从串口接收数据
2. 解析数据为命令并缓存这些命令
$ a# I5 g5 u& _3 t, r) ^3. 通过轮询的方式，不断将命令缓冲区里的命令发送出去

, j- N  e! u# X0 a3 g! m5 Q. z该处理流程不适用于我们的任务要求，我们需要先取消这部分功能，见图 21
- u' q- ~) d0 n5 P
, t7 t  A: H/ n3 r2 \, {3 P4 G

2 q! B) D6 |& h5 x7 n. r8 X7 i

图21. 取消原有的数据处理流程

' g% t2 e; A* Q# s然后设计自己的发送函数，见图 22：

" `0 c8 ^! |/ e' \$ v

图22. 自定义 BLE 数据发送函数

+ l" {* F9 e. r) M" `8 ~  y! t5 S, N
至此，蓝牙的通讯功能已经全部实现完毕。用户可通过：
% U+ I2 Y3 L* |( l! e• Data_Received()接口接收数据
2 y7 }, h. t5 u# @; U7 p• user_send_data_over_ble()接口发送数据

4.4.添加其它功能
' z7 a7 z9 F% E  s3 |根据任务要求，我们还需实现下面三个功能：
1. 控制 LED 亮灭
, l2 M- R6 ^& n. J# R5 |3 N2. 定时 1s 上传心跳包，内容为连接后的秒计数值
3. 每次按键上传按键事件通知下面开始逐个实现：
: E2 H* v( L0 F; t" t2 r/ o$ w
& @' [* `! ?1 Y4.4.1. 控制 LED 亮灭
# J  D0 Q$ w4 C首先，实现 LED 亮灭处理函数，
5 [% [5 E; v3 h# @1 @4 ^& O
$ P$ o/ V! u: c

图23. LED 命令处理函数

& ?4 l" p) |) @
将其添加到 BLE 数据接收函数处，见图 24。LED 控制功能实现完毕。

9 `# c0 @: c' {9 w, f/ i) t6 W/ V

图24. 接收数据后进行 LED 命令处理

4.4.2. 每秒上传心跳包
首先，实现心跳上传处理函数，实现当设备连接后，每秒上传一个 4 字节的计数值，并使用0xaa 作为命令字。见图 25：
; w% B) C- q/ I- e. R) [# {
( f4 V/ q8 r- a& n' P# W

图25. 心跳上传处理

将心跳处理函数添加到系统任务处理函数 App_Tick 中，App_Tick 会在 main loop 中不断地被调用。心跳包需要在蓝牙连接成功并且使能了订阅之后才可以发送。另外，使用 timeout_flag变量来控制其每秒只被调用一次，实现方法如下：

图26. 心跳处理

; f$ N. q5 T  T4 B5 A6 z

- E4 X4 D7 g' ^7 L# V& g

上述 timeout_flag 变量需要使用每秒循环的软件定时器来周期性置位。软件定时器的应用方式很简单。
, x, O$ y( ?) r& l4 ^0 }1 x* N
0 }5 n, r+ t! b首先，实例化一个定时器，并定义超时回调函数：
7 ?: s5 c, q5 W# X* I$ @' ~. ~9 J

图27. 软件定时器实例化

; o  U8 t- v; a  Q) J. V- O
: f( M* b2 I, ^/ G然后，在 Serial_port_DeviceInit 函数的末端位置注册超时回调函数并启动定时器。

0 Q5 a; C6 ]& G. w8 m% x, Q

图28. 启动定时器

7 f9 i1 V9 F& B7 M. d3 {7 \
/ y4 K; @8 F' c) X$ r+ O  w4.4.3. 上传按键事件
3 c. a3 B% f+ J2 q. X* u3 T3 q" _' ~首先，实现按键回调函数，该函数在按键按下时被调用。发送按键事件前，应检查此时蓝牙是否处理连接、已订阅状态。见图 29：
8 u6 S! [2 ?7 g

图29. 按键回调

按键中断服务函数中调用：

图30. 按键中断服务函数

, R/ I) q. q& F5 ]' w* Z" Y
至此，开发任务的要求已经全部实现完毕。接下来进行功能验证。

+ Z. T$ b' A8 [+ [) Y& P/ W4.5验证功能
! Z" n6 Q, Q# F% P& b2 E用户工程运行起来后，用 STBLE Toolbox 扫描，可见广播名已经修改过来了。
# p" k% x( D1 ?: ^4 }5 [
) @$ E  N/ z0 y1 U+ x

图31. 用户工程广播名

连上设备并点击 Notify 开关以使能订阅，可观察到底部已经开始接收到设备的心跳包数据（以 AA 开头的 5 字节数据），该数据每秒钟变化一次，见图 32：

图32. 使能订阅

3 e* l- a6 V$ f: W6 F1 G+ [& N# `/ U
通过 LOG 也能观察到心跳包发送情况，此时如果按动按键，也能观察到按键事件已经发送：

图33. 用户工程 LOG

05小结
8 J; `5 p+ @# P跑完了上述用户任务开发的流程后，相信用户对 BlueNRG SDK 的软件架构应有所理解了。BlueNRG SDK 的软件层次架构为 STM32 典型的三层架构，分别为驱动层、中间层、用户层：
, [! R8 }' h2 G" A$ N

1 e9 c( |8 E0 D+ F, u  A4 ~( q

图34. 软件层次架构

. H  N5 U2 ^1 W9 }

( Q5 p9 B8 R/ [

6 x% x; B+ y/ T( t% o; f上述添加用户功能的整个过程，其实只改动到了用户层的功能，用户层包含以下几个文件：
) U3 [  `# d) H- e# _- A
% \% L! e# S: B# v

图35. 用户层文件

7 u- i3 z2 D0 ?3 J% I; M' E3 ^
这些文件的含义是：
• serial_port.c，用户应用逻辑的实现
5 a# M1 @$ Q6 A3 }• BLE_SerialPort_main.c，程序入口，程序主流程
3 V" |$ L( M; z* u3 |. t2 B- `• gatt_db.c，BLE GATT 层功能的实现
• rf_device_it.c，存放所有的中断服务函数
) ]  m5 S9 ]1 g
上述用户固件的功能，大多都在 serial_port.c 中实现。BLE_SerialPort_main.c 函数则实现了系统的主要流程。简单来说，BlueNRG SDK 的裸机系统即是一个前后台系统。蓝牙事件、按键中断等属于前台处理，负责置位相关标志位和状态，main 函数的 while1 属于后台处理，运行蓝牙协议栈、用户任务处理等后台任务，见图 36：

; C0 D6 f* k  T

/ w' J  [: j% _. D2 R7 N
' |) \$ ?) c$ t6 a

图36. 系统流程

( t* a8 f; a4 s. i( rBlueNRG SDK 中的绝大多数例程都使用了本文档所述的软件架构，即前后台系统。该软件架构比较简单，优点是用户能非常快速地掌握其流程，能够依据本文档的示例快速构建自己的用户功能。缺点是功能比较简单，用户需要在此基础上再添加一个调度器以应对复杂功能的要求。
& J; Q6 R8 o) S% Y$ x6 }

2 F" R1 v1 T* E& _! {4 M, n转载自： STM32单片机
如有侵权请联系删除