1 围绕BleApplicationContext_t的端侧蓝牙开发逻辑

在蓝牙NUCLEO-WBA65RI开发中，st提供了完整的开发框架和逻辑，而对于开发的过程，需要围绕BleApplicationContext_t这个结构体的访问控制来实现的。

这里定义的结构体

typedef struct
{
  /* GAP service handle */
  uint16_t gapServiceHandle;

  /* GAP device name characteristic handle */
  uint16_t gapDevNameCharHandle;

  /* GAP appearance characteristic handle */
  uint16_t gapAppearanceCharHandle;

  /**
   * connection handle of the current active connection
   * When not in connection, the handle is set to 0xFFFF
   */
  uint16_t connectionHandle;

  /* Security requirements of the host */
  SecurityParams_t bleSecurityParam;

  APP_BLE_ConnStatus_t Device_Connection_Status;
  /* USER CODE BEGIN PTD_1 */
  UTIL_TIMER_Object_t           TimerAdvLowPower_Id;
  uint8_t connIntervalFlag;
  /* USER CODE END PTD_1 */
}BleApplicationContext_t;

2 基于心率计的蓝牙开发逻辑

围绕上述结构体，在app_ble.c中详细构建了整个实现的过程。

基于 STMicroelectronics 蓝牙协议栈的 BLE 心率传感器应用程序核心实现 ，主要完成 BLE 协议栈初始化、服务管理、连接处理、低功耗控制及安全配置等功能，最终实现一个可广播、可连接、能上报设备信息与心率数据的 BLE 从机（Peripheral）设备。

2.1 核心功能概览

代码围绕 BLE 从机设备的完整生命周期展开，核心功能可归纳为以下 6 类：

1. BLE 协议栈底层初始化（主机栈、HCI、GAP、GATT 层）
2. 核心服务与特征管理（心率服务 HRS、设备信息服务 DIS、自定义设备信息特征）
3. 广播与连接生命周期控制（快速广播、低功耗广播切换，连接建立 / 断开处理）
4. BLE 安全配置（配对、绑定、加密密钥管理）
5. 低功耗优化（广播超时切换低功耗模式）
6. 事件响应与任务调度（HCI 事件处理、定时器任务、按键交互）

2.2 关键数据结构

安全参数结构（SecurityParams_t）

存储 BLE 配对与加密相关配置，决定设备的安全策略：

字段	作用
ioCapability	设备 IO 能力（如无输入输出、仅显示等）
mitm_mode	是否需要中间人（MITM）保护
bonding_mode	绑定模式（是否保存配对信息）
Use_Fixed_Pin	是否使用固定配对码
Fixed_Pin	固定配对码值
encryptionKeySizeMin/Max	加密密钥长度范围
initiateSecurity	安全启动策略（主动发起 / 等待 / 无需安全）

BLE 应用上下文（BleApplicationContext_t）

维护 BLE 应用的全局状态，是核心数据载体：

• 服务与特征句柄：GAP 服务、设备名称、外观特征的句柄
• 连接状态：连接句柄（0xFFFF 表示未连接）、连接状态枚举（空闲 / 连接中 / 已连接）
• 安全参数：关联 SecurityParams_t 实例
• 低功耗控制：广播超时定时器、连接间隔标志

全局关键变量

• 广播数据（a_AdvData）：包含设备简称（HR_XX）、16 位服务 UUID（心率服务 0x180D）、厂商自定义数据
• 设备名称（a_GapDeviceName）："Heart Rate Sensor"
• 协议栈缓冲区：主机栈动态缓冲区（host_buffer）、GATT 缓冲区（gatt_buffer）、NVM 缓存（host_nvm_buffer）

2.3 代码逻辑拆解

初始化流程（核心入口：APP_BLE_Init ()）

初始化是整个应用的启动基础，按「底层栈→服务→应用状态」的顺序执行：

1. 事件队列与任务注册 ：初始化异步事件队列，注册 BLE 主机栈任务（CFG_TASK_BLE_HOST）和 HCI 事件处理任务（CFG_TASK_HCI_ASYNCH_EVT_ID）。
2. NVM 初始化 ：注册 BLE 协议栈 NVM 缓冲区，恢复历史配对 / 配置数据。
3. 主机栈初始化 ：通过 HOST_BLE_Init() 配置协议栈参数（GATT 属性数量、MTU 大小、链接数等），初始化蓝牙堆内存。
4. HCI/GAP/GATT 初始化 ：调用 Ble_Hci_Gap_Gatt_Init() 完成底层协议配置：
   • 写入设备 BD 地址（优先从 OTP / 芯片 UID 生成，默认使用 ST 厂商 ID）
   • 配置射频功率、默认 PHY（1M/2M）
   • 初始化 GAP 从机角色，设置设备名称与外观（心率传感器外观）
   • 配置安全参数（IO 能力、配对码、加密密钥长度）
5. 服务初始化 ：启动 HRS（心率服务）和 DIS（设备信息服务）的应用层初始化。
6. 广播启动与低功耗配置 ：启动快速广播，创建广播超时定时器（60 秒后切换低功耗广播）。

广播与连接管理

（1）广播控制

• 广播类型 ：支持两种模式切换，通过 APP_BLE_Procedure_Gap_Peripheral() 触发：
  • 快速广播（PROC_GAP_PERIPH_ADVERTISE_START_FAST）：短间隔（ADV_INTERVAL_MIN/MAX），适合快速被发现
  • 低功耗广播（PROC_GAP_PERIPH_ADVERTISE_START_LP）：长间隔（ADV_LP_INTERVAL_MIN/MAX），降低功耗
• 广播数据动态填充 ：fill_advData() 函数将 BD 地址、设备类型、固件版本等信息写入厂商自定义数据段，便于主设备识别。
• 超时切换 ：60 秒未连接时，定时器触发 APP_BLE_AdvLowPower() 停止快速广播，启动低功耗广播。

（2）连接生命周期处理

• 连接建立 ：通过 HCI_LE_CONNECTION_COMPLETE_SUBEVT_CODE 事件捕获连接完成，更新连接句柄与状态（APP_BLE_CONNECTED_SERVER），通知 HRS/DIS 服务连接建立。
• 连接参数更新 ：支持通过按键触发 PROC_GAP_PERIPH_CONN_PARAM_UPDATE，动态切换连接间隔（50ms/1000ms）。
• 连接断开 ：通过 HCI_DISCONNECTION_COMPLETE_EVT_CODE 事件捕获断开，重置连接状态，自动重启快速广播。

服务与特征管理

代码基于 GATT 协议框架实现服务与特征的创建、更新与维护：

（1）标准服务

• 心率服务（HRS） ：通过 HRS_APP_Init() 初始化，维护心率数据传输，连接状态变化时通知服务更新连接句柄。
• 设备信息服务（DIS） ：通过 DIS_APP_Init() 初始化，提供设备制造商、型号等标准信息。

（2）自定义特征

• 设备信息特征 ：在 GAP 服务下添加 128 位 UUID 自定义特征，存储以下设备信息（共 22 字节）：
  • 芯片 ID 与修订版、板卡 ID、硬件封装类型
  • 固件版本、应用 ID（心率传感器）
  • 主机栈版本与类型

安全机制实现

基于 BLE 标准安全框架，支持配对、绑定与加密：

1. 安全参数配置 ：在 Ble_Hci_Gap_Gatt_Init() 中设置 IO 能力、MITM 保护、绑定模式等参数。
2. 配对流程处理 ：
   • 收到 ACI_GAP_PASS_KEY_REQ_VSEVT_CODE 事件时，返回固定配对码（CFG_FIXED_PIN）。
   • 收到 ACI_GAP_NUMERIC_COMPARISON_VALUE_VSEVT_CODE 事件时，自动确认数值匹配。
3. 绑定与密钥管理 ：通过 NVM 存储配对密钥，断开后可恢复绑定；支持通过按键清除安全数据库（aci_gap_clear_security_db()）。
4. 安全请求触发 ：已连接时，可通过按键触发从机安全请求（aci_gap_slave_security_req()）。

事件处理机制

采用「事件队列 + 任务调度」的异步处理模式，核心流程如下：

1. HCI 事件接收 ：蓝牙控制器产生的事件（如连接、断开、配对）通过 BLECB_Indication() 封装为事件包，插入 BleAsynchEventQueue 队列。
2. 事件任务触发 ：队列非空时，设置 CFG_TASK_HCI_ASYNCH_EVT_ID 任务，由 Ble_UserEvtRx() 处理事件。
3. 事件分发与响应 ：SVCCTL_App_Notification() 是事件处理核心，按事件类型分发：
   • HCI 标准事件：连接完成、断开完成、PHY 更新等。
   • 厂商自定义事件：配对完成、密钥请求、广播流程完成等。
4. 服务通知 ：连接 / 断开事件触发后，通知 HRS/DIS 服务更新状态。

低功耗与交互优化

（1）低功耗设计

• 广播超时切换：60 秒无连接时自动从快速广播切换到低功耗广播。
• 连接状态优化：连接时停止广播定时器，断开后重启。

（2）用户交互（按键支持）

若启用按键（CFG_BUTTON_SUPPORTED == 1），支持 3 个按键功能：

• 按键 1：未连接时重启快速广播；已连接时切换 PHY（1M/2M）。
• 按键 2：未连接时清除安全数据库；已连接时发起安全请求。
• 按键 3：已连接时更新连接参数（切换连接间隔）。

NVM 管理

通过 simple_nvm_arbiter 组件管理 BLE 协议栈的非易失性存储：

• 注册 NVM 缓冲区：存储配对密钥、连接参数等需要持久化的数据。
• 写入回调：BLE_NvmCallback() 处理 NVM 写入结果，失败时重试。
• 主动存储：通过 APP_BLE_HostNvmStore() 触发协议栈数据写入 NVM。

3 移植方法

在上述的蓝牙实现中，根据不同设计功能，单独开发蓝牙应用服务的子插件，嵌入到这个蓝牙设计的过程，就能够实现自定义的功能开发。