NRF52832DK协议栈实验

2 蓝牙协议实验

蓝牙协议实验部分，我们借由串口透传实验，一步一步拆分，给大家介绍蓝牙的协议方面。

2.1 低功耗实验

2.1.1 实验简介

低功耗实验1.0_ble_central_pm与2.0_ble_peripheral_pm，这两个实验给大家带来的是最精简的主机以及从机例程，精简到什么程度呢，只保留了协议栈初始化以及电源管理部分。利用此实验，大家可以测试一下我们的BLE工程进入低功耗模式下的功耗情况。

2.1.2 实验现象

我们将万用表串联到电路中，并且打到电流档，此时我们可以看到功耗如下。

2.1.3 工程及源码讲解

2.1.3.1 主机部分

2.1.3.1.1 main()函数

首先我们查看一下main.c文件，在此文件的mian()函数中，我们首先初始化了电源管理模块，然后初始化了BLE栈堆，最后在while大循环中我们调用空闲状态处理的函数。

接下来我们分别针对这三个部分进行介绍。

170 //******************************************************************
171 // fn : main
172 //
173 // brief : 主函数
174 //
175 // param : none
176 //
177 // return : none
178 int main(void)
179 {
180     // 初始化
181     power_management_init();// 初始化电源控制
182     ble_stack_init();       // 初始化BLE栈堆
183     
184     // 进入主循环
185     for (;;)
186     {
187         idle_state_handle();   // 空闲状态处理
188     }
189 }

2.1.3.1.2 ble_stack_init()函数及ble_evt_handler()回调函数

我们查看一下BLE协议栈初始化，这个部分是一个格式化的东西。

首先调用nrf_sdh_enable_request()函数请求使能softdevice，原因在于ble协议、时钟、错误的回调以及中断的配置等，都需要这个sd（softdevice）支持。

接下来我们要配置默认的ble协议，主要包含了RAM起始地址、本工程的角色（根据设备支持连接的角色来判断）、MTU的大小及UUID和属性表大小。

RAM的起始地址在下面的位置可以看到，我们打开\ble_ghostyu\1.0_ble_central_pm\LaunchIOT\s132\iar下的ble_app_ghostyu_iar_nRF5x.icf文件（将此文件拖到IAR中就可以打开，可以看到__ICFEDIT_region_RAM_start__ = 0x200029e0）。

然后我们携带RAM起始地址，使能BLE协议栈。

在最后，我们注册了一个ble_evt_handler回调，在这个回调中我们处理BLE的事件返回。

102 //******************************************************************
103 // fn : ble_stack_init
104 //
105 // brief : 用于初始化BLE协议栈
106 // details : 初始化SoftDevice、BLE事件中断
107 //
108 // param : none
109 //
110 // return : none
111 static void ble_stack_init(void)
112 {
113     ret_code_t err_code;
114 
115     // SD使能请求，配置时钟，配置错误回调，中断（中断优先级栈堆默认设置）
116     err_code = nrf_sdh_enable_request();
117     APP_ERROR_CHECK(err_code);
118 
119     // SD默认配置（如下），SD RAM起始地址配置（0x200029e0）
120     // 作为从机时的最大连接数量0
121     // 作为主机时的最大连接数据1（本工程是主机）
122     // 初始化MTU大小23
123     // 供应商特定的UUID数量1
124     // 属性表大小248（必须是4的倍数，以字节为单位）
125     // 配置服务更改特性数量0
126     uint32_t ram_start = 0;
127     err_code = nrf_sdh_ble_default_cfg_set(APP_BLE_CONN_CFG_TAG, &ram_start);
128     APP_ERROR_CHECK(err_code);
129 
130     // 使能BLE栈堆
131     err_code = nrf_sdh_ble_enable(&ram_start);
132     APP_ERROR_CHECK(err_code);
133 
134     // 注册BLE事件的处理程序，所有BLE的事件都将分派ble_evt_handler回调
135     NRF_SDH_BLE_OBSERVER(m_ble_observer, APP_BLE_OBSERVER_PRIO, ble_evt_handler, NULL);
136 }

ble_evt_handler回调函数，用于处理BLE的事件回调，包含了COMMON、GAP、GATT Client、GATT Server、L2CAP等多种事件类型。在这个例程中，我们只给大家保留了最基础的两个GAP状态，分别为连接状态和断开连接状态。

 68 //******************************************************************
 69 // fn : ble_evt_handler
 70 //
 71 // brief : BLE事件回调
 72 // details : 包含以下几种事件类型：COMMON、GAP、GATT Client、GATT Server、L2CAP
 73 //
 74 // param : ble_evt_t  事件类型
 75 //         p_context  未使用
 76 //
 77 // return : none
 78 static void ble_evt_handler(ble_evt_t const * p_ble_evt, void * p_context)
 79 {
 80     ble_gap_evt_t const * p_gap_evt = &p_ble_evt->evt.gap_evt;
 81 
 82     switch (p_ble_evt->header.evt_id)
 83     {
 84         // 连接
 85         case BLE_GAP_EVT_CONNECTED:
 86             NRF_LOG_INFO("Connected. conn_handle: 0x%x",p_gap_evt->conn_handle);
 87             break;
 88 
 89         // 断开连接
 90         case BLE_GAP_EVT_DISCONNECTED:
 91 
 92             NRF_LOG_INFO("Disconnected. conn_handle: 0x%x, reason: 0x%x",
 93                          p_gap_evt->conn_handle,
 94                          p_gap_evt->params.disconnected.reason);
 95             break;
 96 
 97         default:
 98             break;
 99     }
100 }

2.1.3.1.3 power_management_init()及idle_state_handle()函数

power_management_init()函数调用底层的nrf_pwr_mgmt_init()函数去初始化电源管理的部分。

idle_state_handle()函数调用底层的nrf_pwr_mgmt_run()函数，用于处理空闲状态的功能（处理完所有的挂起事件，然后进入休眠，直到下一个事件发生）。

138 //******************************************************************
139 // fn : power_management_init
140 //
141 // brief : 初始化电源管理
142 //
143 // param : none
144 //
145 // return : none
146 static void power_management_init(void)
147 {
148     ret_code_t err_code;
149     err_code = nrf_pwr_mgmt_init();
150     APP_ERROR_CHECK(err_code);
151 }
152 
153 //******************************************************************
154 // fn : idle_state_handle
155 //
156 // brief : 处理空闲状态的功能（用于主循环）
157 // details : 处理任何挂起的日志操作，然后休眠直到下一个事件发生
158 //
159 // param : none
160 //
161 // return : none
162 static void idle_state_handle(void)
163 {
164     if (NRF_LOG_PROCESS() == false)
165     {
166         nrf_pwr_mgmt_run();
167     }
168 }

2.1.3.2 从机部分

2.1.3.2.1 ble_stack_init()函数

从机部分大体上是和主机一样的，在nordic的协议栈例程中，（如果大家对BLE协议有一定的了解或者使用过其他厂家的BLE芯片）我们可以发现，nordic为了简化BLE的开发难度，可谓是不择手段，他减掉了很多的ble协议相关的内容（这里的减掉指的是放到底层处理，不需要开发者去配置），这其中就包含了GAP Role，也就是蓝牙的角色。

ble_satck_init()函数在主机与从机中，唯一不同的点在初始化参数配置。

 99 //******************************************************************
100 // fn : ble_stack_init
101 //
102 // brief : 用于初始化BLE协议栈
103 // details : 初始化SoftDevice、BLE事件中断
104 //
105 // param : none
106 //
107 // return : none
108 static void ble_stack_init(void)
109 {
110     ret_code_t err_code;
111 
112     // SD使能请求，配置时钟，配置错误回调，中断（中断优先级栈堆默认设置）
113     err_code = nrf_sdh_enable_request();
114     APP_ERROR_CHECK(err_code);
115 
116     // SD默认配置（如下），SD RAM起始地址配置（0x20002a98）
117     // 作为从机时的最大连接数量1（本工程为从机）
118     // 作为主机时的最大连接数据0
119     // 初始化MTU大小23
120     // 供应商特定的UUID数量1
121     // 属性表大小248（必须是4的倍数，以字节为单位）
122     // 配置服务更改特性数量0
123     uint32_t ram_start = 0;
124     err_code = nrf_sdh_ble_default_cfg_set(APP_BLE_CONN_CFG_TAG, &ram_start);
125     APP_ERROR_CHECK(err_code);
126 
127     // 使能BLE栈堆
128     err_code = nrf_sdh_ble_enable(&ram_start);
129     APP_ERROR_CHECK(err_code);
130 
131     // 注册BLE事件的处理程序，所有BLE的事件都将分派ble_evt_handler回调
132     NRF_SDH_BLE_OBSERVER(m_ble_observer, APP_BLE_OBSERVER_PRIO, ble_evt_handler, NULL);
133 }

主机初始化时设置的是作为主机时最大连接数量1，从机初始化时设置的是作为从机时最大连接数量1。这个配置的宏定义是在sdk_config.h文件中。我们go to define，进入nrf_sdh_ble_default_cfg_set()默认参数配置函数中查看，可以找到如下部分。

NRF_SDH_BLE_PERIPHERAL_LINK_COUNT与NRF_SDH_BLE_CENTRAL_LINK_COUNT，在定义最大连接设备数量的同时，也决定了它本身的角色属性。

BLE中我们称Central中心设备为主机（发起连接的设备）、Peripheral外部设备为从机（广播等待被连接的设备）。

103 ret_code_t nrf_sdh_ble_default_cfg_set(uint8_t conn_cfg_tag, uint32_t * p_ram_start)
104 {
105     uint32_t ret_code;
106 
107     ...
108 
109     // Configure the connection roles.
110     memset(&ble_cfg, 0, sizeof(ble_cfg));
111     ble_cfg.gap_cfg.role_count_cfg.periph_role_count  = NRF_SDH_BLE_PERIPHERAL_LINK_COUNT;
112 #ifndef S112
113     ble_cfg.gap_cfg.role_count_cfg.central_role_count = NRF_SDH_BLE_CENTRAL_LINK_COUNT;
114     ble_cfg.gap_cfg.role_count_cfg.central_sec_count  = MIN(NRF_SDH_BLE_CENTRAL_LINK_COUNT,
115                                                             BLE_GAP_ROLE_COUNT_CENTRAL_SEC_DEFAULT);
116 #endif
117 
118    ...
119 
120     return NRF_SUCCESS;
121 }

2.1.4 实验总结

在低功耗主从机的学习中，我们可以了解到最精简的主从机工程。也就是只包含了softdevice与ble协议栈初始化、以及电源管理初始化。

重点问题：

1.了解如何定义一个BLE工程是主机还是从机，或者其他的属性（主从一体等等）。

2.了解如何进行低功耗处理（main()函数中while循环的idle_state_handle空闲任务处理函数）。

2.2 LOG打印实验

2.2.1 实验简介

LOG打印实验是在低功耗实验的基础上，新增了LOG打印部分。

那么为什么我们需要添加log功能，主要是因为在开发的过程中，我们几乎很难一次调通我们需求的功能，这个时候我们就需要一种好的方式去帮助我们调通，我们出现问题点在哪（查找bug），以及我们的流程进行到哪边了（流程监视）。说到这里，大家会说为什么不使用在线调试的方式解决问题呢，下面谈一谈我个人的使用感觉（仅针对BLE）。

何时使用在线调试：

1.针对细小的问题点，例如某个参数的数值是否正确

2.针对不影响程序整机蓝牙功能运行的问题点，例如外设功能异常

何时使用log：

1.不能使用在线调试功能的时候（例如蓝牙连接状态下的通信调试，由于连接参数的限制，如果在线打断点调试，会导致异常断开）

2.监测关键节点信息（有些问题会出现在一些特殊情况下，可能需要监测N多次，才会出现一次异常）

注意：我们的LOG工程，仅针对RTT部分，没有介绍UART

2.2.3 工程及源码讲解

2.2.3.1 主机部分

log打印实验相对于前一章节的低功耗实验，新增的功能并不多，我们仅仅添加了LOG的RTT打印功能，这边