目录
1 蓝牙协议简介
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）
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注意：我们的LOG工程，仅针对RTT部分，没有介绍UART，UART的使用大家可以查看基础实验部分 |
2.2.2 实验现象
我们打开J-Link RTT Viewer，选择我们的Jlink仿真器，可以看到log打印如下。
2.2.3 工程及源码讲解
2.2.3.1 主机部分
2.2.3.1.1 工程说明
我们在工程中，新增加了nRF_Log与nRF_Segger_RTT分组，这两个分组中分别包含了log打印的相关函数，以及RTT的相关函数。
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使用RTT，可以从目标微控制器输出信息，并以非常高的速度向应用程序发送输入，而不会影响目标的实时行为。
SEGGER RTT可与任何J-Link模型和任何支持目标处理器一起使用，后者允许后台存储器访问，即Cortex-M和RX目标。 RTT在两个方向上支持多个通道，直到主机和目标，可以用于不同的目的，并为用户提供最大的自由。 默认实现每个方向使用一个通道，用于可打印的终端输入和输出。使用J-Link RTT Viewer，该通道可用于多个“虚拟”终端，允许使用一个目标缓冲区打印到多个窗口（例如一个用于标准输出，一个用于错误输出，一个用于调试输出）。例如，可以使用附加的up（到主机）通道来发送分析或事件跟踪数据。 |
2.2.3.1.2 main()函数
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，这边我们首先还是看下mian函数。
可以看到，我们新增了log_init()的LOG初始化函数。
188 //******************************************************************
189 // fn : main
190 //
191 // brief : 主函数
192 //
193 // param : none
194 //
195 // return : none
196 int main(void)
197 {
198 // 初始化
199 log_init(); // 初始化LOG打印，由RTT工作
200 power_management_init();// 初始化电源控制
201 ble_stack_init(); // 初始化BLE栈堆
202
203 // 打印例程名称
204 NRF_LOG_INFO("1.1_ble_central_log");
205
206 // 进入主循环
207 for (;;)
208 {
209 idle_state_handle(); // 空闲状态处理
210 }
211 }
2.2.3.1.3 log_init()函数以及底层调用
我们查看到log_init()函数，先调用NRF_LOG_INIT()函数初始化LOG，然后我们调用NRF_LOG_DEFAULT_BACKENDS_INIT()函数来决定LOG的底层调用。
140 //******************************************************************
141 // fn : log_init
142 //
143 // brief : 初始化log打印
144 //
145 // param : none
146 //
147 // return : none
148 static void log_init(void)
149 {
150 ret_code_t err_code = NRF_LOG_INIT(NULL);
151 APP_ERROR_CHECK(err_code);
152
153 NRF_LOG_DEFAULT_BACKENDS_INIT();
154 }
接下来我们追踪NRF_LOG_DEFAULT_BACKENDS_INIT()函数，在这个函数中，我们会引用到RTT功能。 首先我们go to define，找到NRF_LOG_DEFAULT_BACKENDS_INIT()函数的定义，sdk_config.h中我们定义了NRF_LOG_ENABLED为1，也就是使能LOG打印。
61 /**
62 * @def NRF_LOG_DEFAULT_BACKENDS_INIT
63 * @brief Macro for initializing default backends.
64 *
65 * Each backend enabled in configuration is initialized and added as a backend to the logger.
66 */
67 #if NRF_LOG_ENABLED
68 #define NRF_LOG_DEFAULT_BACKENDS_INIT() nrf_log_default_backends_init()
69 #else
70 #define NRF_LOG_DEFAULT_BACKENDS_INIT()
71 #endif
接下来我们追踪nrf_log_default_backends_init()函数，在sdk_config.h中，定义了NRF_LOG_BACKEND_RTT_ENABLED为1，也就是使能了RTT打印。
在这个地方，我们会调用nrf_log_backend_rtt_init()函数初始化RTT，然后调用nrf_log_backend_add()添加新的后端接口，并调用nrf_log_backend_enable()将这个新的后端接口使能。
这样处理之后，我们便可以使用面向RTT的log功能了。
| |
RTT部分的源码，这个大家有兴趣的可以自行了解，我们使用RTT功能的时候，只需要将RTT分组下的SEGGER_RTT_XX.c的三个文件添加到工程即可，不一定要了解这个源码 |
58 void nrf_log_default_backends_init(void)
59 {
60 int32_t backend_id = -1;
61 (void)backend_id;
62 #if defined(NRF_LOG_BACKEND_RTT_ENABLED) && NRF_LOG_BACKEND_RTT_ENABLED
63 nrf_log_backend_rtt_init();
64 backend_id = nrf_log_backend_add(&rtt_log_backend, NRF_LOG_SEVERITY_DEBUG);
65 ASSERT(backend_id >= 0);
66 nrf_log_backend_enable(&rtt_log_backend);
67 #endif
68
69 #if defined(NRF_LOG_BACKEND_UART_ENABLED) && NRF_LOG_BACKEND_UART_ENABLED
70 nrf_log_backend_uart_init();
71 backend_id = nrf_log_backend_add(&uart_log_backend, NRF_LOG_SEVERITY_DEBUG);
72 ASSERT(backend_id >= 0);
73 nrf_log_backend_enable(&uart_log_backend);
74 #endif
75 }
2.2.3.1.4 NRF_LOG_XX()函数说明
上面说明了如何去初始化LOG向RTT打印的功能，下面我们将给大家介绍一下LOG打印的函数，毕竟这个才是我们真正要用到的部分。
LOG打印的函数一共有4个，分别为打印ERROR、WARNING、INFO、DEBUG。他们的功能看字面意思就可以明白，分别是打印错误、警告、用户信息、调试信息。
111 #define NRF_LOG_ERROR(...) NRF_LOG_INTERNAL_ERROR(__VA_ARGS__)
112 #define NRF_LOG_WARNING(...) NRF_LOG_INTERNAL_WARNING( __VA_ARGS__)
113 #define NRF_LOG_INFO(...) NRF_LOG_INTERNAL_INFO( __VA_ARGS__)
114 #define NRF_LOG_DEBUG(...) NRF_LOG_INTERNAL_DEBUG( __VA_ARGS__)
底层的打印函数大家自己go to define查看，我这边给大家各举一个例子，方便大家使用。 其实他们的使用方式，都是和printf一样的，只是打印消息的级别不同而已。printf函数的使用大家不清楚的，可以百度查看一下。
1 NRF_LOG_ERROR("sd_ble_cfg_set() returned %s when attempting to set BLE_CONN_CFG_GAP.",
2 nrf_strerror_get(ret_code));
3
4 NRF_LOG_WARNING("Change the RAM start location from 0x%x to 0x%x.",
5 app_ram_start_link, *p_app_ram_start);
6
7 NRF_LOG_INFO("Shutdown started. Type %d", m_pwr_mgmt_evt);
8
9 NRF_LOG_DEBUG("BLE event: 0x%x.", p_ble_evt->header.evt_id);
上面一段话和大家说了nordic协议栈中4个标准的LOG打印函数，他们其实拥有相同的功能，但是打印的级别不同（这个级别是认为规定的），我们我们如何控制这个打印的级别呢，也是在我们的sdk_config.h中，大家可以看到NRF_LOG_DEFAULT_LEVEL。默认的只能打印到info，如果大家需要使用debug打印，需要修改此处的值为4。
7569 // <o> NRF_LOG_DEFAULT_LEVEL - Default Severity level
7570
7571 // <0=> Off
7572 // <1=> Error
7573 // <2=> Warning
7574 // <3=> Info
7575 // <4=> Debug
7576
7577 #ifndef NRF_LOG_DEFAULT_LEVEL
7578 #define NRF_LOG_DEFAULT_LEVEL 3
7579 #endif
2.2.3.2 从机部分
从机部分与主机部分新增log功能相同，这边不再赘述。
2.2.4 实验总结
LOG打印实验，大家需要掌握的三个要点如下：
1.了解什么是RTT。
2.了解nordic协议栈中LOG面向RTT功能的初始化、及打印函数的使用。
3.要善于使用log功能，这样有利于我们程序的流程开发及异常问题的查找和处理。
2.3 通用扫描实验
2.3.1 实验简介
通用扫描实验给大家带来的是主机的扫描功能展示，以及从机的广播功能展示。
大家都清楚，低功耗蓝牙主从机间交互数据的方式一般来说是有两种，一种是连接之后通信（这个是蓝牙的主要功能），另一种就是本实验带来的主机扫描获取从机的广播数据。而上述的两种方式，不管是哪一种，都是需要扫描功能的，毕竟连接通信之前，我们的主机也是需要扫描到从机设备才可以发起连接。