1、概述
1.1、低功耗蓝牙简介
1.1.1、术语
BLE： Bluetooth Low Energy，低功耗蓝牙。
L2CAP： 逻辑链路控制与适配协议，蓝牙传输层协议。
ATT： 属性传输协议，BLE专属传输协议。
GATT： 基础属性规范，BLE专属规范，用户可以基于GATT定义服务。
BAS： 电池服务，蓝牙官方组织定义的用于电池的服务，基于GATT。
HIDS： HID服务，蓝牙官方组织定义的用于人机交互的服务（鼠标键盘等），基于GATT。
1.1.2、协议介绍
BLE低功耗蓝牙是蓝牙4.0版本增加的一个蓝牙协议，其定义了自己的物理层，传输层与应用层，可以独立于经典蓝牙存在，由于其低功耗低成本的特点，目前使用广泛。如下是BLE蓝牙协议的架构：
BLE协议的物理层包括Link Layer和Radio2部分，Radio定义了物理信道，调制模式，传输速率等，标准的BLE传输速率是1Mbit/S，蓝牙5.0增加了2Mbit/S高速率模式和500Kbit/s和125Kbit/S的长距离传输模式；Link Layer层定义了低功耗蓝牙设备见如何发现，连接，以及连接参数的协商。
BLE协议的传输层包括L2CAP和ATT2部分，BLE的L2CAP直接借用了经典蓝牙的定义并使用固定CID的方式简化使用难度，ATT则是BLE低功耗蓝牙的传输层，定义了应用数据如何交互的
BLE的应用层协议为GATT，GATT定义了服务与属性的概念，并利用ATT协议映射服务的发现与属性的读写。而基于GATT，蓝牙官方组织定义了诸如BAS（电池服务），HIDS（无线键鼠服务）。遵守这些服务使得基于蓝牙的应用间互联互通很容易。
BLE协议还有一个SMP安全部分，其定义了BLE设备间的密钥协商与数据加密。
1.2、BLE手机应用
虽然蓝牙官方组织定义了大量的GATT服务，但除了少量服务如HIDS使用范围较广外，其他服务并不是很常用。而BLE最常见的应用是设备与手机之间的通信，通过自定义服务与属性，可以在手机应用与设备之间交互数据。
1.3、HaaS的蓝牙协议栈
HaaS100主芯片是一块高性能SoC，其内置了蓝牙4.2双模芯片，支持经典蓝牙和BLE低功耗蓝牙。HaaS100的软件SDK也提供了一个双模蓝牙协议栈，可以操作BLE和经典蓝牙。协议栈位于如下路径：
components/wireless/bluetooth/bt_stack
双模蓝牙协议栈比较复杂，占用资源较多，如果用户仅想使用BLE低功耗蓝牙，可以在配置项中关闭经典蓝牙部分功能，但双模协议栈的资源占用很难降下来。
对于这种情况，可以使用我们另一个BLE低功耗蓝牙协议栈组件，协议栈位于如下路径：
components/wireless/bluetooth/ble_host
2、BLE上手
2.1、BLE Demo
为了方便用户使用，我们在HaaS的工程中增加了一个BLE的demo，代码路径如下
application/example/BLE_demo
BLE Demo使用BLE低功耗蓝牙组件，降低资源占用，实现了BLE广播和BLE的GATT数据交互服务。
用户可以执行如下指令生成固件
aos make BLE_demo@haas100 -c config
aos make
下一章节，我们介绍一下BLE Demo中BLE协议栈的各个功能。
2.2、BLE协议栈使用
要使用BLE协议栈，需要修改应用的aos.mk如下2点：
1: COMPONENTS增加如下组件ble_host_comp
2: GLOBAL_DEFINES增加如下定义CONFIG_BT
之后，可以在应用中做蓝牙协议栈的初始化
-
int ret;
-
dev_addr_t addr = {DEV_ADDR_LE_RANDOM, DEVICE_ADDR};
-
init_param_t init = {
-
.dev_name = EXAMPLE_BLE_DEV_NAME,
-
.dev_addr = &addr,
//&addr,
-
.conn_num_max =
1,
-
};
-
-
aos_msleep(
1*
1000);
-
/* we need first init hci driver */
-
hci_h4_driver_init();
-
-
/* bt stack init */
-
ret = ble_stack_init(&init);
-
if (ret) {
-
EXAMPLE_TRACE_ERROR(
"ble_stack_init!, ret = %x\r\n", ret);
-
return
-1;
-
}
初始化成功后，可以注册一个协议栈的回调，用于接收蓝牙协议栈的事件。
-
ret = ble_stack_event_register(&ble_cb);
-
if(ret) {
-
return
-1;
-
}
2.2.1、BLE广播
BLE广播是一个常用功能，设备进行广播后可被手机搜寻并连接。要启用BLE广播，可以在蓝牙初始化后调用该协议栈的广播接口，BLE Demo中的参考代码如下。
-
ad_data_t ad[
2] = {
0};
-
ad[
0].type = AD_DATA_TYPE_FLAGS;
-
ad[
0].data = (
uint8_t *)&g_adv_flag;
-
ad[
0].len =
1;
-
-
ad[
1].type = AD_DATA_TYPE_UUID16_ALL;
-
ad[
1].data = (
uint8_t *)g_uuid16_list;
-
ad[
1].len =
sizeof(g_uuid16_list);
-
-
// ad[2].type = AD_DATA_TYPE_NAME_COMPLETE;
-
// ad[2].data = g_adv_name;
-
// ad[2].len = sizeof(g_adv_name);
-
-
adv_param_t param = {
-
.type = ADV_IND,
-
.ad = ad,
-
.sd =
NULL,
-
.ad_num = BLE_ARRAY_NUM(ad),
-
.sd_num =
0,
-
.interval_min = ADV_FAST_INT_MIN_1,
-
.interval_max = ADV_FAST_INT_MAX_1,
-
.filter_policy =
0,
-
.channel_map =
7,
-
.direct_peer_addr =
NULL,
-
};
-
-
int ret = ble_stack_adv_start(¶m);
-
if (ret) {
-
EXAMPLE_TRACE_ERROR(
"adv start fail %d!", ret);
-
}
else {
-
EXAMPLE_TRACE_INFO(
"adv start!");
-
}
2.2.2、BLE交互
BLE的交互基于GATT服务，我们在BLE Demo中定义如下GATT服务，用于数据交互
| Service UUID |
FFE0 |
| Char Read |
FFF1 |
| Char Write |
FFF2 |
| Char Notify |
FFF3 |
参考代码如下
-
gatt_attr_t g_example_BLE_gatt_attrs[] = {
-
BT_GATT_PRIMARY_SERVICE(UUID_VENDOR_SERVICE),
-
/* READ CHAR */
-
BT_GATT_CHARACTERISTIC(UUID_VENDOR_CHAR_READ, BT_GATT_CHRC_READ,
-
BT_GATT_PERM_READ,
-
example_char_read_cb,
NULL,
-
&example_gatt_read_char),
-
-
/* WRITE CHAR */
-
BT_GATT_CHARACTERISTIC(UUID_VENDOR_CHAR_WRITE, BT_GATT_CHRC_WRITE,
-
BT_GATT_PERM_WRITE,
-
NULL, example_char_write_cb，
-
&example_gatt_write_char),
-
-
/* NOTIFY CHAR */
-
BT_GATT_CHARACTERISTIC(UUID_VENDOR_CHAR_NOTIFY, BT_GATT_CHRC_READ|BT_GATT_CHRC_NOTIFY,
-
BT_GATT_PERM_READ,
-
example_char_notify_cb,
NULL,
-
&example_gatt_notify_char),
-
BT_GATT_CCC_MANAGED(&example_gatt_notify_ccc, BT_GATT_PERM_READ | BT_GATT_PERM_WRITE),
-
};
-
-
static
struct bt_gatt_service g_example_BLE_gatt_service = BT_GATT_SERVICE(g_example_BLE_gatt_attrs);
当设备连接后，可以在GATT服务列表中找到这个自有服务，并可以访问这个服务中的属性项。
3、实测
3.1、软件准备
为方便测试，我们可以在手机端下载BLE调试工具，比较常见的如NRF Connect。
3.2、测试流程
3.2.1、服务连接
固件烧录到HaaS100的开发板后重启，可看到HaaS开发板出现如下打印
[INFO]adv start!
此时打开NRF Connect，点击扫描，可以找到HaaS BLE设备，如下
然后点击HaaS BLE设备的连接键，可以看到设备的GATT服务列表，其中ffe0的服务就是自定义服务，如下图
点击此服务展开，可以看到fff1,fff2以及fff3这3个属性项。
3.2.2、属性项读取
fff1为我们定义的读取属性，代码中设置此属性值为
uint8_t example_gatt_read_char[16] = "HaaS Read";点击读取箭头，即可获取到这个属性项的属性值，如下图所示，为属性值的ASCII码
3.2.3、属性项写入
fff2为我们定义的写入属性，点击写入箭头，即可填写需要写入的值，如下图所示
点击发送后，可以看到HaaS开发板的打印输出有对应的接收。
4、总结
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