NRF51822蓝牙初学笔记1.0之 GAP笔记

1.0、
最近没什么繁忙的事情，自己有点闲时间，就自学了一些蓝牙方面的知识，用的是nRF51822的板子。做了一些笔记供大家分享。有什么问题，希望大家及时指出。
蓝牙芯片与普通芯片唯一的好处就是，它的大多数引脚可以配置成想要的功能（除了特殊引脚比如ADC等）。这种多种映射方式方便了硬件操作；软件上，nordic给出了许多库函数和模板供使用，也是很方便的，不过前期要多多熟悉这些代码。
我是先从普通引脚配置学起来，这些没什么要说的，用过任何一款的芯片的工程师都能够很快了解并应用，所以这里一笔带过，直接进入正题我们先看看蓝牙的GAP。在学习之前要先明白GAP是干什么的 --------GAP是发现设备,建立连接,断开连接；简单来说，GAP就是修路的，后面会看到还有一个GATT，这个就是运输数据的。我们进入正题，看下面的代码。

int main(void)
{uint32_t err_code;bool erase_bonds;// Initialize.APP_TIMER_INIT(APP_TIMER_PRESCALER, APP_TIMER_OP_QUEUE_SIZE, false);uart_init();buttons_leds_init(&erase_bonds);ble_stack_init();gap_params_init();  //GAP初始化services_init();advertising_init();conn_params_init();printf("\r\nUART Start!\r\n");err_code = ble_advertising_start(BLE_ADV_MODE_FAST);APP_ERROR_CHECK(err_code);// Enter main loop.for (;;){power_manage();}
}
}

上面用的是nRF51822的12.3.0 SDK的串口模板代码，上面的GAP初始化函数，我们可以跳 gap_params_init（）过去看看。下面是代码
2.0、

/**@brief Function for the GAP initialization.** @details This function will set up all the necessary GAP (Generic Access Profile) parameters of*          the device. It also sets the permissions and appearance.*/
static void gap_params_init(void)
{uint32_t                err_code;ble_gap_conn_params_t   gap_conn_params;ble_gap_conn_sec_mode_t sec_mode;BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_OPEN(&sec_mode);//模式安全设置//初始化安全模式err_code = sd_ble_gap_device_name_set(&sec_mode,  //结构体(const uint8_t *) DEVICE_NAME,  //蓝牙名称strlen(DEVICE_NAME));//长度APP_ERROR_CHECK(err_code);memset(&gap_conn_params, 0, sizeof(gap_conn_params));gap_conn_params.min_conn_interval = MIN_CONN_INTERVAL; //最小连接间隔gap_conn_params.max_conn_interval = MAX_CONN_INTERVAL; //最大连接间隔gap_conn_params.slave_latency     = SLAVE_LATENCY;gap_conn_params.conn_sup_timeout  = CONN_SUP_TIMEOUT; //连接超时err_code = sd_ble_gap_ppcp_set(&gap_conn_params);APP_ERROR_CHECK(err_code);
}

2.01、先谈谈安全模式的概要：
安全模式就是我们经常说的连接模式。两个设备之间的连接安全是GAP负责的部分之一，它允许通过身份验证的连接才能进行数据的可读可写，就相当于我们前面说的给设备铺路一样。一旦形成连接，两个设备可以通过一个被称为配对的过程，进行配对时候，密钥建立加密和认证的连接。说到这里，大家应该有印象就是我们用手机直接连接蓝牙和输入配对密码连接。

2.02、我们现在分析一下代码，先看一下安全模式结构体。

    uint32_t                err_code;ble_gap_conn_params_t   gap_conn_params;ble_gap_conn_sec_mode_t sec_mode;  //结构体BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_OPEN(&sec_mode); //设置安全模式err_code = sd_ble_gap_device_name_set(&sec_mode,(const uint8_t *)DEVICE_NAME,strlen(DEVICE_NAME));APP_ERROR_CHECK(err_code);

我们跳到结构体ble_gap_conn_sec_mode_t 里面看看定义

typedef struct
{uint8_t sm : 4;                     /**< Security Mode (1 or 2), 0 for no permissions at all. */uint8_t lv : 4;                     /**< Level (1, 2, 3 or 4), 0 for no permissions at all. */} ble_gap_conn_sec_mode_t;

可以看出分为两种：安全模式和水平，它们不同的组合，形成不同的连接安全模式。看一下相关定义函数


/**@defgroup BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_MACROS GAP attribute security requirement setters** See @ref ble_gap_conn_sec_mode_t.* @{ */
/**@brief Set sec_mode pointed to by ptr to have no access rights.*/设置模式没有访问权限，0模式0水平
#define BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_NO_ACCESS(ptr)          do {(ptr)->sm = 0; (ptr)->lv = 0;} while(0)/**@brief Set sec_mode pointed to by ptr to require no protection, open link.*/设置为无需密码保护，开放性连接，1模式1水平
#define BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_OPEN(ptr)               do {(ptr)->sm = 1; (ptr)->lv = 1;} while(0)/**@brief Set sec_mode pointed to by ptr to require encryption, but no MITM protection.*/需要密码连接，无MITM保护，1模式2水平
#define BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_ENC_NO_MITM(ptr)        do {(ptr)->sm = 1; (ptr)->lv = 2;} while(0)/**@brief Set sec_mode pointed to by ptr to require encryption and MITM protection.*/加密连接和MITM保护 ，1模式3水平
#define BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_ENC_WITH_MITM(ptr)      do {(ptr)->sm = 1; (ptr)->lv = 3;} while(0)/**@brief Set sec_mode pointed to by ptr to require LESC encryption and MITM protection.*/签名 或加密。MITM保护
#define BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_LESC_ENC_WITH_MITM(ptr) do {(ptr)->sm = 1; (ptr)->lv = 4;} while(0)/**@brief Set sec_mode pointed to by ptr to require signing or encryption, no MITM protection needed.*/签名 或加密。无MITM保护
#define BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_SIGNED_NO_MITM(ptr)     do {(ptr)->sm = 2; (ptr)->lv = 1;} while(0)
/**@brief Set sec_mode pointed to by ptr to require signing or encryption with MITM protection.*/MITM保护签名 或加密连接
#define BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_SIGNED_WITH_MITM(ptr)   do {(ptr)->sm = 2; (ptr)->lv = 2;} while(0)
/**@} */

有代码可以看出，我们是选择了开放连接。

2.03、设备名称修改

err_code = sd_ble_gap_device_name_set(&sec_mode,(const uint8_t *)DEVICE_NAME, //设备名称strlen(DEVICE_NAME));//名称长度APP_ERROR_CHECK(err_code);

设备名称是宏定义：

#define DEVICE_NAME                           "Nordic_UART"                                /**< Name of device. Will be included in the advertising data. */
#define MANUFACTURER_NAME              "NordicSemiconductor"                       /**< Manufacturer. Will be passed to Device Information Service. */
#define APP_ADV_INTERVAL                          40                                          /**< The advertising interval (in units of 0.625 ms. This value corresponds to 25 ms). */
#define APP_ADV_TIMEOUT_IN_SECONDS      180                                         /**< The advertising timeout in units of seconds. */

这个名称在蓝牙扫描的时候，可以在手机app或者手机蓝牙扫描到。
2.04、最后看一下蓝牙里面比较重要的一步分，就是连接间隔，这个连接间隔影响到蓝牙的连接速度和功耗问题，不过，具体还要结合广播间隔来看。先看代码：

    memset(&gap_conn_params, 0, sizeof(gap_conn_params));gap_conn_params.min_conn_interval = MIN_CONN_INTERVAL; //最小连接间隔gap_conn_params.max_conn_interval = MAX_CONN_INTERVAL; //最大连接间隔gap_conn_params.slave_latency     = SLAVE_LATENCY;gap_conn_params.conn_sup_timeout  = CONN_SUP_TIMEOUT; //监督超时err_code = sd_ble_gap_ppcp_set(&gap_conn_params);APP_ERROR_CHECK(err_code);

（1）、最小连接间隔单位是1.25ms，其中设定的最小值为6（也就是7.5ms）
（2）、最大连接间隔单位1.25ms，，其中设定的最大值为3200（也就是4s）
（3）、监督超时单位为10ms，其中最小值为10（100ms）到最大值3200（32s），超出设定的最大时间还没有连接，设备就会判断连接失败。

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