基于NXP的蓝牙BLE协议栈代码分析

重要概念点总结

1.profile 规范。包含有service服务，如电量。
2.service，每一个服务可能包含一个或多个特征值。
3.characteristic 特征值。通信载体，电量为20%，20%即是特征值的value。主从机之间通信，通过读写特征值实现。
4.UUID 统一识别码。刚才提到的service和characteristic，都需要一个唯一的uuid来标识。

连接与通信过程中，用到协议栈这两层
GAP 主要进行建立连接的过程，类似握手。
GATT 传输的数据段通用规范。这些很短的数据段被称为属性（Attribute），主要包括service服务、characteristic 特征值，特征值描述characteristic descriptors。

通信过程：由中心设备（客户端client，主站）发起，外围设备（服务器server，从站）响应。一般情况下，客户端进行读写特征值，实现通信。服务器还可以通过发“通知”（Notification）或“指示”（indication）进行通信。
Notification 服务器发出数据，无需客户端回复。
indication 服务器发出数据，需要客户端回复后再继续发。

代码分析

Main Task 是主任务，初始化。
App_Thread 和Main Task共用堆栈。处理协议栈发送的所有事件和消息。
App_Thread 主要通过App_HandleHostMessageInput处理协议栈发送给APP的队列。通过回调机制处理队列中的消息。

开启调用流程：
App_Thread->App_HandleHostMessageInput->BleApp_GenericCallback->BleApp_Config->BleApp_Start->App_StartScanning or BleApp_Advertise。

以下以主站代码进行分析：
一. 协议栈开启前注册回调函数

    App_RegisterGattServerCallback(BleApp_GattServerCallback);App_RegisterGattClientProcedureCallback(BleApp_GattClientCallback);GattServer_RegisterHandlesForWriteNotifications(NumberOfElements((mCharMonitoredHandles)), mCharMonitoredHandles);BleServDisc_RegisterCallback(BleApp_ServiceDiscoveryCallback);App_RegisterGattClientNotificationCallback(BleApp_GattNotificationCallback);//App_RegisterGattClientIndicationCallback(BleApp_GattNotificationCallback);

作为主站，重点关注
1.BleApp_GattClientCallback
2.BleApp_ServiceDiscoveryCallback
这俩个回调，前者是客户端通用回调，客户端的所有操作的响应都会在这个回调中触发，在如客户端发现服务，读写特征值，读写特征值描述等等。
后者是服务发现回调，在发现服务后，可对服务里的特征值句柄进行保存。

二. 开启扫描函数：

App_StartScanning(&gScanParams, BleApp_ScanningCallback, FALSE);

开启扫描或广播后，在对应回调函数中进行判断并建立连接。

static void BleApp_ScanningCallback (gapScanningEvent_t* pScanningEvent)
{bleResult_t result = gBleStatusBase_c;switch (pScanningEvent->eventType){case gDeviceScanned_c:{if (BleApp_CheckScanEvent(&pScanningEvent->eventData.scannedDevice)){        gConnReqParams.peerAddressType = pScanningEvent->eventData.scannedDevice.addressType;FLib_MemCpy(gConnReqParams.peerAddress, pScanningEvent->eventData.scannedDevice.aAddress,sizeof(bleDeviceAddress_t));Gap_StopScanning();result = App_Connect(&gConnReqParams, BleApp_ConnectionCallback);}}        break;case gScanStateChanged_c:{mScanningOn = !mScanningOn;/* Node starts scanning */if (mScanningOn){/* Start advertising timer */TMR_StartLowPowerTimer(mAppTimerId, gTmrLowPowerSecondTimer_c,TmrSeconds(gScanningTime_c),ScaningTimerCallback, NULL);  Led1Flashing();}/* Node is not scanning */else{                TMR_StopTimer(mAppTimerId);   }}break;case gScanCommandFailed_c:{panic(0, 0, 0, 0);break;}default:break;}
}

扫描回调主要有两种事件：
1.已经扫描到设备（gDeviceScanned_c ）
2.扫描状态改变（gScanStateChanged_c），①从一开始的不扫描到开始扫描，②从扫描到停止扫描。
注意这里开启扫描后开了一个定时器，时间到后调用回调ScaningTimerCallback，这里面会关闭扫描，这样就实现了扫描超时机制。但调试时发现并不是一开启扫描就可以扫到对应设备，所以可以将关闭扫描的代码干掉，让主机一直扫。

三 . 扫描设备校验函数：

BleApp_CheckScanEvent(&pScanningEvent->eventData.scannedDevice)

在这个函数中校验需要连接的从站MAC地址，返回TURE，即可开启连接。

四. 连接回调

BleApp_ConnectionCallback

连接回调函数中调用开启状态机

BleApp_StateMachineHandler(peerDeviceId, mAppEvt_PeerConnected_c);

五. 状态机

BleApp_StateMachineHandler

在mAppExchangeMtu_c状态下发现服务，可以通过UUID发现特定服务，也可以直接发现所有Primary服务。

BleServDisc_Start(peerDeviceId);      //封装后的发现所有服务函数

BleServDisc_FindService(peerDeviceId, gBleUuidType128_c,(bleUuid_t*) &uuid_service_wireless_uart)//封装后的通过UUID发现特定服务

六 .发现服务回调
发现服务后其实先回调了BleApp_GattClientCallback，在BleServDisc_SignalGattClientEvent中发现服务的所有特征值。这步无需修改。
需要关注的是BleApp_ServiceDiscoveryCallback，在这个回调中校验发现服务的UUID，然后校验特征值的UUID，保存服务需要的特征值句柄。
eg.保存一个16bitUUID的gBleSig_BatteryLevel_d特征值句柄

static void BleApp_StoreServiceHandles (deviceId_t peerDeviceId, gattService_t *pService)
{maPeerInformation[peerDeviceId].clientInfo.hService = pService->startHandle;for (uint8_t i = 0; i < pService->cNumCharacteristics; i++){if ((pService->aCharacteristics[i].value.uuidType == gBleUuidType16_c) &&(pService->aCharacteristics[i].value.uuid.uuid16 == gBleSig_BatteryLevel_d))//校验服务中的特征值UUID{maPeerInformation[peerDeviceId].clientInfo.hUartStream = pService->aCharacteristics[i].value.handle;  //保存特征值句柄}}
}

有了句柄之后可以在状态机中对特征值进行读写操作。完成通信。✌

主站开启通知的流程

在和一个从站通信过程中，从站在不停发送通知，但是主站无法触发通知接收的回调

App_RegisterGattClientNotificationCallback(BleApp_GattNotificationCallback);

这时主站需要使能通知接收，就是修改特征值描述的CCCD描述。使能流程：
1.确定从站发送通知的服务的特征值，读取对应特征值句柄。
2.通过特征值句柄发现特征值描述

myChar. aDescriptors = aDescriptors;
myChar.value.handle = maPeerInformation[peerDeviceId].clientInfo.hUartStream;bleResult_t result = GattClient_DiscoverAllCharacteristicDescriptors(peerDeviceId,&myChar,0xFFFF,mcMaxDescriptors_c);

3.在客户端回调函数中，在发现的特征值描述中找到CCCD，将使能通知的FLAG写入特征值描述

  case gGattProcDiscoverAllCharacteristicDescriptors_c:if (gGattProcSuccess_c == procedureResult){/* Find CCCD */for ( uint8_t j = 0; j < myChar. cNumDescriptors ; j++){if (gBleUuidType16_c == myChar. aDescriptors [j]. uuidType&& gBleSig_CCCD_d == myChar. aDescriptors [j]. uuid . uuid16 ){uint16_t value = gCccdNotification_c;//packTwoByteValue(gCccdNotification_c, cccdValue); //官方给的伪代码有问题bleResult_t result = GattClient_WriteCharacteristicDescriptor(serverDeviceId,&myChar. aDescriptors [j],sizeof(value),(void*)&value);if (gBleSuccess_c != result){/* Handle error */}break;}}}

4.继续在客户端回调中，读取特征值写入结果

  case gGattProcWriteCharacteristicDescriptor_c:if (gGattProcSuccess_c == procedureResult){int text = 1; //写入成功/* Notification successfully activated */}else{/* Handle error */}

至此对应特征值的通知接收已经被使能，可通过通知接收回调函数接收通知数据。

扩展：

1.建立连接后最重要的一个步骤是交互MTU，主从站都可以发起。GattClient_ExchangeMtu（）发起交互，在client_callback中回调。若从站发起，主站会在server_callback()中回调。