【nRF51822学习教程】SDK框架分析

本讲为框架介绍,不会牵涉到太多代码细节。51822的官方SDK其实是没有框架依耐性的。什么叫框架,比如TI的BLE SDK中就有一个操作系统抽象层(OSAL)他是一个轮训的调度。你需要按照他的方式去创建任务等等。
而51822的SDK本质上只是提供了各种调用接口,比如开启初始化协议栈,初始化一些硬件功能模块,开始广播,发起链接等等。这些接口怎么用完全取决于自己。不过一般固件开发都是一些类似的流程各种资源的初始化,51822也不例外。所以sdk中的作为从机的例子main函数都是类似如下的步骤:

以官方的串口BLE 为例:

[cpp]  view plain   copy
  1. int main(void)  
  2.   {  
  3.   leds_init(); //非必须,只是该例子中用到了  
  4.   timers_init(); //非必须,只是该例子中用到了  
  5.   buttons_init(); //非必须,只是该例子中用到了  
  6.   uart_init(); //非必须,只是该例子中用到了串口  
  7.   ble_stack_init(); //必须  
  8.   gap_params_init(); //必须  
  9.   services_init(); //跟自己创建的服务相关,不同的服务细节不同但大体建立  
  10.   //过程基本一致,通常在直接使用官 方的例子修改一些参数即可  
  11.   advertising_init(); //广播数据初始化,必须  
  12.   conn_params_init(); //是情况而定,如果连接后不需要连接参数的协商,该初始化也 //可不要  
  13.   sec_params_init(); //安全参数初始化,如果没用到配对绑定相关这个也可以不初始化  
  14.   advertising_start(); //开启广播,必须  
  15.   // Enter main loop  
  16.   for (;;)  
  17.   {  
  18.   power_manage(); //进入睡眠  
  19.   }  
  20.   }  

  可以看到其实核心必要的只有这5个函数而已。你可以将其他代码全都去掉,只要留下这5个函数设备一样可以运行,手机也能搜到设备并与设备通信。
  这种初始化的方式可以说是与我们一般的单片机开发没有区别。
  那么初始化之后呢。以前的裸板单片机开发我们就是进入一个while循环执行一些周而复始的事,后面为了降低功耗开始在while(1)循环中加个睡眠代码让没有工作时芯片处于睡眠状态,并依靠中断来唤醒从而处理到来的事物。
  而上面的51822的main函数最后也是一个for{}循环,power_manage(); 内部代码其实就是一个睡眠指令。Main函数到这里就已经没了,最后其实就是一个循环睡眠。这里看不到任何任务(task),只有睡眠。那么可想而知,51822的协议栈实现应该是基于”事件唤醒”的,也就是没事的时候睡眠,有事的时候唤醒工作而后继续睡眠。那么那些处理事件的代码都是在哪里的?
  那协议栈到底是怎么运作的?我希望创建一个服务在哪里添加?手机发送来的数据在哪里?我怎么发送数据给手机?
  下面一一解释这些问题:
  协议栈如何运作?
  要明白协议栈怎么运作,首先就要理解51822的协议栈是基于100%的事件驱动的。就是说协议栈向app发送的任何数据都是基于事件的。
  比如设备收到手机发来的链接请求,或是手机发过来的数据等等。协议栈首先收到这些数据后做一些处理,然后将这些数据(比如链接请求,或是普通数据等)打包成一个结构体,并附上事件ID,比如BLE_GAP_EVT_CONNECTED或BLE_GATTS_EVT_WRITE来分别告诉上层app这个事件结构体代表的事件。
  比如BLE_GAP_EVT_CONNECTED代表链接事件,那么这个事件结构体中包含的数据就是连接参数等数据。而BLE_GATTS_EVT_WRITE代表写事件,那么结构体中的数据就是对端设备(比如手机)写给板子的数据。


比如uart的demo中dispatch派发函数

[cpp]  view plain   copy
  1. static void ble_evt_dispatch(ble_evt_t * p_ble_evt)  
  2. {  
  3.     ble_conn_params_on_ble_evt(p_ble_evt);  
  4.     ble_nus_on_ble_evt(&m_nus, p_ble_evt);  
  5.     on_ble_evt(p_ble_evt);  
  6. }  
在任何与BLE相关的事件被协议栈上抛上来给app时,ble_evt_dispatch就会被调用。从而将事件抛给各个服务函数或处理模块,这里是将事件抛给了
  连接参数管理处理函数ble_conn_params_on_ble_evt
  Uart服务的事件处理函数ble_nus_on_ble_evt (nus为Nordicuart server)
  通用的事件处理函数on_ble_evt
  不同的事件在事件结构体ble_evt_t中通过id来区别。不同是事件处理函数通常也只是处理自己感情去的事件,我们来看看ble_nus_on_ble_evt事件处理函数的内部
[cpp]  view plain   copy
  1. voidble_nus_on_ble_evt(ble_nus_t * p_nus, ble_evt_t * p_ble_evt)  
  2. {  
  3. if ((p_nus == NULL) || (p_ble_evt == NULL))  
  4. {  
  5. return;  
  6. }  
  7. switch (p_ble_evt->header.evt_id)  
  8. {  
  9. caseBLE_GAP_EVT_CONNECTED:  
  10. on_connect(p_nus, p_ble_evt);  
  11. break;  
  12. caseBLE_GAP_EVT_DISCONNECTED:  
  13. on_disconnect(p_nus, p_ble_evt);  
  14. break;  
  15. caseBLE_GATTS_EVT_WRITE:  
  16. on_write(p_nus, p_ble_evt);  
  17. break;  
  18. default:  
  19. // No implementation needed.  
  20. break;  
  21. }  
  22. }  

  可以看到,uart服务事件处理函数只关心三个事件,链接事件,断开链接事件以及写事件(对端设备发数据过来),不同的事件再针对做不同的,这个就由开发人员自己来实现了。比如对于连接事件通常应该记录下事件结构体中的连接句柄,因为后续的BLE操作基本都要基于连接句柄(可以看做是两个设备通信的信道ID,实际为链路层中的数据接入地址概念)。
  PS: 事件是交给dispatch来派发给各个服务以及模块的,对于更底层的事件又是如何交给dispatch函数的过程请参考群公告中的 51822教程-协议栈概述教程。
  解决了所谓的事件驱动再来解决:如果希望创建一个服务在哪里添加?
  在main函数的初始化过程中有一个services_init();这个函数的内部就是添加服务,添加特征值等代码。
  函数内部其实就是注册了一会回调函数nus_data_handler(该函数会在手机发数据给板子时将数据从电脑串口打印出来) 然后再执行真正的初始化函数ble_nus_init。
  该函数的内部又会调用sd_ble_gatts_service_add这个协议栈的api接口来添加服务。
  后面也会调用sd_ble_gatts_characteristic_add这个协议栈的api接口来添加特征值。
  层次关系如下:


也就是说完成一个完整的服务建立函数其实只要sd_ble_gatts_service_add()和sd_ble_gatts_characteristic_add ()这两个核心函数。
  通常建立服务并不需要自己去从头写过。而是直接赋值官方的这个services_init()函数,然后做一些小改动就可以。比如修改一下uuid, 修改一下读/写属性,多添加一个特征值等。要修改的其实很少。
  下面解决最后两个问题:手机发送来的数据在哪里?我怎么发送数据给手机?
  要搞清楚这两个问题,先来看一下群里常问的几个与上面相关的问题:
  问:手机发给51822设备的数据在哪个函数里出来的?
  答:
  没有函数
  协议栈会抛上来一个事件结构体
  收到的数据在结构体中
  问:蓝牙上传函数,与下发函数都是一样的吗?都是服务API函数?
  答:
  只有上传函数 是服务器用来将数据传给客户端的。
  下发数据 是蓝牙芯片收到数据后,协议栈会拋上来一个有数据的事件结 构体。具体参看示例代码中的 dispatch派发程序中各个事件处理函数对各 种事件的数据。
  问:sd_ble_gatts_hvx()这个函数是 蓝牙的发送函数,有知道蓝牙的接收函数 ?
  答:
  蓝牙没有接收函数,蓝牙的数据接收在底层,接收完后会返回事件给上层的 ble_evt_dispatch 分发函数,它将事件分发给各个服务或者事件处理函数。 服 务或处理函数会捕获是否存在写事件case BLE_GATTS_EVT_WRITE: 存在就做 相应的处理。收到的数据都在返回的事件结构体里
  其实看完这三个问题基本上上面的问题其实已经解决差不多了。作为从设备,BLE的发送数据给手机是有API接口的,就是上面问到的sd_ble_gatts_hvx(),可以通过参数来设置是以通知方式发送还是指示方式发送(通知不需要回复确认,指示需要)。但是手机发过来数据却是没有接收函数,为什么?因为协议栈是基于事件驱动的!所以收到数据后协议栈会给上层app一个写事件(指示对端设备写数据过来了),而写过来的数据时在这个事件结构体中。我们只要提取出来就行了。所以没有接收函数API。

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转载自blog.csdn.net/lilifang_2011/article/details/72875671
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