CC2640R2F学习笔记（20）——GAP主从一体开窗广播扫描

一、背景

链路层（LL）控制设备的射频状态，有五个设备状态：待机、广播、扫描、初始化和连接。

广播 为广播数据包，而 扫描 则是监听广播。

GAP通信中角色，中心设备（Central - 主机）用来扫描和连接 外围设备（Peripheral - 从机）。

大部分情况下外围设备通过广播自己来让中心设备发现自己，并建立 GATT 连接，从而进行更多的数据交换。

也有些情况是不需要连接的，只要外设广播自己的数据即可，用这种方式主要目的是让外围设备，把自己的信息发送给多个中心设备。

在使用SDK2.4 multi_role工程时，广播和扫描同时开启一段时间后，扫描会停止。

TI回复：

二、流程

• 初始化广播和扫描参数
• 开启广播0.1秒
• 关闭广播
• 开启扫描1秒
• 关闭扫描
• 再次开启广播

三、配置参数

3.1 配置广播参数

3.1.1 广播参数相关宏

// Advertising interval when device is discoverable (units of 625us, 160=100ms)
#define DEFAULT_ADVERTISING_INTERVAL          160   

// Limited discoverable mode advertises for 30.72s, and then stops
// General discoverable mode advertises indefinitely
#define DEFAULT_DISCOVERABLE_MODE             GAP_ADTYPE_FLAGS_GENERAL

3.1.2 广播相关变量

// 扫描响应包
static uint8_t scanRspData[] =
{
  // complete name
  0x05,                             // length of this data
  GAP_ADTYPE_LOCAL_NAME_COMPLETE,
  'B', 'A', 'N', 'D',

  // Tx power level
  0x02,                             // length of this data
  GAP_ADTYPE_POWER_LEVEL,
  0                                 // 0dBm
};

// 广播数据包
// GAP - Advertisement data (max size = 31 bytes, though this is
// best kept short to conserve power while advertisting)
static uint8_t advertData[] =
{
  // Flags; this sets the device to use limited discoverable
  // mode (advertises for 30 seconds at a time) instead of general
  // discoverable mode (advertises indefinitely)
  0x02,                             // length of this data
  GAP_ADTYPE_FLAGS,
  DEFAULT_DISCOVERABLE_MODE | GAP_ADTYPE_FLAGS_BREDR_NOT_SUPPORTED,

  // service UUID, to notify central devices what services are included
  // in this peripheral
  0x03,                             // length of this data
  GAP_ADTYPE_16BIT_MORE,            // some of the UUID's, but not all
  LO_UINT16(SIMPLEPROFILE_SERV_UUID),
  HI_UINT16(SIMPLEPROFILE_SERV_UUID)
};

3.1.3 配置GAP参数值

以SDK2.4 multi_role工程为例，在 multi_role_init() 初始化多角色应用程序函数中，

/*===================================== 从机 =====================================*/
/*------------------- 广播参数 -------------------*/
uint16_t advInt = DEFAULT_ADVERTISING_INTERVAL;             // 广播间隔，间隔越大功耗越低
GAP_SetParamValue(TGAP_LIM_DISC_ADV_INT_MIN, advInt);
GAP_SetParamValue(TGAP_LIM_DISC_ADV_INT_MAX, advInt);
GAP_SetParamValue(TGAP_GEN_DISC_ADV_INT_MIN, advInt);
GAP_SetParamValue(TGAP_GEN_DISC_ADV_INT_MAX, advInt);
GAP_SetParamValue(TGAP_CONN_ADV_INT_MIN, advInt);
GAP_SetParamValue(TGAP_CONN_ADV_INT_MAX, advInt);

3.1.4 配置GAP角色规范（Role Profile）

以SDK2.4 multi_role工程为例，在 multi_role_init() 初始化多角色应用程序函数中，

/*===================================== 从机 =====================================*/
/*------------------- 广播参数 -------------------*/
uint8_t initialAdvertEnable = TRUE;                         // 是否开机广播
uint16_t advertOffTime = 0;

// 设置开机广播
GAPRole_SetParameter(GAPROLE_ADVERT_ENABLED, sizeof(uint8_t), &initialAdvertEnable, NULL);
// By setting this to zero, the device will go into the waiting state after
// being discoverable for 30.72 second, and will not being advertising again
// until the enabler is set back to TRUE
GAPRole_SetParameter(GAPROLE_ADVERT_OFF_TIME, sizeof(uint16_t), &advertOffTime, NULL);

// 设置扫描响应包内容
GAPRole_SetParameter(GAPROLE_SCAN_RSP_DATA, sizeof(scanRspData), scanRspData, NULL);

// 设置广播包内容
GAPRole_SetParameter(GAPROLE_ADVERT_DATA, sizeof(advertData), advertData, NULL);

3.2 配置扫描参数

3.2.1 扫描参数相关宏

// Enable/Disable Unlimited Scanning Feature
#define ENABLE_UNLIMITED_SCAN_RES             FALSE

// Maximum number of scan responses
// this can only be set to 15 because that is the maximum
// amount of item actions the menu module supports
#define DEFAULT_MAX_SCAN_RES                  15

#define DEFAULT_SCAN_DURATION                 4000   // 值越小，则发现的同一设备广播包越多
#define DEFAULT_SCAN_WIND                     80
#define DEFAULT_SCAN_INT                      80

3.2.2 配置GAP参数值

以SDK2.4 multi_role工程为例，在 multi_role_init() 初始化多角色应用程序函数中，

/*===================================== 主机 =====================================*/
/*------------------- 扫描参数 -------------------*/
// 扫描处理周期，周期越短，处理次数越多
GAP_SetParamValue(TGAP_GEN_DISC_SCAN, DEFAULT_SCAN_DURATION);

// 扫描间隔
GAP_SetParamValue(TGAP_CONN_SCAN_INT, DEFAULT_SCAN_INT);
GAP_SetParamValue(TGAP_CONN_SCAN_WIND, DEFAULT_SCAN_WIND);
GAP_SetParamValue(TGAP_CONN_HIGH_SCAN_INT, DEFAULT_SCAN_INT);
GAP_SetParamValue(TGAP_CONN_HIGH_SCAN_WIND, DEFAULT_SCAN_WIND);
GAP_SetParamValue(TGAP_GEN_DISC_SCAN_INT, DEFAULT_SCAN_INT);
GAP_SetParamValue(TGAP_GEN_DISC_SCAN_WIND, DEFAULT_SCAN_WIND);
GAP_SetParamValue(TGAP_LIM_DISC_SCAN_INT, DEFAULT_SCAN_INT);
GAP_SetParamValue(TGAP_LIM_DISC_SCAN_WIND, DEFAULT_SCAN_WIND);
GAP_SetParamValue(TGAP_CONN_EST_SCAN_INT, DEFAULT_SCAN_INT);
GAP_SetParamValue(TGAP_CONN_EST_SCAN_WIND, DEFAULT_SCAN_WIND);

3.2.3 配置GAP角色规范（Role Profile）

以SDK2.4 multi_role工程为例，在 multi_role_init() 初始化多角色应用程序函数中，

 /*===================================== 主机 =====================================*/
/*------------------- 扫描参数 -------------------*/
// 设置扫描回应设备数
uint8_t scanRes = 0;
// In case that the Unlimited Scanning feature is disabled
// send the number of scan results to the GAP
if(ENABLE_UNLIMITED_SCAN_RES == FALSE)
{
    scanRes = DEFAULT_MAX_SCAN_RES;    // 最大扫描回应设备数，如果广播的从机超过了15个，只能扫描到先回应的从机
}

GAPRole_SetParameter(GAPROLE_MAX_SCAN_RES, sizeof(uint8_t), &scanRes, NULL);

四、执行函数

4.1 执行广播函数

原mr_doAdvertise函数修改后

/**
 @brief 执行广播函数
 @param index 1 - 开启广播；0 - 关闭广播
 @return TRUE - 成功；FALSE - 失败
*/
bool mr_doAdvertise(uint8_t index)
{
    uint8_t adv;

    if(!index)                                                          // 关闭广播
    {
        adv = FALSE;
        GAPRole_SetParameter(GAPROLE_ADVERT_ENABLED, sizeof(uint8_t), &adv, NULL);
    }
    else                                                                // 开启广播
    {
        adv = TRUE;
        GAPRole_SetParameter(GAPROLE_ADVERT_ENABLED, sizeof(uint8_t), &adv, NULL);
    }

    return TRUE;
}

4.2 执行扫描函数

正在扫描标志：

static bool scanningStarted = FALSE;

禁止扫描标志：

bool g_disableScanFlag;

原mr_doScan函数修改后

/**
 @brief 执行扫描函数
 @param index 1 - 开启扫描；0 - 取消扫描
 @return TRUE - 成功；FALSE - 失败
*/
bool mr_doScan(uint8_t index)
{
    if(index)                                                           // 执行扫描
    {
        if(linkDB_NumActive() < maxNumBleConns)                         // 如果连接设备数未饱和
        {
            if((!scanningStarted) && (g_disableScanFlag == FALSE))      // 不在扫描中或者未禁止扫描
            {
                scanningStarted = TRUE;                                 // 开始扫描标志置一

                GAPRole_StartDiscovery(DEFAULT_DISCOVERY_MODE,          // 开始扫描
                                       DEFAULT_DISCOVERY_ACTIVE_SCAN,
                                       DEFAULT_DISCOVERY_WHITE_LIST);

                return TRUE;
            }
            else                                                        // 正在扫描中
            {
                return FALSE;
            }
        }
        else                                                            // 连接设备数饱和
        {
            return FALSE;
        }
    }
    else                                                                // 取消扫描
    {
        GAPRole_CancelDiscovery();
        return TRUE;
    }
}

五、周期事件

5.1 定义周期事件

以multi_role工程为例，在multi_role.c的CONSTANTS常量定义中，加入CUSTOM_TIMER_EVT，id号递增。

// Internal Events for RTOS application
#define MR_ICALL_EVT                         ICALL_MSG_EVENT_ID // Event_Id_31
#define MR_QUEUE_EVT                         UTIL_QUEUE_EVENT_ID // Event_Id_30
#define MR_STATE_CHANGE_EVT                  Event_Id_00
#define MR_CHAR_CHANGE_EVT                   Event_Id_01
#define MR_CONN_EVT_END_EVT                  Event_Id_02
#define MR_KEY_CHANGE_EVT                    Event_Id_03
#define MR_PAIRING_STATE_EVT                 Event_Id_04
#define MR_PASSCODE_NEEDED_EVT               Event_Id_05
#define MR_PERIODIC_EVT                      Event_Id_06
#define TIMER_ENABLE_ADV_EVT                 Event_Id_07  // 开启广播关闭扫描定时器事件
#define TIMER_ENABLE_SCAN_EVT                Event_Id_08  // 开启扫描关闭广播定时器事件

在MR_ALL_EVENTS事件集合定义中，加入刚刚的自定义周期事件。

#define MR_ALL_EVENTS                        (MR_ICALL_EVT           | \
                                             MR_QUEUE_EVT            | \
                                             MR_STATE_CHANGE_EVT     | \
                                             MR_CHAR_CHANGE_EVT      | \
                                             MR_CONN_EVT_END_EVT     | \
                                             MR_KEY_CHANGE_EVT       | \
                                             MR_PAIRING_STATE_EVT    | \
                                             MR_PERIODIC_EVT         | \
                                             MR_PASSCODE_NEEDED_EVT  | \
                                             TIMER_ENABLE_ADV_EVT    | \
                                             TIMER_ENABLE_SCAN_EVT)

5.2 添加周期事件的处理

在multi_role.c的multi_role_taskFxn函数中尾部加入。

/*----------------- 开启广播定时器事件 ------------------*/
if(events & TIMER_ENABLE_ADV_EVT)
{
    Timer_EnableAdvCB();                                // 开启广播定时器处理函数
}
/*----------------- 开启扫描定时器事件 ------------------*/
if(events & TIMER_ENABLE_SCAN_EVT)
{
    Timer_EnableScanCB();                               // 开启扫描定时器处理函数
}

5.3 周期事件处理函数

5.3.1 定义开启广播定时器处理函数

以multi_role工程为例，在multi_role.c尾部添加

static void Timer_EnableAdvCB(void)
{
    g_disableScanFlag = TRUE;             // 禁止扫描标志置一
    mr_doAdvertise(1);                    // 开启广播
    Util_startClock(&g_enableScanClock);  // 重启开启扫描定时器
}

5.3.2 定义开启扫描定时器处理函数

以multi_role工程为例，在multi_role.c尾部添加

static void Timer_EnableScanCB(void)
{
    g_disableScanFlag = FALSE;            // 禁止扫描标志清空
    mr_doAdvertise(0);                    // 关闭广播
    mr_doScan(1);                         // 开启扫描
    Util_startClock(&g_enableAdvClock);   // 重启开启广播定时器
}

5.3.3 声明周期事件处理函数

在multi_role.c的LOCAL FUNCTIONS局部函数中加入

static void Timer_EnableAdvCB(void);
static void Timer_EnableScanCB(void);

5.4 定时器

5.4.1 定义定时器

Clock_Struct g_enableAdvClock;
Clock_Struct g_enableScanClock;

5.4.2 配置定时器时间

#define TIMER_ENABLE_ADV_EVT_PERIOD         1000     // 1000ms
#define TIMER_ENABLE_SCAN_EVT_PERIOD        100    // 100ms

5.4.3 初始化定时器

以multi_role工程为例，在multi_role.c的multi_role_init函数中尾部加入

// 开启广播定时器初始化
Util_constructClock(&g_enableAdvClock, multi_role_clockHandler,
                        TIMER_ENABLE_ADV_EVT_PERIOD, 0, false, TIMER_ENABLE_ADV_EVT);

Util_constructClock(&g_enableScanClock, multi_role_clockHandler,
                        TIMER_ENABLE_SCAN_EVT_PERIOD, 0, false, TIMER_ENABLE_SCAN_EVT);

5.5 触发周期事件函数

以multi_role工程为例，在multi_role.c中已经有了multi_role_clockHandler，当定时器到达时间时，会产生一个事件，进入上文的周期事件处理函数。其他工程也有类似的名字。

/*********************************************************************
 * @fn      multi_role_clockHandler
 *
 * @brief   Handler function for clock timeouts.
 *
 * @param   arg - event type
 */
static void multi_role_clockHandler(UArg arg)
{
  // Wake up the application.
  Event_post(syncEvent, arg);
}

六、初始化

在multi_role.c的multi_role_processRoleEvent函数中，GAP_DEVICE_INIT_DONE_EVENT事件

// GAPRole started
case GAP_DEVICE_INIT_DONE_EVENT:
{
    // Store max pdu size
    maxPduSize = pEvent->initDone.dataPktLen;

    mr_doScan(1);                           // 开启扫描

    Util_startClock(&g_enableScanClock);    // 开启扫描定时器
}
break;

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• 由 Leung 写于 2019 年 5 月 30 日