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蓝牙BLE详解,有这一篇就够了

一、什么是蓝牙?

蓝牙是一种短距的无线通讯技术,可实现固定设备、移动设备之间的数据交换。一般将蓝牙3.0之前的BR/EDR蓝牙称为传统蓝牙,而将蓝牙4.0规范下的LE蓝牙称为低功耗蓝牙。

很多人对蓝牙的认识还很局限于手机领域,其实蓝牙的应用已经远远不止于此。过去几年里,蓝牙的增长量就达到了80%,当然,低功耗蓝牙的出现也起到关键的作用,相信未来蓝牙会开创一个可交互的物联世界。

蓝牙4.0标准包括传统蓝牙模块部分和低功耗蓝牙模块部分,是一个双模标准。低功耗蓝牙也是建立在传统蓝牙基础之上发展起来的,并区别于传统模块,最大的特点就是成本和功耗降低,应用于实时性要求比较高。

BLE(Bluetooh Low Energy)蓝牙低能耗技术是短距离、低成本、可互操作性的无线技术,它利用许多智能手段最大限度地降低功耗。 BLE技术的工作模式非常适合用于从微型无线传感器(每半秒交换一次数据)或使用完全异步通信的遥控器等其它外设传送数据。这些设备发送的数据量非常少(通常几个字节),而且发送次数也很少(例如每秒几次到每分钟一次,甚至更少)。

二、BLE协议栈的结构和配置

1、协议有两个部分组成:Controller和Host 2、Profiles和应用总是基于GAP和GATT之上 3、在单芯片方案中,Controller和Host,profiles,和应用层都在同一片芯片中 4、在网络控制器模式中,Host和Controller是在一起运行的,但是应用和profiles在另外一个器件上,比如PC或者其他微控制器,可以通过UART,USB进行操作 5、在双芯片模式中,Controller运行在一个控制器,而应用层,profiles和Host是运行在另外一个控制器上

BLE设备连接状态流程图

三、BLE协议栈各层功能机制

如上图所述,要实现一个BLE应用,首先需要一个支持BLE射频的芯片,然后还需要提供一个与此芯片配套的BLE协议栈,最后在协议栈上开发自己的应用。可以看出BLE协议栈是连接芯片和应用的桥梁,是实现整个BLE应用的关键。那BLE协议栈具体包含哪些功能呢?简单来说,BLE协议栈主要用来对你的应用数据进行层层封包,以生成一个满足BLE协议的空中数据包,也就是说,把应用数据包裹在一系列的帧头(header)和帧尾(tail)中。具体来说,BLE协议栈主要由如下几部分组成:

  1. PHY层(Physical layer物理层)。 PHY层用来指定BLE所用的无线频段,调制解调方式和方法等。PHY层做得好不好,直接决定整个BLE芯片的功耗,灵敏度以及selectivity等射频指标。

  2. LL层(Link Layer链路层)。 LL层是整个BLE协议栈的核心,也是BLE协议栈的难点和重点。像Nordic的BLE协议栈能同时支持20个link(连接),就是LL层的功劳。LL层要做的事情非常多,比如具体选择哪个射频通道进行通信,怎么识别空中数据包,具体在哪个时间点把数据包发送出去,怎么保证数据的完整性,ACK如何接收,如何进行重传,以及如何对链路进行管理和控制等等。LL层只负责把数据发出去或者收回来,对数据进行怎样的解析则交给上面的GAP或者ATT。

  3. HCI(Host controller interface)。 HCI是可选的,HCI主要用于2颗芯片实现BLE协议栈的场合,用来规范两者之间的通信协议和通信命令等。

  4. GAP层(Generic access profile)。 GAP是对LL层payload(有效数据包)如何进行解析的两种方式中的一种,而且是最简单的那一种。GAP简单的对LL payload进行一些规范和定义,因此GAP能实现的功能极其有限。GAP目前主要用来进行广播,扫描和发起连接等。

  5. L2CAP层(Logic link control and adaptation protocol)。 L2CAP对LL进行了一次简单封装,LL只关心传输的数据本身,L2CAP就要区分是加密通道还是普通通道,同时还要对连接间隔进行管理。

  6. SMP(Secure manager protocol)。 SMP用来管理BLE连接的加密和安全的,如何保证连接的安全性,同时不影响用户的体验,这些都是SMP要考虑的工作。

  7. ATT(Attribute protocol)。 简单来说,ATT层用来定义用户命令及命令操作的数据,比如读取某个数据或者写某个数据。BLE协议栈中,开发者接触最多的就是ATT。BLE引入了attribute概念,用来描述一条一条的数据。Attribute除了定义数据,同时定义该数据可以使用的ATT命令,因此这一层被称为ATT层。

  8. GATT(Generic attribute profile )。 GATT用来规范attribute中的数据内容,并运用group(分组)的概念对attribute进行分类管理。没有GATT,BLE协议栈也能跑,但互联互通就会出问题,也正是因为有了GATT和各种各样的应用profile,BLE摆脱了ZigBee等无线协议的兼容性困境,成了出货量最大的2.4G无线通信产品。

四、BLE蓝牙模块主要应用领域

  1. 移动扩展设备
  2. 汽车电子设备
  3. 健康医疗用品:心跳带、血压计等
  4. 定位应用:室内定位、井下定位等
  5. 近距离数据采集:无线抄表、无线遥测等
  6. 数据传输:智能家居室内控制、蓝牙调光、打印机等

五、 BLE协议栈详解

协议概述

所谓协议,即将指定的字节按照一定的顺序排列起来,以便他人使用自己的设备时,能通过该协议同其他设备进行通信。协议一特点,就是有固定的帧格式,通过该格式发送,接收者通过解读帧格式,进而得到新息内容;

BLE连接过程

一般通信协议,一类通信是直接发生数据,当设备接送到数据时,直接对数据进行解析,当接受到的数据合法时,即为有效数据,该类型的通信协议,主要用在有线通信协议中,比如Modbus,Can通常采用的即为该类型的通信方式。

另一类通信协议,则需要新建立连接,当双方连接建立成功了方可通信,例如TCP、BLE;BLE协议在需要进行通信时,即需要向外发送广播信号,告诉接收者,即将和它进行通信,接受者接收到广播内容后,确认是与自己通信,于是向广播者发送一响应信息,这样当广播者和接受者都有了对方的身份信息时,即表示双方连接成功。

因此,在连接过程中,必定有相应的广播帧格式。在BLE通信过程中,假设设备A需要连其他设备假设为B,则A需要不断地发送广播信号(此过程一般有一个时间间隔,在没发送广播数据时间内,芯片处于低功耗状态),每发送一次广播包,称之为一次广播事件。

前导: 是一个8比特的交替序列 接入地址的第一个比特为0:01010101 接入地址的第一个比特为1:10101010 接入地址:广播帧为固定地址:0x8E89BED6(低字节在前)

广播报文的报头: 包含4bit广播报文类型、2bit保留位、1bit发送地址类型和1bit接收地址类型。

广播报文类型:

发送地址类型: 0: 公共地址 1:随机地址 长度:广播报文的长度域包含8个比特,有效值的范围是6~37 数据: 广播者地址(6个字节)+广播数据(31个字节) 校验: 3个字节,为CRC校验。 广播数据: 分为有效数据和无效数据

有效数据部分: 包含N个AD Structure,每个AD Structure由Length,AD Type和AD Data组成。其中: Length: AD Type和AD Data的长度。 AD Type: 指示AD Data数据的含义。 详见https://www.bluetooth.com/specifications/assigned-numbers/generic-access-profile/

六、 BLE连接建立过程

1. BLE广播与扫描

  设备B不断发送广播信号给手机(Observer),如果手机不开启扫描窗口,手机是收不到设备B的广播的,如下图所示,不仅手机要开启射频接收窗口,而且只有手机的射频接收窗口跟广播发送的发射窗口匹配成功,而且广播射频通道和手机扫描射频通道是同一个通道,手机才能收到设备B的广播信号。也就是说,如果设备B在37通道发送广播包,而手机在扫描38通道,那么即使他们俩的射频窗口匹配,两者也是无法进行通信的。由于这种匹配成功是一个概率事件,因此手机扫到设备B也是一个概率事件,也就是说,手机有时会很快扫到设备B,比如只需要一个广播事件,手机有时又会很慢才能扫到设备B,比如需要10个广播事件甚至更多。

2. 建立连接(connection establishment)

 根据蓝牙spec规定,advertiser发送完一个广播包之后150us(T_IFS),advertiser必须开启一段时间的射频Rx窗口,以接收来自observer的数据包。Observer就可以在这段时间里给advertiser发送连接请求。如下图所示,手机在第三个广播事件的时候扫到了设备B,并发出了连接请求CONN_REQ(CONN_REQ又称为CONNECT_IND)。

注:图中M代表手机,S代表设备B,M->S表示手机将数据包发给设备B,即手机开启Tx窗口,设备B开启Rx窗口;S->M正好相反,表示设备B将数据包发给手机,即设备B开启Tx窗口,手机开启Rx窗口。

如图所示,手机在收到A1广播包ADV_IND后,以此为初始锚点(这个锚点不是连接的锚点),T_IFS时间后给Advertiser发送一个connection request命令,即A2数据包,告诉advertiser我将要过来连你,请做好准备。Advertiser根据connect_req命令信息做好接收准备,connect_req包含如下关键信息:

  • Transmit window offset,定义如上图示
  • Transmit window size,定义如上图所示
  • connect_req数据包完整定义如下所示

connect_req其实是在告诉advertiser,手机将在Transmit Window期间发送第一个同步包(P1)给你,请在这段时间里把你的射频接收窗口打开。设备B收到P1后,T_IFS时间后将给手机回复数据包P2(ACK包)。

一旦手机收到数据包P2,连接即可认为建立成功。当然,实际情况会比较复杂,手机有可能收不到P2,这个时候手机将持续发送同步包直到超时时间(supervision timeout)到,在此期间只要设备B回过一次ACK包,连接即算成功。所以一旦P1包发出,主机(手机)即认为连接成功,而不管有没有收到设备的ACK包。

这也是为什么在Android或者iOS系统中,应用经常收到连接成功的回调事件(该回调事件就是基于P1包有没有发出,只要P1包发出,手机即认为连接成功,而不管有没有收到设备的ACK包),但实际上手机和设备并没有成功建立连接。

后续手机将以P1为锚点(原点),Connection Interval为周期,周期性地给设备B发送数据包(Packet),Packet除了充当数据传送功能,它还有如下两个非常重要的功能: 同步手机和设备的时钟,也就是说,设备每收到手机发来的一个包,都会把自己的时序原点重新设置,以跟手机同步。

告诉设备你现在可以传数据给我了。连接成功后,BLE通信将变成主从模式,因此把连接发起者(手机)称为Master或者Central,把被连接者(之前的Advertiser)称为Slave或者Peripheral。

BLE通信之所以为主从模式,是因为Slave不能“随性”给Master发信息,它只有等到Master给它发了一个packet后,然后才能在规定的时间把自己的数据回传给Master。

3. 连接失败

有如下几种典型的连接失败情况:

  • 如步骤2图所示,如果slave在transmit window期间没有收到master发过来的P1,那么连接将会失败。此时应该排查master那边的问题,看看master为什么没有在约定的时间把P1发出来。

  • 如果master在transmit window期间把P1发出来了,也就是说master按照connect_req约定的时序把P1发出来了,但slave没有把P2回过去或者没有在超时时间内把P2回过去,那么连接也会失败。此时应该排查slave这边的问题,看一看slave为什么没有把P2回过去

  • 如果master把P1发出来了,slave也把P2回过去了,此时主机或者从机还是报连接失败,这种情况有可能是软件有问题,需要仔细排查master或者slave的软件。

  • 还有一种比较常见的连接失败情况:空中射频干扰太大。此时应该找一个干净的环境,比如屏蔽室,排除干扰后再去测试连接是否正常。

七、帧格式

1、数据链路层报文结构

报文的基础是数据链路层的报文,其它报文都是从此展开的,BLE数据链路层数据格式如下:

在最新的core spec 5.2中,有1M PHY和2M的PHY,对应前导符变为1-2个字节。前导符用于频率同步、时序评估和自动增益控制训练。前导符第一bit应该与接入地址的LSB相同。

字段解析:

报文类型(低 4 个 bit):

ADV_IND(0000) ——通用广播

ADV_DIRECT_IND(0001) ——定向连接广播

ADV_NONCONN_IND(0010) ——不可连接广播

ADV_SCAN_IND(0110) ——可扫描广播

SCAN_REQ( 0011) ——主动扫描请求

SCAN_RSP( 0100) ——主动扫描应答

CONNECT_REQ( 0101) ——连接请求

发送地址( TXADD)和接收地址( RXADD): 当此位为“1”时表示 Random Add(随机地址),当此位为“0”时表示 Public Add(公共地址)。 这个地址指的是数据净荷中最初的几个地址字节。

净荷长度: 这个长度是指在 PDU 中的数据除去报头和长度之外的有效净荷数 据长度。

2、 广播通道与数据通道 PDU 区别:

广播通道的 PDU 格式:

字段解析:

报文类型(低 4 个 bit):

ADV_IND(0000) ——通用广播

ADV_DIRECT_IND(0001) ——定向连接广播

ADV_NONCONN_IND(0010) ——不可连接广播

ADV_SCAN_IND(0110) ——可扫描广播

SCAN_REQ( 0011) ——主动扫描请求

SCAN_RSP( 0100) ——主动扫描应答

CONNECT_REQ( 0101) ——连接请求

发送地址( TXADD)和接收地址( RXADD): 当此位为“1”时表示 Random Add (随机地址),当此位为“0”时表示 Public Add(公共地址)。 这个地址指的是数据净荷中最初的几个地址字节。

净荷长度: 这个长度是指在 PDU 中的数据除去报头和长度之外的有效净荷数据长度。

数据通道的 PDU 格式:

字段释义: LLID: 表示此包数据是 LL Date PDU 还是 LL Control PDU

00b: Reserved

01b: LL Date PDU:Continuation fragment of L2CAP message, or an Empty PDU.

10b: LL Date PDU:Start of an L2CAP message or a complete L2CAP message with no fragmentation.

11b: LL Control PDU

MIC( Message Integrity Check): 信息完整性检测。涉及到加密操作,上图中是用虚线表示的,并不是一定要有此项。

MD: 这个标志位是用来通知对方设备自己还有其他数据准备发送。0 表示没有更多数据发送, 1 表示有更多数据准备发送。这样,只要还有数据需要发送,连接事件会自动扩展。一旦不再有数据发送,连接事件立即关闭。

Note:如何区分是确定包、新包还是重发包?

SN: 只有一个 bit 位,所以值是在 0 和 1 之间进行切换。如果序列号与之前的一样,则为重传报文,如果序列号和之间的不同,则为新报文。

NESN: 预期序列号,它是接收方希望接到的下一包的序列号,也就是数据包的确认标志。当设备接收到序列(SN)为 0 的报文后,在发送给对方的数据包中,应将 NESN 设为 1,这样对方接收到这个包后,会发送一个新的数据包过来,否则就会重发上一次序列号为 0 的包。这个标志可以用来判断数据包是否被正确接收还是需要重传。

3、 BLE 报文格式

4、 AD Structure 解析

(1) AD type

(2) AD data 简述

Flags:

SERVICE:

Local Name:

TX Power Level:

八、代码示例

本例以OSAL下BLE代码为例做讲解。

什么是OSAL?

OSAL为:Operating System Abstraction Layer,即操作系统抽象层,支持多任务运行,它并不是一个传统意义上的操作系统,但是实现了部分类似操作系统的功能。

OSAL概念是由TI公司在ZIGBEE协议栈引入,他的意思是”模拟操作系统”,此OS,并非一个真正的OS,而是模拟OS的一些方法为广大编程者提供一种写MCU程序的方法。当有一个事件发生的时候,OSAL负责将此事件分配给能够处理此事件的任务,然后此任务判断事件的类型,调用相应的事件处理程序进行处理。

实验平台

1、蓝牙协议栈:1.3.2

2、软件平台:IAR For 8051 8.10.3

3、硬件平台:Smart RF开发板(从机),Android_Lightblue(主机)

代码解析

  1. int main(void)
int main(void)
{
  /* Initialize hardware */
  HAL_BOARD_INIT();//初始化时钟和使能缓存预取模式

  // Initialize board I/O
  InitBoard( OB_COLD );//冷启动,关闭了led灯与中断,避免接下来的各种初始化受干扰

  /* Initialze the HAL driver */
  HalDriverInit();//各种驱动的初始化、如按键、lcd、adc、usb、uart等8

  /* Initialize NV system */
  osal_snv_init();//snv 内部用于保存配对数据或你的用户自定义数据的一段flash,4kB空间

  /* Initialize LL */  
  /* Initialize the operating system */
  osal_init_system();//oasl 操作系统初始化, 包含内存分配、消息队列、定时器、电源管理和任务等

  /* Enable interrupts */
  HAL_ENABLE_INTERRUPTS();// 开启全局中断

  // Final board initialization
  InitBoard( OB_READY );  //设置标志标示系统初始化完毕
}
  1. osal_init_system()
uint8 osal_init_system( void )
{
  // Initialize the Memory Allocation System
  osal_mem_init();//初始化内存分配系统

  // Initialize the message queue
  osal_qHead = NULL;//初始化消息队列

  // Initialize the timers
  osalTimerInit();//初始化定时器

  // Initialize the Power Management System
  osal_pwrmgr_init();//初始化电源管理系统

  // Initialize the system tasks.
  osalInitTasks();//初始化系统任务, 这一个任务初始花非常关键

  // Setup efficient search for the first free block of heap.
  osal_mem_kick();
 
  return ( SUCCESS );
}
  1. osalInitTasks()
void osalInitTasks( void )
{
  /* L2CAP Task */
  L2CAP_Init( taskID++ );

  /* GAP Task */
  GAP_Init( taskID++ );

  /* GATT Task */
  GATT_Init( taskID++ );

  /* SM Task */
  SM_Init( taskID++ );

  /* Profiles */
  GAPRole_Init( taskID++ );    //链路角色初始化
  GAPBondMgr_Init( taskID++ );  //链路绑定初始化
  GATTServApp_Init( taskID++ );
  /* Application */
  SimpleBLEPeripheral_Init( taskID );
}
  1. GAPRole_Init( taskID++ )
void GAPRole_Init( uint8 task_id )
{
  gapRole_TaskID = task_id;  //定义任务地址

  gapRole_state = GAPROLE_INIT;  //链路状态设置为GAPROLE_INIT
  gapRole_ConnectionHandle = INVALID_CONNHANDLE;  //设置链路连接句柄为0xFFFF
  GAP_RegisterForHCIMsgs( gapRole_TaskID );//注册控制接口的任务ID

  // Initialize the Profile Advertising and Connection Parameters
  gapRole_profileRole = GAP_PROFILE_PERIPHERAL;  //链路配置角色为从机
  VOID osal_memset( gapRole_IRK, 0, KEYLEN );    //密钥缓冲器清零
  VOID osal_memset( gapRole_SRK, 0, KEYLEN );
  gapRole_signCounter = 0;                       //密钥计数标志位清零
  gapRole_AdvEventType = GAP_ADTYPE_ADV_IND; //广播类型为可连接无定向广播
  gapRole_AdvDirectType = ADDRTYPE_PUBLIC; //广播方式为通过广播(可被发现扫描连接)
  gapRole_AdvChanMap = GAP_ADVCHAN_ALL ;  //广播所有通道37、38、39
  gapRole_AdvFilterPolicy = GAP_FILTER_POLICY_ALL;  //允许扫描,允许连接
  // Restore Items from NV
  VOID osal_snv_read( BLE_NVID_IRK, KEYLEN, gapRole_IRK ); //读出存储的密钥和密钥计数标志位
  VOID osal_snv_read( BLE_NVID_CSRK, KEYLEN, gapRole_SRK );

  VOID osal_snv_read( BLE_NVID_SIGNCOUNTER, sizeof( uint32 ), &gapRole_signCounter );
}	
  1. SimpleBLEPeripheral_Init
//初始化完成后

void SimpleBLEPeripheral_Init( uint8 task_id )
{
	osal_set_event( simpleBLEPeripheral_TaskID, SBP_START_DEVICE_EVT );              //启动设备开始事件
}
  1. SimpleBLEPeripheral_ProcessEvent
uint16 SimpleBLEPeripheral_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )
{     
  if ( events & SBP_START_DEVICE_EVT )// 初始化后就执行这个啦
      {              
            // Start the Device
            VOID GAPRole_StartDevice( &simpleBLEPeripheral_PeripheralCBs ); //配置链路事件通知回调函数
        
            // Start Bond Manager
            VOID GAPBondMgr_Register( &simpleBLEPeripheral_BondMgrCBs ); //配置配对消息回调函数
            
            // Set timer for first periodic event
            osal_start_timerEx( simpleBLEPeripheral_TaskID, POWER_DETECT_EVT, DetectPowerPeriod );   
      
            return ( events ^ SBP_START_DEVICE_EVT );
      }
}
  1. GAPRole_StartDevice
Status_t GAPRole_StartDevice( gapRolesCBs_t *pAppCallbacks )
{
  if ( gapRole_state == GAPROLE_INIT ) //如果链路状态是初始化状态
  {
    // Clear all of the Application callbacks
    if ( pAppCallbacks )
    {
      pGapRoles_AppCGs = pAppCallbacks;//设置回调函数
    }

    // Start the GAP
    gapRole_SetupGAP();//开始建立链路
    return ( SUCCESS );
  }
  else     //否则返回已经在请求模式状态
  {
    return ( bleAlreadyInRequestedMode );
  }
}
  1. gapRole_SetupGAP
static void gapRole_SetupGAP( void )
{
  VOID GAP_DeviceInit( gapRole_TaskID,
          gapRole_profileRole, 0,
          gapRole_IRK, gapRole_SRK,
          &gapRole_signCounter );
}
  1. GAP_DeviceInit
bStatus_t GAP_DeviceInit(  uint8 taskID,
                           uint8 profileRole,
                           uint8 maxScanResponses,
                           uint8 *pIRK,
                           uint8 *pSRK,
                           uint32 *pSignCounter )
{
    // Setup the device configuration parameters
stat = GAP_ParamsInit( taskID, profileRole );  //设置设备配置参数
 
    #if ( HOST_CONFIG & ( CENTRAL_CFG | PERIPHERAL_CFG ) )
    {
      GAP_SecParamsInit( pIRK, pSRK, pSignCounter );
    }
#endif 
#if ( HOST_CONFIG & ( PERIPHERAL_CFG | BROADCASTER_CFG ) )
{
   // Initialize GAP Peripheral Device Manager
   VOID GAP_PeriDevMgrInit();  //初始化从机设备管理
   #if ( HOST_CONFIG & PERIPHERAL_CFG )
   {
     // Initialize SM Responder
     VOID SM_ResponderInit();  //回应者初始化
   }
   #endif
 }
 #endif
}
  1. 当GAP_DeviceInit初始化完成后,将产生GAP_DEVICE_INIT_DONE_EVENT事件; uint16 GAPRole_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events ) //链路处理事件

  2. static void gapRole_ProcessOSALMsg( osal_event_hdr_t *pMsg ) //链路系统消息事件

  3. gapRole_ProcessGAPMsg

static void gapRole_ProcessGAPMsg( gapEventHdr_t *pMsg )  //链路处理连接消息
{
  uint8 notify = FALSE;   // State changed notify the app? (default no)

  switch ( pMsg->opcode )
  {
      case GAP_DEVICE_INIT_DONE_EVENT: //当GAP_DeviceInit初始化完成后,将产生此事件
      {
        gapDeviceInitDoneEvent_t *pPkt = (gapDeviceInitDoneEvent_t *)pMsg;
        bStatus_t stat = pPkt->hdr.status;

        if ( stat == SUCCESS )
        {
          // Save off the generated keys
          VOID osal_snv_write( BLE_NVID_IRK, KEYLEN, gapRole_IRK );//保存生成的密钥
          VOID osal_snv_write( BLE_NVID_CSRK, KEYLEN, gapRole_SRK );


          // Save off the information
          VOID osal_memcpy( gapRole_bdAddr, pPkt->devAddr, B_ADDR_LEN );//保存设备地址
          gapRole_state = GAPROLE_STARTED;  //链路开始

          // Update the advertising data
          stat = GAP_UpdateAdvertisingData( gapRole_TaskID,//更新广播数据
                              TRUE, gapRole_AdvertDataLen, gapRole_AdvertData );
        }
            notify = TRUE;  //通知回调函数链路的状态
      }

      break;
      if ( notify == TRUE )
      {
          // Notify the application with the new state change
          if ( pGapRoles_AppCGs && pGapRoles_AppCGs->pfnStateChange ) //判断是否设置了回调函数
          {
               pGapRoles_AppCGs->pfnStateChange( gapRole_state );//调用设置的回调函数,通知gapRole_state当前状态
          }
      }
}
  1. stat=GAP_UpdateAdvertisingData( gapRole_TaskID,TRUE, gapRole_AdvertDataLen, gapRole_AdvertData );//更新广播数据后,将产生GAP_ADV_DATA_UPDATE_DONE_EVENT事件;

  2. gapRole_ProcessGAPMsg

static void gapRole_ProcessGAPMsg( gapEventHdr_t *pMsg )  //链路处理连接消息
{
  uint8 notify = FALSE;   // State changed notify the app? (default no)
  switch ( pMsg->opcode )
  {
      case GAP_ADV_DATA_UPDATE_DONE_EVENT:
      {
        gapAdvDataUpdateEvent_t *pPkt = (gapAdvDataUpdateEvent_t *)pMsg;
        if ( pPkt->hdr.status == SUCCESS )
        {
          if ( pPkt->adType )
          {
            // Setup the Response Data
            pPkt->hdr.status = GAP_UpdateAdvertisingData( gapRole_TaskID,
                              FALSE, gapRole_ScanRspDataLen, gapRole_ScanRspData );//更新扫描回应数据
          }
          else
          {
            // Start advertising
            VOID osal_set_event( gapRole_TaskID, START_ADVERTISING_EVT );  //启动广播事件
          }
        }
        if ( pPkt->hdr.status != SUCCESS ) //如果不成功将通知回调函数,否则不通知
        {
          // Set into Error state
          gapRole_state = GAPROLE_ERROR;
          notify = TRUE;
        }
      }
      break;
  1. gapRole_ProcessGAPMsg
static void gapRole_ProcessGAPMsg( gapEventHdr_t *pMsg )  //链路处理连接消息
{
  uint8 notify = FALSE;   // State changed notify the app? (default no)
  switch ( pMsg->opcode )
  {
      case GAP_ADV_DATA_UPDATE_DONE_EVENT:
      {
        gapAdvDataUpdateEvent_t *pPkt = (gapAdvDataUpdateEvent_t *)pMsg;

        if ( pPkt->hdr.status == SUCCESS )
        {
          if ( pPkt->adType )
          {
            // Setup the Response Data
            pPkt->hdr.status = GAP_UpdateAdvertisingData( gapRole_TaskID,
                              FALSE, gapRole_ScanRspDataLen, gapRole_ScanRspData );//更新扫描回应数据
          }
          else
          {
            // Start advertising
           VOID osal_set_event( gapRole_TaskID, START_ADVERTISING_EVT );  //启动广播事件
          }
        }

        if ( pPkt->hdr.status != SUCCESS ) //如果不成功将通知回调函数,否则不通知
        {
          // Set into Error state
          gapRole_state = GAPROLE_ERROR;
          notify = TRUE;
        }
      }
      break;
  1. 执行广播事件
uint16 GAPRole_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )
{
  VOID task_id; // OSAL required parameter that isn't used in this function

  if ( events & START_ADVERTISING_EVT )
  {
    if ( gapRole_AdvEnabled )
    {
      gapAdvertisingParams_t params;
 
      // Setup advertisement parameters
      params.eventType = gapRole_AdvEventType; //GAP_ADTYPE_ADV_IND; 广播类型为可连接无定向广播
      params.initiatorAddrType = gapRole_AdvDirectType; //ADDRTYPE_PUBLIC; 广播方式为通用广播
      VOID osal_memcpy( params.initiatorAddr, gapRole_AdvDirectAddr, B_ADDR_LEN ); //发起者地址配置
      params.channelMap = gapRole_AdvChanMap;  //广播通道配置:广播所有通道37、38、39
      params.filterPolicy = gapRole_AdvFilterPolicy;//过滤策略GAP_FILTER_POLICY_ALL;允许扫描,允许连接
 
      if ( GAP_MakeDiscoverable( gapRole_TaskID, ¶ms ) != SUCCESS ) //配置广播参数,并产生一个GAP_MakeDiscoverable      消息事件
      {
       gapRole_state = GAPROLE_ERROR;//如果不成功将通知回调函数-链路错误   

        // Notify the application with the new state change
        if ( pGapRoles_AppCGs && pGapRoles_AppCGs->pfnStateChange )
        {
          pGapRoles_AppCGs->pfnStateChange( gapRole_state );
        }
      }
    }
    return ( events ^ START_ADVERTISING_EVT );
  }
  1. 处理GAP_MakeDiscoverable消息事件
 static void gapRole_ProcessGAPMsg( gapEventHdr_t *pMsg )  //链路处理连接消息
{
  uint8 notify = FALSE;   // State changed notify the app? (default no)
 
  switch ( pMsg->opcode )
  {
      case GAP_MAKE_DISCOVERABLE_DONE_EVENT:  //使能可被发现完成事件即开始广播了
      case GAP_END_DISCOVERABLE_DONE_EVENT:   //结束可被发现完成事件即停止广播了
      {
        gapMakeDiscoverableRspEvent_t *pPkt = (gapMakeDiscoverableRspEvent_t *)pMsg;
        if ( pPkt->hdr.status == SUCCESS )
        {
          if ( pMsg->opcode == GAP_MAKE_DISCOVERABLE_DONE_EVENT )
          {
           gapRole_state = GAPROLE_ADVERTISING;  //设置当前链路状态
          }
          else // GAP_END_DISCOVERABLE_DONE_EVENT//结束可被发现完成事件即停止广播了
          {
            if ( gapRole_AdvertOffTime != 0 )  //如果gapRole_AdvertOffTime等于0,将不再广播,否则启动定时广播件
            {
              if ( ( gapRole_AdvEnabled ) )//如果使能广播
              {
            VOID osal_start_timerEx( gapRole_TaskID, START_ADVERTISING_EVT, gapRole_AdvertOffTime );//启动周期广播事件
              }
            }
            else
            {
              // Since gapRole_AdvertOffTime is set to 0, the device should not
              // automatically become discoverable again after a period of time.
              // Set enabler to FALSE; device will become discoverable again when
              // this value gets set to TRUE
              gapRole_AdvEnabled = FALSE;
            }

            // In the Advertising Off period
            gapRole_state = GAPROLE_WAITING;//如果GAP_END_DISCOVERABLE_DONE_EVENT,链路当前状态为等待状态
          }
        }
        else
        {
          gapRole_state = GAPROLE_ERROR;
        }
        notify = TRUE;//通知回调函数
      }
      break;

  if ( notify == TRUE )
  {
      // Notify the application with the new state change
      if ( pGapRoles_AppCGs && pGapRoles_AppCGs->pfnStateChange ) //判断是否设置了回调函数
      {
           pGapRoles_AppCGs->pfnStateChange( gapRole_state );//调用设置的回调函数,通知gapRole_state当前状态
      }
  }
  1. 这时候底层已经使能硬件在广播了,要么广播超时产生一个GAP_END_DISCOVERABLE_DONE_EVENT消息,要么被连接事件 GAP_LINK_ESTABLISHED_EVENT;

  2. 广播超时产生一个GAP_END_DISCOVERABLE_DONE_EVENT消息

static void gapRole_ProcessGAPMsg( gapEventHdr_t *pMsg )  //链路处理连接消息
{
  uint8 notify = FALSE;   // State changed notify the app? (default no)
  switch ( pMsg->opcode )
  {  
  case GAP_MAKE_DISCOVERABLE_DONE_EVENT:  //使能可被发现完成事件即开始广播了
      case GAP_END_DISCOVERABLE_DONE_EVENT:   //结束可被发现完成事件即停止广播了
      {
        gapMakeDiscoverableRspEvent_t *pPkt = (gapMakeDiscoverableRspEvent_t *)pMsg;

        if ( pPkt->hdr.status == SUCCESS )
        {
          if ( pMsg->opcode == GAP_MAKE_DISCOVERABLE_DONE_EVENT )
          {
            gapRole_state = GAPROLE_ADVERTISING;  //设置当前链路状态
          }
          else // GAP_END_DISCOVERABLE_DONE_EVENT//结束可被发现完成事件即停止广播了
          {
            if ( gapRole_AdvertOffTime != 0 )  //如果gapRole_AdvertOffTime不等于0,启动定时广播事件,否则将关闭广播
            {
              if ( ( gapRole_AdvEnabled ) )//如果使能广播
              {
            VOID osal_start_timerEx( gapRole_TaskID, START_ADVERTISING_EVT, gapRole_AdvertOffTime );//启动周期广播事件
              }
            }
            else
            {
              // Since gapRole_AdvertOffTime is set to 0, the device should not
            // automatically become discoverable again after a period of time.
              // Set enabler to FALSE; device will become discoverable again when
              // this value gets set to TRUE
              gapRole_AdvEnabled = FALSE; //关闭广播
            }
           // In the Advertising Off period
             gapRole_state = GAPROLE_WAITING;//如果GAP_END_DISCOVERABLE_DONE_EVENT,链路当前状态为等待状态,或不再广播或等待周期广播          
            }
        }
        else
        {
          gapRole_state = GAPROLE_ERROR;
        }
        notify = TRUE;//通知回调函数
      }
      break;
  if ( notify == TRUE )
  {
      // Notify the application with the new state change
      if ( pGapRoles_AppCGs && pGapRoles_AppCGs->pfnStateChange ) //判断是否设置了回调函数
      {
           pGapRoles_AppCGs->pfnStateChange( gapRole_state );//调用设置的回调函数,通知gapRole_state当前状态
      }
  }
  1. 广播时产生一个GAP_LINK_ESTABLISHED_EVENT消息
static void gapRole_ProcessGAPMsg( gapEventHdr_t *pMsg )  //链路处理连接消息
{
  uint8 notify = FALSE;   // State changed notify the app? (default no)
  switch ( pMsg->opcode )
  {  
    case GAP_LINK_ESTABLISHED_EVENT:
      {
        gapEstLinkReqEvent_t *pPkt = (gapEstLinkReqEvent_t *)pMsg;
        if ( pPkt->hdr.status == SUCCESS )
        {
          VOID osal_memcpy( gapRole_ConnectedDevAddr, pPkt->devAddr, B_ADDR_LEN );//保存主机的地址
          gapRole_ConnectionHandle = pPkt->connectionHandle; //保存主机连接句柄
          gapRole_state = GAPROLE_CONNECTED;  //通知链路状态:连接成功
              notify = TRUE;
        }
      }
 }
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