全球最低功耗藍牙單芯片DA14580的軟件體系 －層次架構和BLE消息事件處理過程

　　在做者以前發表的《全球最低功耗藍牙單芯片DA14580的系統架構和應用開發框架分析》、《全球最低功耗藍牙單芯片DA14580的硬件架構和低功耗》、《全球最低功耗藍牙單芯片DA14580的軟件體系－RW內核和消息處理機制》三篇文章分析了DA14580的SDK開發目錄結構、硬件架構、低功耗、RW內核和消息處理機制。本篇文章將深刻到具體的源碼去分析DA14580平臺的軟件層次架構和具體的BLE消息處理過程，以此佐證前面發表的文章。

1、軟件層次架構

1.1 BLE協議棧

　　從中，咱們能夠看到，BLE協議棧能夠大體分爲應用層、profile服務層、BLE Host層（軟件實現）、BLE controller層（硬件實現，屬於基帶部分），實際上硬件物理層還有射頻層radio，即將基帶信息調製到2.4G進行發射或者進行解調。

　　BLE host實現數據適配L2CAP、鏈路管理GAP、基礎屬性協議ATT，GATT是基於ATT進行封裝並向上層提供接口服務，以讓用戶更方便地使用ATT來進行數據交互。他們都分別對應RW內核的一個或者多個task，例如GAP包括GAP管理和GAP控制兩個task。

　　Profile層是基於GATT來嚮應用層提供數據通訊服務的，每一個profile都負責本身的專有的服務功能。例如，有電池服務、設備信息服務和自定義的一些profile等等。

　　GATT是負責基礎的數據通訊，而profile則是在GATT的基礎上進行數據的本地處理。例如，GATT收到對方的寫請求時會通知profile，由profile來決定怎麼處理接收到的數據，能夠寫到屬性字段中，也能夠不寫，profile也能夠進一步給task_app發送通知。

　　各個profile是獨立而且平等的，由於各個GATT都是平等服務的。每一個profile都對應RW內核的一個task。

　　應用層是基於多個profile來實現本身的需求。因爲RW內核實質是一個單任務內核，因此應用層是一個特別的task。其和全部的profile打交道，其控制全部profile，並處理各個profile的消息回調。

1.2  task層次

根據上面的分析，咱們能夠獲得如下task層次圖：

1.3  task列表

其定義在rwip_config.h中，以下：

　　可見，RW內核最大支持64個task，鏈路層task的優先級高，接着是profile，再是TASK_APP。

 

2、基於狀態機的RW內核消息處理機制

Task數據結構以下：

 

　　RW內核是基於狀態機對消息進行處理的。從ke_task_desc看來，一個task包括顯式的狀態處理state_handler和默認的狀態處理default_handler。

　　state是task的狀態機變量，task可能有多個狀態，那麼state_handler是狀態處理集合，每一個狀態可能會處理多個消息回調，例如上層task會發送消息來執行調用，或者下層task發送消息來執行回調。

　　default_handler處理的消息表明該task在任意狀態時均可能受到的消息，例如底層task發出的斷開鏈接消息。

　　咱們也能夠得出，ke_state_handler表明一個狀態下的多個消息處理。所以，state_handler是一個ke_state_handler數組，而default_handler則是ke_state_handler元素。

 

3、app_task

　　如上所述，app_task是一個特殊的task，它和全部的profile_tasks進行交互，執行調用和回調。基於RW內核的狀態機消息處理機制，調用和回調都是經過發送消息來進行完成回調的。

　　app_task是經過ke_task_create(TASK_APP, &TASK_DESC_APP)來註冊消息回調的，而TASK_DESC_APP賦值爲：

　　TASK_DESC_APP= {NULL, &app_default_handler,                                             app_state,APP_STATE_MAX, APP_IDX_MAX};

　　可見，app_task只有默認的消息回調接口集app_default_handler。以下：

　　默認的消息回調接口集包括了GAP相關的消息（紅色圈的部分），如BLE初始化過程的消息事件，和profile應用相關的數據通訊消息事件。

　　接下來，咱們着重分析GAP相關的消息事件，闡述BLE初始化的主要過程。

 

4、初始化過程

4.1 BLE初始化

　　Main_func函數中調用rwip_init()接口對RW的BLE部分進行初始化。該接口是固化代碼，不對外公開。BLE初始化執行的過程當中會發出相應的消息事件給app_task，以告訴app_task相應的狀態，便於app_task主動執行調用下一階段的初始化。

 

4.2  初始化過程分析

1.     GAPM_DEVICE_READY_IND

　　可見，當BLE初始化好後發出的第一個消息事件是GAPM_DEVICE_READY_IND。內核會執行回調gapm_device_ready_ind_handler，在該回調裏面會向TASK_GAPM發出GAPM_RESET_CMD消息，即reset GAP管理模塊。

 

2.     GAPM_CMP_EVT

　　當TASK_GAPM reset好管理模塊後，會向task_app發出GAPM_CMP_EVT消息事件，內核會執行gapm_cmp_evt_handler，該回調會向TASK_GAPM發出GAPM_SET_DEV_CONFIG_CMD命令，以完成BLE設備配置。

 

3.     GAPM_CMP_EVT

　　當TASK_GAPM完成設備配置時，會再次向task_app發送GAPM_CMP_EVT消息，內核會執行gapm_cmp_evt_handler，這時會調用app_set_dev_config_complete_func，裏面調用app_db_init建立GATT屬性數據庫。

app_db_init裏面會向各個profileXXX_task發送一條XXX_CREATE_DB_REQ建立屬性數據庫的命令消息。

 

4.     XXX_CREATE_DB_CFM

　　各個profile調用GATT接口完成建立後，會向task_app發送XXX_CREATE_DB_CFM消息事件。內核會執行相應的回調，回調會向task_app（即本身發給本身）發送一個APP_MODULE_INIT_CMP_EVT消息。

 

5.     APP_MODULE_INIT_CMP_EVT

　　內核會執行app_module_init_cmp_evt_handler回調，該回調會再次調用app_db_init，回到第4步繼續進行。當app_db_init發現全部profile的屬性數據庫都建立完畢時，會調用app_db_init_complete_func接口，該接口會開始廣播，並開始應用相關的處理過程。

 

5、GAP創建鏈接過程的消息回調

　　Todo

6、數據通訊過程當中的消息回調

　　Todo

　　參考文獻：《UM-B-015_DA14580 Software architecture v4.0.pdf》、《RW-BT-KERNEL-SW-FS.pdf》。

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