開發你的第一個BLE應用程序—Blinky

時間  2019-11-19
標籤 開發 第一個 ble 應用 程序 blinky 简体版
原文   原文鏈接

本文將基於Nordic nRF5 SDK開發咱們的第一個BLE應用程序——Blinky（相似跑馬燈小程序），哪怕你以前沒有任何BLE開發經驗，也不用擔憂，只要跟着文中所述步驟，你就能夠一步步搭建本身的第一個BLE應用程序。經過這個Blinky程序的搭建，你將體會到BLE的一些基本概念，對BLE將會有一個很是直觀的認識，爲後續本身的BLE應用程序開發打下一個堅實的基礎。html

若是你已經有一些BLE應用開發經驗，只是對Nordic產品開發不熟，那麼建議你能夠直接去閱讀下一篇文章：手把手教你開發BLE數據透傳應用程序git

 

下文所述的代碼工程我已經將其上傳到百度雲盤中，有須要的同窗能夠到以下連接下載：github

1. 開發準備

1)      nRF52或者nRF51開發板1塊。請參考「Nordic nRF51/nRF52開發流程說明」，購買相應開發板（DK）。小程序

2)      開發環境搭建。簡述以下（詳細說明請參考「Nordic nRF51/nRF52開發環境搭建」）：app

  1. 安裝Keil5 MDK
  2. 安裝SDK。SDK下載連接：https://www.nordicsemi.com/Software-and-Tools/Software/nRF5-SDK/Download#infotabs。若是你開發的是nRF52系列，請選擇最新版SDK（當前是SDK15.3.0）；若是你開發的是nRF51系列，請下載nRF5 SDK12.3.0（nRF51最高SDK版本只能到12.3.0，後續SDK就再也不支持nRF51了）
  3. 安裝ARM CMSIS4.5.0，下載連接：https://github.com/ARM-software/CMSIS/releases/download/v4.5.0/ARM.CMSIS.4.5.0.pack。
  4. 安裝Keil5 Device Family Pack，下載連接：https://www.nordicsemi.com/Software-and-Tools/Development-Tools/nRF-MDK/Download#infotabs，請選擇「Pack,3-clause BSD license」
  5. 安裝nRF5 Command Line Tools，下載連接（Windows版）：https://www.nordicsemi.com/Software-and-Tools/Development-Tools/nRF5-Command-Line-Tools/Download#infotabs。
  6. 安裝安卓版或者iOS版nRF connect。iOS版nRF connect請到蘋果app store下載，搜索「nRF」便可以找到。安卓版nRF connect能夠到Nordic Github官網上下載，下載連接爲：https://github.com/NordicSemiconductor/Android-nRF-Connect/releases
  7. 安裝PC版nRF connect或者nRFgo studio。PC版nRF connect下載連接（Windows版）：https://www.nordicsemi.com/Software-and-Tools/Development-Tools/nRF-Connect-for-desktop/Download#infotabs。

注：若是你使用的是Linux系統/Mac系統，或者你使用的不是Keil5-MDK，請參考「Nordic nRF51/nRF52開發環境搭建」來搭建你的開發環境。jsp

2. 運行Blinky程序

請按照以下步驟運行SDK自帶的Blinky程序ide

1)      確認本身的芯片型號或者開發板。若是採用Nordic官方開發板的話，芯片型號和開發板編號對應關係以下：函數

  • nRF52832和nRF52810對應開發板編號爲PCA10040。雖然52832和52810共用同一塊開發板，可是他們在SDK中的項目編號是不同的，52832對應PCA10040目錄，52810對應PCA10040e目錄，因爲52810和52832 PIN to PIN兼容，軟件也是徹底兼容的，所以SDK不少項目只有PCA10040的目錄，而沒有PCA10040e目錄，此時須要你本身來創建PCA10040e對應的目錄和工程，具體說明可參考：https://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fcom.nordic.infocenter.sdk5.v15.3.0%2Fnrf52810_user_guide.html。
  • nRF52840和nRF52811對應開發板編號爲PCA10056。雖然52840和52811共用同一塊開發板，可是他們在SDK中的項目編號是不同的，52840對應PCA10056目錄，52811對應PCA10056e目錄，因爲52811和52840 PIN to PIN兼容，軟件也是徹底兼容的，所以SDK不少項目只有PCA10056的目錄，而沒有PCA10056e目錄，此時須要你本身來創建PCA10056e對應的目錄和工程，具體說明可參考：https://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fcom.nordic.infocenter.sdk5.v15.3.0%2Fnrf52811_user_guide.html&cp=5_1_5_1。
  • nRF52840 dongle編號爲PCA10059
  • nRF51系列對應開發板編號爲PCA10028

這裏我會以nRF52832開發板PCA10040爲例闡述整個開發過程，其餘開發板與之相似，你們本身能夠觸類旁通來開始本身的開發之旅。工具

2)      將開發板與PC機經過USB線相連，同時打開開發板電源（將左下角的撥位開關打到「ON」位置），打開桌面版nRF Connect，選擇啓動「Programmer」應用，因爲驅動以前已經安裝好了，設備能夠當即識別成功。執行「Erase all」操做，以擦除芯片原始內容。測試

 

 

3)      打開SDK中的Blinky程序。對於blinky程序，若是是52832開發板，請打開：nRF5_SDK_15.3.0_59ac345\examples\ble_peripheral\ble_app_blinky\pca10040\s132\arm5_no_packs；若是是51822開發板，請打開：nRF5_SDK_12.3.0_d7731ad\examples\ble_peripheral\experimental_ble_app_blinky\pca10028\s130\arm5_no_packs

後續將以52832開發板爲例來闡述，51822與之相似就再也不闡述了。

 

注：Nordic SDK例程目錄結構爲：SDK版本/ examples /協議角色/例子名稱/開發板型號/協議棧型號/工具鏈類型/具體工程，好比下面例子：

 

 

Nordic每個例子都支持5種工具鏈：Keil5/Keil4/IAR/GCC/SES，以下所示：

 

 

4)      編譯上面的blinky程序。若是你已經按照以前的說明配置好了開發環境，那麼這裏編譯是不會報任何錯的。（若是你遇到了編譯錯誤，請從新按照前面說明去搭建你的開發環境，不要懷疑SDK例子代碼有問題哦）

5)      程序下載。程序下載包括2步：先下載softdevice，再下載應用。Softdevice是Nordic藍牙協議棧的名稱，整個開發過程當中只需下載一次。應用就是咱們這裏的blinky程序。

  • 藍牙協議棧下載（整個開發週期只下載一次）。在Keil ‘select target’下拉列表中，默認選擇的是Keil工程對應的Target，即‘nrf52832_xxaa’。但咱們還能夠選擇另外一個target ‘flash_s132_nrf52_6.1.1_softdevice’，即softdevice對應的target，而後點擊「下載download」(不須要編譯哦！)，此時會把softdevice下載到開發板中。

 

  • 應用下載。從新選擇Target：‘nrf52832_xxaa’，點擊「下載Download」，此時會把Blinky程序下載到開發板中。此時開發板的LED1常亮，表示程序運行正常。

6)      打開手機藍牙和手機版nRF connect。在nRF connect中，你將看到一個廣播設備：Nordic_Blinky，這個就是咱們的開發板。

 

 

7)      鏈接設備。點擊「CONNECT」，手機將與設備創建鏈接，並開始服務發現過程，鏈接成功後，LED1熄滅，LED2點亮，最後將獲得以下界面。

 

由上圖可見，Blinky程序包含三個service：Generic Access（GAP），Generic Attribute（GATT），以及Nordic LED Button Service，GAP和GATT都是標準的藍牙service，Nordic LED Button Service是Blinky程序自定義的service，它又具體包括兩個characteristic：Button和LED。

8)      測試Blinky程序。點擊右上角的「Enable CCCDs」以使能notification，以下：

 

    按下開發板上的Button1按鍵，你會發現nRF connect中的Button characteristic Value會實時顯示按鍵狀態：pressed或者released。

點擊nRF connect中的LED characteristic右邊的向上箭頭，選擇「ON」並「SEND」，你會發現開發板的LED3將點亮；選擇「OFF」並「SEND」，LED3又將熄滅。

 

 

3. 修改Blinky程序

 

3.1 修改廣播名稱

如前所述，Blinky程序默認的廣播名字是：Nordic_Blinky，咱們如今將其修改成「My_Blinky」，怎麼作呢？咱們在Keil中全文搜索「Nordic_Blinky」，發現有以下宏定義：

#define DEVICE_NAME                     "Nordic_Blinky"

咱們只需將這裏的Nordic_Blinky換成My_Blinky，即

#define DEVICE_NAME                     "My_Blinky"

就能夠實現咱們的目標了。從新編譯下載blinky程序，在nRF connect中，你將看到：

 

你再全文搜索一下「DEVICE_NAME」，你會發現廣播名字實際上是經過以下API來完成修改的：

    err_code = sd_ble_gap_device_name_set(&sec_mode,

                                          (const uint8_t *)DEVICE_NAME,

                                          strlen(DEVICE_NAME));

 

注：Keil的搜索功能很是好用，不少問題均可以經過它來解決

3.2 修改廣播間隔

如nRF connect界面所示，blinky程序的廣播間隔大概爲40ms左右，如今爲了節省功耗，咱們將其改成200ms，經過搜索，咱們能夠看到以下宏定義：

#define APP_ADV_INTERVAL                64                                      /**< The advertising interval (in units of 0.625 ms; this value corresponds to 40 ms). */

所以爲了將廣播間隔改成200ms，只需將APP_ADV_INTERVAL改爲200/0.625 = 320，即

#define APP_ADV_INTERVAL                320

從新編譯下載blinky程序，在nRF connect中，你將發現廣播間隔已改成200ms了：

 

 

3.3 修改Button characteristic行爲 (設備發數據給手機)

如今的Blinky程序，只有按下開發板的Button1時，nRF connect的Button characteristic 值纔會更新。咱們如今新增一個功能：當按下開發板的Button 2時，讓Button characteristic value更新爲5（注： nRF connect把1當成按鍵按下，把0當成按鍵釋放，爲了更直觀，咱們沒有選擇0或者1，而是隨便選擇一個值：5）。咱們先找到Button1按下的回調函數，以下所示：

        case LEDBUTTON_BUTTON:

            NRF_LOG_INFO("Send button state change.");

            err_code = ble_lbs_on_button_change(m_conn_handle, &m_lbs, button_action);

            if (err_code != NRF_SUCCESS &&

                err_code != BLE_ERROR_INVALID_CONN_HANDLE &&

                err_code != NRF_ERROR_INVALID_STATE &&

                err_code != BLE_ERROR_GATTS_SYS_ATTR_MISSING)

            {

                APP_ERROR_CHECK(err_code);

            }

            break;

能夠看出，咱們是經過ble_lbs_on_button_change來更新Button characteristic的值的，ble_lbs_on_button_change具體函數實現以下所示：

uint32_t ble_lbs_on_button_change(uint16_t conn_handle, ble_lbs_t * p_lbs, uint8_t button_state)

{

    ble_gatts_hvx_params_t params;

    uint16_t len = sizeof(button_state);

 

    memset(&params, 0, sizeof(params));

    params.type   = BLE_GATT_HVX_NOTIFICATION;

    params.handle = p_lbs->button_char_handles.value_handle;

    params.p_data = &button_state;

    params.p_len  = &len;

 

    return sd_ble_gatts_hvx(conn_handle, &params);

}

 

咱們能夠仿照Button1的作法，來添加Button2的代碼。首先初始化app_button模塊，讓button2按下事件能夠被button_event_handler捕獲，以下：

    static app_button_cfg_t buttons[] =

    {

        {LEDBUTTON_BUTTON, false, BUTTON_PULL, button_event_handler},

       {BSP_BUTTON_1, false, BUTTON_PULL, button_event_handler}

    };

 

而後在button_event_handler調用ble_button2_send(uint16_t conn_handle, ble_lbs_t * p_lbs, uint8_t val)，以更新Button characteristic的值，代碼以下所示：

        case BSP_BUTTON_1:

                             NRF_LOG_INFO("Button2 pressed.");

                             ble_button2_send(m_conn_handle, &m_lbs, 5);

                             break;

 

ble_button2_send(uint16_t conn_handle, ble_lbs_t * p_lbs, uint8_t val)實現代碼以下所示：

uint32_t ble_button2_send(uint16_t conn_handle, ble_lbs_t * p_lbs, uint8_t val)

{

    ble_gatts_hvx_params_t params;

    uint16_t len = sizeof(val);

 

    memset(&params, 0, sizeof(params));

    params.type   = BLE_GATT_HVX_NOTIFICATION;

    params.handle = p_lbs->button_char_handles.value_handle;  //Button characteristic value handle

    params.p_data = &val;

    params.p_len  = &len;

 

    return sd_ble_gatts_hvx(conn_handle, &params);      

}

 

從新編譯下載blinky程序，鏈接設備，使能cccd，按下Button2，你會看到Button characteristic的值變爲5：

 

 

3.4 修改LED characteristic行爲（手機發數據給設備）

因爲nRF connect把LED characteristic的值寫死了，只能發送「ON」或者「OFF」，前面也測試過，發送「ON」以後，LED3將點亮，其實這裏的「ON」，就是數值1。咱們如今增長一個新的功能：在收到「ON」命令後，把LED4 toggle一下。

這個實現起來比較簡單，咱們只需在led_write_handler中添加bsp_board_led_invert(BSP_BOARD_LED_3)，總體代碼以下所示：

static void led_write_handler(uint16_t conn_handle, ble_lbs_t * p_lbs, uint8_t led_state)

{

    if (led_state)

    {

        bsp_board_led_on(LEDBUTTON_LED);

        NRF_LOG_INFO("Received LED ON!");

        bsp_board_led_invert(BSP_BOARD_LED_3);

    }

    else

    {

        bsp_board_led_off(LEDBUTTON_LED);

        NRF_LOG_INFO("Received LED OFF!");

    }

}

 

從新編譯下載blinky程序，鏈接設備，你會發現第一次發送「ON」，LED4點亮，第二次發送「ON」，LED4又將熄滅。

經過全文搜索「led_write_handler」，你會發現這個函數是被ble_lbs.c中的on_write調用，而on_write又被ble_lbs_on_ble_evt調用，而ble_lbs_on_ble_evt就是咱們的BLE事件回調函數，每當softdevice收到LED characteristic的寫操做時，都會調用它，這就是經過nRF connect操做設備的過程和原理。

 

上述代碼工程我已經將其上傳到百度雲盤中，有須要的同窗能夠到以下連接下載：

下載「tutorial_ble_app_blinky_SDK15_3_0.rar」，而後解壓縮到SDK15.3.0以下目錄下：nRF5_SDK_15.3.0_59ac345\examples\ble_peripheral\

便可成功編譯。

 

4. 開發手機端Blinky程序

 

Nordic同時提供手機端的Blinky程序，該程序源代碼徹底向用戶開放，以幫助用戶快速開發本身的第一個Android或者iOS BLE應用程序。用戶能夠先到app store下載iOS版nRF blinky，或者到Github下載Android版nRF blinky（下載連接：https://github.com/NordicSemiconductor/Android-nRF-Blinky/releases）。手機版的nRF Blinky跟前面介紹的Blinky固件是配合工做的，經過手機版nRF Blinky能夠對前面的blinky固件進行操做。nRF Blinky app圖標以下所示：

 

nRF Blinky操做界面以下所示：

 

 

 

這篇文章主要讓你們對BLE有個大概的認識，後面我會專門寫一篇文章來介紹上面提到的BLE service，characteristic，write，notify以及CCCD等，以幫助你們深入理解這些概念，感興趣的讀者請參考：

手把手教你開發BLE數據透傳應用程序

相關文章
相關標籤/搜索
每日一句
    每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
本站公眾號
   歡迎關注本站公眾號,獲取更多信息
聯繫我們 最近搜索 最新文章 沪ICP备13005482号-10 MyBatis教程 SQL 教程 MySQL教程 Java 教程 Thymeleaf 教程 Hibernate教程 Spring教程 Redis教程