蓝牙协议栈开发板 STM32F1 跑蓝牙协议栈 –传统蓝牙搜索演示以及实现原理[通俗易懂]

全栈程序员站长

发布于 2022-07-31 10:12:15

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发布于 2022-07-31 10:12:15

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大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

零. 概述

主要介绍下蓝牙协议栈开发板跑传统蓝牙搜索AT指令以及上位机操作步骤，以及原理

一. 声明

本专栏文章我们会以连载的方式持续更新，本专栏计划更新内容如下：

蓝牙协议栈开发板 STM32F1 跑蓝牙协议栈 --传统蓝牙搜索演示以及实现原理[通俗易懂]

第一篇:蓝牙综合介绍，主要介绍蓝牙的一些概念，产生背景，发展轨迹，市面蓝牙介绍，以及蓝牙开发板介绍。

第二篇:Transport层介绍,主要介绍蓝牙协议栈跟蓝牙芯片之前的硬件传输协议,比如基于UART的H4,H5,BCSP，基于USB的H2等

第三篇:传统蓝牙controller介绍，主要介绍传统蓝牙芯片的介绍，包括射频层（RF），基带层（baseband），链路管理层（LMP）等

第四篇:传统蓝牙host介绍，主要介绍传统蓝牙的协议栈，比如HCI,L2CAP,SDP,RFCOMM,HFP,SPP,HID,AVDTP,AVCTP,A2DP,AVRCP,OBEX,PBAP,MAP等等一系列的协议吧。

第五篇：低功耗蓝牙controller介绍，主要介绍低功耗蓝牙芯片，包括物理层（PHY），链路层（LL）

第六篇：低功耗蓝牙host介绍，低功耗蓝牙协议栈的介绍，包括HCI,L2CAP,ATT,GATT,SM等

第七篇：蓝牙芯片介绍，主要介绍一些蓝牙芯片的初始化流程，基于HCI vendor command的扩展

第八篇：附录，主要介绍以上常用名词的介绍以及一些特殊流程的介绍等。

另外，开发板如下所示，对于想学习蓝牙协议栈的最好人手一套。以便更好的学习蓝牙协议栈，相信我，学完这一套视频你将拥有修改任何协议栈的能力（比如Linux下的bluez，Android下的bluedroid）。

演示视频点击我（！！！！！！！！！！！！！！！！）

二. STM32蓝牙协议栈封装使用AT command实现搜索

使用步骤操作如下：

步骤 1）准备好代码，从github下载下来最新的代码（在上面有介绍Github连接）

步骤 2）连接好硬件（把模组插好，ST-LINK接上，TYPE-C debug先接上，按下按钮可以看到蓝色电源等亮起）

步骤 3）打开Keil工程文件夹下的project\stm32f10x_bb_csr8x11_bt\stm32f10x_bb_csr8x11.uvprojx，然后编译下载

此部分注意几点：

下载需要ST-LINK驱动，我已经放在下载资料中的软件工具文件夹中
STM32 F1的pack要有，我已经放在软件工具文件夹中的MDK下，没有没安装过要安装下，名字如下：

下载的debug要选ST-LINK

下载的时候要勾选Use micro lib

步骤4）打开串口工具（我用的是XCOM），然后做初始化动作，在发送串口敲BT_START，点击发送,出来以下log就证明初始化通过了，我们就可以来进行搜索动作了，注意一点：不能勾选发送新行，否则会解析错误

步骤5）然后敲BT_INQUIRY就能搜索到设备了

三.使用我们自己写的上位机来实现搜索

步骤跟AT的1）2）3）一样，我们从第四步开始讲解

打开我们工程源码1-BLUETOOTH\mcu_bt_tool\mcu_bt_tool\mcu_bt_tool\bin\Debug中的mcu_bt_tool.exe，当然你也可以直接用VS2010打开工程

步骤 1）打开串口

步骤 2）点击蓝牙开启按钮（此步骤跟AT 命令BT_START一样的效果，就是实现蓝牙初始化）

步骤 3) 等待初始化完成点击搜索按钮，你就发现可以搜索到蓝牙了

另外：使用上位机的时候注意几点：

① mcu_bt_tool.exe你如果想把可执行文件拿到别的路径单独执行，那么必须要把Newtonsoft.Json.dll跟exe放在同一个路径下，因为上位机是跟STM32用json沟通的

② 因为目前搜索是开启的EIR，带RSSI的，所以他会重复性上来同一个设备，我没做根据同一个蓝牙地址做显示过滤，如果有兴趣的人可以加上这一块

四. 串口工具AT command以及上位机实现搜索的原理

步骤 1）Type C uart debug口的tx,rx初始化

/******************************************************************************
 * func name   : hw_uart_debug_init
 * para        : baud_rate(IN)  --> Baud rate of uart1
 * return      : hw_uart_debug_init result
 * description : Initialization of USART1.PA9->TX PA10->RX
******************************************************************************/
uint8_t hw_uart_debug_init(uint32_t baud_rate)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

    /* Enable RCC clock for USART1,GPIOA,DMA1 */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);

    /* Initialization GPIOA9 GPIOA10 */
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    /* Data format :1:8:1, no parity check, no hardware flow control */
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = baud_rate;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;

    /* Enable USART interrupts, mainly for idle interrupts */
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=DEBUG_PREE_PRIO;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = DEBUG_SUB_PRIO;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    /* Initializes USART1 to enable USART, USART idle interrupts and USART RX DMA */
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);
    USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Rx,ENABLE);
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);

    /* Initializes DMA and enables it */
    DMA_DeInit(DMA1_Channel5);
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&USART1->DR;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)uart1_rev_buffer;
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = UART1_MAX_REV;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_Medium;
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;
    DMA_Init(DMA1_Channel5, &DMA_InitStructure);

    DMA_Cmd(DMA1_Channel5, ENABLE);

    return HW_ERR_OK;

}

可以看到TX我们就是普通的实现发送，RX我们用串口空闲中断+DMA的方式来实现接受串口工具以及上位机的发送指令，然后串口中断的实现原理是这样：

/******************************************************************************
 * func name   : USART1_IRQHandler
 * para        : NULL
 * return      : NULL
 * description : Interrupt handler for usart1
******************************************************************************/
void USART1_IRQHandler(void)
{

    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET)
    {
        /* Without this, the interrupt cannot be cleared and continues into the interrupt */
        USART_ReceiveData(USART1);
        uart1_rev_len =UART1_MAX_REV-DMA_GetCurrDataCounter(DMA1_Channel5);

        if(uart1_rev_len != 0)
        {
            /* Call the parse function */
		shell_parse(uart1_rev_buffer);
            hw_memset(uart1_rev_buffer,0,sizeof(uart1_rev_buffer));
        }
        /* Clear the interrupt and reset DMA */
        USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_IDLE);
        uart1_dma_enable(DMA1_Channel5);
    }
}

步骤2）收到串口工具或者上位机的解析函数如下：

uint8_t shell_parse(uint8_t *shell_string)
{
    uint8_t result = HW_ERR_OK;


    cJSON* parse_json = cJSON_Parse((const char *)shell_string);
    uint8_t* func_value = (uint8_t*)((cJSON *)cJSON_GetObjectItem(parse_json,"FUNC"))->valuestring;
    uint8_t* operate_value = (uint8_t*)((cJSON *)cJSON_GetObjectItem(parse_json,"OPERATE"))->valuestring;
    uint8_t* para1 = (uint8_t*)((cJSON *)cJSON_GetObjectItem(parse_json,"PARAM1"))->valuestring;
    uint8_t* para2 = (uint8_t*)((cJSON *)cJSON_GetObjectItem(parse_json,"PARAM2"))->valuestring;
    uint8_t* para3 = (uint8_t*)((cJSON *)cJSON_GetObjectItem(parse_json,"PARAM3"))->valuestring;
    uint8_t* para4 = (uint8_t*)((cJSON *)cJSON_GetObjectItem(parse_json,"PARAM4"))->valuestring;
    uint8_t* para5 = (uint8_t*)((cJSON *)cJSON_GetObjectItem(parse_json,"PARAM5"))->valuestring;
    uint8_t* para6 = (uint8_t*)((cJSON *)cJSON_GetObjectItem(parse_json,"PARAM6"))->valuestring;

    if(hw_strcmp((const char *)func_value,"BT") == 0)
    {
        result = shell_json_parse(operate_value,para1,para2,para3,para4,para5,para6);
    }
    else
    {
        result = shell_at_cmd_parse(shell_string);
    }

    cJSON_Delete(parse_json);
    return result;

}

在这里我们分两种方式来解析：①AT command(串口工具采用这种方式) ②Json(上位机采用这种方式)，如果解析不是我们定义的json格式，那么就自动转变为AT指令的解析

步骤3）AT command解析执行BT_START,以及BT_INQUIRY

uint8_t shell_at_cmd_parse(uint8_t *shell_string)
{

    if(hw_strcmp("BT_START",(const char*)shell_string) == 0)
    {
        HW_DEBUG("SHELL:operate bt start\n");
        bt_start(&bt_app_cb);
        return HW_ERR_OK;
    }

    ........


    if(hw_strcmp("BT_INQUIRY",(const char*)shell_string) == 0)
    {
        HW_DEBUG("SHELL:operate bt inquiry\n");
        bt_start_inquiry(0x30,HCI_INQUIRY_MAX_DEV);
        return HW_ERR_OK;
    }
}

步骤4）接受上位机json指令解析

uint8_t shell_json_parse(uint8_t *operate_value,
                         uint8_t *para1,uint8_t *para2,uint8_t *para3,
                         uint8_t *para4,uint8_t *para5,uint8_t *para6)
{
    if(hw_strcmp((const char *)operate_value,"BT_START") == 0)
    {
        HW_DEBUG("UART PARSE DEBUG:operate BT_START\n");
        bt_start(&bt_app_cb);
        operate_stauts_oled_show("BT",operate_value,"SUCCESS",0,0,0,0,0,0);
        return HW_ERR_OK;
    }

    .....


    if(hw_strcmp((const char *)operate_value,"BT_START_INQUIRY") == 0)
    {
        HW_DEBUG("UART PARSE DEBUG:operate BT_INQUIRY\n");
        bt_start_inquiry(0x30,HCI_INQUIRY_MAX_DEV);
        return HW_ERR_OK;
    }
}

以上步骤3）4）其中bt_start以及bt_start_inquiry就是协议栈函数了，这样就实现了AT command或者json上位机跟蓝牙协议栈的对接。

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原始发表：2022年4月1，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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