建设校园网站意义,和coser做网站,网站管理平台有哪些,wordpress模板之家一、概述 1、BLE蓝牙协议栈结构 附图6 BLE蓝牙协议栈结构图 分为两部分#xff1a;控制器和主机。对于4.0以前的蓝牙#xff0c;这两部分是分开的。所有profile#xff08;姑且称为剧本吧#xff0c;用来定义设备或组件的角色#xff09;和应用都建构在GAP或GATT之上。下面…一、概述 1、BLE蓝牙协议栈结构 附图6 BLE蓝牙协议栈结构图 分为两部分控制器和主机。对于4.0以前的蓝牙这两部分是分开的。所有profile姑且称为剧本吧用来定义设备或组件的角色和应用都建构在GAP或GATT之上。下面由结构图的底层组件开始介绍。 · PHY层工作车间1Mbps自适应跳频GFSK高斯频移键控运行在免证的2.4GHz · LL层为RF控制器控制室控制设备处于准备standby、广播、监听/扫描scan、初始化、连接这五种状态中一种。五种状态切换描述为未连接时设备广播信息向周围邻居讲“我来了”另外一个设备一直监听或按需扫描看看有没有街坊邻居家常里短可聊打招呼“哈你来啦”两个设备连接初始化搬几把椅子到院子设备连接上了开聊。发起聊天的设备为主设备接受聊天的设备为从设备同一次聊天只能有一个意见领袖即主设备和从设备不能切换。 · HCI层为接口层通信部向上为主机提供软件应用程序接口API对外为外部硬件控制接口可以通过串口、SPI、USB来实现设备控制。 · L2CAP层物流部行李打包盒拆封处提供数据封装服务 · SM层保卫处提供配对和密匙分发实现安全连接和数据交换 · ATT层库房负责数据检索 · GATT层出纳/库房前台出纳负责处理向上与应用打交道而库房前台负责向下把检索任务子进程交给ATT库房去做其关键工作是把为检索工作提供合适的profile结构而profile由检索关键词characteristics组成。 · GAP层秘书处对上级提供应用程序接口对下级管理各级职能部门尤其是指示LL层控制室五种状态切换指导保卫处做好机要工作。 TI的这款CC2540器件可以单芯片实现BLE蓝牙协议栈结构图的所有组件包括应用程序。 2、任务调度---OSAL操作系统抽象层 正如一个公司为了实现扩大产能和产品多样化建立了多个办公室和工厂一样蓝牙为了实现同多个设备相连或实现多功能也实现了功能扩充这就产生了调度问题。因为虽然软件和协议栈可扩充但终究最底层的执行部门只有一个。 为了实现多事件和多任务切换需要把事件和任务对应的应用以及其相关的提供支撑“办公室”和“工厂”打包起来并起一个名字OSAL操作系统抽象层类似于集团公司以下的子公司。 3、设备改造---HAL硬件抽象层 如果实现软件和硬件的低耦合使软件不经改动或很少改动即可应用在另外的硬件上这样就方便硬件改造、升级、迁移后软件的移植。HAL硬件抽象层正是用来抽象各种硬件的资源告知给软件。其作用类似于嵌入式系统设备驱动的定义硬件资源的h头文件。其角色类似于现代工厂的设备管理部。 4、BLE低功耗蓝牙系统架构 附图7 BLE低功耗蓝牙系统架构图图中的Task用附图6BLE蓝牙协议栈结构图来描述 BLE低功耗蓝牙软件有2个主要组成 OSAL操作系统抽象层和 HAL硬件抽象层多个Task任务和事件在OSAL管理下工作而每个任务和事件又包括3个组成BLE 协议栈profiles和应用程序。 附图7同样可以用现代工厂模式来类比如附图8。 附图8 BLE低功耗蓝牙软件5个主要组成用现代工厂架构来类比。 有了上面的简介下面对OSAL、HAL和BLE进行稍微深入的介绍。 二、OSAL操作系统抽象层 1、软件功能由OSAL管理下的事件来实现 OSAL作为调度核心BLE协议栈、profile定义、所有的应用都围绕它来实现。OSAL不是传统大家使用的操作系统而是一个允许软件建立和执行事件的循环。 软件功能是由任务事件来实现的创建一个任务事件需要以下工作 · 创建task identifier任务ID · 编写任务初始化task initialization routine进程并需要添加到OSAL初始化进程中这就是说系统启动后不能动态添加功能 · 编写任务处理程序 · 如有需要提供消息服务。 BLE协议栈的各层都是以OSAL任务方式实现由于LL控制室的时间要求最为迫切所以其任务优先级最高。为了实现任务管理OSAL通过消息处理messageprocess存储管理计时器定时等附加服务实现。 2、系统启动流程 为了使用OSAL在main函数的最后要启动一个名叫osal_start_system的进程该进程会调用由特定应用决定的启动函数osalInitTasks来启动系统。osalInitTasks逐个调用BLE协议栈各层的启动进程来初始化协议栈。随后设置一个任务的8bit任务IDtask ID跳入循环等待执行任务系统启动完成。 3、任务事件与事件处理 3.1 进程优先级和任务ID · 任务优先级决定于任务ID任务ID越小优先级越高 · BLE协议栈各层的任务优先级比应用程序的高 · 初始化协议栈后越早调入的任务任务ID越高优先级越低即系统倾向于处理新到的任务 3.2 事件变量和旗语 每个事件任务由对应的16bit事件变量来标示事件状态由旗号taskflag来标示。如果事件处理程序已经完成但其旗号并没有移除OSAL会认为事情还没有完成而继续在该程序中不返回。比如在SimpleBLEPeripheral实例工程中当事件START_DEVICE_EVT发生其处理函数SimpleBLEPeripheral_ProcessEvent就运行结束后返回16bit事件变量并清除旗语SBP_START_DEVICE_EVT。 3.3 事件处理表单 每当OSAL事件检测到了有任务事件其相应的处理进程将被添加到由处理进程指针构成的事件处理表单中该表单名叫taskArrtaskarray。taskArr中各个事件进程的顺序和osalInitTasks初始化函数中任务ID的顺序是对应的。 3.4 事件调度的方法 有两种最简单的方法是使用osal_set_event函数函数原型在OSAL.h文件中在这个函数中用户可以像定义函数参数一样设置任务ID和事件旗语。第二种方法是使用osal_start_timerEx函数函数原型在OSAL_Timers.h文件中使用方法同osal_set_event函数而第三个以毫秒为单位的参数osal_start_timerEx则指示该事件处理必须要在这个限定时间内通过定时器来为事件处理计时。 4、存储管理 类似于Linux嵌入式系统内存分配C函数mem_allocOSAL利用osal_mem_alloc提供基本的存储管理但osal_mem_alloc只有一个用于定义byte数的参数。对应的内存释放函数为osal_mem_free。 5、进程间通信—通过消息机制实现 不同的子系统通过OSAL的消息机制通信。消息即为数据数据种类和长度都不限定。 消息收发过程描述如下 接收信息调用函数osal_msg_allocate创建消息占用内存空间已经包含了osal_mem_alloc函数功能需要为该函数指定空间大小该函数返回内存空间地址指针利用该指针就可把所需数据拷贝到该空间。 发送数据调用函数osal_msg_send需为该函数指定发送目标任务OSAL通过旗语SYS_EVENT_MSG告知目标任务目标任务的处理函数调用osal_msg_receive来接收发来的数据。建议每个OSAL任务都有一个消息处理函数每当任务收到一个消息后通过消息的种类来确定需要本任务做相应处理。消息接收并处理完成调用函数osal_msg_deallocate来释放内存已经包含了osal_mem_free函数功能。 三、硬件抽象层HAL 当新的硬件平台做好后只需修改HAL而不需修改HAL之上的协议栈的其他组件和应用程序。 四、BLE低功耗蓝牙协议栈 1、BLE库文件 TI蓝牙协议栈是以单独一个库文件提供的并没有提供源代码因此不做深入说明。对于TI的BLE实例应用这个单独库文件已经够用列出了所有的库文件。 附图9 BLE库文件 由于GAP和GATT与用户程序直接交互因此下文对库文件中GAP和GATT一一讲解。 2、GAP秘书处 2.1 角色即服务功能GAP运行在如下四种角色的一种· Broadcaster 广播员—我在但只可远观不可连接。· Observer 观察员—看看谁在但我只远观不连接。· Peripheral 外设从机—我在谁要我就跟谁走协议栈单层连接。· Central 核心主机—看看谁在并且愿意跟我走我就带她/他走协议栈单层或多层连接目前最多支持3个同时连接。虽然指标显示BLE可以同时扮演多个角色但是在TI提供的BLE实例应用中缺省只支持外设角色。每一种角色都由一个剧本roleprofile来定义。2.2 连接主从机连接过程一个典型的低功耗蓝牙系统同时包含外设和核心主机两者的连接过程如下外设角色向外发送自己的信息设备地址、名字等主机收到外设广播信息后发送扫描请求scanrequest给外设外设响应主机的请求连接建立完成。连接参数主要有通信间隙connectioninterval、外设鄙视(slavelatency)、最大耐心等待时间supervisiontimeout等下面简单说明。· 通信间隙—蓝牙通信是间断的、跳频的每次连接都可能选择不同的子频带。跳频的好处是避免频道拥塞间断连接的好处是节省功耗通信间隙就是指两次连接之间的时间间隔。这个间隔以1.25ms为基本单位最小6单位最大3200单位间隙越小通信越及时间隙越大功耗越低。· 外设鄙视—外设与主机建立连接以后没事的时候主机总会定期发送问候信息到外设外设懒得搭理这些主机发送的信息就浮云般飘过。可以忽略的连接事件个数从0到499个最多不超过32秒。有效连接间隙 连接间隙x 1 外设鄙视.· 最大耐心等待时间—指的是为了创建一个连接主机允许的最大等候时间在这个时间内不停的尝试连接。范围是10个~3200个通信间隙基本单位1.25ms。以上三参数大小设置优劣是显而易见的在此也飘过。连接参数的设置请参看后文“5.1GAP外设剧本”小节。连接异常处理举例说明连接异常如主机采用从机并不舒坦的参数来请求连接有如主从机已经连接了但从机有想法了要改参数条约。通过“连接参数更新请求ConnectionParameter Update Request”来解决问题交由L2CAP“收发室物流处”处理。连接参数上文已经说了不再叙述。加密处理利用配对实现利用密匙来加密授权连接。典型的过程是外设向主机请求口令一个passkey以便进行配对待主机发送了正确的口令之后连接通信通过主从机互换密码来校验。由于蓝牙通信是间断通信如果一个应用需要经常通信而每次通信都要重新申请连接那将是劳神费力的为此GAP安全卫士SM,security profile提供了一种长期签证long-termset of keys叫做绑定bonding这样每次建立连接通关流程就简便快捷了。3、出纳GATTGATT负责两个设备间通信的数据交互。共有两种角色出纳员GATTClient和银行GATTServer银行提供资金出纳从银行存取款。银行可以同时面对多个出纳员。这两种角色和主从机等角色是无关的。GATT把工作拆分成几部分来实现读关键词CharacteristicValue和描述符CharacteristicDescriptor用来去库房查找提取数据。写读关键词和描述符。GATT银行GATTServer的业务部门API主要提供两个主要的功能一是服务功能注册或销毁服务serviceattribute并作为回调函数callbackfunction二是管理功能添加或删除GATT银行业务。一个角色定义的剧本可以同时定义多个角色每个角色的服务、关键词、关键值、描述符service,characteristic, characteristic value and descriptors都以句柄attributes形式保存在角色提供的服务上。所有的服务都是一个gattAttribute_t类型的array在文件gatt.h.中定义。4、调用GAP和GATT的一般过程· API调用· 协议栈响应并返回· 协议栈发送一个OSAL消息数据去调用相应任务事件· 调用任务去接收和处理消息· 消息清除以设备初始化为GAP外设角色来举例说明外设角色由其剧本GAPperipheral role profile来决定实例程序在文件peripheral.c内。· 调用API函数GAP_DeviceInit。· GAP检查了一下说好可以初始化返回值为SUCCESS (0x00)并通知BLE干活。· BLE协议栈发送OSAL消息给外设角色剧本peripheral roleprofile消息内容包括要干什么eventvalueGAP_MSG_EVENT和指标是什么opcodevalue参数。· 角色剧本的服务任务就收到了事件请求SYS_EVENT_MSG表示有消息来了。· 角色剧本接收消息并拆看到底是什么事接着把消息数据转换cast成具体要干事情并完成相应的工作这里为gapDeviceInitDoneEvent_t。· 角色剧本清除消息并返回。再举一个例子GATT客户端设备想从GATT服务器端读取数据即GATT出纳想从GATT银行那边取点钱出来· 应用程序调用GATT子进程API函数GATT_ReadCharValue传递的参数为连接句柄、关键词句柄和自身任务的ID。· GATT答应了这个请求返回值为SUCCESS (0x00)向下告知BLE有活干了。· BLE协议栈在下次建立蓝牙连接时发送取钱的指令给银行当银行说好我们正好有柜员没事在干剪指甲于是把钱取出来交给了BLE。· BLE接着就把取到的钱包成消息OSAL message通过出纳GATT返回给了应用程序。消息内包含GATT_MSG_EVENT和修改了的ATT_READ_RSP。· 应用程序接收到了从OSAL来的SYS_EVENT_MSG事件表示钱可能到了· 应用程序接收消息拆包检查并把需要的钱拿走。· 最后应用程序把包装袋销毁没事了返回。5、GAP角色剧本profiles 在TI的BLE实例应用中提供了3中GAP角色剧本保卫处角色和几种GATT出纳/库管示例程序服务角色。5.1 GAP外设剧本其API函数在peripheral.h中定义包括· GAPROLE_ADVERT_ENABLED—广播使能。· GAPROLE_ADVERT_DATA—包含在广播里的信息。· GAPROLE_SCAN_RSP_DATA—外设用于回复主机扫描请求的信息。· GAPROLE_ADVERT_OFF_TIME—表示外设关闭广播持续时间该值为零表示无限期关闭广播直到下一次广播使能信号到来。· GAPROLE_PARAM_UPDATE_ENABLE—使能自动更新连接参数可以让外设连接失败时自动调整连接参数以便重新连接。· GAPROLE_MIN_CONN_INTERVAL—设置最小连接间隙缺省值为80个单位每单位1.25ms。· GAPROLE_MIN_CONN_INTERVAL—设置最大连接间隙缺省值为3200个单位。· GAPROLE_SLAVE_LATENCY—外设鄙视参数缺省为零。· GAPROLE_TIMEOUT_MULTIPLIER--最大耐心等待时间缺省为1000个单位。GAPRole_StartDevice函数用来初始化GAP外设角色其唯一的参数是gapRolesCBs_t这个参数是一个包含两个函数指针的结构体这两函数是pfnStateChange和pfnRssiRead前者标示状态后者标示RSSI已经被读走了。5.2 多角色同时扮演前文5.1中设备配置为外设这里以设备同时为外设和广播员两种角色。方法为去除前文外设的定义剧本peripheral.c和peripheral.h添加新的剧本peripheralBroadcaster.c和peripheralBroadcaster.h定义处理器值preprocessorvaluePLUS_BROADCASTER。5.3 GAP主机剧本与外设剧本相似主机剧本的API函数在central.h中定义包括GAPCentralRole_GetParameter和GAPCentralRole_SetParameter以及其他。如GAPROLE_PARAM_UPDATE_ENABLE连接参数自动更新使能的功能跟外设角色的一样。GAPCentralRole_StartDevice函数用来初始化GAP主机角色其唯一的参数是gapCentralRolesCBs_t,这个参数是一个包含两个函数指针的结构体这两函数是eventCB和rssiCB每次GAP时间发生前者都会被调用后者标示RSSI已经被读走。5.4 GAP绑定管理器剧本用于保持长期的连接。同时支持外设配置和主机配置。当建立了配对连接后如果绑定使能绑定管理器就维护这个连接。主要参数有GAPBOND_PAIRING_MODEGAPBOND_MITM_PROTECTIONGAPBOND_IO_CAPABILITIESGAPBOND_IO_CAP_DISPLAY_ONLYGAPBOND_BONDING_ENABLEDGAPBondMgr_Register函数用来初始化GAP主机角色其唯一的参数是gapBondCBs_t,这个参数是一个包含两个函数指针的结构体这两函数是pairStateCB和passcodeCB前者返回状态后者用于配对时产生6为数字口令passcode。5.5怎样编写一个剧本来创建定义新的角色功能、服务以SimpleGATT Profile为剧本名称包含两个文件simpleGATTProfile.c和simpleGATTProfile.h。包含如下主要API函数· SimpleProfile_AddService—用于初始化的进程作用是添加服务句柄serviceattributes到句柄组attributetable内寄存器读取和回写。· SimpleProfile_SetParameter—设置剧本profile关键词characteristics· SimpleProfile_GetParameter—获取获取设置剧本关键词· SimpleProfile_RegisterAppCBs· simpleProfile_ReadAttrCB· simpleProfile_WriteAttrCB· simpleProfile_HandleConnStatusCB这个实例剧本共有5个关键词· SIMPLEPROFILE_CHAR1· …· SIMPLEPROFILE_CHAR5 注参考网络和TI官方文档 http://blog.csdn.net/ooakk/article/details/7302425转载于:https://www.cnblogs.com/weiw/archive/2013/05/08/3066834.html
