【BLE】CC2541之添加特征值

灰太狼 2022-06-11 03:26 383阅读 0赞

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本篇博文最后修改时间：2017年03月21日，15:32。

一、简介

本文以SimpleBLEPeripheral工程为例，介绍如何添加一个可读、可写、可通知、20字节长的特征值char6，并用app实现数据的收发。

二、实验平台

协议栈版本：BLE-CC254x-1.4.0

编译软件： IAR 8.20.2

硬件平台： Smart RF开发板（主芯片CC2541）

手机型号： 小米4S

安卓版本：安卓5.1

安卓app：TruthBlue2_1

三**、**版权声明

博主：甜甜的大香瓜

声明：喝水不忘挖井人，转载请注明出处。

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四、 实验前提

1、在进行本文步骤前，请先 阅读 以下博文：

暂无

2、在进行本文步骤前，请先 实现以下博文：

暂无

五、基础知识

1、特征值是什么？

答：特征值是一个变量或者一个数组，它被定义在从机端，它是主从机之间传输数据的缓冲区。

比如添加一个char6[20]，它的值初始化为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20。

当char6具有读、写属性时，主机可以通过GATT_ReadCharValue、GATT_WriteCharValue进行读、写从机的char6。

当char6具有notify通知属性时，从机可以将char6的值通知给主机。（通知的两种方式可参见本博客的《CC2541的notify》）

六、实验步骤

1、增加char6的宏定义（替换simpleGATTprofile.h中CONSTANTS段部分）

  1. // Profile Parameters
  2. #define SIMPLEPROFILE_CHAR1                   0  // RW uint8 - Profile Characteristic 1 value 
  3. #define SIMPLEPROFILE_CHAR2                   1  // RW uint8 - Profile Characteristic 2 value
  4. #define SIMPLEPROFILE_CHAR3                   2  // RW uint8 - Profile Characteristic 3 value
  5. #define SIMPLEPROFILE_CHAR4                   3  // RW uint8 - Profile Characteristic 4 value
  6. #define SIMPLEPROFILE_CHAR5                   4  // RW uint8 - Profile Characteristic 5 value
  7. #define SIMPLEPROFILE_CHAR6                   5  // RW uint8 - Profile Characteristic 6 value //GUA 
  9. // Simple Profile Service UUID
  10. #define SIMPLEPROFILE_SERV_UUID               0xFFF0
  12. // Key Pressed UUID
  13. #define SIMPLEPROFILE_CHAR1_UUID            0xFFF1
  14. #define SIMPLEPROFILE_CHAR2_UUID            0xFFF2
  15. #define SIMPLEPROFILE_CHAR3_UUID            0xFFF3
  16. #define SIMPLEPROFILE_CHAR4_UUID            0xFFF4
  17. #define SIMPLEPROFILE_CHAR5_UUID            0xFFF5
  18. #define SIMPLEPROFILE_CHAR6_UUID            0xFFF6      //GUA
  20. // Simple Keys Profile Services bit fields
  21. #define SIMPLEPROFILE_SERVICE               0x00000001
  23. // Length of Characteristic 5 in bytes
  24. #define SIMPLEPROFILE_CHAR5_LEN           5  
  26. // Length of Characteristic 6 in bytes
  27. #define SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN           20       //GUA

2、增加char6的UUID（simpleGATTprofile.c的GLOBAL VARIABLES段中）

  1. // Characteristic 6 UUID: 0xFFF6
  2. CONST uint8 simpleProfilechar6UUID[ATT_BT_UUID_SIZE] =
  3. { 
  4.   LO_UINT16(SIMPLEPROFILE_CHAR6_UUID), HI_UINT16(SIMPLEPROFILE_CHAR6_UUID)
  5. };

将16位的UUID拆成2个字节放到数组里。

3、增加char6的配置属性（simpleGATTprofile.c的Profile Attributes - variables段中）

  1. // Simple Profile Characteristic 6 Properties
  2. static uint8 simpleProfileChar6Props = GATT_PROP_READ | GATT_PROP_WRITE | GATT_PROP_NOTIFY;
  4. // Characteristic 6 Value
  5. static uint8 simpleProfileChar6[SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN] = {0};
  7. // Simple Profile Characteristic 6 Configuration Each client has its own
  8. // instantiation of the Client Characteristic Configuration. Reads of the
  9. // Client Characteristic Configuration only shows the configuration for
  10. // that client and writes only affect the configuration of that client.
  11. static gattCharCfg_t simpleProfileChar6Config[GATT_MAX_NUM_CONN];
  13. // Simple Profile Characteristic 6 User Description
  14. static uint8 simpleProfileChar6UserDesp[17] = "Characteristic 6\0";

由于属性包含GATT_PROP_NOTIFY方式，所以必须要有个通知开关simpleProfileChar6Config。

4、修改属性表

1）修改属性表的大小（simpleGATTprofile.c的CONSTANTS段中）

  1. #define SERVAPP_NUM_ATTR_SUPPORTED              21

增加上面定义的char6的4个属性变量。

2）修改属性表（simpleGATTprofile.c的simpleProfileAttrTbl数组中） 

  1. // Characteristic 6 Declaration
  2.       { 
  3.         { ATT_BT_UUID_SIZE, characterUUID },
  4.         GATT_PERMIT_READ, 
  5.         0,
  6.         &simpleProfileChar6Props 
  7.       },
  9.       // Characteristic Value 6
  10.       { 
  11.         { ATT_BT_UUID_SIZE, simpleProfilechar6UUID },
  12.         GATT_PERMIT_READ | GATT_PERMIT_WRITE,
  13.         0, 
  14.         simpleProfileChar6 
  15.       },
  17.       // Characteristic 6 configuration
  18.       { 
  19.         { ATT_BT_UUID_SIZE, clientCharCfgUUID },
  20.         GATT_PERMIT_READ | GATT_PERMIT_WRITE, 
  21.         0, 
  22.         (uint8 *)simpleProfileChar6Config 
  23.       },
  25.       // Characteristic 6 User Description
  26.       { 
  27.         { ATT_BT_UUID_SIZE, charUserDescUUID },
  28.         GATT_PERMIT_READ, 
  29.         0, 
  30.         simpleProfileChar6UserDesp 
  31.       },

此处注意两点：

第一点，

读、写属性的只有3个变量，而含有notify属性的特征值会多一个开关config，所以是4个变量。

第二点，

大多数新手搞不清楚特征值属性的“GATT_PROP_READ”与属性表的“GATT_PERMIT_READ”的区别：

打个比方说明，

属性表是一列火车，它有SERVAPP_NUM_ATTR_SUPPORTED这么多节车厢，GATT_PERMIT_READ是每节车厢的钥匙。

此时第18节~21节车厢装的是宝箱char6，GATT_PROP_READ是宝箱char6的钥匙。

虽然两把都是钥匙，但是作用的对象不一样。

实际上GATT_PERMIT_READ是针对属性表使用的，而GATT_PROP_READ是针对特征值使用的。

5、修改特征值的参数函数

1）增加char6的数值可设置的处理（simpleGATTprofile.c的SimpleProfile_SetParameter函数中）

  1. case SIMPLEPROFILE_CHAR6:  
  2.       if ( len == SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN )   
  3.       {  
  4.         VOID osal_memcpy( simpleProfileChar6, value, SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN ); 
  5.       }  
  6.       else  
  7.       {  
  8.         ret = bleInvalidRange;  
  9.       }  
  10.       break;

2）增加char6的数值可获取的处理（simpleGATTprofile.c的SimpleProfile_GetParameter函数中）

  1. case SIMPLEPROFILE_CHAR6:  
  2.       VOID osal_memcpy( value, simpleProfileChar6, SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN );  
  3.       break;

6、修改特征值的 读写 函数

1）增加char6的数值读取的处理（simpleGATTprofile.c的simpleProfile_ReadAttrCB函数中）

  1. case SIMPLEPROFILE_CHAR6_UUID:  
  2.         *pLen = SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN;  
  3.         VOID osal_memcpy( pValue, pAttr->pValue, SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN );  
  4.         break;

2） 增加char6的数值写入的处理 （ simpleGATTprofile.c的simpleProfile_WriteAttrCB函数中 ）

  1. case SIMPLEPROFILE_CHAR6_UUID:  
  3.       //Validate the value  
  4.       // Make sure it's not a blob oper  
  5.       if ( offset == 0 )  
  6.       {  
  7.         if ( len != SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN )  
  8.         {  
  9.           status = ATT_ERR_INVALID_VALUE_SIZE;  
  10.         }  
  11.       }  
  12.       else  
  13.       {  
  14.         status = ATT_ERR_ATTR_NOT_LONG;  
  15.       }  
  17.       //Write the value  
  18.       if ( status == SUCCESS )  
  19.       {  
  20.         VOID osal_memcpy( pAttr->pValue, pValue, SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN );  
  21.         notifyApp = SIMPLEPROFILE_CHAR6;  
  22.       }  
  24.       break;

3）**增加通知开关的处理（替换simpleGATTprofile.c的simpleProfile_WriteAttrCB函数中的GATT_CLIENT_CHAR_CFG_UUID部分）**

  1. //通知开关管理
  2.       case GATT_CLIENT_CHAR_CFG_UUID:  
  3.         //CHAR4的通知开关
  4.         if(pAttr->handle == simpleProfileAttrTbl[GUA_ATTRTBL_CHAR4_CCC_IDX].handle) 
  5.         {   
  6.           status = GATTServApp_ProcessCCCWriteReq( connHandle, pAttr, pValue, len,  
  7.                                                    offset, GATT_CLIENT_CFG_NOTIFY );  
  8.         }  
  9.         //CHAR6的通知开关        
  10.         else if(pAttr->handle == simpleProfileAttrTbl[GUA_ATTRTBL_CHAR6_CCC_IDX].handle)   
  11.         {   
  12.           status = GATTServApp_ProcessCCCWriteReq( connHandle, pAttr, pValue, len,  
  13.                                                    offset, GATT_CLIENT_CFG_NOTIFY );  
  14.         }    
  15.         //其他情况不打开通知开关
  16.         else  
  17.         {  
  18.           status = ATT_ERR_INVALID_HANDLE;  
  19.         }          
  21.         break;

此处非常重要，如果没添加会导致通知开关打不开，以至于从机无法主动发送数据到主机。

4）添加两个通知开关的宏**（simpleGATTprofile.c中）**

  1. #define GUA_ATTRTBL_CHAR4_VALUE_IDX             11     
  2. #define GUA_ATTRTBL_CHAR4_CCC_IDX               12     
  3. #define GUA_ATTRTBL_CHAR6_VALUE_IDX             18
  4. #define GUA_ATTRTBL_CHAR6_CCC_IDX               19

char4与char6为通知属性，因此需要明确该特征值开关的位置。

char4的特征值数据在属性表simpleProfileAttrTbl中的位置为第11位（属性表是数组，从0位开始），因此GUA_ATTRTBL_CHAR4_VALUE_IDX宏定义为11。

char4的特征值开关在属性表simpleProfileAttrTbl中的位置为第12位（属性表是数组，从0位开始），因此GUA_ATTRTBL_CHAR4_CCC_IDX宏定义为12。

char6的特征值数据在属性表simpleProfileAttrTbl中的位置为第18位（属性表是数组，从0位开始），因此GUA_ATTRTBL_CHAR6_VALUE_IDX宏定义为18。

char6的特征值开关在属性表simpleProfileAttrTbl中的位置为第19位（属性表是数组，从0位开始），因此GUA_ATTRTBL_CHAR6_CCC_IDX宏定义为19。

7、**增加char6的通知开关初始化（替换simpleGATTprofile.c的SimpleProfile_AddService函数**）

  1. //******************************************************************************                
  2. //name:             SimpleProfile_AddService               
  3. //introduce:        通过注册GATT属性与GATT服务，从而初始化simple服务           
  4. //parameter:        services: 服务号      
  5. //return:           none             
  6. //author:           甜甜的大香瓜                     
  7. //email:            897503845@qq.com         
  8. //QQ group          香瓜BLE之CC2541(127442605)                      
  9. //changetime:       2016.12.08                     
  10. //******************************************************************************  
  11. bStatus_t SimpleProfile_AddService( uint32 services )
  12. {
  13.   uint8 status = SUCCESS;
  15.   // Initialize Client Characteristic Configuration attributes
  16.   GATTServApp_InitCharCfg( INVALID_CONNHANDLE, simpleProfileChar4Config );
  17.   GATTServApp_InitCharCfg( INVALID_CONNHANDLE, simpleProfileChar6Config );      //GUA
  19.   // Register with Link DB to receive link status change callback
  20.   VOID linkDB_Register( simpleProfile_HandleConnStatusCB );  
  22.   if ( services & SIMPLEPROFILE_SERVICE )
  23.   {
  24.     // Register GATT attribute list and CBs with GATT Server App
  25.     status = GATTServApp_RegisterService( simpleProfileAttrTbl, 
  26.                                           GATT_NUM_ATTRS( simpleProfileAttrTbl ),
  27.                                           &simpleProfileCBs );
  28.   }
  30.   return ( status );
  31. }

只有通知属性的才需要初始化通知开关属性。

8、增加char6的通知开关初始化的实时更新**（替换simpleGATTprofile.c的simpleProfile_HandleConnStatusCB函数）**

  1. //******************************************************************************                
  2. //name:             simpleProfile_HandleConnStatusCB               
  3. //introduce:        simple服务连接状态的改变函数           
  4. //parameter:        connHandle: 连接句柄 
  5. //                  changeType: 改变类型   
  6. //return:           none             
  7. //author:           甜甜的大香瓜                     
  8. //email:            897503845@qq.com         
  9. //QQ group          香瓜BLE之CC2541(127442605)                      
  10. //changetime:       2016.12.08                     
  11. //******************************************************************************  
  12. static void simpleProfile_HandleConnStatusCB( uint16 connHandle, uint8 changeType )
  13. { 
  14.   // Make sure this is not loopback connection
  15.   if ( connHandle != LOOPBACK_CONNHANDLE )
  16.   {
  17.     // Reset Client Char Config if connection has dropped
  18.     if ( ( changeType == LINKDB_STATUS_UPDATE_REMOVED )      ||
  19.          ( ( changeType == LINKDB_STATUS_UPDATE_STATEFLAGS ) && 
  20.            ( !linkDB_Up( connHandle ) ) ) )
  21.     { 
  22.       GATTServApp_InitCharCfg( connHandle, simpleProfileChar4Config );
  23.       GATTServApp_InitCharCfg( connHandle, simpleProfileChar6Config );  //GUA      
  24.     }
  25.   }
  26. }

会根据设备连接状态来改变特征值通知开关的状态。

9、增加char6的发送通知数据的函数

1）定义**char6的发送通知数据的函数**（simpleGATTprofile.c中）

  1. //******************************************************************************                
  2. //name:             GUA_SimpleGATTprofile_Char6_Notify               
  3. //introduce:        发送char6通道的数据           
  4. //parameter:        nGUA_ConnHandle: 连接句柄 
  5. //                  npGUA_Value: 要通知的数据,范围为0~SIMPLEPROFILE_CHAR6,最多20个字节 
  6. //                  nGUA_Len: 要通知的数据的长度  
  7. //return:           none             
  8. //author:           甜甜的大香瓜                     
  9. //email:            897503845@qq.com         
  10. //QQ group          香瓜BLE之CC2541(127442605)                      
  11. //changetime:       2016.12.29                     
  12. //******************************************************************************   
  13. void GUA_SimpleGATTprofile_Char6_Notify(uint16 nGUA_ConnHandle, uint8 *pGUA_Value, uint8 nGUA_Len)  
  14. {  
  15.   attHandleValueNoti_t  stGUA_Noti;  
  16.   uint16 nGUA_Return;  
  18.   //读出CCC的值 
  19.   nGUA_Return = GATTServApp_ReadCharCfg(nGUA_ConnHandle, simpleProfileChar6Config); 
  21.   //判断是否打开通知开关，打开了则发送数据  
  22.   if (nGUA_Return & GATT_CLIENT_CFG_NOTIFY) 
  23.   {  
  24.     //填充数据
  25.     stGUA_Noti.handle = simpleProfileAttrTbl[GUA_ATTRTBL_CHAR6_VALUE_IDX].handle;  
  26.     stGUA_Noti.len = nGUA_Len;  
  27.     osal_memcpy(stGUA_Noti.value, pGUA_Value, nGUA_Len);
  29.     //发送数据
  30.     GATT_Notification(nGUA_ConnHandle, &stGUA_Noti, FALSE);  
  31.   }  
  32. }

注意，本函数仅适用于协议栈1.3.2和1.4.0版本。

1.4.2版本的attHandleValueNoti_t 结构体发生变化，需要多一条分配发送数据缓冲区的代码。可以参考《CC2640之自定义服务》的notify代码（不一定完全一样）：

  1. //分配发送数据缓冲区  
  2. stGUA_Noti.pValue = GATT_bm_alloc(nGUA_ConnHandle, ATT_HANDLE_VALUE_NOTI, GUAPROFILE_CHAR6_LEN, NULL);

2）声明 char6的发送通知数据的函数 （simpleGATTprofile.h中）

  1. extern void GUA_SimpleGATTprofile_Char6_Notify(uint16 nGUA_ConnHandle, uint8 *pGUA_Value, uint8 nGUA_Len);

10、应用层修改

1）修改特征值初始化的数值（simpleBLEPeripheral.c的SimpleBLEPeripheral_Init函数中）

  1. // Setup the SimpleProfile Characteristic Values
  2.   {
  3.     uint8 charValue1 = 1;
  4.     uint8 charValue2 = 2;
  5.     uint8 charValue3 = 3;
  6.     uint8 charValue4 = 4;
  7.     uint8 charValue5[SIMPLEPROFILE_CHAR5_LEN] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
  8.     uint8 charValue6[SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20};    
  9.     SimpleProfile_SetParameter( SIMPLEPROFILE_CHAR1, sizeof ( uint8 ), &charValue1 );
  10.     SimpleProfile_SetParameter( SIMPLEPROFILE_CHAR2, sizeof ( uint8 ), &charValue2 );
  11.     SimpleProfile_SetParameter( SIMPLEPROFILE_CHAR3, sizeof ( uint8 ), &charValue3 );
  12.     SimpleProfile_SetParameter( SIMPLEPROFILE_CHAR4, sizeof ( uint8 ), &charValue4 );
  13.     SimpleProfile_SetParameter( SIMPLEPROFILE_CHAR5, SIMPLEPROFILE_CHAR5_LEN, charValue5 );
  14.     SimpleProfile_SetParameter( SIMPLEPROFILE_CHAR6, SIMPLEPROFILE_CHAR6_LEN, charValue6 );    
  15.   }

2）修改应用层的回调函数（simpleBLEPeripheral.c的simpleProfileChangeCB函数中）

  1. //******************************************************************************                
  2. //name:             simpleProfileChangeCB               
  3. //introduce:        simple服务的回调函数
  4. //parameter:        paramID: 特征值ID 
  5. //return:           none             
  6. //author:           甜甜的大香瓜                     
  7. //email:            897503845@qq.com         
  8. //QQ group          香瓜BLE之CC2541(127442605)                      
  9. //changetime:       2016.12.08                     
  10. //******************************************************************************  
  11. static void simpleProfileChangeCB( uint8 paramID )
  12. {
  13.   uint16 nGUA_ConnHandle;
  14.   uint8 nbGUA_Char6[20] = {0};  
  16.   switch( paramID )
  17.   {
  18.     //char1
  19.     case SIMPLEPROFILE_CHAR1:
  20.     {
  21.       break;      
  22.     }
  24.     //char3
  25.     case SIMPLEPROFILE_CHAR3:
  26.     {
  27.       break;      
  28.     }
  30.     //char6
  31.     case SIMPLEPROFILE_CHAR6:  
  32.     {
  33.       //获取连接句柄
  34.       GAPRole_GetParameter(GAPROLE_CONNHANDLE, &nGUA_ConnHandle);
  36.       //读取char6的数值
  37.       SimpleProfile_GetParameter(SIMPLEPROFILE_CHAR6, &nbGUA_Char6);
  39.       //发送数据  
  40.       GUA_SimpleGATTprofile_Char6_Notify(nGUA_ConnHandle, nbGUA_Char6, 20);
  42.       break;      
  43.     }        
  45.     default:
  46.     {
  47.       break;
  48.     }  
  49.   }
  50. }

七、注意事项

手机可能缓存了之前的代码（在更新过CC2541的代码之后，都需要清除手机端的缓存！！！），因此要清除缓存，清除缓存的方法如下：

方法一：关闭app、关闭蓝牙总开关、打开蓝牙总开关、打开app。
方法二：手机重启。

八、实验结果

1、仿真并全速运行工程。

2、用安卓手机的TruthBlue2_1扫描并连接设备，可发现新增的特征值char6

20161208122733966

3、数据通信过程如下图

20161208122759252

①红框为app主动读取到的数值，为默认的1~20（hex显示）。

②蓝框为app主动写入cc2541的数值。

③紫框为cc2541接收到app的数值后，再将char6的数值通过通知发送出来，可见当前char6的数值已被app改变。

因此，实验成功。

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