基于cc2540的藍(lán)牙40模塊與pc機(jī)通信設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-資料下載頁

【導(dǎo)讀】導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致。含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。明并表示了謝意。以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢。獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的。法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。信的系統(tǒng)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景。用藍(lán)牙協(xié)議棧的編寫，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集終端與PC之間的無線數(shù)據(jù)通信。TI官方的CC25640USBDongle和串口調(diào)試軟件組成。其中，對(duì)藍(lán)牙協(xié)議棧的編寫及應(yīng)用進(jìn)行重點(diǎn)論述。塊）的工作主要是對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)和藍(lán)牙協(xié)議棧SimpleBLEPeriphral工程的編寫；最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)能通過藍(lán)牙協(xié)議無線傳。輸?shù)絇C端，并且PC端能控制數(shù)據(jù)采集端或向其發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　

【正文】 雖然主機(jī)和從機(jī)的主體結(jié)構(gòu)類似（ 均基于 osal） ，但是從機(jī)和主機(jī)有著很大的區(qū)別， 從機(jī)里包含了一個(gè)叫做 profile 的相關(guān)代碼，這個(gè) profile 決定了從機(jī)的功能。例如防丟器、血壓儀、心率計(jì)等均是藍(lán)牙組織規(guī)定的 profile。 24 打開 SimpleBLEPeripheral 從機(jī)工程。 Projects\ble\SimpleBLEPeripheral\CC2540\ 進(jìn)入 主體源文件。 SimpleBLEPeripheral 工程如圖 44 所示： 圖 44 SimpleBLEPeriphal 工程文件 文件列表分成如下幾個(gè)文件夾： APP—— 包含應(yīng)用程序源代碼和頭文件； HAL—— 包含硬件抽象層源代碼和頭文件； INCLUDE—— 這個(gè)組包含所有的 BLE 協(xié)議 棧 API 的頭文件； LIB—— 協(xié)議棧庫文件； OSAL—— 包含操作系統(tǒng)抽象層源代碼和頭文件； PROFILE—— 包含 GAP 角色 Profile、 GAP 安全 Profile、 GATT Profile 的源代碼和頭文件； TOOLS—— 包含 、 。也包含“ ”和“ ”，處理用戶接口功能； OUTPUT—— IAR 輸出的內(nèi)容。 SimpleBLEPeripheral_Init 任務(wù)初始化函數(shù)，如圖 45 所示。 25 26 圖 45 SimpleBLEPeripheral_Init 任務(wù)初始化函數(shù) 314 行：設(shè)置從機(jī)廣播數(shù)據(jù)。 313 行：設(shè)置主機(jī)掃描回應(yīng)數(shù)據(jù) 。 主機(jī)和從機(jī)是這樣開機(jī)工作的： 從機(jī)開啟廣播，然后主機(jī)掃描廣播的從機(jī)，當(dāng)從機(jī)接收到主機(jī)的掃描請(qǐng)求后，會(huì)主動(dòng)發(fā)送掃描回應(yīng)數(shù)據(jù)。然后主機(jī)發(fā)起連接，開始通信。這里涉及的廣播內(nèi)容和掃描回應(yīng)內(nèi)容就是在這里設(shè)置的。 310~320 行：設(shè)置 BLE 低功耗藍(lán)牙系統(tǒng)里幾個(gè)非常重要的時(shí)間參數(shù)。 354 行：添加 SimpleProfile。 366~370 行：設(shè)置 SimpleProfile 初始數(shù)據(jù)。 最 后 433 行：?jiǎn)?dòng) BLE 從機(jī)。開始進(jìn)入任務(wù)函數(shù)循環(huán)。 可以看出，所有的任務(wù)函數(shù)的結(jié)構(gòu)幾乎都是一致的，有一個(gè)任務(wù)入口點(diǎn) ，還有系統(tǒng)消息事件處理，以及其他的任務(wù)事件處理。 455 行：系統(tǒng)消息事件，同樣包括按鍵消息事件，以及從機(jī)的當(dāng)前請(qǐng)求狀態(tài)回復(fù)。 471 行：有 int 函數(shù)啟動(dòng)的任務(wù)函數(shù)入口點(diǎn)，啟動(dòng)從機(jī)程序，并且開啟周期性的任務(wù)處理，這個(gè)周期性的任務(wù)并不是必須的。 系統(tǒng)消息處理函數(shù)如圖 46 所示。 27 圖 46 系統(tǒng)消息處理函數(shù) 從這個(gè)函數(shù)內(nèi)容可以看到，在按鍵的處理前有一個(gè)宏定義， CC2540_MINIDK，當(dāng)使用 Keyfob 開發(fā)板運(yùn)行該 從機(jī)程序時(shí)，會(huì)有按鍵處理。當(dāng)使用 CC2540EM 核心板時(shí)，不做任何處理。 當(dāng)主機(jī)調(diào)用 GATT_ReadCharValue 后，讀取到的 value，會(huì)在 GATT_MSG_EVENT中通知我們，如圖 47 所示 。 圖 47 GATT 處理函數(shù) 如上文所述，這里的 Peripheral 是作為 GATT 的 service 端，而主機(jī)是作為 GATT 的client 端，兩者在數(shù)據(jù)的通信接口上有很大的區(qū)別。 在從機(jī)里，接收數(shù)據(jù)是通過一個(gè) GATT Callback 回調(diào)函數(shù)。系統(tǒng)在接收到數(shù)據(jù)時(shí)會(huì) 28 調(diào)用這個(gè) callback 向我們發(fā)出通知。在 的開頭有這個(gè)回調(diào)函數(shù)的定義，如圖 48 所示。 圖 48 Callback 回調(diào) 函數(shù) 每當(dāng) profile 中的 characteristic value 有變化，都會(huì)產(chǎn)生一次回調(diào)。在回調(diào)函數(shù)中，我們判斷是哪個(gè) characteristic，然后準(zhǔn)備數(shù)據(jù)接收，這樣就實(shí)現(xiàn)了主機(jī)到從機(jī)的數(shù)據(jù)接收工作。 HostTestRelease 主機(jī)編程 主機(jī)端由 CC2540 USBDongle、 PC 和 TI 官方的上位機(jī)軟件 BTool共同構(gòu)成 ，也可以使用串口助手等串口 調(diào)試軟件代替 BTool。 要向 CC2540 USBDongle 中 燒寫 HostTestRelease 程序 才能實(shí)現(xiàn)其作為 主機(jī)的功能。USBDongle 是 USB 口 的，通過內(nèi)部軟件模擬成串口 ，實(shí)現(xiàn)串口通信 。 打開 SimpleBLEPeripheral 從機(jī)工程。 Projects\ble\HostTestApp\CC2540\ 進(jìn)入 主體源文件。 HostTestRelease 網(wǎng)絡(luò)處理器工程結(jié)構(gòu)和一般的協(xié)議棧 demo 一樣，同樣適用硬件抽象層，操作系 統(tǒng)虛擬層。雖然它也包含了一個(gè)稱為 APP 的工程文件夾，但這些文件并不是真正的應(yīng)用程序，只是簡(jiǎn)化的代碼層，用來將外部 PC 發(fā)來的信息轉(zhuǎn)化為調(diào)用協(xié)議棧的 API 功能，任何從協(xié)議棧收到的消息都會(huì)發(fā)送給外部 PC，這些轉(zhuǎn)換的所有源碼都包含在 文件中， HostTestRelease 工程如圖 49 所示： 29 圖 49 SimpleBLEPeriphal 工程文件 TI BLE 協(xié)議棧中已經(jīng)做了 UART 底層驅(qū)動(dòng)， 因此并不需要 重頭編寫 UART 的驅(qū)動(dòng)代碼，而是直接調(diào)用 中的 api函數(shù)。該驅(qū)動(dòng)源 文件在如下目錄： \\Components\hal\target\CC2540EB\CC2540EB\ 調(diào)用 提供的 api方法一下： 1. 編寫串口初始化函數(shù)，配置 UART 波特率、流控制、緩沖區(qū)大小，數(shù)據(jù)接收回調(diào)函數(shù)等參數(shù)后，打開串口。 2. 編寫數(shù)據(jù)接收回調(diào)函數(shù)。 3. 封裝串口打印函數(shù)。 在 中有一個(gè)串口初始化函數(shù)： HalUARTInit()，但編程不是針對(duì)它，HalUARTInit()在芯片上電階段就會(huì)調(diào)用 。而本設(shè)計(jì)中的串口初始化函數(shù) ，是我們需要在任務(wù)函數(shù)中調(diào)用的初始化串口配置用 。其函數(shù)如圖 410 所示。 30 圖 410 串口應(yīng)用程序初始化函數(shù) 第 33 行：設(shè)置波特率，本設(shè)計(jì)使用的是 57600。 第 34 行：設(shè)置流控制，值為 TRUE 或者 FALSE，當(dāng)為 TRUE 時(shí)，除了 TX、 RX 外，還要連接 CTS 和 RTS。如果設(shè)置成 FALSE，只需要 TX 和 RX 就可以外接通信。 第 40 行：設(shè)置回調(diào)函數(shù)。當(dāng)程序 接收到硬件發(fā)來的串口數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì) 調(diào)用該函數(shù)，通知用戶做好接收工作。 第 44 行：以上的配置， 打開需要的串口。 當(dāng)程序接收 到 硬件 發(fā)來的串口數(shù)據(jù)時(shí)， 會(huì)調(diào)用剛才配置 的回調(diào)函數(shù)，通知我們做好接收工作，回調(diào)函數(shù)編寫圖 411 所示。 圖 411 串口應(yīng)用回調(diào)函數(shù) 第 55 行：開辟臨時(shí)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，用來接收數(shù)據(jù)。 第 64 行：調(diào)用 Hal_UART_RxBufLen 函數(shù)，返回當(dāng)前可讀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。 第 66 行：調(diào)用 HalUARTRead 讀取 uart 緩存里的數(shù)據(jù)到 pktBuffer 中。 SerialPrintString()封裝了端口號(hào)和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度兩個(gè)參數(shù)， SerialPrintValue 函數(shù)向用戶 提供了打印數(shù)值功能，并且可以控制打印的數(shù)值顯示格式，如 10 進(jìn)制或者 16 進(jìn)制。 函數(shù)如圖 412 所示。 31 圖 412 串口值打印函數(shù) 32 5 系統(tǒng)安裝與測(cè)試 分別將編譯的 SimpleBLEPeripheral和 HostTestRelease 下載到 從機(jī)板和 USBDongle。從機(jī)板使用的是 USB 供電。 打開從機(jī)板開關(guān)使其開機(jī) 工作 ， 這時(shí)從機(jī)板的 LCD 上會(huì)顯示 其從機(jī)程序、 設(shè)備地址和它的狀態(tài)，如圖 51 所示。 圖 51 從機(jī)開機(jī)狀態(tài) 將 USBDongle 插入 PC 端的 USB 口，打開 BTool 軟件， 33 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是第一次接觸到協(xié)議棧這個(gè)新的領(lǐng)域，在剛開始的時(shí)候，對(duì)這個(gè)名詞幾乎是沒有深入的了解， 在最初的學(xué)習(xí)時(shí)經(jīng)常是一頭霧水，云里霧里，后來在反復(fù)讀了歐陽俊等老師所著的《藍(lán)牙 BLE 開發(fā)完全手冊(cè) 物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)技術(shù)實(shí)戰(zhàn)》幾遍后，又在實(shí)際情況下親手操作了幾個(gè)例程，總算是對(duì)藍(lán)牙 BLE 通信有了一個(gè)大致的理性的認(rèn)識(shí)。下面對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所做的主要工作做以下總結(jié)： 硬件電路設(shè)計(jì)： 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的硬件電路板，其中核心板直接采用購買的 CC2540— EM 核心板，這主要涉及到核心板上的倒 F 天線設(shè)計(jì)，如果自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的話，無法保證設(shè)計(jì)的精度，同時(shí)又將影響到通信的質(zhì)量。 底板的是由自己親手設(shè)計(jì)的，包括 LED 電 路、 Joystick 五向按鍵設(shè)計(jì)，溫度傳感器電路， LCD12864 顯示電路，用戶按鍵電路。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)： 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的軟件設(shè)計(jì)，在藍(lán)牙 BLE Low Energy stack 的基礎(chǔ)上，自己修改并添加了從機(jī)按鍵處理程序和主機(jī) 串口 處理程序： 主從機(jī)的按鍵處理函數(shù)也是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中實(shí)物演示的主要部分，用于實(shí)現(xiàn) 從機(jī)與PC 之間的通信。 不足：盡管通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)藍(lán)牙 BLE 協(xié)議棧有了一個(gè)初步的了解，但是對(duì)于藍(lán)牙 BLE 協(xié)議棧的理解和運(yùn)用還不夠深入，另外，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，深有 體會(huì)的是，藍(lán)牙 BLE 的開發(fā)比較依賴于開發(fā)軟件的配套廠商的硬件開發(fā)平臺(tái)，程序移植行不強(qiáng)，這也使得對(duì)藍(lán)牙 BLE 協(xié)議的運(yùn)用不夠靈活，不敢動(dòng)手去改動(dòng)。 未來展望：在畢業(yè)設(shè)計(jì)中也牽涉到時(shí)間緊，任務(wù)重，其他事務(wù)等客觀原因的影響，使得沒能搞懂搞透這個(gè)通信協(xié)議，但是藍(lán)牙 BLE 的未來發(fā)展前景良好，我對(duì)它也是很感興趣，希望在以后的日子里繼續(xù)學(xué)習(xí)，從身邊應(yīng)用做起，做出自己的藍(lán)牙臺(tái)燈、藍(lán)牙鼠標(biāo)等等。 34 致 謝 首先我要感謝我的母校 —— 哈爾濱服裝學(xué)院 。是它讓我圓了我的大學(xué)夢(mèng)，有了上大學(xué)的機(jī)會(huì)。雖然在別人眼 中我的學(xué)校不是那么好，但我并不這么認(rèn)為，我在這里看到了很多優(yōu)秀的老師和優(yōu)秀的同學(xué)，是北京聯(lián)合大學(xué)讓我在這四年里學(xué)到豐富的知識(shí)，讓我能適應(yīng)社會(huì)。 然后要感謝指導(dǎo)我們的老師 —— 霍金 老師。他不僅帶我們做了這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，還指導(dǎo)我們參加了學(xué)校的競(jìng)賽和全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，并且取得不錯(cuò)的成績(jī)。我們不僅從杭老師的身上學(xué)到了先進(jìn)實(shí)用的專業(yè)技能知識(shí)，更是學(xué)到了很多做人做學(xué)問的道理，這讓我們受益匪淺。 最后要感謝我的同學(xué)們，是他們的幫助和陪伴，讓我的大學(xué)四年過得十分快樂且充滿意義。如果不是遇見他們我的大學(xué)生活可能會(huì)完全不同 。還要感謝我的父母，他們不辭辛勞地培養(yǎng)我，教育我，供我讀大學(xué)。 我想對(duì)他們說的只有感謝！ 35 參考文獻(xiàn) [1] 歐陽駿 陳子龍 黃寧淋 .藍(lán)牙 BLE 開發(fā)完全手冊(cè) —— 物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)技術(shù) [M]. 北京：化工出版社， 20xx,4. 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