nuttx实战项目2:蓝牙有线通信板之五,项目需求整理

系统需求整理

1. 串口设备与命名

  • BLE_MODULE_UART/dev/ttyS1
  • PARAM_BOARD_UART/dev/ttyS2
  • MASTER_BOARD_UART/dev/ttyS3

2. 线程结构

  • 主线程

    • 负责接收并处理三个串口的数据。
    • 负责协议解析、数据通路切换与数据转发。
    • 通过 operate_led 接口请求LED状态变更。
  • 按钮+LED线程

    • 负责按键扫描和事件响应,协议包发送。
    • 统一控制所有LED状态(常亮、常灭、闪烁)。
    • 定时处理闪烁类LED。

3. 数据通路与转发规则

  • 通路状态

    • 启动默认:PARAM_BOARD_UARTMASTER_BOARD_UART
    • 可切换为:PARAM_BOARD_UARTBLE_MODULE_UART
    • 切换依据:收到特定协议包,包体0x01为wire,0x02为ble
  • 数据转发规则

    • BLE_MODULE_UARTMASTER_BOARD_UART 收到数据:
      • 大部分转发到 PARAM_BOARD_UART
      • 少部分本地处理
      • 类型为 0xFF 的包判断通路并切换
      • 类型为 0x03 的包经 CRC 校验后,仅发送数据体到 PARAM_BOARD_UART
    • PARAM_BOARD_UART 收到数据:
      • 全部数据打包为类型 0x03 协议包
      • 根据当前通路发到 BLE_MODULE_UARTMASTER_BOARD_UART

4. 协议格式说明

AA AA AA | 1B(长度=类型+数据体) | 1B(类型) | N字节(数据体) | 1B(CRC) | FF FF FF
  • CRC:长度+类型+数据体求和取余”
  • 通路切换包
    • AA AA AA 00 03 FF 00 XX CRC FF FF FF
    • XX=0x01:wire通路
    • XX=0x02:ble通路

5. 按钮行为

  • BUTTON_ZERO_IBP1AA AA AA 00 03 FF 01 01 CRC FF FF FF,发送到当前上位机
  • BUTTON_ZERO_IBP2AA AA AA 00 03 FF 01 02 CRC FF FF FF,发送到当前上位机
  • BUTTON_ZERO_HEMOAA AA AA 00 03 FF 01 00 CRC FF FF FF,发送到当前上位机
  • BUTTON_BLUE_PAIR:向BLE_MODULE_UART定向发送AT+ADV

6. LED管理

  • LED名称

    • LED_HEMO_GREEN
    • LED_HEMO_RED
    • LED_IBP1_GREEN
    • LED_IBP1_RED
    • LED_IBP2_GREEN
    • LED_IBP2_RED
    • LED_BLE_GREEN
    • LED_BLE_RED
    • LED_BLE_STATUS
    • LED_SYS_STATUS
  • 控制接口

    • operate_led(led_name, on/off/splash)
    • 由按钮+LED线程统一处理
    • LED_SYS_STATUS每0.5s闪烁

7. 并发互斥与线程安全

  • 按钮线程和主线程可能会同时发送数据到上位机串口,需使用信号量/互斥锁保护写操作,防止数据包错乱。
NuttX操作系统作为一款实时嵌入式系统,提供了对蓝牙功能的支持,尤其是在资源受限的设备中实现高效的蓝牙通信。以下是关于NuttX操作系统中蓝牙功能的配置和使用指南: ### 蓝牙支持架构 NuttX通过其内核提供的基础功能,如任务调度、进程间通信(IPC)、文件系统等,为蓝牙协议栈的实现提供了底层支持。蓝牙协议栈通常由多个模块组成,包括HCI(Host Controller Interface)、L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol)、RFCOMM、SDP(Service Discovery Protocol)以及GATT(Generic Attribute Profile)等[^3]。 ### 配置蓝牙功能 在NuttX中启用蓝牙功能需要进行一系列的配置步骤: 1. **硬件支持**:确保使用的MCU或SoC支持蓝牙模块。常见的平台包括基于Cortex-M系列的微控制器。 2. **启用蓝牙驱动**:在NuttX的配置文件中启用相应的蓝牙驱动程序。可以通过`make menuconfig`命令进入配置界面,选择合适的蓝牙驱动选项。 3. **配置蓝牙协议栈**:根据应用需求,配置蓝牙协议栈的相关模块。例如,如果需要支持BLE(Bluetooth Low Energy),则需启用GATT和ATT(Attribute Protocol)模块。 4. **设置蓝牙服务**:定义并注册所需的蓝牙服务和特征值。这通常涉及到创建服务UUID、特征值UUID以及对应的读写回调函数。 ### 使用蓝牙功能 一旦蓝牙功能被正确配置,就可以开始使用蓝牙相关的API来进行开发。以下是一些常用的蓝牙操作示例: #### 初始化蓝牙子系统 ```c #include <nuttx/bluetooth/bt_hci.h> #include <nuttx/bluetooth/bt_core.h> int bt_init(void) { int ret; /* Initialize the Bluetooth core */ ret = bt_core_init(); if (ret != OK) { return ret; } /* Initialize the HCI layer */ ret = bt_hci_init(); if (ret != OK) { return ret; } return OK; } ``` #### 启动蓝牙广播 ```c #include <nuttx/bluetooth/bt_le_adv.h> int start_ble_advertising(void) { struct bt_le_adv_param param; /* Set up advertising parameters */ param.type = BT_LE_ADV_TYPE_ADV_IND; param.interval_min = BT_GAP_ADV_INTERVAL_DEFAULT; param.interval_max = BT_GAP_ADV_INTERVAL_DEFAULT; param.filter_policy = BT_LE_ADV_FP_FILTER_NONE; param.peer_addr.type = BT_ADDR_LE_PUBLIC; memcpy(param.peer_addr.val, peer_address, 6); /* Start advertising */ return bt_le_adv_start(&param, NULL, 0, NULL, 0); } ``` #### 注册蓝牙服务 ```c #include <nuttx/bluetooth/bt_gatt.h> static const struct bt_gatt_service my_service = { .uuid = BT_UUID_DECLARE_128(0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00), .attrs = my_attrs, .attr_count = ARRAY_SIZE(my_attrs), }; int register_my_service(void) { return bt_gatt_register(&my_service); } ``` ### 蓝牙应用场景 NuttX蓝牙功能广泛应用于各种物联网设备中,特别是在智能家居、可穿戴设备等领域。例如,小米Vela系统利用NuttX内核提供的基础功能,结合蓝牙Mesh和Zigbee网关,构建了一个基于网关的生态系统,实现了智能设备之间的无缝连接和自动回连功能[^4]。 ### 注意事项 - **性能优化**:由于NuttX主要用于资源受限的嵌入式系统,因此在使用蓝牙功能时需要注意内存占用和功耗控制。 - **安全性**:确保蓝牙通信的安全性,采用加密传输和认证机制,防止数据泄露和未经授权的访问。 - **兼容性**:测试不同厂商的蓝牙模块和设备之间的兼容性,确保良好的用户体验。 通过以上配置和使用指南,开发者可以在NuttX平台上快速实现蓝牙功能,并将其应用于各种智能设备中。
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