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應(yīng)用筆記 | STM32WB基于Custom Template實現(xiàn)客戶定制BLE私有協(xié)議

STM32單片機 ? 來源:未知 ? 2023-10-08 17:40 ? 次閱讀


關(guān)鍵字:STM32WB,BLE私有協(xié)議,定制



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1.引言

2.STM32CubeMx 實現(xiàn)步驟

3.測試平臺搭建及功能測試

4.小結(jié)



01

引言


STM32WB55是一款支持BLE5.x的雙核高性能MCU,針對BLE的應(yīng)用固件包STM32Cube_FW_WB_V1.xx.xxProjectsP-NUCLEO-WB55.NucleoApplicationsBLE里面也提供了大量的例程,目前支持的標(biāo)準(zhǔn)GAP服務(wù)例程在STM32CubeMX中已有列出,或可以在固件包STM32Cube_FW_WB_V1.xx.xx MiddlewareSTSTM32_WPANlesvc中找到。然而,在實際的STM32WB意向客戶中,使用BLE私有協(xié)議來開發(fā)Profile非標(biāo)產(chǎn)品的客戶占了絕大部分。讀者可以去查看BLE_p2pServer、BLE_Custom等例程,對于需要添加自定義ATT屬性和服務(wù)的應(yīng)用,現(xiàn)有例程里面STM32CubeMX是無法自定義添加ATT屬性和服務(wù)。但筆者發(fā)現(xiàn),其實使用STM32CubeMX的Custom Template是能實現(xiàn)上述功能的。


本文的目的旨在使用STM32CubeMX以及Custom Template例程基于STM32WB55-Nucleo實現(xiàn)基于BLE私有協(xié)議的通用通信框架,使客戶快速上手進行產(chǎn)品開發(fā),且可以直接應(yīng)用在產(chǎn)品上,應(yīng)用框架的設(shè)計如下圖所示。另外,本文還對BLE協(xié)議棧的下載和升級注意事項做了詳細指導(dǎo),如果讀者不熟悉這些內(nèi)容,可以先行閱讀。



如上圖所示,使用手機APP與STM32WB進行BLE私有協(xié)議通信,一共設(shè)計了4種類型的數(shù)據(jù)訪問:讀/寫、只寫、只讀、通知,這4種訪問類型基本可以覆蓋大部分數(shù)據(jù)訪問場景


02

STM32CubeMX實現(xiàn)步驟


2.1 創(chuàng)建BLE工程添加并配置外設(shè)


請在搭建工程之前,下載安裝最新的STM32CubeMX和STM32CubeWB


2.1.1 在STM32CubeMX中點擊“File”/“New Project”在彈出對話框中輸入“STM32WB55RG”創(chuàng)建一個新工程



2.1.2 工程配置如下圖所示,配置工程名字、保存路徑、選擇編譯工具、調(diào)整堆棧大小和選擇需要的STM32CubeWB的庫文件(缺省為已安裝的最新版本)。



2.1.3 系統(tǒng)配置:調(diào)試口



2.1.4 外設(shè)配置:添加外部高速晶振(HSE)和低速晶振(LSE)



2.1.5 外設(shè)配置:調(diào)試打印串口USART,手動將USART1引腳重映射到PB6/PB7



使能USART1的TX的DMA功能和USART1的全局中斷



2.1.6 外設(shè)配置:使能HESM,它完全由BLE stack管理



2.1.7 外設(shè)配置:使能RF,它完全由BLE stack管理。



2.1.8 外設(shè)配置:使能IPCC,它完全由BLE stack管理。只需同時使能它的RX/TX中斷即可。



2.1.9 外設(shè)配置:使能RTC,同時選擇WakeUp為“Internal WakeUp”和WakeUp中斷。



2.1.10 外設(shè)配置:配置時鐘



2.1.11 外設(shè)配置:NVIC的配置



至此,外設(shè)的配置和添加部分已經(jīng)完成。


2.2 BLE協(xié)議棧的添加及配置


2.2.1 協(xié)議棧配置:使能BLE協(xié)議棧



2.2.2 協(xié)議棧配置:禁止“Custom P2P Server”并使能“Custom Template”自定義GATT通用模板



2.2.3 協(xié)議棧配置:新建一個GATT服務(wù),其名稱為“My_Data_Server"



2.2.4 協(xié)議棧配置:GATT服務(wù)基本配置



2.2.5 協(xié)議棧配置:配置GATT讀&寫 服務(wù)特征及屬性值



2.2.6 協(xié)議棧配置:配置GATT寫 服務(wù)特征及屬性值



2.2.7 協(xié)議棧配置:配置GATT讀 服務(wù)特征及屬性值



2.2.8 協(xié)議棧配置:配置GATT通知 服務(wù)特征及屬性值



2.2.9 協(xié)議棧配置:配置GATT廣播參數(shù)配置



2.2.10 協(xié)議棧配置:BLE配對參數(shù)設(shè)置



2.2.11 協(xié)議棧配置:BLE協(xié)議棧調(diào)試及打印配置(需依次序配置)



2.3 生成工程代碼并初步測試


2.3.1 點擊“GENERATE CODE”生成工程代碼



2.3.2 在生成的代碼中添加BLE Trace&Debug初始化代碼


2.3.3 在“main.c”文件中取消“MX_UART_Init(void)”的“static”屬性


2.3.4 在“app_entry.c”文件中增加“Debug”模塊的初始化代碼“APPD_Init()”。



2.3.5 下載代碼到STM32WB55-NUCLEO中運行。此時,在手機的藍牙列表中,已經(jīng)能成功地搜索添加的BLE設(shè)備。說明Debug和BLE協(xié)議棧已經(jīng)成功運行。



2.4 添加BLE Stack應(yīng)用代碼


為了便于對后續(xù)添加代碼的理解,我們先將Central(手機)與STM32WB進行BLE通信的數(shù)據(jù)交互概括如下。所以需要將用戶代碼添加到Custom_STM_Event_Handler()、Custom_STM_App_Notification()中。



BLE應(yīng)用代碼添加:定義用戶數(shù)據(jù)緩存。

在“custom_app.c”文件中定義4個用戶緩存區(qū)數(shù)組。



BLE事件驅(qū)動代碼添加:


在“custom_stm.c”文件中的“Custom_STM_Event_Handle r(void*Event)”中依次為WRITE_READ_DATA_BUF、WRITE_DATA_BUF、NOTIFY_DATA_BUF特征和屬性添加stack層的事件驅(qū)動代碼,以使BLE數(shù)據(jù)從stack層傳遞到app層。


添加特征1 Events:WRITE_READ_DATA_BUF(即User_Write_Read_Data[]對應(yīng)的寫&讀操作句柄)請求驅(qū)動代碼。



上圖對應(yīng)的代碼文本如下所示:




上圖對應(yīng)的代碼文本如下圖所示:



添加特征2 Events驅(qū)動:WRITE_DATA_BUF(即User_Write_Data []對應(yīng)的寫操作句柄)代碼。



上圖對應(yīng)的代碼文本如下圖所示:



添加特征3 Events驅(qū)動:READ_DATA_BUF(即User_Read_Data[]對應(yīng)的寫操作句柄)代碼



上圖對應(yīng)的代碼文本如下圖所示:



添加特征4 Events驅(qū)動:NOTIFY_DATA_BUF(即User_Notify_Data[]對應(yīng)的寫操作句柄)請求驅(qū)動已經(jīng)由STM32CubeMX自動完成了。NOTIFY_DATA_BUF不用再手動添加。



BLE應(yīng)用數(shù)據(jù)代碼添加:


在“custom_app.c”文件中的Custom_STM_App_Notification(Custom_STM_App_Notification_evt_t*pNotification)”添加代碼,以將BLE數(shù)據(jù)上傳到4個User_xxx_Data[]緩沖區(qū),依次添加代碼如下。



2.5 修改BLE最大數(shù)據(jù)包傳輸長度


如果不修改,BLE單包長度最大僅為23字節(jié)


1. 在“app_conf.h”中修改BLE stack最大數(shù)據(jù)包長度(CFG_BLE_MAX_ATT_MTU)



2. 在“app_ble.c”文件SVCCTL_UserEvtFlowStatus_t_SVC CTL_App_Notification(void*pckt)中添加紅色部分代碼。



至此,所有代碼更改完成。


03

測試平臺搭建及功能測試


3.1 使用STM32CubeProgrammer BLE協(xié)議棧安裝(升級)


升級ST-LINK固件以保證與STM32CubeProgrammer驅(qū)動是匹配的



查看當(dāng)前FUS版本,并將FUS升級到最新版本



如果當(dāng)前FUS版本是0.5.3,F(xiàn)US固件使用“stm32wb5x_FUS_fw_for_fus_0_5_3.bin”,否則FUS固件使用“stm32wb5x_FUS_fw.bin”,強烈建議閱讀BLE協(xié)議棧及FUS升級詳細說明“STM32Cube_FW_WB_V1.13.3Projects STM32WB_Copro_Wireless_BinariesSTM32WB5xRelease_Notes.html”。



升級(安裝)BLE協(xié)議棧,根據(jù)MCU型號選擇相應(yīng)的固件和下載地址



3.2 測試平臺搭建及驗證


3.2.1 在Android安卓應(yīng)用市場下載安裝“BLE調(diào)試助手”



3.2.2 可發(fā)現(xiàn)設(shè)備“MY_STM32WB”,并點擊“CONNECT”后可以發(fā)現(xiàn)application特征和屬性訪問服務(wù),如下圖所示。



3.2.3 設(shè)置BLE最大單包傳輸長度為256字節(jié),否則L2CAP層傳輸超過23字節(jié)將自動分包。



3.2.4 手機app寫數(shù)據(jù)訪問(User_Write_Read_Data[64])測試



3.2.5 手機App讀數(shù)據(jù)訪問(User_Write_Read_Data[64])測試



3.2.6 手機App寫User_Write_Data[64]測試



3.2.7 手機App讀User_Read_Data[64]測試。



3.2.8 通知數(shù)據(jù)訪問(User_Notify_Data[64])測試



至此,整個驗證和測試過程完成。


04

小結(jié)



BLE經(jīng)過多年的發(fā)展和迭代,BLE協(xié)議本身已是一個很復(fù)雜和龐大的協(xié)議族,如果希望開發(fā)自定義Service和GATT應(yīng)用時,若對底層協(xié)議不熟悉的話還是較為困難的。但是由于STM32良好的生態(tài),特別是借助于我們的STM32CubeMX+STM32Cube_FW_ WB固件包,使得我們可以快速、高效地開發(fā)出各種BLE應(yīng)用。



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