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AliOS Things蓝牙协议栈及应用开发框架介绍

AliOS Things蓝牙协议栈及应用开发框架介绍

作者: 阿里云云栖号 | 来源:发表于2018-01-11 11:48 被阅读186次

摘要: AliOS Things从1.2.0版本开始支持蓝牙协议栈(BLE),及基于蓝牙协议栈的应用层开发框架。本文分为三部分对蓝牙组件进行介绍:蓝牙组件,蓝牙协议栈介绍及接口说明,和应用开发框架介绍及示例说明。AliOS Things v1.2.0支持蓝牙4.2,提供完整的host端低功耗蓝牙协议栈支持。

AliOS Things从1.2.0版本开始支持蓝牙协议栈(BLE),及基于蓝牙协议栈的应用层开发框架。本文分为三部分对蓝牙组件进行介绍:

        蓝牙组件

        蓝牙协议栈介绍及接口说明

        应用开发框架介绍及示例说明

蓝牙组件

AliOS Things v1.2.0支持蓝牙4.2,提供完整的host端低功耗蓝牙协议栈支持。主要包括三部分内容:协议层API,蓝牙协议栈,HCI (Host Controller Interface)驱动接口。当开发者拿到一个全新平台的时候,需要完成HCI接口与AliOS Things提供的蓝牙协议栈的对接。目前,AliOS Things已经完成在乐鑫ESP32上面蓝牙协议栈部分的对接,开发者可以直接基于协议层API进行上层应用开发。

从应用开发者的角度,BLE应用开发过程中,经常会遇到的烦恼是蓝牙协议栈概念及细节的理解。为了解决应用业务开发者的烦恼,AliOS-Things设计与开发了BLE应用开发框架。期望开发者在使用了我们的应用开发框架后,能够极简的进行业务逻辑开发,再也不用纠缠于BLE协议栈概念及细节。

综上,AliOS Things蓝牙组件总体结构如下图所示。

蓝牙协议栈及接口

AliOS Things v1.2.0支持低功耗蓝牙主要包括以下功能:

        Generic Access Profile (GAP)

        Generic Attribute Profile (GATT)

        清晰的HCI驱动层抽象

主要提供以下接口:

        GAP

        GATT

        Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP)

        HCI驱动

蓝牙协议栈在快速迭代中,后续会开发更多功能及接口。

应用开发框架及接口

AliOS Things BLE应用开发框架主要针对GATT Server,即peripheral,主要完成以下功能:

        维护开发者添加的属性和特性

        GATT (Generic Attribute Profile)相关读,写,通知,指示和连接

通过实现上述两项功能,为开发者提供清晰简单的应用开发接口,接口主要包括以下功能:

        创建外设应用开发框架对象

        创建和添加属性到BLE协议栈,即GATT

        广播Attribute

        回复和更新Central设备的请求和订阅信息

我们已经在庆科mk3239上支持了创建外设应用框架对象接口,发布添加属性接口,广播接口。开发者可以在创建了外设应用开发框架对象后,借助于接口轻松添加属性,完成服务的广播,连接的建立和信息的更新。我们正在丰富上述接口功能并提供全部功能,并将已经在mk3239上支持的应用开发能力做到与平台无关,让使用其他蓝牙芯片的开发者也能够享受到极简开发的快乐。

AliOS Things应用层规范接口的定义,可以在framework/bluetooth/ble_app_framework/ble_app_framework.h文件中找到。下面对应用层接口作一些说明:

ble_peripheral_init

        接口定义:

        接口说明:

该函数用于初始化peripheral设备服务,包括协议栈初始化、设备初始化、GATT属性数据库初始化。设备初始化相关的参数由参数p指定,GATT属性数据库由参数gatt_db和db_len指定。参数c和disc分别指定有客户端设备连接时和断开连接时的回调函数。该函数返回值是对应peripheral设备的handle,handle可以用于标识peripheral设备及其属性。

ble_peripheral_deinit

        接口定义:

void ble_peripheral_deinit(peripheral_hdl_t hdl);

        接口说明:

该接口是接口ble_peripheral_init的反向操作,用于注销peripheral设备初始化和协议栈初始化等操作。

ble_adv_start

        接口定义:

        接口说明:

该接口用于启动广播。参数adv_handler指定广播结束时的回调函数,参数manufacture指定设备的厂商名信息。广播的信息(服务、属性等)在初始化函数的GATT数据库中设定。

ble_adv_stop

        接口定义:

        接口说明:

该接口停止广播。

ble_attr_ad

接口定义:

        接口说明:

该接口用于添加peripheral设备属性值。参数hdl指定属性句柄,val指定属性值,val_len指定属性值的长度(以字节为单位)。该函数返回值为一个ble_gatt_attr_t类型的结构体,用于后续对该属性的操作。

ble_attr_indicate

        接口定义:

        接口说明:

该接口用于向客户端设备发送指示(indication)。参数attr表明指示对应的属性,hdl表明peripheral设备对应的handle,data指定需要指示的数据,len指定数据长度。

ble_attr_notify

        接口定义:

        接口说明:

该函数功能与ble_attr_indicate类似,区别在于发送通知(notification)。

基于BLE应用框架的示例说明

AliOS Things目前提供了2个BLE示例sample,位于目录example/bluetooth/目录中。这2个sample均基于BLE应用框架和接口。下面对这2个sample作一些说明。

ble_advertisements

该示例sample展示了如何开发基于BLE应用框架和接口的应用。

第一步,初始化peripheral设备。

peripheral_init_t中指定了设备名、最大连接数等信息。GATT数据库在adv_gatt_db中指定,包含了GATT服务、GAP服务、设备信息服务及他们的属性。

第二步,发布广播。广播的内容包括厂商名、第一步中指定的设备信息服务等。

ble_show_system_time

该示例程序是另外一个简单的基于BLE应用框架和接口的sample。该示例在上一个示例的基础上,增加了一个用户自定义服务(TIME Service),并为该服务添加了一个属性值,用于显示系统启动时长。

下面的代码展示了该示例程序的主要流程:

第一步,初始化peripheral设备。

第二步,启动广播。

第三步,添加时间属性的值。

第四步,每隔1s发送一次指示,该指示包含系统启动时长信息。

小结

目前,AliOS Things蓝牙组件提供了一些最基础的功能模块,开发者可以基于现有功能直接基于AliOS Things进行蓝牙开发。后续,我们会随着AliOS Things快速迭代,持续更新,主要包括:

        升级到蓝牙5.0

        支持更加丰富的应用开发示例和接口

        支持SIG BLE mesh

        AliOS Things uMesh支持蓝牙

        支持更多的平台运行AliOS Things蓝牙协议栈

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