在nRF52DK上廣播定制廣告數據：藍牙LE教程

了解如何將nRF52開(kāi)發(fā)工具包轉變?yōu)榭蓮V播靜態(tài)或動(dòng)態(tài)自定義數據的藍牙低能量信標。

正如我們在上一篇文章中了解到的那樣，藍牙低能量（LE）數據傳輸可以分為兩類(lèi)：

?面向連接。

?無(wú)連接。

讓我們來(lái)研究一個(gè)無(wú)連接通信的情況，也就是說(shuō)，一個(gè)廣播定制數據的藍牙LE設備。

這在現實(shí)世界中并不少見(jiàn)。例如，藍牙LE信標被用于商店、博物館和機場(chǎng)，以提供基于位置的服務(wù)。它們的功能是將包含唯一代碼的靜態(tài)自定義數據廣播到附近的設備，例如我們的手機。

還有動(dòng)態(tài)定制數據，這是環(huán)境傳感器可以用來(lái)報告農業(yè)設施濕度水平的實(shí)時(shí)變化。嵌入式定制數據提供了一個(gè)平臺，用于交流標準數據類(lèi)型未處理的專(zhuān)有信息或不同功能。

在本教程中，我們將使用Nordic Semiconductor的nRF52DK（開(kāi)發(fā)工具包）和VS Code的nRFConnect軟件開(kāi)發(fā)工具包來(lái)創(chuàng )建廣播自定義數據的信標。和許多其他藍牙LE工程師和愛(ài)好者一樣，我發(fā)現nRF52系列能夠相對方便地設計和測試藍牙LE應用程序。

首先，我們的信標將廣播靜態(tài)定制數據。然后，我們將對它進(jìn)行調整，以便它廣播自定義數據。然而，在我們做任何這一切之前，我們需要簡(jiǎn)單地回顧一下我們的數據是如何結構化的。

廣告數據結構和類(lèi)型

當藍牙LE設備正在廣播時(shí)，它發(fā)送廣告數據包（有時(shí)還掃描響應數據包）。每個(gè)數據包中的信息都以特定的方式進(jìn)行組織。圖1展示了該組織的視覺(jué)表現。

藍牙低能量傳統廣告包中的數據組織。

?圖1。圖像由MDPI提供

順便說(shuō)一下，這個(gè)圖中給出的最大字節數是用于傳統的，而不是擴展的，廣告模式。這對于我們的目的來(lái)說(shuō)沒(méi)問(wèn)題——我們將在全文中使用傳統的廣告模式。

在圖1的底部?jì)蓚€(gè)部分中，我們可以看到每個(gè)廣告數據（AD）數據包都包含一個(gè)或多個(gè)AD結構。每個(gè)結構依次包括以下字段：

長(cháng)度：這占1個(gè)字節，并指定后續數據字段的長(cháng)度，包括AD類(lèi)型，但不包括其本身。

AD類(lèi)型：也占1個(gè)字節。確定以下數據類(lèi)型。

AD數據：這是與AD類(lèi)型關(guān)聯(lián)的實(shí)際數據內容。此字段的長(cháng)度是可變的，但可以從“長(cháng)度”字節中推斷出來(lái)。

AD類(lèi)型必須來(lái)自藍牙核心規范中定義的AD類(lèi)型列表。我們將使用指定為0xFF的制造商特定數據類(lèi)型。顧名思義，這種AD類(lèi)型使制造商能夠在其廣告中嵌入自定義數據。

對于制造商特定數據類(lèi)型，AD數據的最初兩個(gè)字節表示公司ID。公司ID是藍牙SIG根據請求分配給成員公司的唯一編號。指定公司標識后，制造商會(huì )以其選擇的任何格式附加自定義數據。

回想一下，整個(gè)傳統廣告數據包的最大長(cháng)度為31個(gè)字節。使用制造商特定數據時(shí)，數據包要求：

1個(gè)字節用于指定長(cháng)度。

公司編號為2個(gè)字節。

這樣每個(gè)數據包就有27個(gè)字節用于定制數據。

隨著(zhù)這一切，我們準備繼續前進(jìn)，并將我們的知識投入使用！

靜態(tài)數據用例：廣播設備狀態(tài)和消息

想象一下，你想要使用nRF52DK作為一個(gè)房間或工作站的基本狀態(tài)信標?？芍甘竟ぷ髡臼欠癖徽加没蚩臻e。我們將通過(guò)簡(jiǎn)短的自定義消息來(lái)做到這一點(diǎn)：當有人時(shí)，“會(huì )議正在進(jìn)行”，而當沒(méi)有人時(shí)，“免費使用”。

第1步：申報公司ID

由于我們使用Nordic Semiconductor的nRF52DK板進(jìn)行教育，我們可以使用他們的公司標識符

第2步：聲明自定義數據的結構

在本項目中，我們的定制數據結構將包括：

公司ID（2字節）：我們以Nordic Semiconductor公司ID開(kāi)始播出數據。

狀態(tài)（1個(gè)字節）：這可以指示房間是否被占用（1）或空閑（0）。

消息（最多24個(gè)字節）：自定義消息，如“正在進(jìn)行會(huì )議”或“免費使用”

下面的代碼片段顯示了結構。

第3步：在掃描響應廣告包中包括制造商特定數據

使用nRF Connect SDK，可以使用BT_data（）宏將這個(gè)自定義數據包括在廣告數據包中。

完整的代碼包括在本條款的結尾，作為代碼附錄A。

動(dòng)態(tài)數據用例：實(shí)時(shí)廣播狀態(tài)變化

在前面的示例中，我們展示了廣播靜態(tài)定制數據，特別是房間的狀態(tài)及其相關(guān)消息。但如果我們的應用程序要求我們廣播正在變化的數據，又會(huì )怎樣呢？這就是發(fā)送動(dòng)態(tài)數據的便利之處。當開(kāi)發(fā)能夠反映即時(shí)狀態(tài)變化的傳感器廣播器或設備時(shí)，它尤為有用。

為了進(jìn)行演示，讓我們升級我們的基本房間狀態(tài)信標，以便它使用nRF52板上的內置按鈕。按下按鈕，設備顯示“正在開(kāi)會(huì )”。放開(kāi)，它會(huì )切換到“免費使用”。nRF52內置的LED會(huì )亮起顯示“會(huì )議進(jìn)行中”，然后熄滅顯示“免費使用”

要使用nRF Connect SDK廣播動(dòng)態(tài)數據，我們使用bt_le_adv_update_data（）函數，它允許我們在廣告進(jìn)行時(shí)更新廣告數據。這使得廣播數據能夠實(shí)時(shí)反映變化。

您可以在代碼附錄B中查看該版本信標的所有代碼。

查看結果

最后，是時(shí)候檢查代碼是否有效了。圖2顯示了用于VS代碼的nRF連接的輸出。

顯示信標已成功開(kāi)始廣播的VS代碼輸出。

?圖2。信標開(kāi)始工作。圖片由恩塔蒂西?赫拉皮西提供

如您所見(jiàn)，信標已成功開(kāi)始廣播。

圖3和4是我的nRF Connect移動(dòng)應用程序中的圖像。圖3顯示了當按下并釋放nRF52上的按鈕時(shí)，我的手機收到的消息是如何變化的。

按下nRF52DK按鈕（左）和松開(kāi)（右）時(shí)，范圍內電話(huà)接收到的消息。

?圖3。按下nRF52DK按鈕（左）和釋放（右）時(shí)，房間信標廣播的消息。圖片由恩塔蒂西?赫拉皮西提供

在圖4中，我們看到的是數據而不是自定義文本。請注意，從Nordic Semiconductor的公司ID開(kāi)始，右側圖像中的類(lèi)型0xFF（制造商特定數據）值如何與左側圖像中的值匹配。

說(shuō)明信標廣播的定制數據的屏幕截圖。

?圖4。說(shuō)明信標廣播的定制數據的屏幕截圖。圖片由恩塔蒂西?赫拉皮西提供

這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，說(shuō)明自定義數據可以用于什么。。如果您想要構建這個(gè)項目的自己版本，所有必要的代碼都包含在下面的兩個(gè)附錄中。