藍牙芯片啟動流程
在用標準的 HCI 指令控制設備進行藍牙操作之前，需要提前通過 VS Command 對設備進行配置，只有正確配置好的設備才能正常使用。

芯片產(chǎn)商只出售芯片，并不關(guān)注外圍電路和具體的產(chǎn)品形態(tài)，這些是具體的ODM廠商來實現(xiàn)的。也就是芯片產(chǎn)商提供帶HCI藍牙功能的芯片，ODM設計電路并設計產(chǎn)品，之后通過HCI和芯片進行交互。實際各家ODM產(chǎn)商的需求各不相同，芯片產(chǎn)商為了滿足不同客戶的需要，并且為了減少和客戶的對接，就必然在同一套代碼的基礎上，需要提供一系列的配置參數(shù)來滿足不同 ODM 廠商的需要。

配置可以包括：固件燒錄(部分沒有帶 FLASH 的藍牙芯片每次上電都需要重新燒錄最新的固件)、藍牙地址配置、硬件接口配置(如RF接口，晶振類型等，部分藍牙芯片需要)、波特率配置(HCI 一般是UART接口，默認是115200)以及芯片需要的由廠商要求的其他參數(shù)配置。
此外，對于一些有Flash的芯片，完全可以將配置參數(shù)等預燒錄到了 Flash 中，使用時完全不需要配置任何參數(shù)，直接通過HCI接口操作使用即可。

zephyr_polling 協(xié)議棧提供了 Boot 流程接口和 Prepare 流程接口，可以根據(jù)實際芯片的需求實現(xiàn)啟動配置。

Boot流程：

完成廠商的初始化流程，如固件下載，藍牙地址配置等。在 chipset 注冊好接口后，協(xié)議棧啟動時會通過boot_start()回調(diào)啟動 chipset(指協(xié)議棧 chipset 目錄下的啟動流程代碼，下同) 的 Boot 流程，由于操作接口是 HCI，所以一般都是下發(fā)一個VS Command，然后根據(jù) VS Event 來進行后續(xù)動作，協(xié)議棧會通過event_process()回調(diào)接口將收到的 event 上報給 chipset，當 chipset 認為操作結(jié)束時，通過調(diào)用bt_hci_set_boot_ready()接口通知協(xié)議棧boot流程結(jié)束。

Prepare流程：

部分廠商的參數(shù)要求在 HCI_Reset Command 之后進行(意思是它們的 HCI_Reset Command 會清空配置的參數(shù))。為了兼容這類參數(shù)形態(tài)，HCI_Reset Command 之后還加入了 Prepare 流程。協(xié)議棧收到 HCI_Reset 的 Command Complete Event 后會通過prepare_start()回調(diào)啟動 chipset 的 Prepare 流程，和 Boot 流程一樣，協(xié)議棧會通過event_process()回調(diào)接口將收到的 event 上報給 chipset ，當chipset 認為操作結(jié)束時，通過調(diào)用 bt_hci_set_prepare_ready()接口通知協(xié)議棧prepare流程結(jié)束。

BlueNRG-2 啟動流程
查閱 ST 官方提供的手冊和例程資料，可以了解到 BlueNRG-2 的啟動配置需求。

對于 BlueNRG-2：
Boot 流程：無事務。
Prepare 流程：關(guān)閉Host功能；藍牙地址配置；設置 TX power；GATT配置；GAP配置。

BlueNRG-2 啟動流程實現(xiàn)
Boot 流程
BlueNRG-2 的 HCI_Reset Command 會清空配置的參數(shù)，所以實際的配置放在協(xié)議棧的 Prepare 流程中。Boot 流程的回調(diào)函數(shù)直接調(diào)用bt_hci_set_boot_ready()結(jié)束流程。

void boot_start(void) {
state = STATE_POLLING_BOOTING;
// nothing to do
bt_hci_set_boot_ready(); //finish boot
}

Prepare 流程 - 關(guān)閉 Host 功能
開發(fā)使用的藍牙模塊 X-NUCLEO-BNRG2A1 中的 BLE 本身是一個 SOC，里面集成了 host 的協(xié)議棧。廠商 ST 提供了一套 ACI 指令來控制芯片行為，包括 host 的接口。也就是說默認的情況下，這個芯片的 ACL 交互都被接管了，所以需要通過 ACI 命令，關(guān)閉 host 行為。需要通過aci_hal_write_config_data里的CONFIG_DATA_LL_WITHOUT_HOST關(guān)閉 host。

Prepare 流程第一步，關(guān)閉 host：

void prepare_start(void) {
state = STATE_POLLING_PREPARING;
step = 1;
// step 1 close host
bluenrg2_config_without_host(); // It can be written only if aci_hal_write_config_data() is the first command after reset.
}
關(guān)閉 host 的指令的 ogf 為0x3f，ocf 為0x00c，參數(shù)為2c11。其中，0x2C是關(guān)閉 Host 在 CONFIG_DATA 中的 offset。

#define CONFIG_DATA_LL_WITHOUT_HOST (0x2C) /**< Switch on/off Link Layer only mode. Set to 1 to disable Host. */
#define CONFIG_DATA_LL_WITHOUT_HOST_LEN (1)
static int bluenrg2_config_without_host()
{
uint8_t cmd_buffer[CONFIG_DATA_LL_WITHOUT_HOST_LEN + 2];
struct net_buf *buf;
cmd_buffer[0] = CONFIG_DATA_LL_WITHOUT_HOST; //offset
cmd_buffer[1] = CONFIG_DATA_LL_WITHOUT_HOST_LEN; //config len
cmd_buffer[2] = 1; //Set to 1 to disable Host
uint16_t ogf = 0x3f, ocf = 0x00c;
uint16_t opcode = (uint16_t)((ocf & 0x03ff)|(ogf << 10));
buf = bt_hci_cmd_create(opcode, sizeof(cmd_buffer));
if (!buf)
{
return -ENOBUFS;
}
net_buf_add_mem(buf, cmd_buffer, sizeof(cmd_buffer));
return bt_hci_cmd_send(opcode, buf);
}

Prepare 流程 - 藍牙地址設置
需要通過aci_hal_write_config_data里的CONFIG_DATA_PUBADDR_OFFSET配置藍牙地址。

配置藍牙地址的指令的 ogf 為0x3f，ocf 為0x00c。配置藍牙地址指令在 CONFIG_DATA 中的 offset 為 0x00，后面跟上地址長度和設置的藍牙地址。

#define BLE_MAC_ADDR
{
{
0xf5, 0x00, 0x00, 0xE1, 0x80, 0x02
}
}
#define CONFIG_DATA_PUBADDR_OFFSET (0x00) /**< Bluetooth public address */
#define CONFIG_DATA_PUBADDR_LEN (6)
static int bluenrg2_config_set_public_addr()
{
uint8_t cmd_buffer[CONFIG_DATA_PUBADDR_LEN + 2];
struct net_buf *buf;
bt_addr_t addr = BLE_MAC_ADDR;
cmd_buffer[0] = CONFIG_DATA_PUBADDR_OFFSET; //offset
cmd_buffer[1] = CONFIG_DATA_PUBADDR_LEN; //config len
memcpy(cmd_buffer + 2, addr.val, CONFIG_DATA_PUBADDR_LEN); // addr
uint16_t ogf = 0x3f, ocf = 0x00c;
uint16_t opcode = (uint16_t)((ocf & 0x03ff)|(ogf << 10));
buf = bt_hci_cmd_create(opcode, sizeof(cmd_buffer));
if (!buf)
{
return -ENOBUFS;
}
net_buf_add_mem(buf, cmd_buffer, sizeof(cmd_buffer));
return bt_hci_cmd_send(opcode, buf);
}
Prepare 流程 - 設置發(fā)射功率
配置發(fā)射功率的指令的 ogf 為0x3f，ocf 為0x00f。命令參數(shù)為是否啟用高功率模式(0x00啟用普通功率，0x01啟用高功率)和功率放大器輸出電平(允許的PA電平取決于設備)。

PA_Level 值對應功率
0: -14 dBm (High Power)
1: -11 dBm (High Power)
2: -8 dBm (High Power)
3: -5 dBm (High Power)
4: -2 dBm (High Power)
5: 2 dBm (High Power)
6: 4 dBm (High Power)
7: 8 dBm (High Power)

static int bluenrg2_set_tx_power_level(uint8_t En_High_Power, uint8_t PA_Level)
{
uint8_t cmd_buffer[2];
struct net_buf *buf;
cmd_buffer[0] = En_High_Power; //En_High_Power
cmd_buffer[1] = PA_Level; //config PA_Level
uint16_t ogf = 0x3f, ocf = 0x00f;
uint16_t opcode = (uint16_t)((ocf & 0x03ff)|(ogf << 10));
buf = bt_hci_cmd_create(opcode, sizeof(cmd_buffer));
if (!buf)
{
return -ENOBUFS;
}
net_buf_add_mem(buf, cmd_buffer, sizeof(cmd_buffer));
return bt_hci_cmd_send(opcode, buf);
}
Prepare 流程 - GATT 配置
GATT 初始化的指令的 ogf 為0x3f，ocf 為0x101，沒有其它參數(shù)。

static int bluenrg2_gatt_init(void)
{
uint16_t ogf = 0x3f, ocf = 0x101;
uint16_t opcode = (uint16_t)((ocf & 0x03ff)|(ogf << 10));
return bt_hci_cmd_send(opcode, NULL);
}

Prepare 流程 - GAP 配置
初始化 GAP 層。注冊GAP服務，并設置標準 GAP 服務特性：設備名稱、Appearance、外圍設備首選連接參數(shù)(僅限外圍設備)。

GAP 配置的指令的 ogf 為0x3f，ocf 為0x08a。配置為外圍設備，如果需要用做其他角色，需要修改此處；不啟用隱私策略(為保護地址不被竊取，進行地址加密/解密，并周期更新)；設置設備名字長度。

privacy:
0x00: Privacy disabled
0x01: Privacy host enabled
0x02: Privacy controller enabled

#define GAP_PERIPHERAL_ROLE (0x01)
#define GAP_BROADCASTER_ROLE (0x02)
#define GAP_CENTRAL_ROLE (0x04)
#define GAP_OBSERVER_ROLE (0x08)
#define privacy_enabled (0x00)
#define device_name_char_len (0x08)
static int bluenrg2_gap_init()
{
uint8_t cmd_buffer[3];
struct net_buf *buf;
cmd_buffer[0] = GAP_PERIPHERAL_ROLE; //role
cmd_buffer[1] = privacy_enabled; //privacy
cmd_buffer[2] = device_name_char_len; //device_name_char_len
uint16_t ogf = 0x3f, ocf = 0x08a;
uint16_t opcode = (uint16_t)((ocf & 0x03ff)|(ogf << 10));
buf = bt_hci_cmd_create(opcode, sizeof(cmd_buffer));
if (!buf)
{
return -ENOBUFS;
}
net_buf_add_mem(buf, cmd_buffer, sizeof(cmd_buffer));
return bt_hci_cmd_send(opcode, buf);
}

啟動事件處理
對于啟動流程的返回響應，需要由event_process()回調(diào)進行判斷和推進。這里為了方便，只對CMD_COMPLETE事件進行判斷處理，推進 Prepare 流程進行。
GAP 設置完成后調(diào)用bt_hci_set_prepare_ready()結(jié)束流程。

void event_process(uint8_t event, struct net_buf *buf)
{
if(state == STATE_POLLING_PREPARING) // boot do nothing
{
if (event == BT_HCI_EVT_CMD_COMPLETE) //only complete
{
printk("prepare_event_process, step: %dn", step);
switch (step)
{
case 1: //close host just now
bluenrg2_config_set_public_addr(); //step2 set_public_addr
step = 2;
break;
case 2:
bluenrg2_set_tx_power_level(1, 4); //step3 set_public_addr
step = 3;
break;
case 3:
bluenrg2_gatt_init(); //step4 gatt_ini
step = 4;
break;
case 4:
bluenrg2_gap_init(); //step5 gap_ini
step = 5;
break;
case 5:
bt_hci_set_prepare_ready(); //finish prepare
step = 0;
break;
}
}
}
}

啟動流程注冊
將上述實現(xiàn)的啟動流程的函數(shù)指針打包到bt_hci_chipset_driver結(jié)構(gòu)體中，供協(xié)議棧調(diào)用注冊。

static const struct bt_hci_chipset_driver chipset_drv = {
init_work, boot_start, prepare_start, event_process,
};
// public drv API
const struct bt_hci_chipset_driver *bt_hci_chipset_impl_local_instance(void)
{
return &chipset_drv;
}

驗證
完成 HCI 接口的時候雖然成功運行了 Beacon 例程，但 Beacon 例程是不需要進行 chipset 啟動配置流程的（運行時啟用的是common空白回調(diào)）。運行外設的心率例程驗證 Bluenrg2 藍牙芯片啟動流程。

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do components initialization.
initialize rti_board_end:0 done
initialize stm32l4_hw_lptim_init:0 done
initialize finsh_system_init:0 done
msh >zephyr
zephyr_polling_init
bt_init_hci_driver
SPI_init_process device_name: spi10, spi_name: spi1, rate: 1000000, databits: 8, LSB_MSB: 1, Master_Slave: 0, CPOL: 0, CPHA: 1
SPI_init_process cs_pin_num: 1, irq_pin_num: 0
hci_driver_open, SPI_config_finish
I: (bt_hci_core)hci_init():3230: work start.
msh >prepare_event_process, step: 1
prepare_event_process, step: 2
prepare_event_process, step: 3
prepare_event_process, step: 4
prepare_event_process, step: 5
I: (bt_hci_core)hci_init_end():3205: work end.
E: (bt_smp)smp_self_test():5695: smp_self_test start
I: (bt_hci_core)bt_dev_show_info():3008: Identity: 02:80:e1:00:00:f5 (public)
I: (bt_hci_core)bt_dev_show_info():3042: HCI: version 5.2 (0x0b) revision 0x1222, manufacturer 0x0030
I: (bt_hci_core)bt_dev_show_info():3044: LMP: version 5.2 (0x0b) subver 0x0015
Bluetooth initialized
Advertising successfully started
Connected
BAS Notifications enabled
HRS notifications enabled
prepare_event_process 步驟的日志輸出正常，設備連接、電池服務、心率服務正常。