一、項目介紹

本系統(tǒng)的主控是CY8C624ABZI，負責(zé)智能門鎖的控制邏輯和藍牙的host，通過sdio和串口外接一個型號為cyw43012的wifi & ble controller combo，為系統(tǒng)提供聯(lián)網(wǎng)和藍牙功能。

本系統(tǒng)在軟件上由門鎖模塊、gatt模塊組成：gatt模塊實現(xiàn)一個基于gatt的智能門鎖的profile；門鎖模塊通過創(chuàng)建一個任務(wù)為系統(tǒng)其他應(yīng)用提供門鎖控制的服務(wù)，提供注冊接口給上層應(yīng)用注冊 具體的門鎖驅(qū)動。

本項目使用的開發(fā)板是 RT-Thread 聯(lián)合英飛凌推出的一款集成32位雙核CPU子系統(tǒng)（ ARM Cortex-M4 和 ARM Cortex-M0）的Psoc6-evaluationkit-062S2開發(fā)板。

二、CY8C624ABZI和CYW43012介紹

2.1 CY8C624ABZI介紹

2.2 CYW43012介紹

英飛凌的AIROC cyw43012是一款超低功耗單芯片組合設(shè)備，具有雙頻2.4 GHz和5 GHz Wi-Fi 4（802.11n）和藍牙5.4。CYW43012采用低功耗架構(gòu)，非常適合電池供電應(yīng)用，在這些應(yīng)用中，同類最佳的功耗至關(guān)重要。CYW43012支持256-QAM（適用于5 GHz頻段的20 MHz通道），支持802.11ac接入點，數(shù)據(jù)速率最高可達78 Mbps。2.4和5GHz頻段均內(nèi)置片內(nèi)功率放大器和低噪聲放大器。

三、CYW43012藍牙SDK介紹和注意事項

3.1 ATT和GATT介紹

3.1.1 ATT屬性

服務(wù)器持有客戶端需要訪問的資源，這些數(shù)據(jù)作為屬性存儲在服務(wù)器上。屬性是一種數(shù)據(jù)表示格式，由四個字段組成：屬性句柄，屬性類型，屬性權(quán)限，屬性值。

屬性句柄用于引用屬性，應(yīng)用通過句柄訪問指定的屬性；屬性類型通過UUID編碼，不同類型的屬性具有不同的含義和功能，如一個屬性的UUID如果為0x2803，表示這個屬性用于作為特征的開始，特別地，除了SIG已經(jīng)定義的類型，其他的類型主要作為用戶自定義的特征值，如在門鎖應(yīng)用中，自定義0xDD01為門鎖開關(guān)的特征值；屬性權(quán)限決定客戶端能夠?qū)傩圆扇〉牟僮鳎粚傩灾凳菍傩源鎯?shù)據(jù)的字段，在門鎖wifi配網(wǎng)功能中，屬性值存儲了客戶端想要傳給服務(wù)器進行配網(wǎng)的wifi ssid和密碼。

屬性類型指定此屬性代表什么。這是通過使用通用唯一標識符(簡稱為UUID)來實現(xiàn)的。UUID是一個128位的值，任何人都可以將其分配給屬性，而無需將其注冊到中央機構(gòu)。兩個不同方分配相同UUID的概率非常低(1/2128)，因此UUID被認為是唯一的。由于這些設(shè)備提供的許多功能都是常見的，因此為預(yù)定義的值保留了一系列UUID值，每個值都為常見用例公開了一組操作和數(shù)據(jù)。為了減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，這些值的長度為16位或32位，并且通過使用藍牙基本UUID和簡單的算術(shù)運算來計算實際的UUID。

屬性句柄是一個非零值，用于引用屬性。通過增加屬性句柄值，將BLE服務(wù)器的所有屬性存儲在其數(shù)據(jù)庫中。連續(xù)的屬性不一定要有下一個整型句柄值。屬性句柄值之間允許有空格，但句柄值必須按升序排列。

屬性權(quán)限指定是否可以讀取和/或?qū)懭胭Y源，以及執(zhí)行此操作所需的安全級別。允許不同的安全組合。例如，屬性可能不需要讀取權(quán)限，但客戶端可能必須進行身份驗證才能修改資源。

屬性值可以是固定長度的，也可以是可變長度的。對于可變長度屬性值，一個PDU中只允許發(fā)送一個屬性值。如果該值太長，它可能會被分到多個PDU中。

有一種特殊類型的屬性不允許讀取，但可以寫入、通知或指示(我們稍后將討論最后兩個操作)。這些屬性稱為控制點屬性，因為它們主要用于應(yīng)用程序控制，而不是在設(shè)備之間傳遞數(shù)據(jù)。

3.1.2 ATT屬性方法

ATT協(xié)議還定義了讀取或?qū)懭雽傩缘姆椒āＶС值姆椒ㄓ辛N，因此它們定義了六個協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)。就ATT協(xié)議而言，PDU是將被轉(zhuǎn)發(fā)到(或從)較低層，即邏輯鏈路控制和適配協(xié)議(L2CAP)層接收的分組，并且隨后將被封裝以在物理鏈路上發(fā)送(或分別被發(fā)送到較高層)。這六種方法及其PDU類型是：

命令：由客戶端發(fā)送到服務(wù)器并且不調(diào)用響應(yīng)請求：由客戶端發(fā)送到服務(wù)器并且調(diào)用響應(yīng)響應(yīng)：當(dāng)接收到請求時由服務(wù)器發(fā)送到客戶端。

通知：由服務(wù)器發(fā)送到客戶端，而不調(diào)用響應(yīng)。它們是在客戶端沒有請求它們的情況下發(fā)送的。

指示：由服務(wù)器發(fā)送到客戶端，并調(diào)用響應(yīng)。它們是在客戶端沒有請求它們的情況下發(fā)送的。

確認：由客戶端發(fā)送到服務(wù)器，作為對指示的確認。

3.1.3 GATT介紹

??Generic Attribute Profile(GATT)建立在屬性協(xié)議(ATT)之上，并為屬性協(xié)議傳輸和存儲數(shù)據(jù)提供通用的操作和框架。

??GATT定義了兩個角色：服務(wù)器和客戶端。GATT的角色不一定與特定的GAP角色捆綁在一起，而是可以由更高層的profile指定。

??GATT和ATT不不依賴于特定的controller，可以在BR/EDR和LE中使用。然而，GATT和ATT是在LE中是要求強制實現(xiàn)的，在LE應(yīng)用中使用GATT來發(fā)現(xiàn)設(shè)備能夠提供的服務(wù)。

??GATT服務(wù)器存儲著屬性協(xié)議傳輸需要的數(shù)據(jù)，接受來自GATT客戶端的屬性協(xié)議請求、命令和確認，GATT服務(wù)器發(fā)送對請求的響應(yīng)。可以通過配置，讓GATT服務(wù)器在發(fā)生指定事件時向GATT客戶端異步地發(fā)送指示和通知。

??GATT規(guī)定了GATT服務(wù)器上包含的數(shù)據(jù)的格式，屬性協(xié)議傳輸?shù)膶傩员桓袷交癁榉?wù)和特征，服務(wù)包含一組特征，特征包含值和描述該特征值的任意數(shù)量的描述符。通過規(guī)定好的服務(wù)、特征和特征描述符的結(jié)構(gòu)，GATT客戶端可以遍歷GATT服務(wù)器并向用戶顯示特征值，特征描述符以用戶可理解的方式對特征值進行描述。

3.3 GATT-BASED PROFILE層次結(jié)構(gòu)

GATT Profile規(guī)定了Profile交換數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)定義Profile中使用的基本元素，如服務(wù)和特征。結(jié)構(gòu)的頂層是Profile。Profile由實現(xiàn)用例所必需的一個或多個服務(wù)組成。服務(wù)由特征或?qū)ζ渌?wù)的引用組成。每個特征都包含一個值，并且可能包含有關(guān)該值的可選信息。服務(wù)和特征以及特征的組成部分(即，值和描述符)包含Profile數(shù)據(jù)，存儲在服務(wù)器的屬性中。

Service：服務(wù)是用于實現(xiàn)設(shè)備或設(shè)備部分的特定功能或特性的數(shù)據(jù)和相關(guān)行為的集合。服務(wù)可以引用其他主要或次要服務(wù)和/或組成該服務(wù)的一組特征。有兩種類型的服務(wù)：主要服務(wù)和次要服務(wù)。主要服務(wù)是提供設(shè)備的主要功能的服務(wù)。輔助服務(wù)是提供設(shè)備的輔助功能并且從該設(shè)備上的至少一個主服務(wù)引用的服務(wù)。為了保持與早期客戶端的向后兼容性，服務(wù)定義的較新版本只能添加新的引用服務(wù)或可選特征。服務(wù)定義的較新版本也被禁止更改與服務(wù)定義的先前版本相比的行為。服務(wù)可以在一個或多個配置文件中使用，以滿足特定的用例。

Referenced Services：引用的服務(wù)是將服務(wù)器上的另一個服務(wù)定義合并為引用它的服務(wù)的一部分的方法。當(dāng)一個服務(wù)引用另一個服務(wù)時，整個引用的服務(wù)將成為新服務(wù)的一部分，包括任何嵌套的引用服務(wù)和特征。引用的服務(wù)仍作為獨立服務(wù)存在。嵌套參照的深度沒有限制。

Characteristic：特征是在服務(wù)中使用的值，以及有關(guān)如何訪問值的屬性和配置信息以及有關(guān)如何顯示或表示值的信息。特征定義包含特征聲明、特征屬性和值。它還可以包含描述服務(wù)器相對于特征值的值或允許配置的描述符。

3.2 CYW43012 SDK應(yīng)用編程接口

3.2.1 SDK架構(gòu)

SDK由platform和bt協(xié)議棧組成，platform為bt協(xié)議棧提供調(diào)用controller的接口，可以使用串口或者芯片內(nèi)部的ipc，bt協(xié)議棧主要由HCI_TX和HCI_RX兩個任務(wù)完成，HCI_TX任務(wù)完成串口數(shù)據(jù)的發(fā)送，HCI_RX完成串口數(shù)據(jù)的接收和協(xié)議棧的處理。在協(xié)議棧中，回調(diào)用戶注冊的gap和gatt事件回調(diào)函數(shù)，在回調(diào)函數(shù)中，處理用戶的邏輯。

3.2.2 應(yīng)用編程接口

wiced_bt_stack_init注冊藍牙回調(diào)，示例中注冊了app_bt_management_callback，當(dāng)藍牙準備好時，在回調(diào)中處理BTM_ENABLED_EVT事件，啟動藍牙應(yīng)用，在app_bt_application_init中初始化gatt服務(wù)器。

在初始化gatt服務(wù)的過程中，通過wiced_bt_gatt_register注冊gatt的回調(diào)，這個回調(diào)是用戶的編程接口；通過wiced_bt_gatt_db_init初始化屬性表gatt_database，gatt_database是用戶定義的gatt profile。

3.2.3 自定義profile

根據(jù)gatt_database示例，通過PRIMARY_SERVICE_UUID16和CHARACTERISTIC_UUID16定義服務(wù)和特征。

3.3 SDK調(diào)試方法

默認cybt_platform_trace.h中的日志等級是CYBT_TRACE_LEVEL_ERROR，只在出錯的時候打印log，用戶在遇到問題調(diào)試時，可以根據(jù)需要調(diào)整log等級。

3.4 注意事項：取消.heap段從flash加載，減少1M的flash空間占用

startup_psoc6_02_cm4.S中，sdk會從flash復(fù)制數(shù)據(jù)到內(nèi)存的.heap和.stack段，導(dǎo)致這部分段是READONLY的，占了1M的flash,我理解這部分是在主控做低功耗（standby模式）時heap掉電的時候用于從flash恢復(fù)heap中的內(nèi)容，如果主控不需要stanby模式可以注釋相關(guān)代碼釋放1M的flash給到應(yīng)用。

四、創(chuàng)建基于gatt的智能門鎖的profile

定義智能門鎖的gattdb

1//---------------------------服務(wù)和特征---------------------------
2
3//智能門鈴服務(wù)
4
5#define__UUID_SERVICE_SMART_LOCK0xD000
6
7//門鎖開關(guān)
8
9#define__UUID_CHARACTERISTIC_LOCK_SWITCH0xD001
10
11//密碼
12
13#define__UUID_CHARACTERISTIC_LOCK_PASSWORD0xD002
14
15//門鈴鈴聲
16
17#define__UUID_CHARACTERISTIC_DOORBELL_RINGTONE0xD003
18
19//音量
20
21#define__UUID_CHARACTERISTIC_VOLUME0xD004
22
23//電池電量
24
25#define__UUID_CHARACTERISTIC_BATTERY_LEVEL0xD005
26
27//離家布防
28
29#define__UUID_CHARACTERISTIC_FORTIFICATION0xD006
30
31//逗留偵測
32
33#define__UUID_CHARACTERISTIC_STAY_DETECTION0xD007
34
35//逗留感應(yīng)距離
36
37#define__UUID_CHARACTERISTIC_STAY_INDUCTION_DISTANCE0xD008
38
39//逗留保持時間
40
41#define__UUID_CHARACTERISTIC_STAY_INDUCTION_TIME0xD009
42
43//wifi配網(wǎng)服務(wù)
44
45#define__UUID_SERVICE_PROV_WIFI0xD100
46
47//WIFIssid和密碼
48
49#define__UUID_CHARACTERISTIC_SSID_AND_PSWD0xD101
50
51//---------------------------句柄---------------------------------
52
53/*ServiceGenericAccess*/
54
55#defineSMART_LOCK_SERV0x0001
56
57#defineSMART_LOCK_CHARACTER_SWITCH0x0002
58
59#defineSMART_LOCK_CHARACTER_VALUE_SWITCH0x0003
60
61#defineSMART_LOCK_CHARACTER_PASSWORD0x0004
62
63#defineSMART_LOCK_CHARACTER_VALUE_PASSWORD0x0005
64
65#defineSMART_LOCK_CHARACTER_DOORBELL_RINGTONE0x0006
66
67#defineSMART_LOCK_CHARACTER_VALUE_DOORBELL_RINGTONE0x0007
68
69#defineSMART_LOCK_CHARACTER_VOLUME0x0008
70
71#defineSMART_LOCK_CHARACTER_VALUE_VOLUME0x0009
72
73#defineSMART_LOCK_CHARACTER_BATTERY_LEVEL0x000a
74
75#defineSMART_LOCK_CHARACTER_VALUE_BATTERY_LEVEL0x000b
76
77#defineSMART_LOCK_CHARACTER_FORTIFICATION0x000c
78
79#defineSMART_LOCK_CHARACTER_VALUE_FORTIFICATION0x000d
80
81#defineSMART_LOCK_CHARACTER_STAY_DETECTION0x000e
82
83#defineSMART_LOCK_CHARACTER_VALUE_STAY_DETECTION0x000f
84
85#defineSMART_LOCK_CHARACTER_STAY_INDUCTION_DISTANCE0x0010
86
87#defineSMART_LOCK_CHARACTER_VALUE_STAY_INDUCTION_DISTANCE0x0011
88
89#defineSMART_LOCK_CHARACTER_STAY_INDUCTION_TIME0x0012
90
91#defineSMART_LOCK_CHARACTER_VALUE_STAY_INDUCTION_TIME0x0013
92
93#defineSMART_LOCK_PROV_SERV0x0014
94
95#defineSMART_LOCK_CHARACTER_SSID_AND_PSWD0x0015
96
97#defineSMART_LOCK_CHARACTER_VALUE_SSID_AND_PSWD0x0016

五、門鎖任務(wù)

門鎖任務(wù)負責(zé)接收其他任務(wù)對門鎖的請求，在smart_door_init初始化的時候注冊用戶的門鎖驅(qū)動，與具體門鎖驅(qū)動解耦。門鎖操作集和門鎖結(jié)構(gòu)體定義如下：

1structsmart_lock_ops
2
3{
4
5 smart_lock_err_t(*smart_lock_switch)(smart_lock_t*lock,uint8_tonoff);
6
7};
8
9structsmart_lock
10
11{
12
13 uint32_tinited:1;
14
15 uint32_tstate:1;
16
17 uint32_trsvd:30;
18
19 uint8_tmsg_num;
20
21 rt_thread_tthread;
22
23 rt_mq_tmsg;
24
25 structsmart_lock_ops*lock_ops;
26
27};

六、總結(jié)

有幸參加了rtthread和英飛凌聯(lián)合舉行的開發(fā)板測評活動，領(lǐng)到了心心念念的開發(fā)板，rtthread工作人員已經(jīng)適配好了英飛凌CY8C624ABZI的bsp和cyw43012的藍牙sdk，在實現(xiàn)智能門鎖的profile中，主要在回調(diào)中處理。開發(fā)過程得到了微信群里大佬們的幫助，也學(xué)習(xí)到了很多，感謝rtthread和英飛凌提供的機會。