BLE开发（TI CC254x）之一主多从方案（蓝牙项目纪实）
近期一个BLE项目，整套方案做下来发现虽然需求特殊，但是根据这个项目可以衍生出BLE设备一主多从的一般性方法。
项目的需求基本如下：
1.实现基于CC2541芯片的蓝牙主机固件代码，要求主机1拖4从机；
2.上电自动、同时连接4个BLE设备；
3.身份识别需求：扫描绑定这4个唯一设备，不允许自动连接其他BLE设备
4.同时连接的情况下，读取4个BLE设备的通知型数据，并串口封包转发。
这个项目的麻烦在于需求3，4的实现，需求2要求上电自动连接多个BLE设备本来问题不大，但是需求3要求设备绑定，于是最初考虑的方法是：
1.采取广播包识别设备UUID的方式，类似iBeacon广播包中16个字节的UUID，可以作为唯一身份识别；
2.读取扫描应答包的设备名作为唯一识别标准；
3.根据设备的Mac地址作为设备的身份识别。
iBeacon是苹果推出的基于BLE4.0技术的应用层解决方案，主要利用BLE广播包进行信息的推送等服务，在长度受限的广播包中定义了16个字节的UUID，作为iBeacon设备的唯一识别码，这也是蓝牙2.4G作为有源RFID的一个方案之一。应该来说，在广播包里存放身份ID是最佳方案，无需建立连接即可唯一识别设备。
但是，这个项目的4个从机： 血压、血氧、血糖、血脂设备均为固定蓝牙设备，我无法修改其固件代码，只能动主机代码。
好吧，既然不能动从机，只能主机去想办法解决了。于是想到了方法2和3，方法2相比3实现起来要更麻烦，扫描应答包是从机对主机扫描的回应包，设备名存在于此包中，况且设备名不一定唯一（虽然该项目的四个设备名不同），考虑到一般性，决定采取Mac地址匹配的方法来进行设备筛选和上电自动绑定。
需求4的麻烦在于如果采用Mac来识别设备并同时连接多个设备后，如何分别打开各设备的通知，从而读取各从机的通知型数据。答案是：依据连接时的handle，多从机时新建一个MulticonnHandle[]来存储从机的连接handle，因此最终确定的方案如下：
上电自动扫描+Mac地址匹配+自动连接+开启通知/断开连接
从一般性来说，该方案可以适用于：需要识别绑定专属BLE设备（无密码配对过程），并且一主多从通信的情况。
首先声明：CC2540/1芯片最多只能同时连接3个BLE设备，受芯片能力所限，官方解释如下
所以本方案也最多只能支持1拖3,要支持更多从机请选择CC2640/CC2650芯片。
具体实现如下：（基于simpleBLECentral.eww工程）
1.加入上电自动扫描
在simpleBLECentral_ProcessEvent()函数的设备启动事件下加入扫描的代码：
uint16 SimpleBLECentral_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )
{
...
//设备启动事件
if ( events & START_DEVICE_EVT )
{
// Start the Device
VOID GAPCentralRole_StartDevice( (gapCentralRoleCB_t *) &simpleBLERoleCB );
// Register with bond manager after starting device
GAPBondMgr_Register( (gapBondCBs_t *) &simpleBLEBondCB );
//设备已启动，进入上电自动扫描
if ( !simpleBLEScanning & simpleBLEScanRes == 0 )
{
simpleBLEScanning = TRUE;
simpleBLEScanRes = 0;
GAPCentralRole_StartDiscovery( DEFAULT_DISCOVERY_MODE,
DEFAULT_DISCOVERY_ACTIVE_SCAN,
DEFAULT_DISCOVERY_WHITE_LIST );
//LCD_WRITE_STRING( "Scanning...", HAL_LCD_LINE_1 );
NPI_PrintString("Scanning...\n");
}
else
{
//LCD_WRITE_STRING( "No Scan", HAL_LCD_LINE_1 );
NPI_PrintString("Scanning Canceled\n");
}
return ( events ^ START_DEVICE_EVT );
}
if ( events & START_DISCOVERY_EVT )
{
simpleBLECentralStartDiscovery( );
return ( events ^ START_DISCOVERY_EVT );
}
// Discard unknown events
return 0;
}
2.实现Mac匹配算法绑定多从机
（1）在全局定义devMacList[MAX_DEVICE_NUM][B_ADDR_LEN]来预存指定设备的Mac，并实现Mac匹配算法。
预存Mac地址时需注意16进制序列逆序存储，主机扫描的设备列表的Mac存储在simpleDevList[].addr，如：（此处以两个从机为例）
static uint8 devMacList[MAX_DEVICE_NUM][B_ADDR_LEN]={//预存Mac地址
{0xB8,0x43,0xA2,0x21,0xF8,0x5C},//十六进制序列逆序存储！与扫描存储的Mac地址对应，0x5CF821A243B8
{0xAE,0x2D,0x42,0xBE,0x7C,0x08},
};//Mac地址匹配算法
//循环将simpleBLEDevList[i].addr的值提取，在devMacList中查找匹配的mac，若存在则记录对应的下标
int findMacAddrMatching(int devMacRes[])
{
int k=0,num=0;
int i=0,j=0;
for(i=0;i//数组比较函数，两个数组完全相等返回TRUE,否则返回FALSE
static bool isArrayEqual(uint8 arr1[],uint8 arr2[],uint8 arr1_length,uint8 arr2_length)
{
int i=0;
if(arr1_length!=arr2_length)return FALSE;
for(i=0;i
//打印所有设备Mac
NPI_PrintString("device list:\n");
for(k=0;k测试发现，打印的Mac地址是所有扫描到的设备，执行Mac匹配函数后4个专属设备在设备列表里的下标被成功保存到devMacResult[]中。
3.加入自动连接功能
在调用Mac匹配后，只需根据devMacResult[]中保存的下标以此发起连接请求。
但是每次连接发起后都会进入到GAP_LINK_ESTABLISHED_EVENT事件处理中，为保证逐个连接成功，还加入了自动连接标志进行调回处理。
示例代码如下：
//自动连接
//连接第1个
if(devMacNum > 0)
{
HalLedSet(HAL_LED_3, HAL_LED_MODE_ON ); //开LED3
uint8 addrType;
uint8 *peerAddr;
simpleBLEScanIdx = devMacResult[0];
// connect to current device in scan result
peerAddr = simpleBLEDevList[simpleBLEScanIdx].addr;
addrType = simpleBLEDevList[simpleBLEScanIdx].addrType;
simpleBLEState = BLE_STATE_CONNECTING;
GAPCentralRole_EstablishLink( DEFAULT_LINK_HIGH_DUTY_CYCLE,
DEFAULT_LINK_WHITE_LIST,
addrType, peerAddr );
HalLedSet(HAL_LED_3, HAL_LED_MODE_OFF );
}
//连接第2个
SECOND:
if(devMacNum > 1)
{
...
} MultiConnHandle[connHandle_num]=ppEvent->linkCmpl.connectionHandle;
connHandle_num++;存储了连接handle的MulticonnHandle[]将作为后面断开多从机连接和读取多从机数据的依据。
示例代码如下：
//自动连接标志加1，开始连接下一个设备
autoConnectFlag++;
if(autoConnectFlag==1)
goto SECOND;
else if(autoConnectFlag==2)
goto THIRD;
...
else if(autoConnectFlag==MAX_DEVICE_NUM)
autoConnectFlag=0;//达到最大连接数后，结束上电连接任务4.加入断开连接功能
一主多从条件下，要断开所有从机的连接，必须区分各个设备，读写数据也是一样，幸好连接事件中我们已保存各从机的连接handle。
示例代码如下：
if(connHandle_num==1)
GAPCentralRole_TerminateLink( MultiConnHandle[0]);
else if(connHandle_num==2)
GAPCentralRole_TerminateLink( MultiConnHandle[1]);
...
NPI_PrintString("Disconnecting...\n");5.读写特征值数据并处理
对于非通知型数据可以直接调用GATT_WriteCharValue和GATT_ReadCharValue读写数据，根据连接handle区分即可,如读取第一个设备的特征值：
if ( simpleBLEDoWrite )
{
// Do a write
NPI_PrintString("Writing...\n");
attWriteReq_t req;
req.handle = simpleBLECharHdl;
req.len = 1;
req.value[0] = simpleBLECharVal;
req.sig = 0;
req.cmd = 0;
status = GATT_WriteCharValue(MultiConnHandle[0], &req, simpleBLETaskId );
}
else
{
// Do a read
NPI_PrintString("Reading...\n");
attReadReq_t req;
req.handle = simpleBLECharHdl;
status = GATT_ReadCharValue(MultiConnHandle[0], &req, simpleBLETaskId );
}
if ( status == SUCCESS )
{
simpleBLEProcedureInProgress = TRUE;
simpleBLEDoWrite = !simpleBLEDoWrite;
}
} 对于通知型数据，实际是往CCC标志位写0x0001打开通知，多从机情况下只需依次打开通知监听即可，示例打开一个设备的通知，代码如下：
attWriteReq_t req;
req.handle = BLE_NotifyChar_Handle+1;
req.len = 1;
req.value[0] = 0x01;
req.sig = 0;
req.cmd = 0;
status = GATT_WriteCharValue( MultiConnHandle[0], &req, simpleBLETaskId ); 读取到数据后，在simpleBLECentralProcessGATTMsg()中处理接收的数据，如数据的串口转发等。
至此，完成BLE一主多从的通信过程。