Zephyr NRF7002 实现AppleJuice
BLE的基础知识
ble的信道和BR/EDR的信道是完全不一样的。但是范围是相同的，差不多也都是2.4Ghz的频道。可以简单理解为空中有40个信道0~39信道。两个设备在相同的信道里面可以进行相互通信。
而这些信道SIG又重新编号：
这个编号就是把37 38 39。 3个信道抽出来，作为广播信道，其他都是数据信道。这篇文章主要讲广播，所以基本数据信息都是围绕37 38 39这三个信道上面的通信来讲的。
我们可以看到这3个信道是分散排列的。大家可以思考下为什么。
其实看下面一张图就知道了。
数据广播
广播组成部分
广播分为如下几个部分：
- 广播
- 扫描请求
- 扫描响应
广播的报文格式
{
"AD1":{
"Length":12,
"Data":{
"AD_Type":12,
"AD_Data":"123123"
}
},
"AD2":{
"Length":12,
"Data":{
"AD_Type":12,
"AD_Data":"123123"
}
}
}
记忆要点：每个元素里面有两个要素：1. 长度（length)， 2. 数据(data)
每个数据里面又包含两个元素：1. 类型（type), 2. 数据(data)
总结一下就是一个L T V模型（length， type， data）
这个length代表的是后面数据有多长，不包含length的长度。
总的Len一般不超过31字节
参考：
2. BLE 广播和扫描 — bluetoothlover_wiki 0.0.1 文档 (supperthomas-wiki.readthedocs.io)
AD_Type 官方定义
抓包参考：
APPLE JUICE功能实现
1.流程梳理
主要需要实现如下功能点：
- ble 广播开启和关闭
- ble GAP层各种参数的设置
- ble MAC地址动态修改
2.Zephyr 中相关接口：
功能接口：
| 接口名 | 功能描述 | 备注 |
|---|---|---|
| bt_enable | 开启BLE功能 | |
| bt_le_adv_start | 开启BLE广播 | |
| bt_le_adv_update_data | 更新BLE广播内容 | 此接口是否实时？未找到对应生效CallBack |
| bt_le_adv_stop | 关闭BLE广播 | |
| bt_id_create | 更新广播随机地址 |
注：
上述接口在执行完成后均会抛出回调：
/*
参数回调注册
*/
void bt_conn_cb_register(struct bt_conn_cb *cb);
struct bt_conn_cb {
//已建立新连接
void (*connected)(struct bt_conn *conn, uint8_t err);
//连接已断开
void (*disconnected)(struct bt_conn *conn, uint8_t reason);
//LE 连接参数更新请求
bool (*le_param_req)(struct bt_conn *conn,
struct bt_le_conn_param *param);
//LE 连接的参数已更新
void (*le_param_updated)(struct bt_conn *conn, uint16_t interval,
uint16_t latency, uint16_t timeout);
#if defined(CONFIG_BT_SMP)
//远程身份地址通过
void (*identity_resolved)(struct bt_conn *conn,
const bt_addr_le_t *rpa,
const bt_addr_le_t *identity);
#endif /* CONFIG_BT_SMP */
#if defined(CONFIG_BT_SMP) || defined(CONFIG_BT_BREDR)
//连接的安全级别已更改
void (*security_changed)(struct bt_conn *conn, bt_security_t level,
enum bt_security_err err);
#endif /* defined(CONFIG_BT_SMP) || defined(CONFIG_BT_BREDR) */
#if defined(CONFIG_BT_REMOTE_INFO)
//远程信息程序已完成
void (*remote_info_available)(struct bt_conn *conn,
struct bt_conn_remote_info *remote_info);
#endif /* defined(CONFIG_BT_REMOTE_INFO) */
#if defined(CONFIG_BT_USER_PHY_UPDATE)
//连接的 PHY 已更改
void (*le_phy_updated)(struct bt_conn *conn,
struct bt_conn_le_phy_info *param);
#endif /* defined(CONFIG_BT_USER_PHY_UPDATE) */
#if defined(CONFIG_BT_USER_DATA_LEN_UPDATE)
//连接的数据长度参数已更改
void (*le_data_len_updated)(struct bt_conn *conn,
struct bt_conn_le_data_len_info *info);
#endif /* defined(CONFIG_BT_USER_DATA_LEN_UPDATE) */
#if defined(CONFIG_BT_DF_CONNECTION_CTE_RX)
void (*cte_report_cb)(struct bt_conn *conn,
const struct bt_df_conn_iq_samples_report *iq_report);
#endif /* CONFIG_BT_DF_CONNECTION_CTE_RX */
#if defined(CONFIG_BT_TRANSMIT_POWER_CONTROL)
void (*tx_power_report)(struct bt_conn *conn,
const struct bt_conn_le_tx_power_report *report);
#endif /* CONFIG_BT_TRANSMIT_POWER_CONTROL */
struct bt_conn_cb *_next;
};
bt_data接口
Zephyr 封装好了部分gap填充接口，在编写广播数据（bt_data）数组的时候可以通过以下宏来辅助：
/**
* @brief Construct a new bt data object
*
* _type: GAP字段的类型
* _data: GAP RAW 数据
* _data_len: RAW数据长度
*/
#define BT_DATA(_type, _data, _data_len) \
{ \
.type = (_type), \
.data_len = (_data_len), \
.data = (const uint8_t *)(_data), \
}
/**
* @brief Construct a new bt data object
*
* _type: GAP字段的类型
* _bytes: GAP RAW 数据
*/
#define BT_DATA_BYTES(_type, _bytes...) \
BT_DATA(_type, ((uint8_t []) { _bytes }), \
sizeof((uint8_t []) { _bytes }))
参考：
5. BLE — BL_MCU_SDK 开发指南 0.3 文档 (gitee.io)
Zephyr API文档：通用访问配置文件（GAP） (zephyrproject.org)
3. 广播数据填充
AD_Data字段：
static const struct bt_data ad[] = {
BT_DATA_BYTES(BT_DATA_MANUFACTURER_DATA,
0x4c, 0x00, 0x07, 0x19, 0x07, 0x0a, 0x20,
0x75, 0xaa, 0x30, 0x01, 0x00, 0x00, 0x45,
0x12, 0x12, 0x12, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00)};
开启广播的时候将ad传入，即可完成广播数据设置。
4.随机地址切换
Apple对于相同MAC地址的设备仅会进行一次弹窗，因此如果想要让手机不断的弹出设备提示框就需要定期修改BLE的MAC地址，代码如下：
bt_addr_le_t local_mac_addr;
size_t localmac_size = 1;
static bt_addr_le_t myaddr = {
.type = BT_ADDR_LE_RANDOM,
/* fixed MAC addres */
.a = {
.val = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0xc6},
},
};
printk("bt_id_create\r\n");
err = bt_id_create(&myaddr, NULL);
if (err < 0)
{
printk("bt_id_create err!\r\n");
}
小思考：这里思考了下苹果的设计美学，以AirPods为例。通常情况下设备为了节约电池电量并不会一直进行BLE广播，而是在每次打开电池仓时才唤醒ble芯片，关闭电池仓之后进入超低功耗模式。BLE设备的程序在每次唤醒的时候程序会从新启动，所以MAC地址发生改变。
效果演示
问题和解决方法
-
问题描述：使用
7002DK开发板运行时出现如下问题。
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原因分析：默认情况下adv字段允许的最大长度为31字节， 当数据填充超出会出现上述报警。
-
解决方法：可以开启ble的
拓展广播功能来增加最大数据长度。相关配置可以参考Demoperiodic_adv，相关Menuconfig修改点如下图所示：
完整代码：
/**
* @file main.c
* @author Argon
* @brief BLE Apple
* @version 0.1
* @date 2024-01-20
*
* @copyright Copyright (c) 2024
*
*/
#include