【BLE】CC2541之电池电量服务
一、简介
本篇以SimpleBLEPeripheral工程为例，介绍如何添加一个电池电量服务。
二、实验平台
协议栈版本：BLE-CC254x-1.4.0
编译软件： IAR 8.20.2
硬件平台： Smart RF开发板
手机平台： 红米1S
安卓系统： Android 4.3
APP： BLE Device Monitor
三、版权声明
博主：甜甜的大香瓜
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四、CC2541的电池电量服务简介
1、电池电量服务是什么？
答：它是电池电量专用的服务，手机能通过这个服务获取到CC2541的电池电量。
2、为什么需要电池电量服务？
答：CC2541一般通过USB直接供电或纽扣电池供电。其中通过纽扣电池供电的方式，纽扣电池的电量使用情况是用户必须知道的数据。
否则手机与CC2541通信不成功，到底是CC2541死机了还是没电了，就说不清楚了。
3、通过什么方式获取电池电量？
答：
方法一、通过内部的10bit的adc通道采集电池电量（最高位是符号位，所以实际是9bit精度）。
方法二、通过最高12bit的adc通道采集电池电量（最高位是符号位，所以实际是11bit精度）。
4、采集电池电量是如何计算的？
答：
把CC2541的纽扣电池电压从2.0v～3.0v，当做电量的0%～100%。（香瓜猜测这么做是因为2~3V正好是CC2541的正常工作电压）
而CC2541的内部带符号的10bit的adc通道，量程范围为0～511，使用的参考电压为1.25v。
由于adc只有1.25v的参考电压，不能采集到2~3v的电压，因此我们把电池电压经过分压后采集，也就是采集1/3的电池电压，adc把2v/3~3v/3当做电压的0%～100%。
因此，由以上信息获得一个公式：（v/3）/ 1.25 = adc/511
其中，v是电池的实际纽扣电池的电压，adc是2541采集到的数值。
当v= 2时，adc=273。也就是CC2541采集到的adc值为273时，电压值为2v，是0%的电量。
当v= 3时，adc=409。也就是CC2541采集到的adc值为409时，电压值为3v，是100%的电量。
假设2v~3v时的变化是线性的，则可得到下图：
其中上图的Xadc和percentage是当前读到的adc值和当前电量的百分比。
利用两个相似三角形的特性，可以得到公式：
Percentage / (X – 273) = 100 / 136
变换后为：
Percentage = (X - 273) * 25 / 34
由上式四舍五入提高计算精度则有：
Percentage = [(X - 273) * 25 + 33] / 34
五、代码修改
1、保证项目中有hal_adc.c和hal_adc.h
2、在工程的PROFILES分类中添加battservice.c与battservice.h两个文件
两文件路径：C:\Texas Instruments\BLE-CC254x-1.4.0\Projects\ble\Profiles\Batt
3、IAR设置中添加俩路径
4、开启ADC的宏
5、添加电池服务的头文件（simpleBLEPeripheral.c中）
#include "battservice.h"
6、定义一个电池默认临界值的宏（simpleBLEPeripheral.c中）
#define DEFAULT_BATT_CRITICAL_LEVEL 6
定义为6，也就是电量低于6%时CC2541会主动notify通知主机电量过低。
7、添加初始化电池电量的代码（simpleBLEPeripheral.c的SimpleBLEPeripheral_Init()函数中）
void SimpleBLEPeripheral_Init( uint8 task_id )
{
simpleBLEPeripheral_TaskID = task_id;
//电池服务
{
uint8 critical = DEFAULT_BATT_CRITICAL_LEVEL;
Batt_SetParameter( BATT_PARAM_CRITICAL_LEVEL, sizeof (uint8 ), &critical );/* 设置默认临界电量 */
}
Batt_AddService(); /* 添加电池服务 */
Batt_Register(BattCB); /* 注册电池服务的应用回调函数 */
……
}
8、定义电池电量服务的回调函数（simpleBLEPeripheral.c中）
//******************************************************************************
//name: BattCB
//introduce: 电池电量服务的回调函数
//parameter: event:事件
//return: none
//author: 甜甜的大香瓜
//changetime: 2015.12.13
//******************************************************************************
static void BattCB(uint8 event)
{
if (event == BATT_LEVEL_NOTI_ENABLED)
{
if (gapProfileState == GAPROLE_CONNECTED)
{
}
}
else if (event == BATT_LEVEL_NOTI_DISABLED)
{
}
}
回调函数的作用只是在开、关通知时告知应用层。
回调函数是在下面的情况被调用的：
static void BattCB(uint8 event);
10、添加一段周期监测电量的代码（simpleBLEPeripheral.c中）
static void performPeriodicTask( void )
{
if ( gapProfileState == GAPROLE_CONNECTED )
{
// perform battery level check
Batt_MeasLevel( );
}
}协议栈默认的周期事件是5S。也就是连接状态下，每5S会执行上面的代码去更新电量。
当电量小于我们设置的DEFAULT_BATT_CRITICAL_LEVEL（本篇设置为6）时，会在Batt_MeasLevel( )函数里主动notify告知主机。
六、实验结果
1、仿真查看adc采集到的电量
单步执行查看内部adc采集到的电源值为459
将adc=459，代入公式“（v/3）/ 1.25 = adc/511”中，得到v=3.36839530332681
2、万用表测试开发板的电源电压
实测VCC=3.20V
3、用手机app查看电源电量百分比
由于暂时使用USB供电，所以实测电压在3.20V，大于3V的都算100%电量。
因此读出了默认值0x64，也就是电量100%。
七、相关问题
1、实测外部电压2V时，对应为10%的电量，偏差太大怎么办？
答：
1）实测2V、3V时的ADC值（假设测出2V对应为287、3V对应为425）。
2）修改宏定义（Battservice.c中）
// ADC voltage levels #define BATT_ADC_LEVEL_3V 425//409 #define BATT_ADC_LEVEL_2V 287//273