全球最低功耗蓝牙单芯片DA14580的软件体系 －层次架构和BLE消息事件处理过程

在作者之前发表的《全球最低功耗蓝牙单芯片DA14580的系统架构和应用开发框架分析》、《全球最低功耗蓝牙单芯片DA14580的硬件架构和低功耗》、《全球最低功耗蓝牙单芯片DA14580的软件体系－RW内核和消息处理机制》三篇文章分析了DA14580的SDK开发目录结构、硬件架构、低功耗、RW内核和消息处理机制。本篇文章将深入到具体的源码去分析DA14580平台的软件层次架构和具体的BLE消息处理过程，以此佐证前面发表的文章。

一、软件层次架构

1.1 BLE协议栈

从中，我们可以看到，BLE协议栈可以大致分为应用层、profile服务层、BLE Host层（软件实现）、BLE controller层（硬件实现，属于基带部分），实际上硬件物理层还有射频层radio，即将基带信息调制到2.4G进行发射或者进行解调。

BLE host实现数据适配L2CAP、链路管理GAP、基础属性协议ATT，GATT是基于ATT进行封装并向上层提供接口服务，以让用户更方便地使用ATT来进行数据交互。他们都分别对应RW内核的一个或者多个task，例如GAP包括GAP管理和GAP控制两个task。

Profile层是基于GATT来向应用层提供数据通信服务的，每个profile都负责自己的专有的服务功能。例如，有电池服务、设备信息服务和自定义的一些profile等等。

GATT是负责基础的数据通信，而profile则是在GATT的基础上进行数据的本地处理。例如，GATT收到对方的写请求时会通知profile，由profile来决定怎么处理接收到的数据，可以写到属性字段中，也可以不写，profile也可以进一步给task_app发送通知。

各个profile是独立并且平等的，因为各个GATT都是平等服务的。每个profile都对应RW内核的一个task。

应用层是基于多个profile来实现自己的需求。由于RW内核实质是一个单任务内核，所以应用层是一个特别的task。其和所有的profile打交道，其控制所有profile，并处理各个profile的消息回调。

1.2  task层次

根据上面的分析，我们可以得到以下task层次图：

1.3  task列表

其定义在rwip_config.h中，如下：

可见，RW内核最大支持64个task，链路层task的优先级高，接着是profile，再是TASK_APP。

二、基于状态机的RW内核消息处理机制

Task数据结构如下：

RW内核是基于状态机对消息进行处理的。从ke_task_desc看来，一个task包括显式的状态处理state_handler和默认的状态处理default_handler。

state是task的状态机变量，task可能有多个状态，那么state_handler是状态处理集合，每个状态可能会处理多个消息回调，例如上层task会发送消息来执行调用，或者下层task发送消息来执行回调。

default_handler处理的消息代表该task在任意状态时都可能受到的消息，例如底层task发出的断开连接消息。

我们也可以得出，ke_state_handler代表一个状态下的多个消息处理。因此，state_handler是一个ke_state_handler数组，而default_handler则是ke_state_handler元素。

三、app_task

如上所述，app_task是一个特殊的task，它和所有的profile_tasks进行交互，执行调用和回调。基于RW内核的状态机消息处理机制，调用和回调都是通过发送消息来进行完成回调的。

app_task是通过ke_task_create(TASK_APP, &TASK_DESC_APP)来注册消息回调的，而TASK_DESC_APP赋值为：

TASK_DESC_APP= {NULL, &app_default_handler,                                             app_state,APP_STATE_MAX, APP_IDX_MAX};

可见，app_task只有默认的消息回调接口集app_default_handler。如下：

默认的消息回调接口集包括了GAP相关的消息（红色圈的部分），如BLE初始化过程的消息事件，和profile应用相关的数据通信消息事件。

接下来，我们着重分析GAP相关的消息事件，阐述BLE初始化的主要过程。

四、初始化过程

4.1 BLE初始化

Main_func函数中调用rwip_init()接口对RW的BLE部分进行初始化。该接口是固化代码，不对外公开。BLE初始化执行的过程中会发出相应的消息事件给app_task，以告诉app_task相应的状态，便于app_task主动执行调用下一阶段的初始化。

4.2  初始化过程分析

1.     GAPM_DEVICE_READY_IND

可见，当BLE初始化好后发出的第一个消息事件是GAPM_DEVICE_READY_IND。内核会执行回调gapm_device_ready_ind_handler，在该回调里面会向TASK_GAPM发出GAPM_RESET_CMD消息，即reset GAP管理模块。

2.     GAPM_CMP_EVT

当TASK_GAPM reset好管理模块后，会向task_app发出GAPM_CMP_EVT消息事件，内核会执行gapm_cmp_evt_handler，该回调会向TASK_GAPM发出GAPM_SET_DEV_CONFIG_CMD命令，以完成BLE设备配置。

3.     GAPM_CMP_EVT

当TASK_GAPM完成设备配置时，会再次向task_app发送GAPM_CMP_EVT消息，内核会执行gapm_cmp_evt_handler，这时会调用app_set_dev_config_complete_func，里面调用app_db_init创建GATT属性数据库。

app_db_init里面会向各个profileXXX_task发送一条XXX_CREATE_DB_REQ创建属性数据库的命令消息。

4.     XXX_CREATE_DB_CFM

各个profile调用GATT接口完成创建后，会向task_app发送XXX_CREATE_DB_CFM消息事件。内核会执行相应的回调，回调会向task_app（即自己发给自己）发送一个APP_MODULE_INIT_CMP_EVT消息。

5.     APP_MODULE_INIT_CMP_EVT

内核会执行app_module_init_cmp_evt_handler回调，该回调会再次调用app_db_init，回到第4步继续进行。当app_db_init发现所有profile的属性数据库都创建完毕时，会调用app_db_init_complete_func接口，该接口会开始广播，并开始应用相关的处理过程。

五、GAP建立连接过程的消息回调

Todo

六、数据通信过程中的消息回调

Todo

参考文献：《UM-B-015_DA14580 Software architecture v4.0.pdf》、《RW-BT-KERNEL-SW-FS.pdf》。

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