PSoC 6 BLE Pioneer Kit 评测系列（六）——蓝牙之秘

由 cathy 提交于周一, 5 二月 2018 - 10:35

PSoC 6——专为物联网而生的MCU

PSoC 6号称专为物联网而生，自然少不了互联与低功耗方面的特性。现有的互联技术中，大多还是以WiFi及BLE为主，我们都知道WiFi是耗电大户，但是WiFi可以直接接入现有的网络中，BLE虽则能实现低功耗传输，但是并不能直接接入现有的互联网中。比较而言，二者各有千秋，各有自己适用的场景。

PSoC 6 BLE Pioneer Kit提供的互联技术是BLE，低功耗毫无压力，只是联网时需要结合手机、平板等移动终端或者IoT网关才能实现真正的接入互联网，在当今的应用场景中，也不是大问题。

PSoC 6内置双核，包括一颗Cortex-M4内核及一颗Cortex-M0+内核。M4作为主处理器，最高运行主频达150MHz，可实现单指令周期乘法运算，主要完成大量的数据处理及计算，在低功耗方面，该内核能实现低至22-uA/MHz的功耗；M0+内核作为辅助内核，最高运行主频也高达100MHz，电流消耗低至15‑µA/MHz。

BLE并不稀奇，PSoC 6上值得稀罕的东西是该BLE是最新的BLE 5。虽然也有人称之为BLE 5.0，不过按照Bluetooth SIG的说法，就是BLE 5，而非5.0。BLE 5是全新的标准，并不只是BLE 4.2的简单改进。为了让用户更好的进行BLE相关的调试，PSoC 6 BLE Pioneer Kit套件内还提供了一个BLE USB DONGLE，基于BLE 4.2，结合CySmart程序，可以清楚的了解BLE通信过程中发生的各种事件。

打开PSoC Creator 4.2，咦，有新状况。

原来是license过期了，得重新申请一个，没有license，就没法继续用设计工具了。只是这个上面显示还是PSoC 3!

重新申请一个吧，记得填上自己的EMAIL，否则这个license code会发到别人家里去了。

用新申请的license code重新激活，现在终于OK了。

Cypress为PSoC 6开发套件提供了大量的例程，新手可以参考这些例程来入门，老鸟们也可以以此为参照，迅速建立自己的产品模型。在PSoC Creator里查找例程，如下

这个例程除了使用了BLE功能，也使用了墨水屏来显示一些指令提示，用来研究用正好。选择好示例工程后，PSoC 6 Creator会将所有必要的文件复制到当前工作区里，以独立的工程形式呈现给用户。值得称赞的是除了工程文件外，还有完整的PDF文档供用户参考。

示例提供的顶层设计参考如下

这里包括一个BLE组件，一个GPIO中断组件，一个MCWDT组件。其中BLE用来实现与其它设备的BLE通信功能，GPIO中断组件用来开始BLE广播，MCWDT组件则用来控制状态LED灯，显示BLE的当前工作状态。

双击BLE组件，弹出BLE设计窗口

General选项卡里设置的主要内容是GAP Role，这里是作为Peripheral，供其它设备来连接并使用蓝牙来控制及读取相关数据。

这个选项卡定义服务及特性，也就是GATT设置，每个服务都有自己特定的GUID，这是一个128位的数值，用来唯一区分每个服务及特性，实际上这里定义了3个服务，即滑动触摸、RGB三色LED及触摸按钮，其中触摸相关的信息会使用Notify的方式推送给Central，RGB LED则是用来显示用户发送的命令后实际执行的效果。

这里设置的GAP参数，包括设备名，广播参数的设置等，大部分使用默认值就好。

看上去很简单，然而实际上并没有这么简单，下面来说说具体设计自己的BLE通信时至少要注意哪几个问题。

第一个问题是UUID的选择，如果是自己设计BLE服务，需要使用UUID工具生成自己的UUID值，如果是在LINUX系统下，可以直接使用UUID命令即可，当然WINDOWS下也有不少工具软件可以用来生成UUID。

第二个问题，在设计具体的服务和特性时，要根据实际情况指定服务及特性的一些参数，如下

例如这里的LED控制部分，需要指定特性的一些属性，如读/写/通知等。另外也要指定属性值的长度及类型，例如这里的RGB控制属性就是一个4字节长度的无符号8位整形数组。

另外还有一个问题是字节的顺序，即大端还是小端的问题，当然如果只关心数据的RAW形式，倒是不要花太多的心思来了解这个问题。

为什么没有看到EINK的模块，这只是一个接口而已，通过代码来实现了，跟设计半毛钱关系也没有。

接下来生成代码，编译，下载到评估套件上，开始体验BLE。

BLE通信过程是不可见的，所以得借助特定的工具来查看这个通信过程，像NORDIC的nRF Connect之类的就行。前面介绍了，评估套件里包含一个BLE USB DONGLE，可以直接在PC上进行调试。

将USB DONGLE连接到PC的USB端口，启动CySmart软件，该软件是PSoC 6 Creator的一部分，默认已安装好了。

CySmart启动后立即会检测支持的设备是否存在，图中看到已检测到了USB DONGLE设备，产品名称是CySmart BLE 4.2 USB Dongle。

接下来点击Scan来进行设备扫描，如下

这里已经找到了咱们的设备，名称是BLE UI，另外还有MAC地址、RSSI等信息也都已列出。

如果要查看更详细的广播数据信息，可以在右侧的窗口中看到如上图所示的一些数据，一部分是广播标志如发现模式等信息，另一部分是广播数据，这部分数据里最重要的就设备名称，这里可以看到设备名为”BLE UI”。

按照一般的BLE通信过程，扫描到设备好，接下来就是连接到设备，发现服务等操作了。

这里连接设备后的界面，接下来的操作就只有一个：Discover All Attributes，点击后就会开始查找外设提供的所有属性，并且以列表的形式提供给用户查看及操作

该列表最下面的三个服务分别为CapSense Slider, RGB LED及CapSense Button，每个服务提供的特性也分别列出来了，选择其中一个属性，可以读取该属性的值，如果该属性值是可写的，也可以对其进行写入操作。

BLE的特性可以配置为Notify，这样一旦该值发生变化，就会及时通知Central。

这是CapSense Slider特性的相关配置值，该值包括一个0x2902的描述，即Client Characteristic Configuration，对该描述写入1后，CapSense Slider的值发生变化，就会通知到Central。

此时手指在CapSense Slider上滑动，检测到的值就会在CySmart上显示出来，如下

虽然我们不能直接感知BLE信号的传输，通过CySmart软件，结合USB DONGLE，整个BLE的通信过程尽在掌控！

接下来让我们通过BLE向设备写入一个数值，控制RGB LED的变化，先选中该特性，在右侧的窗口中写入所图所示的值。

注意操作步骤，先要选中RGB LED特性，注意前面的配置过程，一共是4个字节，其中第一个字节表示亮度值，后面分别代表RGB的分量值。

这是写入新值后开发套件上的实际运行效果。

小结

写到这里，似乎差不多了，不过这还只是BLE的通用属性，BLE 5呢，高速率，更远的距离呢？目前支持BLE 5的手机似乎只有Samsung Galaxy S8，限于条件，这里就不测试这俩特性了，如果有机会，以后再补上，毕竟2Mbps还是很有吸引力的！

在可穿戴市场，BLE似乎有一统江湖的趋势，在可以预见的未来，估计不会有太大的变化。PSoC中的BLE，最大的优势是设计及开发上的便利，图形化的配置模式，将传统BLE开发中的烦琐步骤极大的简化了，开发者可以将精力更多的专注于产品的功能，而不是实现的代码细节上，提升了效率的的同时，也减少了出错的可能。结合CySmart调试技术，将无形的BLE信号以可视化的方式呈现给开发者，毫无疑问，进一步增强了产品的竞争力。

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