蓝牙4.0BLE协议栈中串口应用详解

蓝牙4.0 BLE协议栈中的串口应用，就像是开发板和电脑之间的一座桥梁，承载着数据交互的重要任务。下面我们将通过生动的比喻，结合代码解读、原理说明以及时序图和流程图，深入理解这部分内容。

串口：数据交互的信使

串口作为开发板和电脑交互的工具，就如同古代传递书信的信使。初始化串口的过程，就像是为信使规划好传递信件的路线和方式，设置波特率如同确定信使的行进速度，中断设置则像是为信使安排的紧急联络机制。而向发送缓冲区发送数据或从接收缓冲区读取数据，就好比将信件放入邮筒或者从邮筒中取出信件。

蓝牙4.0 BLE协议栈：信使的调度中心

在蓝牙4.0 BLE协议栈中，串口的使用有了独特的方式，就如同信使加入了一个专业的调度中心。协议栈提供的三个关键函数HalUARTOpen()、HalUARTRead()、HalUARTWrite()，分别承担着打开通道、读取信件内容、发送信件的职责。

串口收发实验：信使的工作演练

以SimpleBLEPeripheral示例工程为基础的串口收发实验，就像是信使的一场工作演练。

• 代码解读：
  • 在“SimpleBLEPeripheral.c”文件中添加的代码，首先定义了一个数组uartbuf用于存储接收到的数据，就像准备了一个专门的信件收纳袋。rxCb函数作为回调函数，当有数据接收事件发生时，就会被调用，类似于信使收到新信件时的响应机制。

  #include "hal_uart.h"
  unsigned char uartbuf[152] ;
  static void rxCb(uint8 port,uint8 event)
  {
  HalUARTRead(0, uartbuf,19) ;//从串口读取19个数据存到uartbuf数组，如同从邮筒取出信件放入收纳袋
  if(osal_memcmp(uartbuf,"BLE_stack_uart_test",19))//判断接收的数据是否是指定字符串
    {
    HalUARTWrite(0, uartbuf,19) ;//将接收到的数据再发送出去，如同将信件原封不动地转发
    osal_memset( uartbuf,0,19);//清空数组，为下一次接收做准备，如同清空收纳袋
    }
  }
  

  • 在SimpleBLEPeripheral_Init()函数中添加的代码，用于配置串口参数并打开串口。halUARTCfg_t结构体就像是调度中心的任务配置表，包含了串口初始化所需的各种参数，如是否已配置、波特率、流控等。

  halUARTCfg_t uartConfig;
  uartConfig.configured    = TRUE;
  uartConfig.baudRate     = HAL_UART_BR_115200;
  uartConfig.flowControl = FALSE;
  uartConfig.callBackFunc = rxCb ;
  HalUARTOpen (0, &uartConfig);//根据配置表打开串口通道，如同为信使开启工作路径
  

• 回调函数揭秘：回调函数rxCb就像是信使的一个特殊任务指令。当特定的事件（如数据接收）发生时，系统会通过函数指针调用这个回调函数，就好比调度中心在特定情况下向信使下达特殊任务。定义和使用回调函数的过程如下：
  • 定义回调函数rxCb，编写数据接收和处理的逻辑。
  • 在初始化时，将rxCb函数的指针传递给uartConfig的callBackFunc成员，完成回调函数的注册，就像将任务指令交给调度中心备案。
  • 当数据接收事件发生，系统通过callBackFunc调用rxCb函数，执行相应操作。

实例测试：信使工作的检验

将程序编译下载到CC2540开发板并进行实例测试，就像是对信使工作的一次实际检验。当发现接收栏没有显示数据时，就如同信使在传递信件过程中出现了问题。经过排查发现，是因为蓝牙4.0 BLE协议栈的条件编译，没有正确开启UART功能，就好比没有为信使打开正确的工作通道。通过在IAR开发环境中定义HAL_UART=TRUE宏，就像是为信使打通了道路，从而使数据能够正常收发。

串口工作原理剖析：信使的工作机制

• 串口初始化：HalUARTOpen()函数就像是调度中心的总开关，根据不同的条件（如是否使用DMA、ISR等）调用不同的初始化函数，如HalUARTOpenDMA()。在HalUARTOpenDMA()函数中，对串口波特率的初始化就像是为信使设定行进速度，根据halUARTCfg_t结构体中baudRate的值，参考CC2540数据手册中的对应值，使用switch-case语句进行设置。同时，对DMA接收缓冲区的初始化，就像是为接收信件准备好仓库。

  static void HalUARTOpenDMA(halUARTCfg_t *config)
  {
  dmaCfg.uartCB = config->callBackFunc;
  if (config->baudRate == HAL_UART_BR_57600 ||
      config->baudRate == HAL_UART_BR_115200)
  {
      UxBAUD = 216;
  }
  else
  {
      UxBAUD = 59;
  }
  switch (config->baudRate)
  {
      case HAL_UART_BR_9600:
          UxGCR = 8;
          dmaCfg.txTick = 35;
          break;
      //其他波特率设置情况类似
  }
  dmaCfg.rxBuf[0] = *(volatile uint8 *)DMA_UDBUF;
  HAL_DMA_CLEAR_IRQ(HAL_DMA_CH_RX);
  HAL_DMA_ARM_IRQ(HAL_DMA_CH_RX);
  HAL_DMA_ARM_CH(HAL_DMA_CH_RX);
  osal_memset(dmaCfg.rxBuf, (DMA_PAD ^ 0xFF),HAL_UART_DMA_RX_MAX*2);
  }
  

• 数据接收与发送：在数据接收时，数据首先存放在DMA接收缓冲区，HalUARTRead()函数实际上调用HalUARTReadDMA()函数从DMA缓冲区读取数据，就像是从仓库中取出信件进行处理。发送数据时，HalUARTWrite()函数调用HalUARTWriteDMA()函数将数据写入DMA发送缓冲区，然后DMA自动将数据通过串口发送给PC机，就像是将信件放入邮车进行发送。

时序图和流程图展示

• 串口收发时序图