应用笔记 | STM32WB基于Custom Template实现客户定制BLE私有协议

关键字：stm32wb，ble私有协议，定制
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1.引言
2.stm32cubemx 实现步骤
3.测试平台搭建及功能测试
4.小结
01
引言
stm32wb55是一款支持ble5.x的双核高性能mcu，针对ble的应用固件包stm32cube_fw_wb_v1.xx.xxprojectsp-nucleo-wb55.nucleoapplicationsble里面也提供了大量的例程，目前支持的标准gap服务例程在stm32cubemx中已有列出，或可以在固件包stm32cube_fw_wb_v1.xx.xx middlewareststm32_wpanlesvc中找到。然而，在实际的stm32wb意向客户中，使用ble私有协议来开发profile非标产品的客户占了绝大部分。读者可以去查看ble_p2pserver、ble_custom等例程，对于需要添加自定义att属性和服务的应用，现有例程里面stm32cubemx是无法自定义添加att属性和服务。但笔者发现，其实使用stm32cubemx的custom template是能实现上述功能的。
本文的目的旨在使用stm32cubemx以及custom template例程基于stm32wb55-nucleo实现基于ble私有协议的通用通信框架，使客户快速上手进行产品开发，且可以直接应用在产品上，应用框架的设计如下图所示。另外，本文还对ble协议栈的下载和升级注意事项做了详细指导，如果读者不熟悉这些内容，可以先行阅读。
如上图所示，使用手机app与stm32wb进行ble私有协议通信，一共设计了4种类型的数据访问：读/写、只写、只读、通知，这4种访问类型基本可以覆盖大部分数据访问场景
02
stm32cubemx实现步骤
2.1 创建ble工程添加并配置外设
请在搭建工程之前，下载安装最新的stm32cubemx和stm32cubewb
2.1.1 在stm32cubemx中点击“file”/“new project”在弹出对话框中输入“stm32wb55rg”创建一个新工程
2.1.2 工程配置如下图所示，配置工程名字、保存路径、选择编译工具、调整堆栈大小和选择需要的stm32cubewb的库文件（缺省为已安装的最新版本）。
2.1.3 系统配置：调试口
2.1.4 外设配置：添加外部高速晶振（hse）和低速晶振（lse）
2.1.5 外设配置：调试打印串口usart，手动将usart1引脚重映射到pb6/pb7
使能usart1的tx的dma功能和usart1的全局中断
2.1.6 外设配置：使能hesm，它完全由ble stack管理
2.1.7 外设配置：使能rf，它完全由ble stack管理。
2.1.8 外设配置：使能ipcc，它完全由ble stack管理。只需同时使能它的rx/tx中断即可。
2.1.9 外设配置：使能rtc，同时选择wakeup为“internal wakeup”和wakeup中断。
2.1.10 外设配置：配置时钟
2.1.11 外设配置：nvic的配置
至此，外设的配置和添加部分已经完成。
2.2 ble协议栈的添加及配置
2.2.1 协议栈配置：使能ble协议栈
2.2.2 协议栈配置：禁止“custom p2p server”并使能“custom template”自定义gatt通用模板
2.2.3 协议栈配置：新建一个gatt服务，其名称为“my_data_server
2.2.4 协议栈配置：gatt服务基本配置
2.2.5 协议栈配置：配置gatt读&写服务特征及属性值
2.2.6 协议栈配置：配置gatt写服务特征及属性值
2.2.7 协议栈配置：配置gatt读服务特征及属性值
2.2.8 协议栈配置：配置gatt通知服务特征及属性值
2.2.9 协议栈配置：配置gatt广播参数配置
2.2.10 协议栈配置：ble配对参数设置
2.2.11 协议栈配置：ble协议栈调试及打印配置（需依次序配置）
2.3 生成工程代码并初步测试
2.3.1 点击“generate code”生成工程代码
2.3.2 在生成的代码中添加ble trace&debug初始化代码
2.3.3 在“main.c”文件中取消“mx_uart_init（void）”的“static”属性
2.3.4 在“app_entry.c”文件中增加“debug”模块的初始化代码“appd_init（）”。
2.3.5 下载代码到stm32wb55-nucleo中运行。此时，在手机的蓝牙列表中，已经能成功地搜索添加的ble设备。说明debug和ble协议栈已经成功运行。
2.4 添加ble stack应用代码
为了便于对后续添加代码的理解，我们先将central（手机）与stm32wb进行ble通信的数据交互概括如下。所以需要将用户代码添加到custom_stm_event_handler()、custom_stm_app_notification()中。
ble应用代码添加：定义用户数据缓存。
在“custom_app.c”文件中定义4个用户缓存区数组。
ble事件驱动代码添加：
在“custom_stm.c”文件中的“custom_stm_event_handle r(void*event)”中依次为write_read_data_buf、write_data_buf、notify_data_buf特征和属性添加stack层的事件驱动代码，以使ble数据从stack层传递到app层。
添加特征1 events：write_read_data_buf（即user_write_read_data[]对应的写&读操作句柄）请求驱动代码。
上图对应的代码文本如下所示：
上图对应的代码文本如下图所示：
添加特征2 events驱动：write_data_buf（即user_write_data []对应的写操作句柄）代码。
上图对应的代码文本如下图所示：
添加特征3 events驱动：read_data_buf（即user_read_data[]对应的写操作句柄）代码
上图对应的代码文本如下图所示：
添加特征4 events驱动：notify_data_buf（即user_notify_data[]对应的写操作句柄）请求驱动已经由stm32cubemx自动完成了。notify_data_buf不用再手动添加。
ble应用数据代码添加：
在“custom_app.c”文件中的custom_stm_app_notification(custom_stm_app_notification_evt_t*pnotification)”添加代码，以将ble数据上传到4个user_xxx_data[]缓冲区，依次添加代码如下。
2.5 修改ble最大数据包传输长度
如果不修改，ble单包长度最大仅为23字节
1. 在“app_conf.h”中修改ble stack最大数据包长度（cfg_ble_max_att_mtu）
2. 在“app_ble.c”文件svcctl_userevtflowstatus_t_svc ctl_app_notification（void*pckt）中添加红色部分代码。
至此，所有代码更改完成。
03
测试平台搭建及功能测试
3.1 使用stm32cubeprogrammer ble协议栈安装（升级）
升级st-link固件以保证与stm32cubeprogrammer驱动是匹配的
查看当前fus版本，并将fus升级到最新版本
如果当前fus版本是0.5.3，fus固件使用“stm32wb5x_fus_fw_for_fus_0_5_3.bin”，否则fus固件使用“stm32wb5x_fus_fw.bin”，强烈建议阅读ble协议栈及fus升级详细说明“stm32cube_fw_wb_v1.13.3projects stm32wb_copro_wireless_binariesstm32wb5xrelease_notes.html”。
升级（安装）ble协议栈，根据mcu型号选择相应的固件和下载地址
3.2 测试平台搭建及验证
3.2.1 在android安卓应用市场下载安装“ble调试助手”
3.2.2 可发现设备“my_stm32wb”，并点击“connect”后可以发现application特征和属性访问服务，如下图所示。
3.2.3 设置ble最大单包传输长度为256字节，否则l2cap层传输超过23字节将自动分包。
3.2.4 手机app写数据访问（user_write_read_data[64]）测试
3.2.5 手机app读数据访问（user_write_read_data[64]）测试
3.2.6 手机app写user_write_data[64]测试
3.2.7 手机app读user_read_data[64]测试。
3.2.8 通知数据访问（user_notify_data[64])测试
至此，整个验证和测试过程完成。
04
小结
ble经过多年的发展和迭代，ble协议本身已是一个很复杂和庞大的协议族，如果希望开发自定义service和gatt应用时，若对底层协议不熟悉的话还是较为困难的。但是由于stm32良好的生态，特别是借助于我们的stm32cubemx+stm32cube_fw_ wb固件包，使得我们可以快速、高效地开发出各种ble应用。
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原文标题：应用笔记 | stm32wb基于custom template实现客户定制ble私有协议
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