Обмен данными между Android-приложением и nRF52832. Часть 3. Широковещание

Всем привет! Во второй части статьи был приведён пример коммуникаций между Android и nRF52832 при наличии между ними соединения, т.е. по протоколу GATT. Однако, для случаев, когда достаточно односторонней передачи медленно меняющихся данных, можно ограничиться протоколом GAP и отправлять данные в составе широковещательных пакетов.

↑ Видео-демонстрация проекта

Как видите, отчётливо просматривается запаздывание реакции Android на изменение состояния светодиода и кнопок. Связано это с отсутствием синхронизации между центральным и периферийным устройствами. Поэтому, в широковещательных пакетах предпочтительно передавать данные, значение которых меняется значительно реже сканирования центральным устройством.

↑ Код для nRF52832

Программа с периодом в 300 мс отправляет в эфир широковещательный пакет с информацией о состоянии светодиода (пин P0.17) и двух кнопок (пины P0.13 и P0.14), за управление которыми ответственны библиотеки led

#ifndef LED_H_
#define LED_H_

#include "nrf.h"

#define LED           17

#define LED_OFF       NRF_GPIO->OUT |= (1UL << LED)
#define LED_ON        NRF_GPIO->OUT &= ~(1UL << LED)

#define LED_IS_OFF    (NRF_GPIO->OUT & (1UL << LED))
#define LED_IS_ON     !LED_IS_OFF      

void ledInit();

extern unsigned char ledCounter;

#endif /* LED_H_ */

#include "led.h"

unsigned char ledCounter = 0;

void ledInit() 
{
  NRF_GPIO->PIN_CNF[LED] = (GPIO_PIN_CNF_DIR_Output << GPIO_PIN_CNF_DIR_Pos);
  LED_OFF;
}

и buttons

#ifndef BUTTONS_H_
#define BUTTONS_H_

#include "nrf.h"

#define BUTTON_1_PUSHED      (NRF_GPIO->IN & (GPIO_IN_PIN14_High << GPIO_IN_PIN14_Pos)) == 0
#define BUTTON_1_RELEASED    (NRF_GPIO->IN & (GPIO_IN_PIN14_High << GPIO_IN_PIN14_Pos)) != 0
#define BUTTON_2_PUSHED      (NRF_GPIO->IN & (GPIO_IN_PIN13_High << GPIO_IN_PIN13_Pos)) == 0
#define BUTTON_2_RELEASED    (NRF_GPIO->IN & (GPIO_IN_PIN13_High << GPIO_IN_PIN13_Pos)) != 0

void buttonsInit();

#endif

#include "buttons.h"

void buttonsInit()
{
  NRF_GPIO->PIN_CNF[13] = (GPIO_PIN_CNF_DIR_Input << GPIO_PIN_CNF_DIR_Pos) | (GPIO_PIN_CNF_PULL_Pullup << GPIO_PIN_CNF_PULL_Pos); 
  NRF_GPIO->PIN_CNF[14] = (GPIO_PIN_CNF_DIR_Input << GPIO_PIN_CNF_DIR_Pos) | (GPIO_PIN_CNF_PULL_Pullup << GPIO_PIN_CNF_PULL_Pos);
}

В качестве шаблона main.c принят файл из примера beacon SDK 17. В дополнение к имеющимся данным (тип устройства, длина данных, UUID, RSSI) широковещательный пакет содержит три байта данных о состоянии светодиода и кнопок.

static uint8_t m_beacon_info[APP_BEACON_INFO_LENGTH] =
{
  APP_DEVICE_TYPE,     // Device type.
  APP_ADV_DATA_LENGTH, // Length of the manufacturer specific data.
  APP_BEACON_UUID,     // 128 bit UUID value.
  0,                   // Empty byte
  0, 0, 0,             // Led and Buttons states
  APP_MEASURED_RSSI    // TX power.
};

Кроме того, в функцию timers_init добавлены фрагменты инициализации и включения таймера, который с вышеуказанным периодом вызывает обработчик adv_data_update:

static void timers_init(void)
{
  ret_code_t err_code = app_timer_init();
  APP_ERROR_CHECK(err_code);

  err_code = app_timer_create(&adv_data_update_timer_id, APP_TIMER_MODE_REPEATED, adv_data_update);
  APP_ERROR_CHECK(err_code);  

  err_code = app_timer_start(adv_data_update_timer_id, APP_TIMER_TICKS(ADV_DATA_UPDATE_TIME), NULL);
  APP_ERROR_CHECK(err_code); 
}

А также прописан код самого обработчика, который:
• с периодом в 1.5 с меняет состояние светодиода на противоположное,
• проверяет состояние кнопок,
• приостанавливает широковещание,
• обновляет данные в m_beacon_info,
• возобновляет широковещание.

static void adv_data_update(void * p_context)
{
  ret_code_t err_code;

  sd_ble_gap_adv_stop(m_advertising.adv_handle);

  ledCounter++;
  if(ledCounter == 5)
  {
    ledCounter = 0;
    if(LED_IS_OFF)
    {
      LED_ON;
      NRF_LOG_INFO("led ON")
      m_beacon_info[19] = 1;
    }
    else if(LED_IS_ON)
    {
      LED_OFF;
      m_beacon_info[19] = 0;
      NRF_LOG_INFO("led OFF");
    }        
  }

  if(BUTTON_1_PUSHED)
  {
    m_beacon_info[20] = 1;
    NRF_LOG_INFO("button 1 pushed");
  }
  else if(BUTTON_1_RELEASED)
  {
    m_beacon_info[20] = 0;
    NRF_LOG_INFO("button 1 released");        
  }    

  if(BUTTON_2_PUSHED)
  {
    m_beacon_info[21] = 1;
    NRF_LOG_INFO("button 2 pushed");        
  }
  else if(BUTTON_2_RELEASED)
  {
    m_beacon_info[21] = 0;
    NRF_LOG_INFO("button 2 released");        
  }    

  err_code = ble_advdata_encode(&advdata, m_adv_data.adv_data.p_data, &m_adv_data.adv_data.len);
  APP_ERROR_CHECK(err_code);

  err_code = sd_ble_gap_adv_set_configure(&m_adv_handle, &m_adv_data, &m_adv_params);
  APP_ERROR_CHECK(err_code);

  err_code = sd_ble_gap_adv_start(m_adv_handle, APP_BLE_CONN_CFG_TAG);
  APP_ERROR_CHECK(err_code);  
}

Основная функция инициализирует устройство и запускает широковещание:

int main(void)
{
  log_init();
  ledInit();
  buttonsInit();
  timers_init();
  power_management_init();
  ble_stack_init();
  advertising_init();
  advertising_start();

  while(1)
  {
    idle_state_handle();
  }
}

↑ Android-приложение

В манифесте прописаны разрешения на работу с Bluetooth.

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools">

    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />
    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_SCAN" />
    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_CONNECT" />
    <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" />
    <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />

    <application
        android:allowBackup="true"
        android:dataExtractionRules="@xml/data_extraction_rules"
        android:fullBackupContent="@xml/backup_rules"
        android:icon="@mipmap/ic_launcher"
        android:label="@string/app_name"
        android:supportsRtl="true"
        android:theme="@style/Theme.Gap"
        tools:targetApi="31">
        <activity
            android:name=".MainActivity"
            android:exported="true">
            <intent-filter>
                <action android:name="android.intent.action.MAIN" />

                <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
            </intent-filter>
        </activity>
    </application>

</manifest>

В xml-файле определены параметры:
• кнопки сканирования BLE-устройств,
• текстовых полей, отражающих состояния светодиода и кнопок nRF52832.

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    tools:context=".MainActivity">

    <TextView
        android:id="@+id/ledTextView"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:gravity="center"
        android:text="led off"
        android:textSize="30dp"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"
        app:layout_constraintHorizontal_bias="0.492"
        app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"
        app:layout_constraintVertical_bias="0.442" />

    <TextView
        android:id="@+id/button1TextView"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:gravity="center"
        android:text="button 1 is released"
        android:textSize="30dp"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"
        app:layout_constraintHorizontal_bias="0.496"
        app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"
        app:layout_constraintVertical_bias="0.587" />

    <TextView
        android:id="@+id/button2TextView"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:gravity="center"
        android:text="button 2 is released"
        android:textSize="30dp"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"
        app:layout_constraintHorizontal_bias="0.496"
        app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"
        app:layout_constraintVertical_bias="0.753" />

    <Button
        android:id="@+id/button"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:onClick="scan"
        android:text="Scan"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent"
        app:layout_constraintHorizontal_bias="0.495"
        app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"
        app:layout_constraintVertical_bias="0.279" />

</androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout>

Java-код:
а) По нажатию кнопки сканирует BLE-устройства.

    public void scan(View view) {
        if (scanner != null) {
            if (ActivityCompat.checkSelfPermission(MainActivity.this, Manifest.permission.BLUETOOTH_SCAN) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
                ActivityCompat.requestPermissions(MainActivity.this, new String[]{Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION}, 1);
            }
            scanner.startScan(filters, scanSettings, scanCallback);
            Toast.makeText(this, "scanning...", Toast.LENGTH_LONG).show();
        } else {
            Toast.makeText(this, "could not get scanner object", Toast.LENGTH_LONG).show();
        }
    }

б) Отражает в текстовых полях актуальные данные по состоянию светодиода и кнопок.

    private final ScanCallback scanCallback = new ScanCallback() {
        @Override
        public void onScanResult(int callbackType, ScanResult result) {
            device = result.getDevice();
            Toast.makeText(MainActivity.this, "device with address" + "\n" + device.getAddress() + "\n" + "found", Toast.LENGTH_LONG).show();
            if (ActivityCompat.checkSelfPermission(MainActivity.this, Manifest.permission.BLUETOOTH_SCAN) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
                ActivityCompat.requestPermissions(MainActivity.this, new String[]{Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION}, 1);
            }
            byte[] data = result.getScanRecord().getManufacturerSpecificData(89);
            if(data[19] == 1) {
                ledTextView.setText("led on");
            }
            else if(data[19] == 0) {
                ledTextView.setText("led off");
            }
            if(data[20] == 1) {
                button1TextView.setText("button 1 is pressed");
            }
            else if(data[20] == 0) {
                button1TextView.setText("button 1 is released");
            }
            if(data[21] == 1) {
                button2TextView.setText("button2 is pressed");
            }
            else if(data[21] == 0) {
                button2TextView.setText("button2 is released");
            }
        }
    };

↑ Файлы

🎁Исходники android.zip  10.64 Mb ⇣ 11
🎁Исходники nrf52832.zip  50.36 Kb ⇣ 8

Спасибо за внимание!