讲座视频 - 低功耗蓝牙 - 理论

大家好，我是 John Valvano。 在本模块中，我们将讨论 低功耗蓝牙。 在前一个模块中，我们讨论了 Wi-Fi 以及无线射频。 现在，让我们来讨论一下蓝牙和 低功耗蓝牙。 我们将会看到这个客户端服务器范例， 我们将会使用 CC2650 BosterPack 来实现这一范例。 我们将会深入研究 BLE，因此我们将 讨论配置文件、服务、特征等方面的内容。 而且我说过，蓝牙通信的 实现将大部分在 CC2650 内完成，该器件本身是一个完整的 微控制器。 在本讲座的结尾部分，我们将讨论 简单网络处理器， 它在 CC2650 中实现， 以及简单应用处理器，在 MSP432 中实现。 好，让我们开始吧。 蓝牙需要进行配对操作。 换句话说，我们将通过无线链路 将两个对象配对。 在创建 BLE 设备时， 该设备有两条路可走，一个是作为从设备， 另一个是作为主设备。 现在，我们的 MSP432 和 CC2650 将沿着这条路走下去，成为这个系统的从设备 或服务器。 而智能物件，也就是 您手中的智能设备，将会成为主设备。 我们将向您展示它的工作方式。 您的 MSP432 将协同 CC2650 作为服务器。 换句话说，它将拥有 客户端或主设备想知道的数据。 而客户端，智能物件，智能设备， 可以发送请求，比如，嘿机器人，直走， 嘿机器人，转弯，或者嘿机器人，你看到前面有什么？ 它将发送请求至 MSP432， 然后，后者将根据需要做出响应。 会有一个模式允许我们 向这个方向传输数据。 但是，在客户端服务器范例中， 大体上还是要遵守主从协议， 即主设备将发起通信， 而从设备将根据需要做出响应。 这个系统便是通过这种方式 从高层开始工作。 让我们来进行深入探讨。 蓝牙的整个数据层 从一个配置文件开始。 配置文件代表它可以实现的所有功能。 然后，配置文件由一个、两个、 三个或许多服务组成，服务可以说是它可以 实现的功能的子集。 然后在每个服务内， 又会有一组特征。 特征对我们来说是最容易理解的 概念。 将特征看成一个变量， 一段数据。 这段数据将在主设备，即您的 智能物件，与从设备，即您的 CC2650 和 MSP432 之间进行共享。 例如，我们可能会有一段称为 发光二极管的数据。 如果主设备写入该发光二极管操作， 便会发生实际的 LED 操作。 我们将会看到，特征具有各种属性， 主设备是否能读写该特征， 主设备是否只能读取该特征，或只能写入该特征， 或者这是我们的传输通知， 此时数据会从从设备传输回主设备。 我们将会看到，当我们构建这一系统时， 我们将会设置特征， 它本质上是我将在这个 低功耗蓝牙网络上共享的数据。 接下来要深入研究它是如何工作的， 这是一个相当复杂的协议。 这是 -- 请注意，我们将从配置文件开始。 我们要使用的配置文件 是一个通用属性配置文件， 这基本上意味着所有东西都只是一个变量。 这是一个非常简单的配置文件， 它支持我们进行通信，但它是分层的 -- 强调一下，它是分层的。 这些抽象层支持您以相当 抽象的方式进行连接。 然后，随着它下降到这一层， 它会变得越来越物理化， 直至下降到底层，那就是无线电。 物理层实际上是通过无线电波 真正进行通信的实现。 我们将会使用 CC2650 BoosterPack， 这是实际的 CC2650 模块。 您将会在您的套件中看到这个模块，它真的很小。 这是天线，这是 CC2650 微控制器。 通过这里的这些协议层， 您可以开发一个相当复杂的解决方案。 我们只需连接最顶层即可， 我们只需连接最顶层即可， 其它层都不需要我们操心。 我曾经提到，CC2650 是一个微控制器。 它有一个 Cortex-M 处理器，以及 RAM 和 ROM 存储器。 它看上去就是一个常规的微控制器， 但实际上它内部有两个微控制器内核。 有一个处理网络协议的微控制器， 实际上还有一个处理无线通信的 微控制器。 好吧，不止如此。 实际上还有第三个微控制器， 它可以让您连接传感器。 但我们不会在本实验中使用这个微控制器。 在开始通信后，通信数据将会 从 MSP432 进入这个微控制器， 然后进入下面的数据层， 传输到另外一个微控制器。 然后它从无线电传出，会有一根天线， 2.4GHz 的天线， 后者将会生成传输 电磁信号和接收电磁信号。 所有这些都在 CC2650 BoosterPack 上实现。 如果我们想单独使用 CC2650 来 创建一个物联网应用，也是可以做到的。 因为它有一个微控制器， 有了第二个微控制器 和第三个微控制器，我们实际上可以 拥有一个独立的单芯片解决方案。 但是低功耗蓝牙相当复杂。 因此，我们决定执行一个两步序列， 您将在 MSP432 上编写代码， 然后 432 将会与 2650 通信。 但是如果您希望这个解决方案体积非常小， 该器件完全能够独自处理整个系统。 好的，正如我所提到的，我们将会 有一个双处理器解决方案。 您将会在 MSP432 上运行您的机器人代码。 它与您的机器人代码一起组成了 一个相当简单的软件层， 称为应用处理器。 您将会在实验中见证它的强大之处。 然后，它将通过一个通用的异步接收器 发送器与 CC2650 通信。 MSP432 将拥有 非常简单的蓝牙实现， 该协议的复杂性则被嵌入到 另外这个芯片上的这个固件中。 所以，您会看到一个相当简单的分层过程。 当这两个处理器互相通信时， 您会看到这个信道。 您会看到所有这些，我们会让您接触到 应用处理器和网络处理器之间的 这个协议。 接口相当简单。 好的，就像我说的，这里有 URAT， 即通用异步接收/发送器。 即通用异步接收/发送器。 我们还可以看到多个 GPIO 引脚。 432 可以对 CC2650 进行复位。 然后还有几个数字握手信号， 帮助您避免丢失数据。 这里实施了一个握手协议， 支持实现存储器就绪、主设备就绪和从设备就绪。 当主设备就绪以后，主设备会 希望进行通信。 如果从设备希望进行通信， 则会说从设备已经就绪。 所以它们彼此都知道谁将要先说话。 这一点通过握手协议实现。 这是机器人上面的 CC2650。 它只是固定在 MSP432 上面， 与其他东西一起让您的机器人运行。 同样，它是一个服务器。 432 和 CC2650 从根本上来说是从设备。 它具有数据。 您需要记住的最重要的事情是， 特征涉及如何 在两个器件之间传递数据。 广播是从设备用来表示 已经可以进行通信的方式， 我们会在下一个视频中看到。 我们将在实验中实现这个 CC2650， 该器件运行简单网络处理器。 而 432 上的则会是简单应用处理器。 在实现过程中，您将会更详细地 了解软件分层。 这是一个有趣的实验， 动手尝试一下吧。 它的细节非常复杂， 但是我们为您抽象出的数据层则没有 那么复杂。 所以，来尝试一下吧。 我觉得您能做到。 尽情享用。