開機初始化Log
Log編號 函數名 所在文件名
1 000001: main ..\main.c 2 000002: timers_init ..\main.c 3 000003: gpiote_init ..\main.c 4 000004: buttons_init ..\main.c 5 000005: ble_stack_init ..\main.c 6 000006: bond_manager_init ..\main.c 7 000007: gap_params_init ..\main.c 8 000008: advertising_init ..\main.c 9 000009: services_init ..\main.c 10 000010: ble_hrs_init ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 11 000011: heart_rate_measurement_char_add ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 12 000012: hrm_encode ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 13 000013: body_sensor_location_char_add ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 14 000014: ble_bas_init ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_bas.c 15 000015: battery_level_char_add ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_bas.c 16 000016: ble_dis_init ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_dis.c 17 000017: char_add ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_dis.c 18 000018: conn_params_init ..\main.c 19 000019: sec_params_init ..\main.c 20 000020: advertising_start ..\main.c 21 000021: led_start ..\led.c 22 000022: ppi_init ..\led.c 23 000023: timer1_init ..\led.c 24 000024: gpiote_init ..\led.c
下面是main函數對應的初始化函數：
※ 上面Log中第九行server_init中會跳轉到hrs,bas,dis中進行相關操作，我們重點分析——
【第一段黃色地帶講解】
1 uint32_t ble_hrs_init(ble_hrs_t * p_hrs, const ble_hrs_init_t * p_hrs_init) 2 { 3 LOG(__FUNCTION__); 4 uint32_t err_code; 5 ble_uuid_t ble_uuid; 6 7 // Initialize service structure 8 p_hrs->evt_handler = p_hrs_init->evt_handler; 9 p_hrs->is_sensor_contact_supported = p_hrs_init->is_sensor_contact_supported; 10 p_hrs->conn_handle = BLE_CONN_HANDLE_INVALID; 11 p_hrs->is_sensor_contact_detected = false; 12 p_hrs->rr_interval_count = 0;
這一部分主要是初始化p_hrs結構體，p_hrs_init的內容在server_init賦值的，如下：
其中第433行設置hrs的事件句柄，這樣可以在其中監聽hrs的相關事件，如下：
這個和ble_evt_dispatch傳送BLE協議棧事件給hrs模塊的ble_hrs_on_ble_evt函數稍有不同
在on_xxxx中主要處理on_connect、disconnect和write事件
注：其中case的兩個事件類型是自定義的枚舉型
上面437~443是設置hrs的attribute的可讀可寫等屬性的
其中hrs_hrm_attr_md是Initial security level for heart rate service measurement attribute
其中hrs_bsl_attr_md是Initial security level for body sensor location attribute
上面89、90行的紅色部分的結構體為：
可見，cccd比無cccd的多了個cccd_write_perm
這里的cccd為：客戶端特性配置描述符(Client Characteristic Configuration Descriptor，CCCD)
這個帶cccd的結構體在SDK描述如下：
Security settings structure.
This structure contains the security options needed during initialization of the service. It can be used when the charecteristics contains cccd.
我的理解是attribute中的屬性有兩種：屬性值或描述符。如果想支持通知或指示notify，那么就得選用cccd的這種~
注：關於BLE的一些名詞[1] profile\service\characteristic\uuid關系[2]
綜上：HRS服務配置了兩個characteristic,他們分別是heart rate measurement characteristic（簡稱HRMC）和body sensor location characteristic。其中HRMC具有notify功能，不具有讀寫功能，即：他的值不能被其他藍牙設備請求讀寫，只能主動發送給設備（稱為notify，類似於web中的推送~）
14 // Add service 15 BLE_UUID_BLE_ASSIGN(ble_uuid, BLE_UUID_HEART_RATE_SERVICE);
16
17 err_code = sd_ble_gatts_service_add(BLE_GATTS_SRVC_TYPE_PRIMARY, &ble_uuid, &p_hrs->service_handle);
18 if (err_code != NRF_SUCCESS)
19 {
20 return err_code;
21 }
其中BLE_UUID_BLE_ASSIGN是一個給uuid初始賦值的宏定義：
而sd_ble_gatts_service_add負責：Add a service declaration to the local server ATT table.
談到sd_ble_gatts_service_add，就必須談一下Function packet format：
綜上：上面14~21行代碼就實現了將BLE_UUID_HEART_RATE_SERVICE加入到藍牙協議棧中~
23 // Add heart rate measurement characteristic 24 err_code = heart_rate_measurement_char_add(p_hrs, p_hrs_init); 25 if (err_code != NRF_SUCCESS) 26 { 27 return err_code; 28 }
這里heart_rate_measurement_char_add是向上面添加的服務中添加characteristic的，非API函數，具體拆分講解如下：
該函數前面都是一些賦值操作，最后調用了一個API函數：
如下，該API實現將一個屬性聲明，一個屬性值聲明和一個可選屬性描述符聲明添加進ATT表。
這個添加的屬性會添加進最近添加的服務中，當然perminssions需要統一等情況要注意~
該函數的參數情況如下：
· 第一個service_handle指向該屬性所在的服務
· 第二個p_char_md是屬性的原數據
· 第三個p_attr_char_value是指向attribute結構體所對應的屬性值
· 第四個p_handles是指向指定句柄所存儲的結構體
在調用上面API之前，首先對p_char_md屬性原數據進行配置attribute
接着配置p_attr_char_value進行配置：
其實經過前面的這些配置之后，再調用API函數sd_ble_gatts_characteristic_add就會形成一個下面格式的包：
注：sd_ble_gatts_characteristic_add 功能的包格式[3]
30 if (p_hrs_init->p_body_sensor_location != NULL) 31 { 32 // Add body sensor location characteristic 33 err_code = body_sensor_location_char_add(p_hrs, p_hrs_init); 34 if (err_code != NRF_SUCCESS) 35 { 36 return err_code; 37 } 38 }
最后判斷是否要把body sensor location characteristic加入到hrs服務中~
40 return NRF_SUCCESS; 41 }
連接藍牙后的效果
1 000025: ble_evt_dispatch ..\main.c 2 000026: ble_hrs_on_ble_evt ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 3 000027: on_connect ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 4 000028: ble_bas_on_ble_evt ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_bas.c 5 000029: on_connect ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_bas.c 6 000030: on_ble_evt ..\main.c 7 000031: led_stop ..\led.c 8 000032: application_timers_start ..\main.c 9 000033: heart_rate_meas_timeout_handler ..\main.c 10 000034: ble_hrs_heart_rate_measurement_send ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 11 000035: hrm_encode ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 12 000036: heart_rate_meas_timeout_handler ..\main.c 13 000037: ble_hrs_heart_rate_measurement_send ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 14 000038: hrm_encode ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 15 000039: battery_level_meas_timeout_handler ..\main.c 16 000040: battery_start ..\battery.c 17 000041: ADC_IRQHandler ..\battery.c 18 000042: ble_bas_battery_level_update ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_bas.c 19 000043: heart_rate_meas_timeout_handler ..\main.c 20 000044: ble_hrs_heart_rate_measurement_send ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 21 000045: hrm_encode ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 22 000046: heart_rate_meas_timeout_handler ..\main.c 23 000047: ble_hrs_heart_rate_measurement_send ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c the same...
如Log第25行手機連接上nRF51822之后，BLE協議棧把事件通過ble_evt_dispatch分配到每個模
1 /**@brief Function for dispatching a BLE stack event to all modules with a BLE stack event handler. 2 * 3 * @details This function is called from the BLE Stack event interrupt handler after a BLE stack 4 * event has been received. 5 * 6 * @param[in] p_ble_evt Bluetooth stack event. 7 */ 8 static void ble_evt_dispatch(ble_evt_t * p_ble_evt) 9 { 10 LOG(__FUNCTION__); 11 ble_bondmngr_on_ble_evt(p_ble_evt); 12 ble_hrs_on_ble_evt(&m_hrs, p_ble_evt);
先進入ble_hrs_on_ble_evt，進而解析事件執行on_connect,如下：eto
13 ble_bas_on_ble_evt(&bas, p_ble_evt); 14 ble_conn_params_on_ble_evt(p_ble_evt); 15 on_ble_evt(p_ble_evt);
在on_ble_evt中當檢測到connected事件，
則關閉標志廣播進行中的燈的定時器，
start在timer初始化中設置的hrs和bas定時器，也因此在Log中接着會輪流周期性觸發hrs和bas的timeout句柄
16 }
Heart Rate Measurement啟動或終止notify監聽時的Log
1 002044: ble_evt_dispatch ..\main.c 2 002045: ble_hrs_on_ble_evt ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 3 002046: on_write ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 4 002047: on_hrm_cccd_write ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 5 002048: hrs_event_handler ..\main.c 6 002049: ble_bas_on_ble_evt ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_bas.c 7 002050: on_write ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_bas.c
當上位機（手機端）點擊start notify時，其實有一個交互過程的！
如上面的Log：
1、首先BLE協議棧把該事件通過dispatch分派給模塊ble_hrs_on_ble_evt
2、ble_hrs_on_ble_evt 對事件解析發現是BLE_GATTS_EVT_WRITE，並調用on_write
3、從on_write又進入on_hrm_cccd_write，在其中判斷並發送相應的evt_handler事件消息
4、該消息會發送到其接受函數hrs_event_handler中，並根據情況設置notify
Heart Rate Measurement啟動監聽中的Log
1 000895: heart_rate_meas_timeout_handler ..\main.c 2 000896: ble_hrs_heart_rate_measurement_send ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 3 000897: hrm_encode ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 4 000898: ble_evt_dispatch ..\main.c 5 000899: ble_hrs_on_ble_evt ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 6 000900: ble_bas_on_ble_evt ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_bas.c 7 000901: on_ble_evt ..\main.c 8 000902: heart_rate_meas_timeout_handler ..\main.c 9 000903: ble_hrs_heart_rate_measurement_send ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 10 000904: hrm_encode ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 11 000905: battery_level_meas_timeout_handler ..\main.c 12 000906: battery_start ..\battery.c 13 000907: ADC_IRQHandler ..\battery.c 14 000908: ble_bas_battery_level_update ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_bas.c 15 000909: ble_evt_dispatch ..\main.c 16 000910: ble_hrs_on_ble_evt ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 17 000911: ble_bas_on_ble_evt ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_bas.c 18 000912: on_ble_evt ..\main.c
和連接藍牙后的Log的12-18行對比，由於這里開啟了notify，所以出現了些許不一樣的地方：
即：紅色字體的部分！
根據Log猜測（暫時沒有器材，無法調試，到早上試，再給出最終結果~）：
1、可能是因為上位機使能了notification，執行了紅線那句話
2、之前由於沒有執行這句話使ble_hrs_heart_rate_measurement_send和ble_bas_battery_level_update中的sd_ble_gatts_hvx函數沒有被執行，而一旦紅線那句話執行后sd_ble_gatts_hvx將被周期性地執行：
3、而每次sd_ble_gatts_hvx函數都會觸發ble協議棧產生相應的消息，通過ble_evt_dispatch派送到各個模塊，最終被on_ble_evt解析到BLE_GAP_EVT_SEC_PARAMS_REQUEST消息並執行相關操作，把消息發送出去：
藍牙斷開時的Log
1 008913: ble_evt_dispatch ..\main.c 2 008914: ble_hrs_on_ble_evt ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 3 008915: on_disconnect ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_hrs.c 4 008916: ble_bas_on_ble_evt ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_bas.c 5 008917: on_disconnect ..\..\..\..\..\Source\ble\ble_services\ble_bas.c 6 008918: on_ble_evt ..\main.c 7 008919: system_off_mode_enter ..\main.c
斷開藍牙比較簡單，消息從協議棧經dispatch分發到hrs、bas和on_ble_evt分別做相應處理！
注：
[1]、關於BLE的一些名詞：
每個attribute屬性被UUID（通用唯一標識符）唯一標識 ，UUID是標准128-bit格式的ID用來唯一標識信息。attributes 被 ATT 格式化characteristics和services形式進行傳送。
· 特征（Characteristics）— 一個characteristics包含一個單獨的value值和0 –n個用來描述characteristic 值（value）的descriptors。一個characteristics可以被認為是一種類型的，類似於一個類。
· 描述符(descriptor) —descriptor是被定義的attributes，用來描述一個characteristic的值。例如，一個descriptor可以指定一個人類可讀的描述中，在可接受的范圍里characteristic值，或者是測量單位，用來明確characteristic的值。
· 服務（service） —service是characteristic的集合。例如，你可以有一個所謂的“Heart RateMonitor”service，其中包括characteristic，如“heart rate measurement ”。你可以在 bluetooth.org找到關於一系列基於GATT的profile和service。
他們關系為：藍牙設備可以包括多個Profile，一個Profile中有多個Service，一個Service中有多個Characteristic，一個Characteristic中包括一個value和多個Descriptor。
[2]、profile\service\characteristic\uuid關系：
1、profile
profile可以理解為一種規范，一個標准的通信協議，它存在於從機中。藍牙組織規定了一些標准的profile，例如 HID OVER GATT ，防丟器 ，心率計等。每個profile中會包含多個service，每個service代表從機的一種能力。
2、service
service可以理解為一個服務，在ble從機中，通過有多個服務，例如電量信息服務、系統信息服務等，每個service中又包含多個characteristic特征值。每個具體的characteristic特征值才是ble通信的主題。比如當前的電量是80%，所以會通過電量的characteristic特征值存在從機的profile里，這樣主機就可以通過這個characteristic來讀取80%這個數據
3、characteristic
characteristic特征值，ble主從機的通信均是通過characteristic來實現，可以理解為一個標簽，通過這個標簽可以獲取或者寫入想要的內容。
4、UUID
UUID，統一識別碼，我們剛才提到的service和characteristic，都需要一個唯一的uuid來標識
每個從機都會有一個叫做profile的東西存在，不管是上面的自定義的simpleprofile，還是標准的防丟器profile，他們都是由一些列service組成，然后每個service又包含了多個characteristic，主機和從機之間的通信，均是通過characteristic來實現。
實際產品中，每個藍牙4.0的設備都是通過服務和特征來展示自己的，服務和特征都是用UUID來唯一標識的。一個設備必然包含一個或多個服務，每個服務下面又包含若干個特征。特征是與外界交互的最小單位。藍牙設備硬件廠商通常都會提供他們的設備里面各個服務(service)和特征(characteristics)的功能，比如哪些是用來交互(讀寫)，哪些可獲取模塊信息(只讀)等。比如說，一台藍牙4.0設備，用特征A來描述自己的出廠信息，用特征B來與收發數據等。
[3]、sd_ble_gatts_characteristic_add 功能的包格式：
1、Frame format encoding of the sd_ble_gatts_characteristic_add packet.
2、Operation Code = 0xA2 (162) for sd_ble_gatts_characteristic_add, see BLE_GATTS_SVCS.
3、The parameters provided as input to sd_ble_gatts_characteristic_add are encoded in the following order
| - 1 byte: | Operation Code, Value = 0xA2 (162) |
|
| - 2 bytes: | Service Handle |
|
| - 1 byte: | Metadata Present | |
| 0x00 Field not present | ||
| 0x01 Field present and follows immediately in the packet | ||
| - 11..539 bytes: | ble_gatts_char_md_t | Conditional: Characteristic Metadata |
| - 1 byte: | Characteristic Attribute Present | |
| 0x00 Field not present | ||
| 0x01 Field present and follows immediately in the packet | ||
| - 9..527 bytes: | ble_gatts_attr_t | Conditional: Characteristic Attribute |
| - 1 byte: | Handles Present | |
| 0x00 Field not present | ||
| 0x01 Field present on Application Chip |
其包格式圖像表示為：（其中characteristic metadata和char attributes展開太多，請參看SDK)
注：
本篇講了nrf51822藍牙ble工程的消息流
至此整個藍牙心率計工程分析得差不多了
本工程鏈接：http://pan.baidu.com/s/1dEalb6h
More：
[藍牙] 1、藍牙核心技術了解（藍牙協議、架構、硬件和軟件筆記）
[藍牙] 2、藍牙BLE協議及架構淺析&&基於廣播超時待機說廣播事件
[藍牙] 4、Heart Rate Service module
@beautifulzzzz 2015-12-17 continue~