基于MM32W系列开发的蓝牙智能锁方案

本方案基于MM32BLE_TestBoard进行测试验证，搭配上一颗微型的双向直流马达作为开锁方式的载体，这里只用马达驱动开锁，关锁默认为手动操作，用户可以通过手机APP来操作开锁。在硬件原理上，本方案使用到的DC马达是通过一颗专用的IC芯片来驱动，其控制引脚连接到MCU的PD2和PD3，通过控制两个IO的电平可以对马达进行不同运动状态的操作；使用PB1连接到绿色LED指示灯，可作为蓝牙连接状态的指示；模拟锁体状态功能引脚PA1配置为上拉输入，低功耗唤醒引脚选择PA0配置为上拉输入；蓝牙相关的功能引脚与前面介绍的方案一致，此处不做过多展开。以下为DC马达驱动原理图：

软件资源如下：
结合上述使用到的硬件资源，下面我们着重介绍软件实现流程以及相关配置代码。由于本应用方案ble蓝牙芯片与APP建立连接过程中需要应用到配对的功能，利用蓝牙库的接口函数可以实现，这里将配对秘钥设置为“123456”，在连接时候需要设置正确才能配对成功并且连接上；控制DC马达的功能引脚全都配成推挽输出模式，直接连到驱动IC上去，通过改变高低电平组合来控制电机的正反转和启停；另外再对测试和模拟功能的引脚进行配置，从而更为直观地对应用效果的观测和验证，且使能看门狗复位功能来保证蓝牙服务的稳定性能；由于方案应用电池供电对低功耗的需要，本方案低功耗采用STOP模式。
以下为主函数初始化配置内容，主要将所有的外设资源和蓝牙协议栈初始化，并且以中断服务程序的方式运行蓝牙，主函数的循环中主要实现的功能为判断是否进入低功耗模式，并且唤醒后根据接收到的蓝牙数据对DC马达进行不同的操作，代码如下：

下面简单介绍一下蓝牙低功耗和DC马达操作相关的几个函数：
//初始化DC马达控制引脚PD2、PD3，并且全部置为低电平
void MOTOR_Init(void);//停止DC马达的转动
static void MOTOR_Stop(void);//根据不同方向参数去控制DC马达运转
static void MOTOR_Run(unsigned char direction);
在MOTOR_Proc()处理函数中针对蓝牙接收到的密码数据进行解析，如果与默认设置的4位0-9数字密码完全匹配上则操作解锁，将DC马达按照设定方向控制运转，为了简易验证，模拟一个信号表示解锁成功，这里是通过采集指定IO引脚PA1的输入来实现，采集到输入为高电平那么停止DC马达转动，且清零锁定标志位。以下为代码实现内容：



我们在gatt_user_send_notify_data_callback函数中给手机发送数据，该函数属于回调函数，协议栈会在系统允许的时候（异步）回调本函数，该函数被用于蓝牙模块端主动发送是否解锁状态信息给手机APP，函数内部不得增加阻塞代码。详细实现代码如下：
//蓝牙连接成功后协议在空闲的时候会调用本回调函数
void gatt_user_send_notify_data_callback(void)
{
static u8 LockFlagBak = 1;
if (LockFlagBak != LockFlag)
{
LockFlagBak = LockFlag;//LockFlag标志位会在MOTOR_Proc()中清零和置位      
sconn_notifydata(&LockFlagBak,1);
}
}


蓝牙协议会周期性回调本UsrProcCallback()函数，无论是在广播状态还是连接状态，在该函数中可以做运行和低功耗模式切换的超时计数，给IrqMcuGotoSleepAndWakeup()来处理是否进入低功耗模式，并且针对获取到的是否连接信息用LED指示灯做不同的状态显示。详细实现代码如下：


//蓝牙协议会周期性回调本函数
void UsrProcCallback(void)
{
static unsigned char led_flash = 0;   
IWDG_ReloadCounter();
StandbyTimeout ++;
if(gConnectedFlag){  //连接成功
StandbyTimeout = 0;
LED_ONOFF(1);
}else{
led_flash ++;
LED_ONOFF(!(led_flash%10)); //蓝牙未连接，指示灯快闪
}
}


除了上述关键的蓝牙数据发送函数外，下面再简单介绍一些与蓝牙相关的特征值定义，在const BLE_CHAR AttCharList[] 中定义了本案中的两个特征值：


{TYPE_CHAR,0x0011,{ATT_CHAR_PROP_W_NORSP,0x12,0,0xf1,0xff}, UUID16_FORMAT},//解锁命令
{TYPE_CHAR,0x0013,{ATT_CHAR_PROP_RD|ATT_CHAR_PROP_NTF,0x14,0,0xf2,0xff}, UUID16_FORMAT},//锁体状态
在void att_server_rdByGrType( u8 pdu_type, u8 attOpcode, u16 st_hd, u16 end_hd, u16 att_type )中实现了自定义特征值服务声明；
在void ser_write_rsp()中实现对手机APP发送的蓝牙数据接收和存储：
if (StartEncryption)
{
    if (valueLen_w < 9)//对蓝牙数据进行解析和存储
    {
     Password_wr[0] = valueLen_w;
     memcpy(&Password_wr[1], attValue, valueLen_w);
     }
     }else{ //无效数据，不保存
     Password_wr[0] = 0;
}


在void server_rd_rsp(u8 attOpcode, u16 attHandle, u8 pdu_type)中实现把锁体状态回复给手机APP：
att_server_rd( pdu_type, attOpcode, attHandle, &LockFlag, 1); //将LockFlag 标志位返回给手机APP

手机操作流程如下：
使用手机原生蓝牙界面查找设备，找到MM32_Lock后点击进行配对。默认配对密码为123456，配对成功后MM32_LOCK设备自动保存到配对设备列表，以后不需要该步骤；


手机打开App，开始搜索BLE设备，选择对应名称（MM32_LOCK）的蓝牙设备并进行配对，等待连接成功。连接成功后会有相应提示，按钮Connect名字会变成Disconnect；


连接成功后，对UUID为fff1的特征值写0x31323334（模拟用户输入密码”1234”），测试板上连接的马达开始转动，执行开锁动作；


给PA1输入低电平模拟锁开启完成，UUID为fff2的特征值结果为0表示锁体开启，给PA1输入高电平模拟锁体锁上，UUID为fff2的特征值结果为1表示锁体锁上。这里只用马达驱动开锁，关锁默认为手动操作。