[技术讨论]

基于平头哥蓝牙Mesh协议栈开发私有广播数据收发功能

2022-3-8 06:51:33 1065 网关蓝牙 Mesh

1 软硬件准备

这里使用一块Mesh Node节点进行私有广播数据的发送，一块网关节点进行私有广播数据的接收与解析，测试使用的软硬件环境如下：

SDK 版本	1.0.0
Node节点Solution	mesh_light_node_demo
网关节点Solution	ble_mesh_gateway_demo
Node节点硬件	PHY6220开发板
网关节点硬件	W800网关开发板

网关及节点的SDK下载/使用，这里不再做介绍，具体可参考蓝牙网关SDK

2 开发步骤

2.1 发送端开发

2.1.1 协议栈修改

发送端用于发送自定义非Mesh数据，若发送端没有跑Mesh协议栈的需求，则可跳过该部分，直接看2.2，为了实现私有数据的发送，需要对现有Mesh协议栈进行适当修改，这里不建议通过关闭Mesh协议栈的方法进行广播数据发送，推荐使用本文的方法（通过Mesh底层的发送调度进行私有广播数据发送），实现方法如下：

增加 BT_MESH_ADV_VENDOR广播类型，该广播类型的定义在adv.h文件中实现，如下：

enum bt_mesh_adv_type {
BT_MESH_ADV_PROV,
BT_MESH_ADV_DATA,
BT_MESH_ADV_BEACON,
BT_MESH_ADV_URI,
/*新增加的私有广播类型*/
BT_MESH_ADV_VENDOR,
};

添加加adv_type数组成员，用于底层发送接口设置AD data类型，该数组在adv.c中实现，如下：

static const u8_t adv_type[] = {
[BT_MESH_ADV_PROV] = BT_DATA_MESH_PROV,
[BT_MESH_ADV_DATA] = BT_DATA_MESH_MESSAGE,
[BT_MESH_ADV_BEACON] = BT_DATA_MESH_BEACON,
[BT_MESH_ADV_URI] = BT_DATA_URI,
/*根据上层设置的BT_MESH_ADV_VENDOR flag，将ADV数据的类型设置为BT_DATA_MANUFACTURER_DATA*/
[BT_MESH_ADV_VENDOR] = BT_DATA_MANUFACTURER_DATA,
};

修改struct bt_mesh_adv type成员的定义，该结构体在adv.h文件中实现，如下：

struct bt_mesh_adv {
.....
#if  defined(CONFIG_MESH_LPM) && defined(CONFIG_BT_MESH_PROVISIONER)
            /*将type设置成3位，否则会发生截断*/
u8_t    type:3,
            busy:1,
            lpm_flag:1,
            /*trans位数可减小*/
            trans:3;
#else
            /*将type设置成3位，否则会发生截断*/
u8_t    type:3,
            busy:1,
            /*trans位数可减小*/
            trans:4;
#endif
.....
};

增加以下私有广播数据发送函数，该函数在adv.c中实现, 如下：

/*私有广播数据重传次数和重传间隔,用户可以根据实际需要修改，这里设置为重传3次，重传间隔为20ms*/
/* 3 transmissions, 20ms interval */
#define VENDOR_XMIT             BT_MESH_TRANSMIT(4, 20)

/*私有广播数据发送接口*/
int bt_mesh_adv_ven_data_send(const u8_t *data, u8_t len)
{
struct net_buf *buf;

BT_DBG("");

if(!data || !len) {
      BT_ERR("No vendor data set");
      return -EINVAL;
}
/*数据长度超过29个字节认为非法（Legacy广播除去广播地址、类型等数据后，最大能装下29个字节）*/
if(len > 29) {
      BT_ERR("Vendor data length should not exceed 29");
      return -EINVAL;
}
/*从Adv buffer里面申请广播buffer,类型为BT_MESH_ADV_VENDOR*/
buf = bt_mesh_adv_create(BT_MESH_ADV_VENDOR, VENDOR_XMIT, K_NO_WAIT);
if (!buf) {
      BT_ERR("Unable to allocate beacon buffer");
      return -ENOBUFS;
}
/*添加广播数据*/
net_buf_add_mem(buf, data, len);
/*发送广播数据*/
bt_mesh_adv_send(buf, NULL, NULL);
net_buf_unref(buf);

return 0;
}2.1.2 应用层使用

这里使用mesh_light_node_demo进行改造，用户可以根据自己的实际需求进行开发，使用方法如下：

/*设置发送数据的长度*/
#define VENDOR_DATA_LEN 29
/*设置Vendor数据的CID，用户可以根据实际需求选择是否要发送CID数据以及对应的CID数据*/
#define CONFIG_CID_TAOBAO 0x01A8

int main()
{
....

while (1) {
      /*设置2S发送一次，实际应用中，发送行为可能是按键等触发，这里不推荐发送数据过于频繁*/
      aos_sem_wait(&sync_sem, 2000);
      /*发送CID数据*/
      vendor_data[0] = CONFIG_CID_TAOBAO & 0x00FF;
      vendor_data[1] = (CONFIG_CID_TAOBAO >> 8) & 0x00FF;
      /*发送TID数据，由于每个包在底层都有重传，为了避免接收端重复处理相应数据，这里推荐加一个TID数据，当然如果有其它去重方法或者对数据重复不敏感也可以不加*/
      vendor_data[2] = vendor_tid++;
      /*这里设置设备入网后才可以发送私有数据，用户可以根据自己的实际需求进行开发*/
      if(bt_mesh_is_provisioned()){
         /*调用发送私有广播数据接口*/
         ret = bt_mesh_adv_ven_data_send(vendor_data, sizeof(vendor_data));
         if(ret) {
            LOGE(TAG,"vendor data send faild");
         }
      }
}
return 0;
}2.2 接收端开发

2.2.1 协议栈修改

MESH SDK 1.0.0版本已经具有接收私有广播数据的功能，这里主要对相应的接口及其使用进行介绍：

bt_mesh_adv_vnd_scan_register

函数原型

int bt_mesh_adv_vnd_scan_register(vendor_beacon_cb bacon_cb)

功能描述

注册Mesh私有广播接收回调函数

参数描述

IN/OUT	NAME	DESC
[in]	vendor_beacon_cb bacon_cb	回调函数指针，参见vendor_beacon_cb函数类型定义

返回值

返回值
0	成功
非0	失败

注意事项

无

vendor_beacon_cb

函数类型原型

typedef void (*vendor_beacon_cb)(const bt_addr_le_t *addr, s8_t rssi,u8_t adv_type,void *user_data, uint16_t len)

功能描述

广播接收回调函数类型

参数描述

IN/OUT	NAME	DESC
[in]	const bt_addr_le_t *addr	对端广播地址
[in]	s8_t rssi	接收数据信号强度
[in]	u8_t adv_type	接收数据广播类型
[in]	void *user_data	接收数据，应该转换为struct net_buf_simple类型进行处理
[in]	uint16_t len	接收数据长度

返回值

无

注意事项

无

2.2.2 应用层使用

这里使用ble_mesh_gateway_demo进行数据接收和解析，用户可以根据自己的实际需求进行开发，使用方法如下：

/*待接收私有广播数据CID*/
#define CONFIG_CID_TAOBAO 0x01A8

static void vendor_data_cb(const struct adv_addr_t *addr, s8_t rssi, u8_t adv_type, void *user_data, uint16_t len)
{
if (!user_data || !len) {
      return;
}

struct net_buf_simple *buf = (struct net_buf_simple *)user_data;
static u8_t tid_last = 0;
/*获取CID数据*/
uint16_t cid = net_buf_simple_pull_le16(buf);
/*获取TID数据*/
u8_t    tid = net_buf_simple_pull_u8(buf);
/*过滤CID不为CONFIG_CID_TAOBAO的数据以及重复数据*/
if(cid == CONFIG_CID_TAOBAO && (tid_last != tid || !tid_last)) {
      tid_last = tid;
      LOGD(TAG,"Addr:%s type:%s rssi: %d adv_type:%02x",bt_hex_real(addr->val,6),(addr->type == 0x01) ? "Random" : "Public",rssi,adv_type);
      LOGD(TAG,"Vendor data: %s",bt_hex_real(buf->data,len));
}
}

.....

int main()
{
.....
app_rpt_fwver(CONFIG_SDK_VERSION);
/*注册回调处理函数*/
err = bt_mesh_adv_vnd_scan_register(vendor_data_cb);
if(err) {
      LOGE(TAG,"Adv scan cb register faild %d",err);
}
.....
return 0;
}

3 执行

3.1 编译/运行

编译、烧录和运行方法参考网关/节点侧SDK相应文档，烧录完成后重启网关和节点，可以看到网关数据有如下打印：

/*每隔2S接收一组数据*/
[18:38:34.212]收←◆[ 273.195]app Addr:010000000001 type:Public rssi: -29 adv_type:03
[ 273.197]app Vendor data: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

[18:38:36.316]收←◆[ 275.298]app Addr:010000000001 type:Public rssi: -29 adv_type:03
[ 275.300]app Vendor data: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

[18:38:38.351]收←◆[ 277.328]app Addr:010000000001 type:Public rssi: -29 adv_type:03
[ 277.330]app Vendor data: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

[18:38:40.393]收←◆[ 279.375]app Addr:010000000001 type:Public rssi: -29 adv_type:03
[ 279.377]app Vendor data: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

[18:38:42.476]收←◆[ 281.456]app Addr:010000000001 type:Public rssi: -29 adv_type:03
[ 281.457]app Vendor data: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

[18:38:44.529]收←◆[ 283.508]app Addr:010000000001 type:Public rssi: -29 adv_type:03
[ 283.511]app Vendor data: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

[18:38:46.716]收←◆[ 285.697]app Addr:010000000001 type:Public rssi: -27 adv_type:03
[ 285.699]app Vendor data: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

[18:38:48.648]收←◆[ 287.630]app Addr:010000000001 type:Public rssi: -28 adv_type:03
[ 287.632]app Vendor data: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

[18:38:50.738]收←◆[ 289.721]app Addr:010000000001 type:Public rssi: -29 adv_type:03
[ 289.724]app Vendor data: 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
3.2 注意事项