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25.低功耗蓝牙和无线通信
25.1低功耗蓝牙(BluetoothLowEnergy,BLE)概述
低功耗蓝牙(BluetoothLowEnergy,BLE)是一种无线通信技术,专为低功耗设备设计。与经典蓝牙相比,BLE在功耗、成本和复杂性方面都有显著的改进,使其非常适合在物联网(IoT)和可穿戴设备等应用中使用。STM32L5系列单片机集成了BLE功能,使其成为开发低功耗蓝牙应用的理想选择。
25.1.1BLE工作模式
BLE设备通常有以下几种工作模式:
广告模式(AdvertisingMode):设备广播其存在和可连接性,以吸引其他设备进行连接。
扫描模式(ScanningMode):设备扫描周围广播的设备,获取其广播数据。
连接模式(ConnectionMode):设备之间建立连接,进行数据交换。
睡眠模式(SleepMode):设备在不活动时进入低功耗状态,以节省能量。
25.1.2BLE协议栈
BLE协议栈分为多个层次,包括物理层(PHY)、链接层(LinkLayer)、主机控制接口(HCI)、逻辑链路控制和适应协议(L2CAP)、属性协议(ATT)、通用属性配置文件(GATT)和安全管理层(SM)。
物理层(PHY):负责射频信号的发送和接收。
链接层(LinkLayer):管理设备之间的连接和数据传输。
主机控制接口(HCI):提供上层软件与硬件之间的接口。
逻辑链路控制和适应协议(L2CAP):提供多路复用和分段重组功能。
属性协议(ATT):定义了属性的读写操作。
通用属性配置文件(GATT):提供了访问和管理属性的标准方法。
安全管理层(SM):负责设备之间的安全连接和数据加密。
25.2STM32L5系列的BLE功能
STM32L5系列单片机集成了BLE功能,支持Bluetooth5.0标准。这使得开发人员可以轻松地在设备中添加BLE通信功能,而无需外接额外的无线模块。
25.2.1硬件支持
STM32L5系列单片机的BLE功能由内置的无线模块实现,该模块支持以下特性:
多通道支持:支持多个BLE通道,实现多设备同时通信。
低功耗模式:支持多种低功耗模式,如睡眠模式和深度睡眠模式,以延长电池寿命。
高速数据传输:支持高达2Mbit/s的传输速率。
安全连接:支持AES-128加密和安全连接功能。
25.2.2软件支持
STM32L5系列单片机提供了丰富的软件支持,包括:
STM32CubeMX:用于初始化单片机和配置外设的图形化工具。
STM32CubeFirmwarePackage:包含BLE协议栈和示例代码的固件包。
HAL库:提供高级抽象层(HardwareAbstractionLayer)库,简化外设编程。
25.3BLE应用开发
25.3.1使用STM32CubeMX配置BLE
打开STM32CubeMX:启动STM32CubeMX并选择STM32L5系列单片机。
配置时钟:根据应用需求配置系统时钟。
启用BLE外设:在“Connectivity”选项卡中启用BLE外设。
生成初始化代码:点击“Project”-“GenerateCode”生成初始化代码。
25.3.2初始化BLE
在生成的初始化代码中,需要进一步配置BLE协议栈。以下是一个简单的初始化示例:
//包含必要的头文件
#includestm32l5xx_hal.h
#includeble.h
#includeble_gap.h
#includeble_gatt.h
//定义BLE句柄
staticBLE_HandleTypeDefhble;
//初始化BLE
voidBLE_Init(void){
//初始化BLE句柄
hble.Instance=BLE1;
hble.Init.Use_TXDMA=DISABLE;
hble.Init.Use_RXDMA=DISABLE;
hble.Init.Adv_Mode=BLE_ADV_MODE_LOW_DUTY;
//初始化BLE
if(HAL_BLE_Init(hble)!=HAL_OK){
//初始化失败
Error_Handler();
}
//配置BLE广告参数
BLE_Gap_Advertising_Par
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