最新的藍(lán)牙4.2低功耗（BLE），也稱(chēng)為藍(lán)牙智能，專(zhuān)為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）而打造。每個(gè)主要操作系統(tǒng)對(duì)藍(lán)牙技術(shù)的原生支持使得移動(dòng)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)變得簡(jiǎn)單。

使用PSoC Creator 3.2，Xcode 6和Swift應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以開(kāi)發(fā)一款應(yīng)用程序來(lái)處理簡(jiǎn)單的遙控車(chē)使用iPhone，演示在嵌入式BLE系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中使用GATT配置文件和GAP外設(shè)。該車(chē)由兩臺(tái)電機(jī)和一臺(tái)帶正交編碼器的H橋和賽普拉斯半導(dǎo)體公司的PSoC4200 BLE器件構(gòu)成。

圖1：PSoC4200來(lái)自賽普拉斯半導(dǎo)體可以使用藍(lán)牙低功耗4.2來(lái)控制機(jī)器人汽車(chē)。

該項(xiàng)目從簡(jiǎn)單的LED和觸摸板控制開(kāi)始，指示連接狀態(tài)。初始CAPSense滑塊用于控制紅色LED，當(dāng)未連接電路板時(shí)，藍(lán)色LED用于藍(lán)色LED。

為PSoC4100 BLE創(chuàng)建新項(xiàng)目，可將組件添加到簡(jiǎn)單原理圖中。 BLE組件添加到圖形設(shè)計(jì)工具并鏈接到CapSense組件。需要PWM來(lái)驅(qū)動(dòng)LED，并且因?yàn)樗{(lán)色LED為低電平有效，所以需要反轉(zhuǎn)PWM，因此庫(kù)中使用了非門(mén)。

PWM配置需要是單輸出，需要庫(kù)中的時(shí)鐘組件。對(duì)于閃爍的LED，時(shí)鐘配置為1 kHz。復(fù)位連接到邏輯低電平（因?yàn)樗歉唠娖接行В?，更改PWM的名稱(chēng)使其更容易連接。該項(xiàng)目增加了一個(gè)線(xiàn)性滑塊來(lái)處理評(píng)估板上的五個(gè)傳感器。

在原理圖中配置BLE組件需要自定義配置文件，并且該板充當(dāng)帶有GAP（通用訪(fǎng)問(wèn)配置文件）外圍設(shè)備的GATT服務(wù)器。 iPhone是GAP Central與電路板通信，作為GAP外設(shè)進(jìn)行連接。

GATT服務(wù)器是BLE上的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)與iPhone作為GATT客戶(hù)端共享的信息。

自定義配置文件實(shí)質(zhì)上是創(chuàng)建GATT數(shù)據(jù)庫(kù)，創(chuàng)建一個(gè)LED和CapSense的定制服務(wù);這些都有UUID（通用唯一ID），以便iPhone可以找到這項(xiàng)服務(wù)。這使固件能夠與該服務(wù)通信。 1字節(jié)LED特性表示可以遠(yuǎn)程寫(xiě)入和讀取的LED狀態(tài)，因此需要激活讀取和寫(xiě)入標(biāo)志。 CapSense特性（無(wú)符號(hào)16個(gè)2字節(jié)格式）只能讀取，不能遠(yuǎn)程寫(xiě)入。為了在有變化時(shí)得到通知，激活通知標(biāo)志。此時(shí)可以添加自定義的人類(lèi)可讀通知。

每個(gè)特性都需要一個(gè)128位的UUID，而Creator工具為它提供了一個(gè)默認(rèn)值，可以在最低有效位進(jìn)行修改。

GAP設(shè)置包括設(shè)備名稱(chēng)和廣告設(shè)置。在此示例中，它通過(guò)關(guān)閉超時(shí)來(lái)一直通告。在每隔20到30毫秒發(fā)送一次的廣告包中，有一些信息可以幫助識(shí)別設(shè)備，例如設(shè)備的名稱(chēng)和可用的服務(wù)。

設(shè)置BLE，CapSense，PWM和LED后，需要設(shè)置引腳。第一個(gè)要設(shè)置的引腳是CapSense端口4的pin0調(diào)制電容。然后將CapSense滑塊連接到電路板上的P21至P25引腳。藍(lán)色LED連接到Port3 pin7，RED LED連接到port2，pin6。然后，該工具會(huì)自動(dòng)為固件生成應(yīng)用程序。

固件

使用Xcode在Github項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)固件，第一個(gè)變量是表示LED狀態(tài)的無(wú)符號(hào)全局變量，第二個(gè)變量是CapSense通知。

update_LED函數(shù)使用LED的當(dāng)前狀態(tài)更新GATT數(shù)據(jù)庫(kù)。如果連接了BLE（來(lái)自GetState函數(shù)），則CYBLE_LEDCAPSENSE_LED_CHAR_HANDLE讀取引腳的值，并在LED為低電平時(shí)將其反轉(zhuǎn)。使用GATT WriteAttribute函數(shù)將1字節(jié)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。這可以在源代碼中的任何位置調(diào)用，以讀取LED的狀態(tài)。

下一個(gè)功能與CapSense相同。這將使用CYBLE_LEDCAPSENSE_CAPSESNE_CHAR_HANDLE和2字節(jié)值進(jìn)入GATT數(shù)據(jù)庫(kù)。這也使用BLE中的notify函數(shù)，因此當(dāng)CapSenseNotify變量發(fā)生更改時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)送通知。

接下來(lái)是BLE事件處理程序。這將處理來(lái)自BLE的所有事件，例如堆棧打開(kāi)或斷開(kāi)連接。這使用藍(lán)色LED顯示連接正在發(fā)生或正在關(guān)閉，因此這些調(diào)用會(huì)觸發(fā)PWM并使用LED狀態(tài)和CapSense值更新GATT數(shù)據(jù)庫(kù)。這由堆棧固件自動(dòng)處理。

下一個(gè)事件是寫(xiě)事件，當(dāng)遠(yuǎn)程端想要寫(xiě)入GATT數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)調(diào)用該事件。這里，堆棧給出了需要編寫(xiě)的特性。

然后可以使用Xcode為設(shè)備編譯所有這些。

機(jī)器人

建造汽車(chē)本身相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)閮蓚€(gè)電機(jī)連接到H橋，該H橋映射到電路板上的連續(xù)引腳。設(shè)備上的開(kāi)關(guān)顯示在應(yīng)用程序中，每個(gè)電機(jī)的速度可以通過(guò)應(yīng)用程序控制以引導(dǎo)汽車(chē)。

圖2：機(jī)器人車(chē)板結(jié)合了BLE芯片，兩個(gè)輪子和一個(gè)H橋。

有四個(gè)關(guān)鍵特性，左右電機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)使用正交編碼器，兩個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)。 iPhone上有兩個(gè)開(kāi)關(guān)可以快速將特性切換為零。

原理圖與初始LED項(xiàng)目具有相似的元素。 PWM很簡(jiǎn)單，周期為100，比較50，占空比為100，在iPhone上映射0到100比例。正交編碼器使用TCPWM，它可以在1X模式下解碼來(lái)自左右脈沖中的每一個(gè)的正交信號(hào)，從而計(jì)算脈沖而不是前沿和下降沿。

PSoC引腳足以直接為H橋供電，另一個(gè)引腳是軟件控制的開(kāi)關(guān)，通過(guò)軟件控制電機(jī)的方向。最后一個(gè)是用于LED連接的PWM。

正交編碼器每轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)64個(gè)脈沖，并且每187 ms觸發(fā)一次中斷以查找已發(fā)生的脈沖數(shù)并縮放以給出RPM編號(hào)。

自定義MOTOR_SERVICE配置文件具有四個(gè)特性，即8位整數(shù)，可寫(xiě)和可讀，從-100到+100，速度左和速度右。這還包括人類(lèi)可讀的表格和通知。這會(huì)更新GATT數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)出通知。

BLE是具有機(jī)器人和電機(jī)服務(wù)UUID名稱(chēng)的外圍設(shè)備。這簡(jiǎn)化了連接過(guò)程。

從工具生成固件，包括通知標(biāo)志，左右轉(zhuǎn)速計(jì)值以及左右速度。每次按下電路板按鈕關(guān)閉電機(jī)時(shí)都會(huì)觸發(fā)ISR，速度存儲(chǔ)在GATT數(shù)據(jù)庫(kù)中。

下一步是將固件鏈接到智能手機(jī)應(yīng)用程序。

構(gòu)建應(yīng)用程序

在Swift中構(gòu)建iOS應(yīng)用程序有兩個(gè)視圖控制器，在賽普拉斯學(xué)院中有說(shuō)明。第一個(gè)是表視圖控制器，它顯示手機(jī)可以看到的所有設(shè)備。當(dāng)該類(lèi)啟動(dòng)時(shí)，它會(huì)中繼所有與其聽(tīng)到的服務(wù)相匹配的設(shè)備。在這種情況下，只有一個(gè)遙控車(chē)，因此表中只有一件事，但這可用于控制許多外圍設(shè)備。

第二個(gè)視圖控制器本身就是遙控器。這對(duì)左右轉(zhuǎn)速計(jì)使用兩個(gè)標(biāo)簽，在左右電機(jī)上使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)。對(duì)于左右電機(jī)，選擇器視圖從-100到+100。

該模型有三個(gè)類(lèi)：

RCcar.swift，它跟蹤左右電機(jī)的連接和速度;

跟蹤設(shè)備的BT.neighborhood類(lèi)。

BLE連接類(lèi)處理連接，以便RC對(duì)象具有與之關(guān)聯(lián)的鄰域和連接。該類(lèi)記錄了它對(duì)更改感興趣的事實(shí)，并將選擇器設(shè)置為兩個(gè)滑塊。

最后發(fā)生的事情是如果更新了轉(zhuǎn)速計(jì)，那么它會(huì)更新屏幕上的左右文本值。在視圖消失之前，您需要在按下后退按鈕時(shí)禁用設(shè)備和連接。這些都通過(guò)Swift中的應(yīng)用程序編程接口（API）連接到固件。

結(jié)論

PSoC 4100設(shè)備中最新的藍(lán)牙低功耗4.2技術(shù)與簡(jiǎn)單的H橋，電機(jī)和編碼器使得簡(jiǎn)單的iPhone應(yīng)用程序易于開(kāi)發(fā)。使用最新版本的PSoC Creator，Xcode和Swift開(kāi)發(fā)工具允許開(kāi)發(fā)人員為機(jī)器人創(chuàng)建原理圖，固件和應(yīng)用程序。