【nRF52832多角色蓝牙应用】：掌握广播与扫描的6项关键技巧

参考资源链接：[nRF52832中文数据手册：物联网芯片技术规格](https://wenku.csdn.net/doc/64606e9e5928463033adf7cb?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. nRF52832蓝牙技术概述

## 1.1 nRF52832技术简介
nRF52832是Nordic Semiconductor推出的一款高性能蓝牙5系统级芯片(SoC)，集成了ARM Cortex-M4处理器，适用于广泛的无线通信应用。它支持蓝牙低功耗(BLE)和2.4GHz无线通信，是物联网(IoT)设备的理想选择。

## 1.2 技术特性
该芯片具备优秀的射频性能，能在2.4GHz频段上实现高效的无线通信，支持蓝牙协议栈的全部功能，并且提供了丰富的外设接口和强大的处理能力。同时，它还内置了大容量的闪存和RAM，能够满足复杂应用对资源的需求。

## 1.3 应用领域
nRF52832广泛应用于智能穿戴、健康监测、智能家居、无线遥控等领域。其低功耗的特点使得设备能够在电池供电的情况下长时间运行，非常适合需要便携和低维护成本的场景。

通过本章的阅读，读者将对nRF52832有一个基本的认识，并了解它在蓝牙技术领域的重要性和应用范围。随着内容的深入，我们将进一步探讨其广播机制和扫描机制，从而更好地理解其在实际应用中的表现。

# 2. nRF52832的广播机制

在上一章节中我们已经对nRF52832蓝牙技术有了一个基础的认识，接下来我们将深入了解nRF52832的广播机制。广播机制是蓝牙通信的一个重要组成部分，通过它可以实现设备间的相互发现。本章节将详细介绍广播包的结构、广播参数配置以及如何实现自定义广播。

## 2.1 广播包的结构解析

### 2.1.1 广播包头部信息的作用

在蓝牙低功耗(BLE)通信中，广播包由头部信息和广播载荷两部分组成。头部信息包含了一些关键的参数，如广播间隔、广播类型等，这些参数对于广播包的传输和接收有着重要的影响。

为了帮助理解广播包头部信息的作用，以下是头部信息中主要参数的简要说明：

- **AdvA**: 广播地址，用于标识发送广播的设备。
- **AdvData**: 广播数据，包含用户自定义信息。
- **AdvType**: 广播类型，比如CONNECTABLE_UNDIRECTED表示可连接的未定向广播。
- **TxPower**: 发射功率，用于接收设备计算距离。
- **Flags**: 标志位，包含设备是否具有地址可识别性、是否支持广播名称等信息。

### 2.1.2 广播载荷的数据格式

广播载荷部分则可以携带更多的用户信息，这部分是可配置的。其数据格式通常由一系列的"AD结构"组成，每个AD结构由类型字段、长度字段和数据字段组成。类型字段标识了数据的含义，长度字段描述了数据字段的大小，数据字段则存储实际的信息内容。

以下是一个广播载荷数据的示例：

{
  "AdvType": "CONNECTABLE_UNDIRECTED",
  "AdvData": {
    "flags": 0x06,
    "txPower": -20,
    "name": "MyDevice",
    "serviceUUID": "00001111-0000-1000-8000-00805f9b34fb"
  }
}

在这个例子中，"flags"为0x06表示设备既具有地址可识别性也支持广播名称，"txPower"为-20表示发射功率为-20dBm。"name"和"serviceUUID"则分别为广播设备的名称和服务的UUID。

## 2.2 广播参数的配置

### 2.2.1 广播间隔和广播窗口的设置

广播间隔决定了广播包的发送频率，而广播窗口则定义了广播活动的时间窗口。这两个参数可以组合使用，以达到节能和效率的平衡。

设置广播间隔和广播窗口的代码片段如下：

#define RADIO_EVENT_LENGTH_1MBS 200 // 使用1Mbps速率的事件长度
#define RADIO_RXacios_1MBS        8 // 1Mbps速率下每个符号的ac时间

// 设置广播间隔为100毫秒，广播窗口为20毫秒
uint8_t advInterval = 160; // 100ms * (300 / (300 + 50) = 160 * 1.25us
uint8_t advWindow = 32;   // 20ms * (300 / (300 + 50) = 32 * 1.25us

uint8_t radioConfig[] = {
  RADIO_MODE_MODE_Ieee802154_250Kbps, // 设置射频模式为250Kbps
  RADIO_MODULATIONFORMAT_2Mbs,        // 设置调制格式为2Mbs
  RADIO_CRCCNF_LEN_Three,             // 设置CRC长度为3字节
  RADIO_POWER_TXPOWER_4dBm,           // 设置发射功率为4dBm
  RADIO_EVENT_LENGTH_1MBS,            // 设置事件长度为1Mbs速率
  RADIO_RXacios_1MBS,                 // 设置接收符号数
  RADIO_BASE0 LFLEN(advInterval),     // 设置广播间隔
  RADIO_BASE1 HFLEN(advWindow)        // 设置广播窗口
};

nrf RADIO->EVENTS_END = 0U; // 清除事件标志
nrf RADIO->TASKS_RXEN = 1U; // 开启接收模式
nrf RADIO->EVENTS_END = 0U; // 再次清除事件标志

for (uint8_t i = 0; i < sizeof(radioConfig); i += 2) {
  nrf RADIO->Frequency = radioConfig[i];
  nrf RADIO->Configuration = radioConfig[i+1];
}

nrf RADIO->EVENTS_END = 0U;
nrf RADIO->TASKS_START = 1U;

在这个代码片段中，我们首先定义了广播间隔和广播窗口的值，然后设置了射频的一些相关参数，并最终通过写入RADIO模块的寄存器来配置广播间隔和广播窗口。

### 2.2.2 广播数据的更新频率

除了广播间隔和广播窗口之外，广播数据的更新频率也是广播机制中的一个关键参数。合理的更新频率可以确保广播数据的有效性和及时性，同时还能平衡功耗。

广播数据更新频率的设置示例如下：

uint32_t广播数据更新周期 = 5000; // 5秒更新一次广播数据

void 定时器回调函数() {
  // 更新广播数据的逻辑
  更新广播数据();
  // 重新启动定时器
  定时器启动(广播数据更新周期);
}

在上述示例中，我们设定了一个定时器，并在定时器回调函数中更新广播数据。每隔5秒，广播数据就会更新一次，然后定时器重新启动。

## 2.3 实现自定义广播

### 2.3.1 利用广播事件进行设备发现

利用广播事件进行设备发现是一种简单有效的方法。广播事件通常包含设备识别信息和广播间隔，这些信息对设备发现过程至关重要。

以下是如何监听广播事件并进行设备发现的代码示例：

nrf RADIO->EVENTS_RXDataFrame = 0; // 清除RXDataFrame事件标志

// 等待广播包接收事件
while(nrf RADIO->EVENTS_RXDataFrame == 0);

// 获取接收到的广播数据
uint8_t 广播数据[] = {
  nrf RADIO->PACKETPTR,
  nrf RADIO->PACKETPTR + nrf RADIO->RXNBB,
};

// 处理广播数据，进行设备发现
void 设备发现处理(广播数据);

在这段代码中，我们首先清除了一个事件标志，然后在一个循环中等待接收广播数据。一旦接收到广播数据，我们就获取这些数据并进行处理。

### 2.3.2 优化广播数据以提高效率

广播数据优化是提升蓝牙通信效率的重要手段。广播数据包的大小和内容需要精心设计，以减少广播包的数量，同时确保足够的信息传输。

以下是一个优化广播数据的代码示例：

// 定义广播数据结构体
typedef struct {
  uint8_t flags;
  uint8_t txPower;
  uint8_t name[10];
  uint8_t serviceUUID[16];
} 广播数据结构体;

// 创建广播数据实例并初始化
广播数据结构体 广播数据实例 = {
  .flags = 0x06, // 设备具有地址可识别性和广播名称支持
  .txPower = -20, // 发射功率设置为-20dBm
  .name = "MyDev", // 设备名称
  .serviceUUID = {0x00, 0x00, 0x11, 0x11, 0x00, 0x00, 0x10, 0x00, 0x80, 0x00, 0x00, 0x80, 0x5f, 0x9b, 0x34, 0xfb} // 服务UUID
};

// 将