CC2640R2F低功耗蓝牙芯片相关设计分享

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CC2640R2F低功耗蓝牙芯片相关设计分享

2023-06-13 10:09| 来源: 网络整理| 查看: 265

电路设计简介 CC2640 的 RF 差分线越短越好，做差分 100Ω 阻抗匹配。天线部分阻抗 50 欧姆匹配，本次设计采用了陶瓷天线 AN9520-245 减少天线面积。蓝牙芯片在底层，阻抗参考平面第三层，在天线部分下方覆铜（GND），使用嘉立创的阻抗匹配计算器计算线宽。巴伦采用分立设计，参考官方文档。ST 公司的 BlueNRG-2 BLE 芯片可采用 BALF-NRG-02D3 巴伦封装。天线部分转角做弧线。可将天线线路做包地处理，减少信号干扰。嵌入式开发

这里说的所有内容都是基于 ProjectZero 项目进行二次开发的

关于在 RTOS 中创建 Task 的一点灵感

CC2640 中分配内存主要使用的是：

void *ICall_malloc(uint_least16_t size);

配套用于释放内存的函数是:

void ICall_free(void *msg);

在这个灵感中会用到动态内存的创建和释放，所以可以稍微包装下：

mem.c 文件

#include "mem.h" #include void* c_malloc(uint_least16_t size) { return ICall_malloc(size); } void c_free(void* ptr) { ICall_free(ptr); }

因为很多时候创建任务的一些结构体还有 Task 所需的缓存大小都差不多，主要是想偷偷懒，所以提前分配好一些 Task 的结构体和相关的缓冲区是否能少写一点代码呢？（我不确定这是不是个好办法但确实可以偷懒）

这是 task.c 的实现方式

#include "task.h" #include "mem.h" //#include static TASK_FACTORY _G_TASK_FACTORY = {0, 0, 0, 0, 0, false}; void task_init(uint32_t task_num, uint32_t stack_size) { if (_G_TASK_FACTORY.is_init) return; _G_TASK_FACTORY.is_init = true; _G_TASK_FACTORY.task_capacity = task_num; _G_TASK_FACTORY.stack_capacity = stack_size; _G_TASK_FACTORY.tasks = (Task_Struct*)c_malloc(task_num * sizeof(Task_Struct)); _G_TASK_FACTORY.stack = (uint8_t*)c_malloc(task_num * stack_size); } int task_run(uint8_t priority, Task_FuncPtr func) { if (!(_G_TASK_FACTORY.is_init) || _G_TASK_FACTORY.task_size >= _G_TASK_FACTORY.task_capacity) { return -1; } Task_Params taskParams; Task_Params_init(&taskParams); taskParams.stack = _G_TASK_FACTORY.stack + _G_TASK_FACTORY.stack_capacity * _G_TASK_FACTORY.task_size; taskParams.stackSize = _G_TASK_FACTORY.stack_capacity; taskParams.priority = priority - 1; Task_construct(_G_TASK_FACTORY.tasks + _G_TASK_FACTORY.task_size, func, &taskParams, NULL); _G_TASK_FACTORY.task_size++; return 0; }

以闪烁 LED 灯为例使用这两个函数：

led_task.c

#include "led_task.h" #include "../core/task.h" #include "ti/drivers/PIN.h" #include "driverlib/ioc.h" #include #include "../events/event.h" #include #include static PIN_State ledPin; static PIN_Handle hLedPin = NULL; static PIN_Config ledPinCfg[] = { IOID_16 | PIN_GPIO_OUTPUT_EN | PIN_GPIO_LOW | PIN_PUSHPULL | PIN_DRVSTR_MAX, PIN_TERMINATE }; static void led_task_fxn(UArg a0, UArg a1) { hLedPin = PIN_open(&ledPin, ledPinCfg); for(;;) { PIN_setOutputValue(hLedPin, IOID_16, 0); Task_sleep(((500) * 1000) / Clock_tickPeriod); PIN_setOutputValue(hLedPin, IOID_16, 1); Task_sleep(((500) * 1000) / Clock_tickPeriod); } } void led_task_run() { task_run(2, led_task_fxn); }

然后在 app.c 中初始化 Task 任务池（Task Pool，管理任务相关的结构体和缓存）

#include "tasks/led_task.h" task_init(3, 512); led_task_run();

关于多任务开发需要注意的问题：

中断级别的一点误解：有时候发现任务无法正常运行，但是调高中断级别后能够正常运行，这时候如果多创建几个任务又不正常了。这种情况可能不是中断级别的问题，而是缓冲区配置太大造成的。

ICALL_MAX_NUM_ENTITIES和ICALL_MAX_NUM_TASKS的配置,其中ICALL_MAX_NUM_TASKS（默认值：2），定义位置在应用的ICall/icall.c文件中，有这样一段描述：

#ifndef ICALL_MAX_NUM_ENTITIES /** * Maximum number of entities that use ICall, including service entities * and application entities. * The value may be overridden by a compile option. * Note that there are at least, * Primitive service, Stack services along with potentially generic * framework service for the stack thread. */ #define ICALL_MAX_NUM_ENTITIES 6 #endif #ifndef ICALL_MAX_NUM_TASKS /** * Maximum number of threads which include entities. * The value may be overridden by a compile option. */ #define ICALL_MAX_NUM_TASKS 6 #endif */

所以如果需要创建多个 Task 的话最好将ICALL_MAX_NUM_TASKS设大一些，目前我配置的是：6

还有另一处在：TOOLS/defines/ble5_project_zero_cc2640r2lp_app_FlashROM_StackLibrary.opt，里边有个配置项：-DICALL_MAX_NUM_TASKS=6，这里我也把它设大一些。

定时器的使用：步骤如下：

定义定时器事件和结构体变量定义

#define CAW_TIMEOUT_EVT Event_Id_10 // 超时事件 #define CAW_TIMEOUT_EVT_INERVAL 500 // 定义超时时间 static Clock_Struct periodicClock; // 定时器结构体

创建定时器处理函数

static void _timeoutHandler(UArg arg) { // 自定义参数arg中存放CAW_TIMEOUT_EVT值 if (arg == CAW_TIMEOUT_EVT) { // 触发CAW_TIMEOUT_EVT事件 Event_post(syncEvent, arg); } }

编写事件处理函数

if(events) { // 如果当前事件中含有SBP_CAW_PERIODIC_EVT则进入处理 if (events & SBP_CAW_PERIODIC_EVT) { //! TODO // 加入需要超时处理的代码 // ...... // 这里需要重启定时器，否则定时器只工作一次 Util_startClock(&periodicClock); } }

配置定时器并启动，进入超时处理流程

// 配置定时器 Util_constructClock(&periodicClock, _timeoutHandler, CAW_TIMEOUT_EVT_INERVAL, 0, false, CAW_TIMEOUT_EVT); // 初次启动 Util_startClock(&periodicClock); 队列的使用（Queue）步骤如下：

创建队列消息结构和队列结构体定义

// 队列消息结构体 typedef struct { uint8_t event; void *pData; } pzMsg_t; // 创建队列变量 static Queue_Struct msgQueue; static Queue_Handle msgQueueHandle;

创建队列处理函数

if(events) { // 通过while循环将队列中的消息消耗完 while(!Queue_empty(msgQueueHandle)) { pzMsg_t *pMsg = (pzMsg_t *)Util_dequeueMsg(msgQueueHandle); if(pMsg) { //! TODO // 处理消息 ICall_free(pMsg); } } }

初始化队列

Queue_construct(&msgQueue, NULL); msgQueueHandle = Queue_handle(&msgQueue);

将消息插入队列，其中第一个参数可以是自定义的事件，第二个参数是一个数据结构体的指针变量

static status_t enqueueMsg(uint8_t event, void *pData) { uint8_t success; pzMsg_t *pMsg = ICall_malloc(sizeof(pzMsg_t)); if(pMsg) { pMsg->event = event; pMsg->pData = pData; success = Util_enqueueMsg(g_msgQueueHandle, g_syncEvent, (uint8_t *)pMsg); return (success) ? SUCCESS : FAILURE; } return(bleMemAllocError); } 处理蓝牙接收到的数据

在Application/services目录下存放了很多服务，其中data_service.c提供了数据传输的基本能力，在project_zero.c中注册了一些服务的回调函数，比如

static DataServiceCBs_t Message_ServiceCBs = { .pfnChangeCb = DataService_ValueChangeCB, // Characteristic value change callback handler .pfnCfgChangeCb = DataService_CfgChangeCB, // Noti/ind configuration callback handler };

因为我们需要处理的是接收到的数据，所以只关注DataService_ValueChangeCB回调函数就足够了，看看DataService_ValueChangeCB长什么样的：

static void DataService_ValueChangeCB(uint16_t connHandle, uint8_t paramID, uint16_t len, uint8_t *pValue) { // See the service header file to compare paramID with characteristic. Log_info1("(CB) Data Svc Characteristic value change: paramID(%d). " "Sending msg to app.", paramID); pzCharacteristicData_t *pValChange = ICall_malloc(sizeof(pzCharacteristicData_t) + len); if(pValChange != NULL) { pValChange->svcUUID = MESSAGE_SERVICE_SERV_UUID; pValChange->paramID = paramID; memcpy(pValChange->data, pValue, len); pValChange->dataLen = len; // 此处会向消息队列中投递一个PZ_SERVICE_WRITE_EVT的事件，并且带着 // pValChange值 if(enqueueMsg(PZ_SERVICE_WRITE_EVT, pValChange) != SUCCESS) { ICall_free(pValChange); } } }

所以应该去ProjectZero_processApplicationMessage队列处理函数中看看发生了什么：

static void ProjectZero_processApplicationMessage(pzMsg_t *pMsg) { // ...... switch(pMsg->event) { // 因为投递的到队列中的消息使用的事件是：PZ_SERVICE_WRITE_EVT // 所以这里我们只关注PZ_SERVICE_WRITE_EVT就可以了 case PZ_SERVICE_WRITE_EVT: switch(pCharData->svcUUID) { case DATA_SERVICE_SERV_UUID: // 这个函数就是处理蓝牙接收到消息的函数了 DataService_ValueChangeHandler(pCharData); break; } break; // ...... } // ...... }

可以看到最终调用了DataService_ValueChangeHandler函数处理数据，继续跟踪：

void DataService_ValueChangeHandler( pzCharacteristicData_t *pCharData) { static uint8_t received_string[DS_STRING_LEN] = {0}; switch (pCharData->paramID) { case DS_STRING_ID: memset(received_string, 0, DS_STRING_LEN); memcpy(received_string, pCharData->data, MIN(pCharData->dataLen, DS_STRING_LEN - 1)); // 将数据通过串口发送出去 Log_info3("Value Change msg: %s %s: %s", (uintptr_t) "Data Service", (uintptr_t) "String", (uintptr_t)received_string); //! TODO // 这里可以添加消息处理流程 break; // 此处省略Stream（流）处理 default: return; } } 串口日志

需要包含头文件：#include

# define Log_info0(fmt) # define Log_info1(fmt, a0) # define Log_info2(fmt, a0, a1) # define Log_info3(fmt, a0, a1, a2) # define Log_info4(fmt, a0, a1, a2, a3) # define Log_info5(fmt, a0, a1, a2, a3, a4) # define Log_warning0(fmt) # define Log_warning1(fmt, a0) # define Log_warning2(fmt, a0, a1) # define Log_warning3(fmt, a0, a1, a2) # define Log_warning4(fmt, a0, a1, a2, a3) # define Log_warning5(fmt, a0, a1, a2, a3, a4) # define Log_error0(fmt) # define Log_error1(fmt, a0) # define Log_error2(fmt, a0, a1) # define Log_error3(fmt, a0, a1, a2) # define Log_error4(fmt, a0, a1, a2, a3) # define Log_error5(fmt, a0, a1, a2, a3, a4)

可以清楚的看到支持 3 个日志级别分别是：info, warning 和 error，宏名最后的数字代表的是可变参数的数量，如果没有可变参数，那就选择Log_info0就可以了。

如何拦截 ProjectZero 中的事件处理

定义如下一个函数

xdc_UInt Caw_Event_pend(ti_sysbios_knl_Event_Handle __inst, xdc_UInt andMask, xdc_UInt orMask, xdc_UInt32 timeout) { xdc_UInt events = ti_sysbios_knl_Event_pend(__inst, andMask, orMask | SBP_CAW_ALL_EVENTS, timeout); // 此处为自定义事件处理函数 Event_processer(events); return events; }

然后在project_zero.c文件中搜索Event_pend，并使用Caw_Event_pend函数替换Event_pend函数调用，就完成了拦截

static void ProjectZero_taskFxn(UArg a0, UArg a1) { // Initialize application ProjectZero_init(); Caw_Event_init(selfEntity, syncEvent); // Application main loop for(;; ) { uint32_t events; // 拦截ProjectZero的事件处理 events = Caw_Event_pend(syncEvent, Event_Id_NONE, PZ_ALL_EVENTS, ICALL_TIMEOUT_FOREVER); if(events) { // ...... } } 其他问题：使用 Code Composer Studio + XDS100 V3.0 仿真时报错：

错误如下：

An error occurred while hard opening the controller. -----[An error has occurred and this utility has aborted]-------------------- This error is generated by TI's USCIF driver or utilities. The value is '-183' (0xffffff49). The title is 'SC_ERR_CTL_CBL_BREAK_FAR'. The explanation is: The controller has detected a cable break far-from itself. The user must connect the cable/pod to the target.

解决方式：连线错误，正确的接线方案如下：

调试器引脚芯片引脚1TMS 引脚11TCK 时钟15SRSTN 芯片复位引脚4GND 接地53.3V8GND 接地使用 UniFlash 或 SmartRF Flash Programmer 2 烧录后，将 XDS100 V3.0 的 USB 线拔掉，电路板断电重新上电后 CC2640 芯片不工作，但是将 XDS100 V3.0 插上 USB 供电后 CC2640 就能够正常工作

解决方式：不要拔 USB 线，直接将 XDS100 V3.0 与电路板的连接线拔掉，这时候电路板断电再上电后 CC2640 能够正常工作。

CC2640 插着调试器能够正常运行，复位后不能正常运行

解决方式：切换老版本的 SimpleLink CC2640R2 SDK 的版本

CC2540R2L 不支持 Sensor controller 注意：

本人刚入门硬件设计和嵌入式开发也刚接触 CC2640 蓝牙芯片不久，文中可能会出现一些问题，我自己在项目中修改了很多 ProjectZero 的文件，所以本文的变量名和函数名是我零时改的可能会出现差异。

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CC2640R2F低功耗蓝牙芯片相关设计分享

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