近期一個BLE專案，整套方案做下來發現雖然需求特殊，但是根據這個專案可以衍生出BLE裝置一主多從的一般性方法。

專案的需求基本如下：

1.實現基於CC2541晶片的藍芽主機韌體程式碼，要求主機1拖4從機；

2.上電自動、同時連線4個BLE裝置；

3.身份識別需求：掃描繫結這4個唯一裝置，不允許自動連線其他BLE裝置

4.同時連線的情況下，讀取4個BLE裝置的通知型資料，並串列埠封包轉發。

這個專案的麻煩在於需求3，4的實現，需求2要求上電自動連線多個BLE裝置本來問題不大，但是需求3要求裝置繫結，於是最初考慮的方法是：

1.採取廣播包識別裝置UUID的方式，類似iBeacon廣播包中16個位元組的UUID，可以作為唯一身份識別；

2.讀取掃描應答包的裝置名作為唯一識別標準；

3.根據裝置的Mac地址作為裝置的身份識別。

iBeacon是蘋果推出的基於BLE4.0技術的應用層解決方案，主要利用BLE廣播包進行資訊的推送等服務，在長度受限的廣播包中定義了16個位元組的UUID，作為iBeacon裝置的唯一識別碼，這也是藍芽2.4G作為有源RFID的一個方案之一。應該來說，在廣播包裡存放身份ID是最佳方案，無需建立連線即可唯一識別裝置。

但是，這個專案的4個從機： 血壓、血氧、血糖、血脂裝置均為固定藍芽裝置，我無法修改其韌體程式碼，只能動主機程式碼。

好吧，既然不能動從機，只能主機去想辦法解決了。於是想到了方法2和3，方法2相比3實現起來要更麻煩，掃描應答包是從機對主機掃描的迴應包，裝置名存在於此包中，況且裝置名不一定唯一（雖然該專案的四個裝置名不同），考慮到一般性，決定採取Mac地址匹配的方法來進行裝置篩選和上電自動繫結

。

需求4的麻煩在於如果採用Mac來識別裝置並同時連線多個裝置後，如何分別開啟各裝置的通知，從而讀取各從機的通知型資料。答案是：依據連線時的handle，多從機時新建一個MulticonnHandle[]來儲存從機的連線handle，因此最終確定的方案如下：

上電自動掃描+Mac地址匹配+自動連線+開啟通知/斷開連線

從一般性來說，該方案可以適用於：需要識別繫結專屬BLE裝置（無密碼配對過程），並且一主多從通訊的情況。

首先宣告：CC2540/1晶片最多隻能同時連線3個BLE裝置，受晶片能力所限，官方解釋如下

所以本方案也最多隻能支援1拖3,要支援更多從機請選擇CC2640/CC2650晶片。

具體實現如下：（基於simpleBLECentral.eww工程）

1.加入上電自動掃描

在simpleBLECentral_ProcessEvent()函式的裝置啟動事件下加入掃描的程式碼：

uint16 SimpleBLECentral_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )
{
  
   ...

  //裝置啟動事件
  if ( events & START_DEVICE_EVT )
  {
    // Start the Device
    VOID GAPCentralRole_StartDevice( (gapCentralRoleCB_t *) &simpleBLERoleCB );

    // Register with bond manager after starting device
    GAPBondMgr_Register( (gapBondCBs_t *) &simpleBLEBondCB );

    //裝置已啟動，進入上電自動掃描
    if ( !simpleBLEScanning & simpleBLEScanRes == 0 )
    {
      simpleBLEScanning = TRUE;
      simpleBLEScanRes = 0;
      GAPCentralRole_StartDiscovery( DEFAULT_DISCOVERY_MODE,
                                     DEFAULT_DISCOVERY_ACTIVE_SCAN,
                                     DEFAULT_DISCOVERY_WHITE_LIST );   
      //LCD_WRITE_STRING( "Scanning...", HAL_LCD_LINE_1 );
      NPI_PrintString("Scanning...\n");
      
    }
    else
    {
      //LCD_WRITE_STRING( "No Scan", HAL_LCD_LINE_1 );
      NPI_PrintString("Scanning Canceled\n");
    }
    
    return ( events ^ START_DEVICE_EVT );
  }

  if ( events & START_DISCOVERY_EVT )
  {
    simpleBLECentralStartDiscovery( );
    
    return ( events ^ START_DISCOVERY_EVT );
  }
  
  // Discard unknown events
  return 0;
}

2.實現Mac匹配演算法繫結多從機

（1）在全域性定義devMacList[MAX_DEVICE_NUM][B_ADDR_LEN]來預存指定裝置的Mac，並實現Mac匹配演算法。

預存Mac地址時需注意16進位制序列逆序儲存，主機掃描的裝置列表的Mac儲存在simpleDevList[].addr，如：（此處以兩個從機為例）

static uint8 devMacList[MAX_DEVICE_NUM][B_ADDR_LEN]={//預存Mac地址
  {0xB8,0x43,0xA2,0x21,0xF8,0x5C},//十六進位制序列逆序儲存！與掃描儲存的Mac地址對應，0x5CF821A243B8
  {0xAE,0x2D,0x42,0xBE,0x7C,0x08},
};

然後實現Mac匹配演算法，基本思路：迴圈提取simpleDevList[].addr的值，在devMacList中查詢Mac，若存在則記錄下標。

//Mac地址匹配演算法
//迴圈將simpleBLEDevList[i].addr的值提取，在devMacList中查詢匹配的mac，若存在則記錄對應的下標
 int findMacAddrMatching(int devMacRes[])
 {
        int k=0,num=0;
        int i=0,j=0;
        for(i=0;i<simpleBLEScanRes;i++)
        {
           for(j=0;j<MAX_DEVICE_NUM;j++)
           {
              if(isArrayEqual(simpleBLEDevList[i].addr,*(devMacList+j),B_ADDR_LEN,B_ADDR_LEN)==FALSE)
                  continue;//不相等匹配下一個
              devMacRes[j]=i;//按照預存Mac的順序儲存裝置下標，故自動連線時獲取的控制代碼MultiConnHandle[]也是固定順序，便於分別設定通知開關的控制代碼
              k++;
              break;//若相等記錄下標並跳出該層迴圈（mac唯一）
           }
        }
        //統計匹配到的mac裝置個數
       for(k=0;k<MAX_DEVICE_NUM;k++)
       {
          if(devMacRes[k]!=-1)
            num++;
       }
       return num;
 }

isArrayEqual()功能非常簡單，比較兩個陣列每個元素，完全相同返回真。但是在晶片上寫程式碼，一切都要自己造輪子。。

//陣列比較函式，兩個陣列完全相等返回TRUE,否則返回FALSE
static bool isArrayEqual(uint8 arr1[],uint8 arr2[],uint8 arr1_length,uint8 arr2_length)
{
  int i=0;
  if(arr1_length!=arr2_length)return FALSE;
  for(i=0;i<arr1_length;i++)
  {
      if(arr1[i]!=arr2[i])return FALSE;
  }
  return TRUE;
}

（2）實現Mac匹配演算法後，在simpleBLECentralEventCB()的GAP_DEVICE_DISCOVERY_EVENT下列印掃描到的裝置Mac資訊，並執行Mac匹配函式。

        //列印所有裝置Mac
        
        NPI_PrintString("device list:\n");    
        for(k=0;k<simpleBLEScanRes;k++)
        {
          NPI_PrintString((uint8*)bdAddr2Str( simpleBLEDevList[k].addr ));
          NPI_PrintString("\n");
        }      
        //執行Mac匹配演算法
        devMacNum=findMacAddrMatching(devMacResult);

測試發現，列印的Mac地址是所有掃描到的裝置，執行Mac匹配函式後4個專屬裝置在裝置列表裡的下標被成功儲存到devMacResult[]中。

3.加入自動連線功能

在呼叫Mac匹配後，只需根據devMacResult[]中儲存的下標以此發起連線請求。

但是每次連線發起後都會進入到GAP_LINK_ESTABLISHED_EVENT事件處理中，為保證逐個連線成功，還加入了自動連線標誌進行調回處理。

示例程式碼如下：

        //自動連線     
            //連線第1個
            if(devMacNum > 0)
            {
                HalLedSet(HAL_LED_3, HAL_LED_MODE_ON );   //開LED3
           
                uint8 addrType;
                uint8 *peerAddr;
                
                simpleBLEScanIdx = devMacResult[0];
          
                // connect to current device in scan result 
                peerAddr = simpleBLEDevList[simpleBLEScanIdx].addr;
                addrType = simpleBLEDevList[simpleBLEScanIdx].addrType;
              
                simpleBLEState = BLE_STATE_CONNECTING;
                
                GAPCentralRole_EstablishLink( DEFAULT_LINK_HIGH_DUTY_CYCLE,
                                              DEFAULT_LINK_WHITE_LIST,
                                              addrType, peerAddr );
   
                HalLedSet(HAL_LED_3, HAL_LED_MODE_OFF ); 
            }
            
              //連線第2個
      SECOND:
            if(devMacNum > 1)
            {
...
            }

連線3，4其他從機以此類推。在GAP_LINK_ESTABLISHED_EVENT事件中處理連線結果，重點是儲存連線的handle：

          MultiConnHandle[connHandle_num]=ppEvent->linkCmpl.connectionHandle;
          connHandle_num++;

儲存了連線handle的MulticonnHandle[]將作為後面斷開多從機連線和讀取多從機資料的依據。

示例程式碼如下：

        //自動連線標誌加1，開始連線下一個裝置
          autoConnectFlag++;
          if(autoConnectFlag==1)
            goto SECOND;
          else if(autoConnectFlag==2)
            goto THIRD;
  ...
          else if(autoConnectFlag==MAX_DEVICE_NUM)
            autoConnectFlag=0;//達到最大連線數後，結束上電連線任務

4.加入斷開連線功能

一主多從條件下，要斷開所有從機的連線，必須區分各個裝置，讀寫資料也是一樣，幸好連線事件中我們已儲存各從機的連線handle。

示例程式碼如下：

            if(connHandle_num==1)
              GAPCentralRole_TerminateLink( MultiConnHandle[0]);
            else if(connHandle_num==2)
              GAPCentralRole_TerminateLink( MultiConnHandle[1]);
            ...
             NPI_PrintString("Disconnecting...\n");

5.讀寫特徵值資料並處理

對於非通知型資料可以直接呼叫GATT_WriteCharValue和GATT_ReadCharValue讀寫資料，根據連線handle區分即可,如讀取第一個裝置的特徵值：

  	  if ( simpleBLEDoWrite )
          {
            // Do a write
            NPI_PrintString("Writing...\n");
            attWriteReq_t req;
            
            req.handle = simpleBLECharHdl;
            req.len = 1;
            req.value[0] = simpleBLECharVal;
            req.sig = 0;
            req.cmd = 0;
            status = GATT_WriteCharValue(MultiConnHandle[0], &req, simpleBLETaskId );      
          }
          else
          {
            // Do a read
            NPI_PrintString("Reading...\n");
            attReadReq_t req;
            
            req.handle = simpleBLECharHdl;
            status = GATT_ReadCharValue(MultiConnHandle[0], &req, simpleBLETaskId );
          }
          
          if ( status == SUCCESS )
          {
            simpleBLEProcedureInProgress = TRUE;
            simpleBLEDoWrite = !simpleBLEDoWrite;
          }
        }  

 
對於通知型資料，實際是往CCC標誌位寫0x0001開啟通知，多從機情況下只需依次開啟通知監聽即可，示例開啟一個裝置的通知，程式碼如下：

            attWriteReq_t req;
            
            req.handle = BLE_NotifyChar_Handle+1;
            req.len = 1;
            req.value[0] = 0x01;
            req.sig = 0;
            req.cmd = 0;
            status = GATT_WriteCharValue( MultiConnHandle[0], &req, simpleBLETaskId );  

通知開關的handle通常為characteristic的handle+1。

讀取到資料後，在simpleBLECentralProcessGATTMsg()中處理接收的資料，如資料的串列埠轉發等。

至此，完成BLE一主多從的通訊過程。