nRF52832 改变ATT_MTU提高蓝牙数据发送速率（nRF5_SDK_14.2.0）

Posted 2021-01-24 jiangjiu

nRF52832 作为一个低功耗蓝牙芯片，其数据发送发送速率一直都偏低（高就不叫低功耗了^_^），作为初学者在网上找了很多资料，终于找到通过修改ATT_MTU来提升发送速率的方法，最快能达到8.2KB/s，现在就分享出来

首先我用的协议栈是 nRF5_SDK_14.2.0 ，将examplesle_peripheral中的 ble_app_template 作为模板，以此进行修改

废话不说，先上代码，首先是定义

#define TIMER_INTERVAL                  APP_TIMER_TICKS(29)            //定时器时间间隔

1 BLE_NUS_DEF(m_nus);          //加入串口服务结构（修改）
2 BLE_CMD_DEF(m_cmd);          //加入命令服务结构
3 APP_TIMER_DEF(m_timer1);     //定时器1
4 
5 uint8_t         hr_data[250];
6 uint8_t         cmd_data;                   //接收的命令
7 bool            send_state = false;         //发送状态,默认不发送
8 
9 static uint16_t  length = 244;

主函数基本没修改，主要初始化了一组数据用来测试发送，加入了调度器，因为使用的定时器定时进行发送，而蓝牙发送不好放在中断里进行，定时器中断就做一个接发送函数放入调度器的操作。定义了一个全局数组，用来存放发送的数据。

 1 int main(void)
 2 {
 3     bool erase_bonds;
 4 
 5     // Initialize.
 6     log_init();
 7     timers_init();
 8     buttons_leds_init(&erase_bonds);
 9     ble_stack_init();
10     gap_params_init();
11     gatt_init();
12     advertising_init();
13     services_init();
14     conn_params_init();
15     peer_manager_init();
16 
17     // Start execution.
18     NRF_LOG_INFO("Template example started.");
19 
20     advertising_start(erase_bonds);
21     
22     for(uint8_t i=0;i<250;i++) hr_data[i]=i;   //初始化数据包
23     SEGGER_RTT_printf(0, "
");// 此处打印信息
24     
25     APP_SCHED_INIT(20, 2);       //初始化调度器  
26    
27     // Enter main loop.
28     for (;;)
29     {
30         app_sched_execute();      //调度
31 
32         if (NRF_LOG_PROCESS() == false)
33         {
34             power_manage();
35         }
36     }
37 }

先看定时器

1 static void timers_init(void)
2 {
3     // Initialize timer module.
4     uint32_t err_code = app_timer_init();
5     APP_ERROR_CHECK(err_code);
6 
7     err_code = app_timer_create(&m_timer1, APP_TIMER_MODE_REPEATED, timer_timeout_handler);
8     APP_ERROR_CHECK(err_code);  
9 }

定时器中断服务函数

1 void timer_timeout_handler(void * p_context)
2 {
3     if ( send_state == true )
4     {
5         hr_data[0]++;
6         if(hr_data[0]>255) hr_data[0]=0;     //改变第一个字节
7         app_sched_event_put(NULL, 0, ble_nus_send);  // 加入调度   
8     }       
9 }

蓝牙发送函数

 1 void ble_nus_send(void)    
 2 {
 3     uint32_t err_code;
 4     do
 5     {
 6         err_code = ble_nus_string_send(&m_nus, hr_data, &length);   
 7         if ( (err_code != NRF_ERROR_INVALID_STATE) && (err_code != NRF_ERROR_BUSY) )
 8         {
 9             APP_ERROR_CHECK(err_code);
10         }
11     } while (err_code == NRF_ERROR_BUSY);
12 }

 

接下来是蓝牙服务，这里我使用了两个自定义的服务，因为之前测试发送同一个串口服务进行收发的话，在连续接收数据时候，发送的命令会被堵塞，所以索性改了两个服务，分别用来收发，不知道大家有碰到过这种情况没，有的话欢迎一起交流交流。

 1 static void services_init(void)
 2 {
 3     uint32_t                err_code;
 4     ble_nus_init_t          nus_init;
 5     ble_cmd_init_t          cmd_init;
 6 
 7     /* 初始化串口服务  */
 8     memset(&nus_init, 0, sizeof(nus_init));
 9     err_code = ble_nus_init(&m_nus, &nus_init);
10     APP_ERROR_CHECK(err_code);
11 
12     /* 初始化自定义命令服务  */
13     memset(&cmd_init, 0, sizeof(cmd_init));
14     cmd_init.data_handler = cmd_data_handler;       //命令处理函数
15     err_code = ble_cmd_init(&m_cmd, &cmd_init);
16     APP_ERROR_CHECK(err_code);   
17 }

命令数据处理函数，定义了一个全局变量，用来指示发送状态，根据接收的命令修改状态，以及开关定时器。

 1 static void cmd_data_handler(ble_cmd_evt_t * p_evt)
 2 {
 3     ret_code_t err_code;
 4     SEGGER_RTT_printf(0, "Receive a command
");// 此处打印信息
 5     cmd_data = p_evt->params.rx_data.p_data[0];   //接收1个字节作为命令
 6         
 7     switch ( cmd_data )
 8     {
 9         case BLE_STOP_CMD :
10             send_state = false;    //停止发送
11             err_code = app_timer_stop(m_timer1);   //停止定时器
12             APP_ERROR_CHECK(err_code);  
13             break;
14         case BLE_SEND_CMD :
15             send_state = true;    //允许发送
16             err_code = app_timer_start(m_timer1, TIMER_INTERVAL, NULL);  //启动定时器
17             APP_ERROR_CHECK(err_code);  
18             break;
19         default:
20             SEGGER_RTT_printf(0, "Invalid command
");// 此处打印信息
21             break;
22     }    
23 }

整个程序的框架基本上就是这样，通过蓝牙接收的命令打开定时器，定时器中断将发送函数加入调度，主循环轮转到发送时进行数据发送

通过修改 length 改变发送包的大小

通过修改TIMER_INTERVAL  修改定时器时间

两者配合改变数据发送速率。

 

到了这里，就得修改ATT_MTU了，不然244个字节根本发不了，打开sdk_config.h

 1 // <h> nRF_SoftDevice 
 2 
 3 //==========================================================
 4 // <e> NRF_SDH_BLE_ENABLED - nrf_sdh_ble - SoftDevice BLE event handler
 5 //==========================================================
 6 #ifndef NRF_SDH_BLE_ENABLED
 7 #define NRF_SDH_BLE_ENABLED 1
 8 #endif
 9 // <h> BLE Stack configuration - Stack configuration parameters
10 
11 // <i> These values are not used directly by the SoftDevice handler but the application or other libraries might depend on them.
12 // <i> Keep them up-to-date with the desired configuration.
13 //==========================================================
14 // <o> NRF_SDH_BLE_PERIPHERAL_LINK_COUNT - Maximum number of peripheral links. 
15 #ifndef NRF_SDH_BLE_PERIPHERAL_LINK_COUNT
16 #define NRF_SDH_BLE_PERIPHERAL_LINK_COUNT 1
17 #endif
18 
19 // <o> NRF_SDH_BLE_CENTRAL_LINK_COUNT - Maximum number of central links. 
20 #ifndef NRF_SDH_BLE_CENTRAL_LINK_COUNT
21 #define NRF_SDH_BLE_CENTRAL_LINK_COUNT 0
22 #endif
23 
24 // <o> NRF_SDH_BLE_TOTAL_LINK_COUNT - Maximum number of total concurrent connections using the default configuration. 
25 #ifndef NRF_SDH_BLE_TOTAL_LINK_COUNT
26 #define NRF_SDH_BLE_TOTAL_LINK_COUNT 1
27 #endif
28 
29 // <o> NRF_SDH_BLE_GAP_EVENT_LENGTH - The time set aside for this connection on every connection interval in 1.25 ms units. 
30 #ifndef NRF_SDH_BLE_GAP_EVENT_LENGTH
31 #define NRF_SDH_BLE_GAP_EVENT_LENGTH 8    //默认值3
32 #endif
33 
34 // <o> NRF_SDH_BLE_GATT_MAX_MTU_SIZE - Static maximum MTU size. 
35 #ifndef NRF_SDH_BLE_GATT_MAX_MTU_SIZE
36 #define NRF_SDH_BLE_GATT_MAX_MTU_SIZE  247       //默认值23
37 #endif
38 
39 // <o> NRF_SDH_BLE_GATTS_ATTR_TAB_SIZE - Attribute Table size in bytes. The size must be a multiple of 4. 
40 #ifndef NRF_SDH_BLE_GATTS_ATTR_TAB_SIZE
41 #define NRF_SDH_BLE_GATTS_ATTR_TAB_SIZE 1408
42 #endif
43 
44 // <o> NRF_SDH_BLE_VS_UUID_COUNT - The number of vendor-specific UUIDs. 
45 #ifndef NRF_SDH_BLE_VS_UUID_COUNT
46 #define NRF_SDH_BLE_VS_UUID_COUNT 1 //默认为0
47 #endif

这里修改了3个地方，

NRF_SDH_BLE_GAP_EVENT_LENGTH    这个是每个间隔预留给连接的时间

NRF_SDH_BLE_GATT_MAX_MTU_SIZE   这个就是最大MTU了

NRF_SDH_BLE_VS_UUID_COUNT   这个因为我加了两个自定义服务，所以也要改成1

 

接下来通过修改 length 和  TIMER_INTERVAL   编译下载后来测试速率了

注意的是，因为修改过NRF_SDH_BLE_GATT_MAX_MTU_SIZE，所以RAM的地址会发生改变，打开sdk_config.h，修改

1 //==========================================================
2 // <e> NRF_LOG_ENABLED - Logging module for nRF5 SDK
3 //==========================================================
4 #ifndef NRF_LOG_ENABLED
5 #define NRF_LOG_ENABLED 1
6 #endif

1 //==========================================================
2 // <e> NRF_LOG_BACKEND_RTT_ENABLED - nrf_log_backend_rtt - Log RTT backend
3 //==========================================================
4 #ifndef NRF_LOG_BACKEND_RTT_ENABLED
5 #define NRF_LOG_BACKEND_RTT_ENABLED 1
6 #endif

这样就可以通过RTT打印的信息来调整RAM的地址和大小了

再次编译，下载，没问题后，在andorid手机上使用 ‘nRF Connect’ 进行调试

 

 

附上我的测试图片

数据显示

这里使用的就是每29ms发送一次，每次发送244字节，通过计算，（1000/29）*244 = 8413byte  约  8.2KB/s  ，这是我目前测出的最大传输速率，但是不停稳定，超出一米的距离基本就会失去连接，另外连接间隔我也有修改

1 #define MIN_CONN_INTERVAL               MSEC_TO_UNITS(8, UNIT_1_25_MS)      
2 #define MAX_CONN_INTERVAL               MSEC_TO_UNITS(12, UNIT_1_25_MS)      
3 #define SLAVE_LATENCY                   0                                   
4 #define CONN_SUP_TIMEOUT                MSEC_TO_UNITS(4000, UNIT_10_MS)      

因为初次接触蓝牙，这方面不是太懂，可能写的不是太好，欢迎指正，或者有测出更高速率的朋友也可以一起交流下

 

对于改变MTU为什么会提高发送速率，我抓包分析了一下

从机接收到命令开始发数据

第一个包，可以看出数据只发送到0x13，也就是20个字节

第二个包，从0x14 发送到了0x2e， 也就是27个字节

第三个包，从0x2f 到0x49， 也是27个字节

也就是说，通过修改MTU后，每次发送从第二个包开始都可以达到每个包27个字节，这样一来自然就会比之前限定的每次只能发20个字节要快一点了。

 

 先写到这里吧，如果有什么写的不对的，欢迎大家指正，后面还需要测试稳定性，距离，功耗，还好实际上也不需要用到8K的传输速率，还需要深入的学习BLE，加油！