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基于Silicon Labs平台的蓝牙Mesh传感器模型示例

2019-11-27
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Silicon Labs的蓝牙网状网络(Bluetooth Mesh) SDK附带了两个示例项目,包含了如何使用传感器和传感器客户端创建一个无线蓝牙网状网络的示范。这些应用示例再传感器和传感器客户端使用了Silicon Labs的Wireless Gecko无线开发套件以及蓝牙mesh应用程序作为基础。在这份文件中,我们将讨论蓝牙mesh传感器模型的基础知识并描述相关的SDK中的示例应用程序。
 
本文重点
  • 简要介绍蓝牙mesh传感器模型
  • 使用传感器示例应用程序
  • 传感器示例应用程序代码演练
 
传感器模型
传感器模型是建立蓝牙mesh与传感器接口的应用方法。关于可支持的传感器类型列表,请参考蓝牙mesh设备性能规格(https://www.bluetooth.com/specifications/mesh-specifications/)。该模型由传感器状态(包括描述符、设置、频率、数据和数据列)组成。该模型还定义了用于在客户端和服务器之间设置和报告这些状态的消息。
  • 传感器描述符:传感器描述符定义传感器属性ID,以指示设备的传感器类型、传感器的正负公差、采样功能、测量周期和更新间隔。
  • 传感器设置:传感器设置状态控制传感器的参数,如灵敏度。传感器设置属性ID确定是否可以读取和写入传感器设置以及原始设置的大小和内容。
  • 传感器频率:传感器频率状态控制传感器数据发布的频率。数据可以通过触发器或快速响应发布。触发器可以由传感器属性ID定义,也可以由测量值的百分比变化定义。如果测量值落在指定范围内,可以使用快速响应。
  • 传感器数据:传感器数据状态由传感器属性ID和原始值组成。允许多个实例。
  • 传感器数据列:传感器测量可以组成阵列,概念上是数据列。传感器系列列状态由原始Y值、原始X值和列宽度组成。其中每个的大小和内容由传感器属性ID决定。
 
传感器信息
传感器模型中的每个状态都有一个确认的get消息和一个与之关联的未确认的状态消息。一个客户端通过发送get消息请求状态消息。此外,可写的传感器状态,如节奏和设置状态还有已确认和未确认的设置消息。
 
传感器模型
定义的模型包括传感器客户端、传感器服务器和传感器设置服务器。若传感器服务器存在,传感器设置服务器也必须存在以允许配置。
 
蓝牙Mesh传感器演示
软硬件需求:
  • Simplicity Studio开发环境所提供的Bluetooth Mesh SDK 1.5.0或更新版本;
  • 包含在SDK中的预构建二进制文件和源代码示例;
  • Simplicity Studio中的Network Analyzer功能以便能够捕获和解码蓝牙网格数据包;
  • 使用Simplicity Studio、IAR EWARM或命令行工具完成实际的代码开发
  • Silicon Labs Bluetooth mesh移动应用程序;
  • 用于发现和配置设备的开发工具;
  • 网络、组和发布-订阅设置。允许对传感器模型进行设备配置;
  • 至少需要两套Silicon Labs Blue Gecko SoC无线开发套件,分别用于传感器客户端和服务器,可支持的型号包括EFR32BG12、EFR32MG12、EFR32BG13、EFR32MG13、EFR32xG21,以及BGM13P和BGM13S模块;
  • 支持Bluetooth mesh软件协议栈的模块
 
蓝牙网状网络的实现
示范实施过程可分为四个主要阶段:
  1. Unprovisioned模式:安装演示固件后,设备将以un模式启动。
  2. Provisioning:设备被配置到一个蓝牙网状网络,并设置网络安全。
  3. Configuration:组、发布和订阅以及应用程序安全性都已配置。
  4. Normal operation:传感器服务器可以由客户端控制。
 
在第一个阶段,所有的设备都是无电源供应的,并传输无电源供应的信标。它们没有任何网络密钥或没有设置应用程序配置密钥,也没有设置发布和订阅设置。在这种状态下,设备只是等待供应者将它们分配到一个蓝牙mesh网络中,并配置发布和订阅设置和mesh模型。在这种状态下,智能手机应用程序可以检测到这些设备。在供应阶段,供应器将传感器服务器和客户端添加到蓝牙mesh网络。生成一个网络密钥并分配给节点,每个节点分配一个单播地址。
 
在配置阶段,供应者配置组、发布和订阅设置、应用程序级安全性和网格模型。配置之后,蓝牙mesh网络就可以运行了,客户端可以用来配置和请求数据从传感器。
 
详细的蓝牙mesh传感器模型应用、配置程序以及相关示例,请访问Silicon Labs官方网站下载完整的应用文档:https://www.silabs.com/documents/public/application-notes/an1186-understanding-bluetooth-mesh-sensor-model-demo.pdf
 
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