BLE-NRF51822教程14-adc和电池电量服务

51822的adc 模块图如下所示：

51822ADC有8个通道。AIN0-AIN7.这几个通道对应的引脚是固定的。可以在 51822的产品说明书中找到。

通过CONFIG寄存器 选择哪一个通道作为ADC的输入。

如上图，ADC不仅可以测量8个通道的输入进过比例转换后的模拟电压(比如选择1/3，则实际adc转换的数据为外部输入电压的1/3)，还可以测量 VDD/3 和VDD*2/3的电压值，也是通过CONFIG寄存器来设置。

CONFIG中的RES位用来控制adc的精度。

CONFIG中的REFSEL用来选择参考电压，同样参考电压也可以经过一定比列缩放。

由上所述，设置10bit精度adc, 测量外部输入电压的1/3，参考电压使用1.2 并且测量通道用AIN2则设置如下。

    NRF_ADC->CONFIG = (2 << 0)  //adc转换精度为10位

                  | (2 << 2) //adc测量值为输入的1/3

                  | (0 << 5) //选择内部1.2为参考电压

                  | (4 << 8);//选择AIN2为adc的输入

51822的ADC的配置组合有很灵活。但是51822 ADC有两条限制规则

    1，引脚上的输入电压经过缩放后不能大于2.4V，

    2, GPIO上的输入电压不能超过VDD+0.3V.

    所以具体的各种配置下所允许测量的 输入电压有一定限制，需要看手册确定。

ADC的工作方式可以是轮训或者中断方式。

51822 ADC本身只支持一次转换，所以每次转换完成后需要再测量时，都要再次设置启动转换。如果需要保持周期测量，则需要用一个定时器来周期启动adc。

INTEN：改寄存器用来设置 转换完成后是否触发中断。

BUSY: 该寄存机用来查看ADC转换是否已经完成。通常在轮训方式中使用。

ENABLE: 使能adc

RESULT:存储 adc 转换后的结果。

中断方式就是使能 INTEN寄存器中的转换完成触发中断。并开启MCU的adc中断，每次启动后等到中断到来，在中断中读取RESULT寄存器的值就好了。

这里为了方便，下面的例子直接用轮训方式，启动转换后原地轮训等待转换完成(通过BUSY寄存器判断)。
PS:针对电池电量检测这种应用，原地轮训等待转换完成基本不会影响 整体效率，因为电量检测这种应用本身测量周期比较长，通常都是 以 秒为单位， 同时51822的adc转换也比较快，10位精度的转换68us就可以完成  8位精度转换20us就可以完成。

轮训方式的简单例子

Adc设置初始化函数如下：

void nrf_adc_init(void){

    NRF_ADC->CONFIG = (2 << 0)  //adc转换精度为10位

                  | (2 << 2) //adc测量值为输入的1/3

                  | (0 << 5) //选择内部1.2为参考电压

                  | (4 << 8);//选择AIN2为adc的输入

    //使能adc END事件触发中断

//  NRF_ADC->INTENSET = 0x01;

    NRF_ADC->ENABLE = 0x01; 

}

启动adc：

void nrf_adc_start(){

    NRF_ADC->TASKS_START = 0X01;

}

在ble_uart的例子中加一个简单的轮训测量。直接在广播启动代码前面加一个死循环测量。

XXX:\Keil_v5\ARM\Pack\NordicSemiconductor\nRF_Examples\9.0.0\ble_peripheral\ble_app_uart

在这个例子里加就是为了利用一下工程中的printf函数。然后死循环轮训测量adc。同时电池服务我们在这个工程里面添加实现

下面实现一个周期发送电量值的 电池服务：

因为只是演示如何实现这个功能，所以例子编写的比较粗糙，实际中编写的时候需要根据自己的需求完善。

首先在 ble_nus结构体中添加  记录电池服务特性 中相关的特征值和描述符句柄 的域。

添加 电量特征值uuid的定义，这里只是随便定义了一个。并没有使用标准的电池服务的uuid。

实现 battery 特征值的添加函数，这里电池服务实现是定时周期使用notify方式将电量发送给手机，所以通信方式是跟nus服务中的rx特征值一样的，所以直接拷贝ble_nus.c中的rx_char_add 函数做一下简单修改就可以了

static uint32_t battery_char_add(ble_nus_t * p_nus, const ble_nus_init_t * p_nus_init)

{

    ble_gatts_char_md_t char_md;

    ble_gatts_attr_md_t cccd_md;

    ble_gatts_attr_t    attr_char_value;

    ble_uuid_t          ble_uuid;

    ble_gatts_attr_md_t attr_md;

    memset(&cccd_md, 0, sizeof(cccd_md));

    BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_OPEN(&cccd_md.read_perm);

    BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_OPEN(&cccd_md.write_perm);

    cccd_md.vloc = BLE_GATTS_VLOC_STACK;

    memset(&char_md, 0, sizeof(char_md));

    char_md.char_props.notify = 1;

    char_md.p_char_user_desc  = NULL;

    char_md.p_char_pf         = NULL;

    char_md.p_user_desc_md    = NULL;

    char_md.p_cccd_md         = &cccd_md;

    char_md.p_sccd_md         = NULL;

ble_uuid.type = p_nus->uuid_type;

//替换uuid

    ble_uuid.uuid = BLE_UUID_NUS_RX_CHARACTERISTIC;

    memset(&attr_md, 0, sizeof(attr_md));

    BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_OPEN(&attr_md.read_perm);

    BLE_GAP_CONN_SEC_MODE_SET_OPEN(&attr_md.write_perm);

    attr_md.vloc    = BLE_GATTS_VLOC_STACK;

    attr_md.rd_auth = 0;

    attr_md.wr_auth = 0;

    attr_md.vlen    = 1;

    memset(&attr_char_value, 0, sizeof(attr_char_value));

    attr_char_value.p_uuid    = &ble_uuid;

    attr_char_value.p_attr_md = &attr_md;

    attr_char_value.init_len  = sizeof(uint8_t);

    attr_char_value.init_offs = 0;

    attr_char_value.max_len   = BLE_NUS_MAX_RX_CHAR_LEN;

   //替换存储 特性的结构体指针

    return sd_ble_gatts_characteristic_add(p_nus->service_handle,

                                           &char_md,

                                           &attr_char_value,

                                           &p_nus->rx_handles);

}

然后修改ble_nus.c中的

uint32_t ble_nus_init(ble_nus_t * p_nus, const ble_nus_init_t * p_nus_init)  函数 添加 电池特特性创建的 函数调用

uint32_t ble_nus_init(ble_nus_t * p_nus, const ble_nus_init_t * p_nus_init)

{

   …………………………

    …………………………

    …………………………

    // Add the TX Characteristic.

    err_code = tx_char_add(p_nus, p_nus_init);

    if (err_code != NRF_SUCCESS)

    {

        return err_code;

    }

   //添加电池特性创建服务的调用

   err_code = battery_char_add(p_nus, p_nus_init);

    if (err_code != NRF_SUCCESS)

    {

        return err_code;

    }

   

    return NRF_SUCCESS;

}

然后实现 电池电量的发送函数。直接拷贝ble_nus.c中的ble_nus_string_send函数并作如下修改。

uint32_t  battery_send(ble_nus_t * p_nus, uint8_t *battery_level,uint16_t length)

{

    ble_gatts_hvx_params_t hvx_params;

    if (p_nus == NULL)

    {

        return NRF_ERROR_NULL;

    }

    //去掉是否使能notify的标记判断，因为这里用的是电池通道，

    //本来也应该想rx一样做一个是否notify过的标志，例子里为了方便就

    //没做

    if (p_nus->conn_handle == BLE_CONN_HANDLE_INVALID)

    {

        return NRF_ERROR_INVALID_STATE;

    }

    if (length > BLE_NUS_MAX_DATA_LEN)

    {

        return NRF_ERROR_INVALID_PARAM;

    }

    memset(&hvx_params, 0, sizeof(hvx_params));

    hvx_params.handle = p_nus->battery_handles.value_handle;

    hvx_params.p_data = battery_level;

    hvx_params.p_len  = &length;

    hvx_params.type   = BLE_GATT_HVX_NOTIFICATION;

    return sd_ble_gatts_hvx(p_nus->conn_handle, &hvx_params);

}

 

之后再创建一个定时器来定时发送电量值

app_timer_create(&battery_timer,APP_TIMER_MODE_REPEATED, battery_timer_handler);

注意 main.c中的宏要响应增加1 #define APP_TIMER_MAX_TIMERS            (3 + BSP_APP_TIMERS_NUMBER)           

 

定时到期处理函数

 

void battery_timer_handler(void *p_context){

    static uint8_t battery_level[4];

    uint32_t temp;

    nrf_adc_start();

    while(NRF_ADC->BUSY&1);

    float value = (NRF_ADC->RESULT)*1.0;

    value = value*1.2/1024.0;

    value *= 3;

//将电压值扩大100倍，好发送整数出去。

    temp = value * 100;

    battery_level[0]  = (temp>>24)&0xff;

    battery_level[1]  = (temp>>16)&0xff;

    battery_level[2]  = (temp>>8)&0xff;   

    battery_level[3]  = (temp>>0)&0xff;

    battery_send(&m_nus, battery_level, 4);

}

并在连接上后就启动定时器。开始 1s 周期发送电量。

Ble_nus.c中修改

extern app_timer_id_t battery_timer;

void ble_nus_on_ble_evt(ble_nus_t * p_nus, ble_evt_t * p_ble_evt)

{

    if ((p_nus == NULL) || (p_ble_evt == NULL))

    {

        return;

    }

    switch (p_ble_evt->header.evt_id)

    {

        case BLE_GAP_EVT_CONNECTED:

            on_connect(p_nus, p_ble_evt);

          app_timer_start(battery_timer,  APP_TIMER_TICKS(1000, 0), NULL);

            break;

        case BLE_GAP_EVT_DISCONNECTED:

            on_disconnect(p_nus, p_ble_evt);

            break;

        case BLE_GATTS_EVT_WRITE:

            on_write(p_nus, p_ble_evt);

            break;

        default:

            // No implementation needed.

            break;

    }

}

这里写的例子比较粗糙。正确的做法应该是，在手机使能电量发送特征值的notify后，从机才开始定时发送。不过这里这样做并不影响现象，因为虽然连接上后就开始周期发送电量，但是因为notify并未被使能，所以发送会失败，但是程序可以继续正常运作。

烧写程序，手机连接上后，找到电池的那个特征值，使能Notify就能收到周期性的电量报告了。

 

Main函数如下：

int main(void)

{

    uint32_t err_code;

    bool erase_bonds;

    uint8_t  start_string[] = START_STRING;

    // Initialize.

    APP_TIMER_INIT(APP_TIMER_PRESCALER, APP_TIMER_MAX_TIMERS, APP_TIMER_OP_QUEUE_SIZE, false);

    uart_init();

    app_timer_create(&battery_timer,APP_TIMER_MODE_REPEATED, battery_timer_handler);

    buttons_leds_init(&erase_bonds);

    ble_stack_init();

    gap_params_init();

    services_init();

    advertising_init();

    conn_params_init();

    printf("start\r\n");

   nrf_adc_init();

    err_code = ble_advertising_start(BLE_ADV_MODE_FAST);

    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    // Enter main loop.

    for (;;)

    {

        power_manage();

    }

return 0;

}