ब्लूटूथ तकनीक चीजों के इंटरनेट में ऊर्जावान रूप से अपनी जगह तोड़ रही है। ब्लूटूथ ले ( ब्लूटूथ लो एनर्जी , उर्फ ब्लूटूथ स्मार्ट , उर्फ़ बीएलई ) नामक इस तकनीक का एक हिस्सा खुद को IoT ( इंटरनेट ऑफ़ थिंग्स ) के लिए एक आदर्श विकल्प के रूप में रखता है । असहमत होना मुश्किल। BLE इंटरनेट ट्रैफ़िक को रूट करना, कमरों में निर्देशांक निर्धारित करना, औद्योगिक प्रोग्राम करने योग्य लॉजिक कंट्रोलर कनेक्ट करना, WEB सर्वर को सपोर्ट करना , स्केल, थर्मामीटर, हार्ट रेट मॉनिटर, ऑक्सीमीटर, ब्लड प्रेशर मॉनिटर और अन्य चीजों का एक टन कनेक्ट करना जानता है । सी ब्लो कियावाई-फाई समाधानों में निहित कई समस्याएं स्वतः हल हो जाती हैं । ज्यादा समय छोड़ दिया जब तक कि डिवाइस BLE में आयोजन किया जाएगा जाली नेटवर्क , की तकनीक के समान ZigBee । यह पहले से ही ब्लूटूथ विनिर्देश 5.0 में परिलक्षित होता है ।

इसलिए, जब मेरे IoT मॉड्यूल का विकास हो रहा है, तो मैंने बिना शर्त BLE को वाई-फाई का उपयोग करने का विरोध किया । मैं उदाहरण के रूप में K66BLEZ डिबगिंग मॉड्यूल का उपयोग करके BLE नेटवर्क के परिधीय भाग पर विचार करूंगा ।

यहाँ मैं बीएलई के लगभग पूर्ण अज्ञान से सीरियल उत्पादन के लिए अपने विकास मार्ग का वर्णन करना चाहूंगा । K66BLEZ1

मॉड्यूल के साथ परिचित इन लेखों में शुरू किया गया था:

.
. FatFs
.

K66BLEZ मॉड्यूल NXP द्वारा BLE ट्रांसीवर के रूप में उत्पादित MKW40Z160 चिप ( 48 MHz Cortex-M0 +, 160 KB Flash, 20 KB RAM ) का उपयोग करता है । चिप दिलचस्प है, BLE के साथ, यह मानक 802.15.4 के संकेतों के ट्रांसीवर के रूप में भी काम कर सकता है । और मानक 802.15.4 , जैसा कि आप जानते हैं, ज़िगबी तकनीक में वाहक है । MKW40Z के लिए खुद ZigBee स्टैक जारी नहीं किया गया है, लेकिन एक फर्मवेयर पहले ही पेश किया गया है जहां 802.15.4 BLE के साथ एक साथ काम करता है । BLE चिप के साथ मॉड्यूल भाग का आरेख नीचे दिखाया गया है।

(बड़ा आकार देखने के लिए क्लिक करें)

चिप के स्थान में MKW40 पहले से ही चिप है MKW41 सभी लोकप्रिय प्रोटोकॉल के लिए 128 KB रैम की मात्रा 512 KB फ्लैश क्षमता और समर्थन के साथ: BLE 4.2, मेष, ZigBee ble, ए, आईपीवी 6 6LoBLE थ्रेड । नई चिप पर अभी तक कोई खुला दस्तावेज नहीं है, लेकिन यह एमकेडब्ल्यू 40 के साथ संगत होने का वादा करता है।

मॉड्यूल पर MKW40 BLE चिप SPI और I2C इंटरफेस के साथ MK66 मुख्य माइक्रोकंट्रोलर से जुड़ता है। I2C इंटरफ़ेस चिप को चार्जर चिप से भी जोड़ता है। मुख्य संचार चैनल SPI इंटरफ़ेस पर 6 Mbit / s की बिट दर के साथ कार्यान्वित किया जाता है।

MKW40 चिप में प्रोग्राम का डीबगिंग SWD इंटरफ़ेस के माध्यम से JTAG एडाप्टर का उपयोग करके और डीबगिंग इंटरफ़ेस UART0 के माध्यम से डीबगर कनेक्टर X4 के लिए आउटपुट के माध्यम से भी किया जा सकता है।
एनएक्सपी एमकेडब्ल्यू 40 चिप पर विभिन्न अनुप्रयोगों के कार्यान्वयन के दो दर्जन से अधिक उदाहरण प्रदान करता है, जिसमें शामिल हैं: दबाव, ग्लूकोज, तापमान, निकटता सेंसर, हृदय गति मीटर, आदि। वायरलेस UART और वायरलेस बूटलोडर के लिए आवेदन हैं।

मैंने इन चिप्स के लिए NXP फ्रेमवर्क की गहरी रिफ्लेक्टरिंग की और विंडोज पीसी पर डेमो प्रोग्राम के साथ नए प्रोफाइल बनाए, जिन्हें पीसी पर अलग एडेप्टर की आवश्यकता नहीं है। लेकिन उस पर और बाद में।

ब्लूटूथ ले सीखना मुश्किल है। कारण यह है कि निर्माताओं के दस्तावेज़ीकरण में बड़ी मात्रा में विनिर्देश और इसके संक्षिप्त पैराफ्रीज़ की एक बड़ी संख्या, तुरंत असामान्य शब्दावली के साथ शुरू होती है। तो चलो इसके साथ शुरू करते हैं।

डिकोडिंग और अनुवाद और शब्दों का संक्षिप्त विवरण।

Pairing — (). BLE . , PIN .
Bonding — (). BLE .
Device authentication — () , .
Advertising — BLE (). , , , .
Scanning — BLE . , .
Profile — . , , .
UUID — universally unique identifier. 128- .
BLE Host — . BLE , . GAP, GATT, GATT, L2CA.
BLE Controller — . BLE - Bluetooth.
HCI — Host Controller Interface. API BLE BLE .
GAP — Generic Access Profile, . layer (). . , BLE .
GATT — Generic Attribute Profile, . . — (, , ...) , , .. , UUID.
L2CA — Logical Link Control and Adaptation Layer. . , , , , . BLE .
SMP — Security Manager Protocol. . L2CA.
LTK — Long-Term Key. BLE .
IRK — Identity Resolving Key. .
CSRK — Connection Signature Resolving Key. .
RAND — 64- , LTK
EDIV — 16- , LTK
MITM — man-in-the-middle. .
Message integrity — .
— , . BSP (board support package), HAL (hardware abstraction layer), OSA (OS abstraction layer), (middleware) : , , .

जब BLE के लिए एक चिप चुनते हैं, तो मैंने सबसे प्रसिद्ध निर्माताओं से प्रस्तावों का एक छोटा विश्लेषण किया। सबसे अधिक मुझे एआरएम कोर के तहत परियोजनाओं के लिए प्रस्तावित सॉफ्टवेयर, फ्रेमवर्क और संकलन-असेंबली-डिबगिंग टूल की रचना में रुचि थी। एक महत्वपूर्ण कारक IAR पर्यावरण और RTOS MQX ढांचे के साथ निरंतरता थी जो मॉड्यूल के मुख्य प्रोसेसर पर एप्लिकेशन विकसित करते समय उपयोग किया जाता है।

नॉर्डिक अर्धचालक

कोर्टेक्स - M0 कोर के साथ nRF51822 चिप के लिए एक एसडीके प्रदान करता है । IAR, KEIL, GCC में संकलित। बीएलई स्टैक का प्रतिनिधित्व मोनोलिथिक लाइब्रेरी द्वारा किया जाता है, बिना सॉफ्ट कोड के, जिसे सॉफ्टविविस कहा जाता है, जहां सभी एपीआई लागू होते हैं: जीएपी, गैट, एल 2 सीए, एचसीआई। इस लाइब्रेरी के आसपास ड्राइवरों के साथ एक ढांचा बनाया गया है। फ्रेमवर्क दो RTOS के साथ आता है: Keil का RL-ARM RTX , और FreeRTOS । फ्रेमवर्क में प्रोटोब्यूफ सीरियलाइजेशन तकनीक और सेगर आरटीटी डिबगिंग का उपयोग किया गया है । इसके अलावा, nrf5 IoT SDK की पेशकश की जाती है।

। इसमें MQTT, COAP, TLS प्रोटोकॉल (MBED प्रोजेक्ट से लिया गया), cJSON, lwip (फ्री TCP / IPv4 / IPv6 प्रोटोकॉल स्टैक), सॉकेट इंटरफ़ेस, IPv3 और एडॉप्टर के सोर्स कोड शामिल हैं। 6LoWPAN भी है , लेकिन स्रोत कोड के बिना।

टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स

ARM पर यह केवल 2-कोर BLE चिप्स CC2640 ( Cortex-M3 और Cortex-M0 ) बनाता है , लेकिन संबंधित विनिर्देश ब्लूटूथ 4.2 हैं । डाउनलोड करने के लिए यह SDK SimpleLink ब्लूटूथ कम ऊर्जा सॉफ्टवेयर स्टैक 2.2.0 प्रदान करता है। इसे कोड कम्पोजर स्टूडियो के स्वयं के विकास के वातावरण के साथ-साथ संकलित किया गया है। IAR वातावरण में। यह अपने RTOS TI-RTOS 2.16 और BLE स्टैक पुस्तकालयों के आसपास एक विकसित रूपरेखा के साथ आता है । परिदृश्यों में से एक के रूप में एसडीके में एक बाहरी अनुप्रयोग प्रोसेसर का उपयोग शामिल है - सरल अनुप्रयोग प्रोसेसर (एसएपी)। CC2640 चिप को ही सिंपल नेटवर्क प्रोसेसर (SNP) कहा जाता है। उनके बीच, संचार एक प्रोटोकॉल के तहत स्थापित होता है जिसे यूनिफाइड नेटवर्क प्रोसेसर इंटरफेस कहा जाता है(NPI)। CC2640 पक्ष पर, TI-RTOS अनिवार्य है, SAP प्रोसेसर पक्ष पर, आप अपने विवेक पर RTOS का उपयोग कर सकते हैं। एनपीआई प्रोटोकॉल के लिए स्रोत कोड को एसएपी पक्ष और एसएनपी पक्ष दोनों के लिए एसडीके के साथ आपूर्ति की जाती है। यह SimpleLink तकनीक है ।

बीएलई स्टैक खुद को बिना स्रोतों के 3 precompiled पुस्तकालयों में विभाजित किया गया है: मेजबान, नियंत्रक, एचसीआई। सभी तीन पुस्तकालय केवल कॉर्टेक्स-एम 3 प्रोसेसर पर काम करते हैं, जो CC2640 चिप का हिस्सा है। TI-RTOS का अध्ययन करने के अलावा, उपयोगकर्ता को BLE स्टैक के साथ इंटरैक्ट करने के लिए एक विशेष सॉफ्टवेयर तंत्र या प्रोटोकॉल का अध्ययन करने की आवश्यकता होगी।

माइक्रोचिप-Atmel

कॉर्टेक्स- M0 कोर पर ATBTLC1000 ब्लूटूथ ले चिप्स बनाती है । पूरे चिप स्टैक को ROM पर लिखा जाता है। इन चिप्स की प्रोग्रामिंग के लिए कोई खुला उपकरण Atmel वेबसाइट पर नहीं मिला। इसके बजाय, Atmel ATBTLC1000 के साथ बातचीत करने के लिए एक बाहरी माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करने का सुझाव देता है। बाह्य माइक्रोकंट्रोलर के लिए सॉफ़्टवेयर और उदाहरण Atmel सॉफ़्टवेयर फ़्रेमवर्क में हैं। Atmel स्टूडियो में संकलन (GCC के लिए शेल) या IAR में।

सरू सेमीकंडक्टर कॉर्प

Cortex-M0 कोर - PSoC 4: PSoC 4XX8 और PRoC CYBL1XX7X ब्लूटूथ 4.2 विनिर्देशन का समर्थन करते हुए प्रोग्राम बीएलई चिप्स के एक परिवार का उत्पादन करता है । चिप्स के लिए प्रोजेक्ट एक विशेष आईडीई पीएसओसी क्रिएटर में बनाए गए हैं। सरू के चिप्स में अंतर है कि कोई तैयार परिधीय विन्यास (UART, SPI, I2S, PWM, इत्यादि) नहीं है, इसे लाइब्रेरी के तत्वों से सर्किट लाइब्रेरी के अतिरिक्त के साथ बनाया जाना चाहिए। यह कुछ लचीलापन प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। हालांकि यह डेवलपर के लिए बहुत काम जोड़ता है। किसी कॉन्फ़िगर किए गए प्रोजेक्ट को टूलचिन्स में से एक द्वारा संकलित किया जा सकता है: जीसीसी, आईएआर, केइल। BLE पुस्तकालयों में से एक है। बीएलई होस्ट, बीएलई नियंत्रक और एचसीआई के संयोजन के बिना बीएलई स्टैक को प्री-कोडेड मोनोलिथिक लाइब्रेरी के रूप में वितरित किया जाता है। हालांकि, कंपनी ने BLE के साथ काम करने वाले Android और iOS एप्लिकेशन के लिए स्रोत कोड पोस्ट किया है।

सिलिकॉन लैब

EFR32 ब्लू गीको ब्लूटूथ स्मार्ट SoCs का निर्माण एआरएम कॉर्टेक्स-एम 4 कोर पर आधारित है जो ब्लूटूथ 4.2 का समर्थन करता है । EFR32BG1P332F256GMxx प्रकार के चिप्स 19.5 dBm तक पावर दे सकते हैं और 20 dBm और संवेदनशीलता -121.4 dBm तक की शक्ति के साथ एक अलग 868 MHz रेडियो चैनल को जोड़ सकते हैं। सिलिकॉन लैब्स चिप वैकल्पिक पिन फ़ंक्शंस और पेरिफेरल रिफ्लेक्स सिस्टम नामक प्रणाली का एक विशाल चयन है(पीआरएस)। यद्यपि परिधि को सरू चिप्स की तरह नहीं बनाया जा सकता है, लेकिन पिन से इसका संबंध लगभग मनमाना है, पीआरएस की उपस्थिति एक प्रोसेसर को शामिल किए बिना एक दूसरे के साथ बातचीत करना संभव बनाती है। सिलिकॉन लैब BLE स्टैक ब्लूटूथ डेवलपर स्टूडियो द्वारा प्रोफाइल जनरेशन परिणाम को स्वीकार करने में सक्षमजिसके बारे में नीचे चर्चा की जाएगी। सिलिकॉन लैब्स दो ब्लूटूथ स्टैक प्रदान करता है। उनमें से एक ब्लूगिगा मॉड्यूल के लिए डिज़ाइन किया गया है और, बीएलई के अलावा, नियमित ब्लूटूथ का भी समर्थन करता है। दूसरा स्टैक विनिर्देशन 4.2 और केवल LE के साथ अनुपालन करता है। बीएलई स्टैक को स्रोतों के बिना एक अखंड पूर्वनिर्मित पुस्तकालय के रूप में वितरित किया जाता है। बाहरी माइक्रोकंट्रोलर के साथ विकल्प के लिए, एक सीरियल प्रोटोकॉल और स्रोतों में एपीआई की पेशकश की जाती है। GCC, IAR और Keil दोनों संकलन कर सकते हैं। सब कुछ एक ही विकास के वातावरण में किया जाता है सादगी स्टूडियो V4 । आरटीओएस द्वारा समर्थित स्टैक फ्रेमवर्क समर्थित नहीं है। लेकिन सिम्पलिसिटी स्टूडियो के सोर्स कोड में आप 8 kbps पर स्पीक्स के रूप में ऐसे मोती पा सकते हैं जो बीएलई पर आवाज प्रसारित करने के लिए उपयुक्त है और सेगर से एक शक्तिशाली विंडो जीयूआई है।

STMicroelectronics

ब्लूटूथ 4.1 विनिर्देश के अनुसार कॉर्टेक्स-एम0- आधारित ब्लूएनआरजी नेटवर्क नियंत्रक चिप्स को बीएलई स्टैक युक्त बनाता है । चिप्स स्वयं प्रोग्राम करने योग्य नहीं हैं, लेकिन एक सीरियल एप्लिकेशन कमांड इंटरफ़ेस (एसीआई) है जिसके माध्यम से एक बाहरी माइक्रोकंट्रोलर को उनके साथ संवाद करना होगा। ACI के लिए एक ढांचा विकसित किया गया है, और इसे ST के स्वामित्व वाले विकास पर्यावरण STM32Cube के हिस्से के रूप में शामिल किया जा सकता है।

सीएसआर पीएलसी

एआरएम कॉर्टेक्स पर BLE चिप नहीं बनाता है, लेकिन ब्लूटूथ मॉड्यूल पर MESH नेटवर्क के इसके कार्यान्वयन में रुचि रखता है । वीडियो यहाँ । Android और iOS के लिए विभिन्न BLE अनुप्रयोगों के स्रोत कोड निर्धारित किए गए हैं। एक एसडीके है।

Renesas

अपने 16-बिट RL78 कोर पर BLE चिप्स बनाता है । BLE स्टैक केवल प्रीमियम उपयोगकर्ताओं को जारी किया जाता है। अपने स्वयं के सभी - संकलक, आरटीओएस, मेजबान माइक्रोकंट्रोलर। लेकिन ब्लूटूथ डेवलपर स्टूडियो के लिए प्लग-इन है

डायलॉग सेमीकंडक्टर

जैसा कि वे दावा करते हैं, सबसे छोटा BLE चिप्स । हालाँकि, फ़्लैश मेमोरी DA14583 (बाकी केवल ROM के साथ हैं) को सबसे छोटी - 5x5 मिमी नहीं कहा जा सकता है। के कोर कॉर्टेक्स-एम 0 । अधिकतम शक्ति 0 dBm । ब्लूटूथ 4.1 विनिर्देश के लिए समर्थन । एसडीके को उस कंपनी से प्राप्त करने के लिए जिसे आपको रजिस्टर करना होगा और टेस्ट पास करना होगा। लेकिन ऐसे चिप मापदंडों के साथ, मैंने एसडीके प्राप्त करने की कोशिश भी नहीं की।

तो, MQTT, COAP, TLS, SPEEX, LwIP और इतने पर के स्रोत। अलग-अलग एसडीके में जो हमारे लिए बहुत कम रुचि रखते हैं, वे विशिष्ट ढांचे के लिए बाध्य किए बिना गिथब पर स्वतंत्र रूप से पाए जा सकते हैं। ब्लूटूथ 4.2 विनिर्देश के लिए समर्थन बहुत कम है, क्योंकि यह अभी तक एक पीसी पर इसका उपयोग करना संभव नहीं है।

निके RTOS जैसे TI-RTOS या विशेष शेड्यूलर हमारे लिए मास्टर करना मुश्किल बना देंगे, हम ऐसे फैसलों से बचने की कोशिश करते हैं।

मैं प्रसन्न था कि मैंने काइनेटिस पर समाधान चुना।

किनेटिस परिवार के लिए NXP ब्लूटूथ ले स्टैक के बारे में क्या दिलचस्प है।

केनेटीस के लिए बीएलई स्टैक, अन्य लोगों की तरह, पहले से तैयार पुस्तकालयों के रूप में आता है। इन पुस्तकालयों के आसपास, एक मल्टीटास्किंग फ्रेमवर्क बनाया गया है जिसमें ड्राइवर और ऑपरेटिंग सिस्टम से स्वतंत्र स्रोत कोड में हार्डवेयर अमूर्त की एक परत शामिल है। ऑपरेटिंग सिस्टम के बिना काम करने के लिए फ्रेमवर्क को कॉन्फ़िगर किया जा सकता है, या इसका उपयोग किया जा सकता है। वितरण में तुरंत, फ्रेमवर्क को फ्रीआरटीओएस के लिए अनुकूलित किया जाता है। लेकिन यह फ़्रीआरटीओएस के साथ ऑपरेटिंग सिस्टम (ओएस एब्स्ट्रक्शन, ओएसए) से अमूर्त परत नामक कार्यों के एक सहायक सेट के माध्यम से बातचीत करता है।

OSR के लिए धन्यवाद, FreeRTOS के बजाय, आप किसी भी अन्य ऑपरेटिंग सिस्टम को स्थानापन्न कर सकते हैं जो संदेश कतारों, पूर्वताओं, झंडे और टाइमर का समर्थन करता है। उदाहरण के लिए, आरटीओएस एमक्यूएक्स। ढेर संकलन, विचित्र रूप से पर्याप्त, केवल IAR वातावरण में। सौभाग्य से, मेरे मामले में, यह कोई समस्या नहीं है।

यह अधिक दिलचस्प है कि स्टैक दो पुस्तकालयों में विभाजित है - बीएलई होस्ट और बीएलई नियंत्रक। और BLE होस्ट लाइब्रेरी दूसरी चिप पर काम कर सकती है।

पुस्तकालय इस मामले में एचसीआई प्रोटोकॉल के माध्यम से एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं। यानी जहां अन्य निर्माता BLE स्टैक के साथ बाहरी माइक्रोकंट्रोलर पर एप्लिकेशन की बातचीत के लिए एक और संचार प्रोटोकॉल के साथ आते हैं (याद रखें SimpleLink), NXP एक मानक समाधान प्रदान करता है। और सबसे महत्वपूर्ण बात, इस दृष्टिकोण के साथ, बीएलई होस्ट को अधिक शक्तिशाली बाहरी माइक्रोकंट्रोलर में स्थानांतरित करना, हम अपने गैट डेटाबेस और सेवाओं की क्षमताओं में काफी वृद्धि करते हैं।

BLE के बारे में संक्षेप में

एक खुला ब्लूटूथ विनिर्देश संस्करण 4.2 यहां उपलब्ध है । निचले BLE स्तर ( नियंत्रक स्तर ) का विवरण पृष्ठ 2544 से "Vol.6 कोर सिस्टम पैकेज [निम्न ऊर्जा नियंत्रक मात्रा]" के रूप में शामिल है । ATT प्रोटोकॉल और GATT प्रोफ़ाइल के विवरण के साथ ऊपरी स्तर ( मेजबान स्तर ) "vol.3" में स्थित है। कोर सिस्टम पैकेज [होस्ट वॉल्यूम] पृष्ठ 1693 से दस्तावेज़ का।

आवृत्ति रेंज का इस्तेमाल किया

(विस्तार करने के लिए क्लिक करें)

तीन आवृत्तियों (ऊपर की संख्या में चैनल संख्या 37.38.39 द्वारा इंगित की जाती है) को प्रसारण पते रहित पार्सल के लिए आवंटित किया जाता है, और बाकी के पैकेट जब उपकरणों के बीच तार्किक संचार चैनल स्थापित करते हैं। ब्लूटूथ की एक प्रसिद्ध विशेषता यह है कि पैकेटों को प्रेषित करते समय, प्रत्येक बाद के पैकेट को एक अलग आवृत्ति पर प्रसारित किया जाता है, चयनित लोगों की सूची से छद्म-यादृच्छिक रूप से चयनित।

BLE पैकेट के सभी डेटा को एन्क्रिप्ट और प्रमाणित किया जा सकता है। डिवाइस पते के गतिशील यादृच्छिक पीढ़ी और हैशिंग का उपयोग करते हुए उनकी पहचान का भी उपयोग किया जाता है, अर्थात्। डिवाइस के पते को हवा में इंटरसेप्ट करने के बाद, हम इसे 15 मिनट से अधिक समय तक उपयोग नहीं कर पाएंगे, क्योंकि इस समय के दौरान अज्ञात के अनुसार पता बदल जाएगा।

BLE मॉड्यूल यूनिडायरेक्शनल ट्रांसमीटर के रूप में काम कर सकते हैं, अर्थात द्वि-दिशात्मक कनेक्शन की स्थापना के बिना, बस विज्ञापन पैकेज के रूप में कुछ डेटा प्रसारित करते हैं, उदाहरण के लिए, तापमान। निर्माता विशिष्ट डेटा के रूप में निर्दिष्ट विज्ञापन पैकेजों में डेटा प्रकार का उपयोग इसके लिए किया जा सकता है । एक कंप्यूटर या टैबलेट सैकड़ों ऐसे ट्रांसमीटरों से डेटा प्राप्त कर सकता है, जो अनावश्यक प्रारंभिक चरणों में खोज, कनेक्शन स्थापित करने, एक पिन कोड दर्ज करने और इसी तरह से कर सकते हैं। संचार चैनल को स्थापित किए बिना डेटा को स्थानांतरित करने की एक और संभावना अनुरोध-प्रतिक्रिया मोड में संचरण है (अनुरोध स्कैनरैपेस्ट पैकेज है , मॉड्यूल की प्रतिक्रिया स्कैनप्रॉसेस पैकेज है )। यह BLE Wi-Fi से काफी अलग है
, जहां सरलतम थर्मामीटर के लिए भी एक कनेक्शन स्थापित करना आवश्यक है जो राउटर के संसाधनों को लेता है।

BLE प्रोटोकॉल स्टैक

नीचे दिया गया आंकड़ा BLE को एक माइक्रोकंट्रोलर प्रोग्रामर के रूप में दिखाता है। BLE स्टैक में दो सॉफ़्टवेयर भाग होते हैं: होस्ट और नियंत्रक । होस्ट सॉफ्टवेयर डेटा, कनेक्शनों को व्यवस्थित और प्रबंधित करने के उच्च-स्तरीय कार्यों से संबंधित है, और नियंत्रक ट्रांसीवर की भौतिक परिधि का प्रबंधन करता है, गुप्त कुंजियों के साथ काम करता है और अन्य निम्न-स्तर के कार्यों से संबंधित है। नामित भाग HCI ( होस्ट कंट्रोलर इंटरफ़ेस ) सॉफ़्टवेयर इंटरफ़ेस द्वारा जुड़े हुए हैं । एक पीसी कार्यान्वयन में, होस्ट भाग एक कंप्यूटर पर चलता है, और नियंत्रक भाग एक हार्डवेयर ट्रांसीवर पर चलता हैब्लूटूथ और एचसीआई प्रोटोकॉल को अक्सर यूएसबी के माध्यम से प्रसारित किया जाता है । माइक्रोकंट्रोलर पर कार्यान्वयन में, दोनों भाग एक ही चिप पर काम करते हैं, और एचसीआई इंटरफ़ेस मेजबान कार्य (सॉफ्टवेयर मॉड्यूल) से नियंत्रक कार्य (सॉफ्टवेयर मॉड्यूल) और सीधे इसके विपरीत में सीधे डेटा हस्तांतरण में बदल जाता है।
वास्तव में, प्रोग्रामर मेजबान स्तर पर काम करने वाले एपीआई के कई सेट देखता है : गैट , गैप, एल 2 सीए, एसएमपी, एचसीआई । जीएपी एपीआई का उपयोग करते हुए , डिवाइस का ऑपरेटिंग मोड सेट है - सेंट्रल, पेरिफेरल, ऑब्जर्वर, ब्रॉडकास्टर और कनेक्शन आवश्यक होने पर स्थापित किया जाता है। और गैट एपीआई के साथउपयोगी डेटा और उनके विश्लेषण का सीधा प्रसारण और स्वागत किया जाता है।

(विस्तार करने के लिए क्लिक करें)

अधिकांश मौजूदा डिवाइस वर्तमान में 4.2 संस्करण के बावजूद BLE 4.1 का समर्थन करते हैं।

पिछले एक से संस्करण 4.2 के सभी अंतर विशेष रूप से बीएलई भाग में सुधार से संबंधित हैं: बढ़ी हुई गति, आईपी प्रोटोकॉल और HTTP ट्रैफ़िक को संचारित करने की क्षमता, बाहरी पर्यवेक्षकों के लिए क्रिप्टोग्राफ़िक संरक्षण और अपरिचय को बढ़ाया।

वाई-फाई की तुलना में बीएलई की एक महत्वपूर्ण विशेषता न केवल संचार चैनल की विशिष्टता है, बल्कि इसके उपयोग से स्वयं अनुप्रयोग भी हैं। इसे प्रोफ़ाइल और सेवाएँ कहा जाता है। सेवाओं के साथ प्रोफाइल उपकरणों की भूमिकाओं, डेटा का उद्देश्य, डेटा की संरचना और प्रारूप, डेटा सुरक्षा, ऑर्डर, प्रकार और एक्सचेंज की घटनाओं का वर्णन करता है, और न केवल यह कि डेटा कैसे प्रसारित होता है। यह आपको विकासशील होने पर प्रोटोकॉल से पहिया को फिर से स्थापित करने की अनुमति नहीं देता है, उदाहरण के लिए, शरीर का तापमान सेंसर या पल्स मीटर। विनिर्देशों को पहले से ही दिया गया है, यह माप परिणाम भेजने के लिए आवश्यक फ़ील्ड भरने के लिए केवल डिवाइस पक्ष पर रहता है। स्मार्टफोन, टैबलेट, पीसी या रसोई उपकरणों के रूप में ऐसे उपकरणों के ग्राहक इस डेटा को स्वचालित रूप से पहचानेंगे और उन्हें प्रदर्शित करेंगे या तदनुसार उनका उपयोग करेंगे। सभी को धन्यवादसभी निर्माता एक ही BLE विनिर्देशों का पालन करते हैं कि कैसे तापमान या हृदय गति डेटा प्रस्तुत किया जाता है और उनके साथ कैसे काम किया जाता है। लेकिन डेवलपर की कल्पना के लिए अभी भी जगह है, क्योंकि प्रोफाइल में कार्यक्षमता का विस्तार करने के लिए तंत्र हैं।

निम्नलिखित एक BLE डिवाइस में विशेषताओं का एक मोटा पदानुक्रम है।

(विस्तार करने के लिए क्लिक करें)

नीचे एक और अधिक विस्तृत ठेठ विशेषता पेड़ है। यह एक पूर्ण पेड़ नहीं है, अधिकांश को छोड़ दिया जाता है क्योंकि यह बहुत अधिक स्थान लेगा। रंग पेड़ के स्तर को उजागर करते हैं, प्रत्येक विशेषता में एक अद्वितीय संख्या होती है - यूयूआईडी। रिकॉर्डिंग मानक संख्या 16 बिट्स तक कम हो जाती है। इस आंकड़े में, सभी संख्या मानक हैं। जीएपी और जीएटीटी प्रोफाइल को उनके मानक सुविधाओं के साथ सेवाओं के रूप में भी प्रस्तुत किया जाता है। प्रत्येक सेवा का अपना सुरक्षा मॉडल और प्राधिकरण हो सकता है। डिवाइस में पूरे पेड़ को एक डेटाबेस के रूप में संग्रहीत किया जाता है जिसे गैट डेटाबेस कहा जाता है, आमतौर पर क्रॉस-संदर्भों के साथ एक साधारण तालिका के रूप में।

(विस्तार के लिए क्लिक करें)
सेवा विशेषताओं में कई विशेषताएं हैं, जैसा कि नीचे दिखाया गया है। यहां आपको टॉटोलॉजी के लिए माफी मांगनी होगी, लेकिन बीएलई में वास्तव में शब्दावली का संकट है। एक शब्द में, इससे संबंधित सेवा की विशेषताओं में रीड, राइट, नोटिफिकेशन, पुष्टि, हस्ताक्षर, आदि की आवश्यकता निर्दिष्ट हो सकती है।

(विस्तार करने के लिए क्लिक करें)

BLE एक गंभीर तकनीक है, इसलिए सुरक्षा और अधिकतम औपचारिकता सुनिश्चित करने के लिए बहुत कुछ किया गया है, जो बदले में संगतता की उपलब्धि को सुविधाजनक बनाना चाहिए।

BLE उपकरणों के बीच डेटा विनिमय विशेषताओं के मूल्यों को लिखने और पढ़ने के द्वारा किया जाता है। स्ट्रीमिंग चैनल जैसे कि टीसीपी या यूएआरटी यहां नहीं हैं। और अगर डिवाइस उनके पास है, तो वे उच्च स्तर के सॉफ़्टवेयर ऐड-ऑन द्वारा आयोजित किए जाते हैं।

विकास के उपकरण

प्रस्तावित ब्लूटूथ विशेष रुचि समूह (ब्लूटूथ एसआईजी) वेबसाइट के साथ विकास उपकरण - https://www.bluaxy.com/develop-with-blu ब्लूटूथ/developer-resources- tools

मुख्य मानकीकरण संगठन की साइट पर निम्नलिखित उपयोगी उपकरण पेश किए जाते हैं: ब्लूटूथ एसआईजी :

ब्लूटूथ डेवलपर स्टूडियो

ब्लूटूथ डेवलपर स्टूडियो एक उपकरण है जो आपको BLE डिवाइस के कार्यान्वयन में प्रोफाइल, सेवाओं, विशेषताओं और विवरणों को सही ढंग से बनाने और सम्मिलित करने की अनुमति देता है, अर्थात। एक डेटाबेस बनाएँ। यदि आप $ 99 के लिए एक अतिरिक्त हार्डवेयर ब्लूटूथ एडाप्टर खरीदते हैं , तो प्रोग्राम आपको ब्लूटूथ प्रोटोकॉल पैकेट को इंटरसेप्ट , डिक्रिप्ट और प्रदर्शित करने की अनुमति देता है। कार्यक्रम में बनाई गई सेवाओं को डिबग और परीक्षण करने की क्षमता भी है।

क्योंकि BLE मेंस्वीकृत प्रोफाइल को बहुत विस्तार से वर्णित किया गया है, यहां तक कि प्रारूप, संख्या, पहुंच, आदि के बारे में छोटी-मोटी त्रुटियां इन प्रोफ़ाइलों में संगतता समस्याएँ होंगी। लेकिन गैर-मानक प्रोफाइल के लिए, एक उपकरण के बिना करना बहुत मुश्किल है जो सभी विशिष्टताओं के अनुपालन में सेवाओं, विशेषताओं, विवरणकों के एक पेड़ का सटीक निर्माण करता है। सेवाओं, विशेषताओं, विवरणकों और उनके बहु-बाइट अद्वितीय संख्याओं के नामों में भ्रमित होना आसान है - यूयूआईडी ।

विशेष रूप से टूल का परिणाम उपयोगकर्ता की परियोजना में प्रोफाइल, सेवाओं, विशेषताओं और विवरणों का वर्णन करने वाली उत्पन्न XML फाइलें हैं। इन एक्सएमएल फाइलों का उपयोग सिलिकॉन लैब्स सिंपलिसिटी आईडीई द्वारा सीधे उनके चिप्स के लिए एम्बेडेड प्रोजेक्ट्स में एकीकृत करने के लिए किया जाता है।

(विस्तार के लिए क्लिक करें)

उपकरण का एक और परिणाम BLE डेटाबेस के साथ काम करने वाले डिवाइस के लिए स्रोत कोड हो सकता है । लेकिन इसके लिए यूजर को जावास्क्रिप्ट में अपना प्लगइन लिखना होगा । कार्यक्रम भी एक विशेष के माध्यम से प्लग में डेटाबेस के लिए उपयोगकर्ता पहुँच प्रदान करता है एपीआई के लिए जावास्क्रिप्ट ।
हैं तैयार प्लग-इन की एक संख्या है कि उत्पादन विभिन्न प्रारंभिक पाठ दूसरे निर्माताओं से वातावरण और सॉफ्टवेयर चौखटे संकलन के लिए उपयुक्त फ़ाइलों के रूप में। अभी तक NXP Kinetis KW40Z कनेक्टिविटी सॉफ़्टवेयर

ढांचे पर आधारित समाधान के लिए कोई प्लगइन्स नहीं हैं।

अनुप्रयोग त्वरक

आवेदन त्वरक 2.1 - विभिन्न एंड्रॉइड 6 ऑपरेटिंग सिस्टम के लिए स्रोत ग्रंथों के साथ डेमो प्रोजेक्ट का एक सेट । 0 , ब्लैकबेरी , iOS 9 , Tizen 2 । 4 और विंडोज 10 । के लिए Windows 10 परियोजनाओं के लिए एक विकास के वातावरण है दृश्य स्टूडियो की वास्तुकला के तहत यूनिवर्सल विंडोज प्लेटफार्म (UWP)। यानी इन परियोजनाओं को विंडोज फॉर्म या WPF c .NET फ्रेमवर्क के तहत संकलित नहीं किया जा सकता है । और UWP के लिए नियमित रूप से विंडोज अनुप्रयोगों के अनुवाद के लिए पुलबस बनाया जा रहा है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि UWP विंडोज़ स्टोर में एप्लिकेशन को रखना संभव बनाता है , लेकिन यह एक सरल निष्पादन योग्य .exe फ़ाइल नहीं बनाता है , जिसे आप बस कॉपी और चला सकते हैं। UWP एप्लिकेशन का पहला लॉन्च हमेशा एक इंस्टॉलेशन के साथ होता है। यह सब डेवलपर के लिए मुश्किलें पैदा करता है। और प्रदर्शन परियोजनाओं की कार्यक्षमता वांछित होने के लिए बहुत कुछ छोड़ देती है।

(विस्तार करने के लिए क्लिक करें)

ऊपर विंडोज के लिए एकमात्र डेमो एप्लिकेशन का स्क्रीनशॉट है - BLEServiceBrowser ।

गेटवे स्मार्ट सतार्टर किट

स्टार्टर किट स्मार्ट गेटवे - परियोजना गेटवे BLE उपकरणों के लिए वेब सर्वर और खुद वेब सर्वर औजार उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस नेटवर्क के लिए BLE उपकरणों। सब कुछ Node.js. में लागू किया गया है इसे रास्पबेरी जेसी ऑपरेटिंग सिस्टम के साथ एक रास्पबेरी पाई 2 मॉडल बी माइक्रो कंप्यूटर पर तैनात करने का प्रस्ताव है । रास्पबेरी पाई को BLE उपकरणों से सीधे कनेक्ट करने पर, L2CAP स्तर और USB HCI के लिए सॉकेट के ब्लूटूथ HCI इंटरफ़ेस का उपयोग किया जाता हैअनुकूलक। विंडोज के तहत चलाने के लिए, आपको मानक ब्लूटूथ एचसीआई चालक के लिए एक विशेष विकल्प स्थापित करने की आवश्यकता है । समाधान सीमित HCI ड्राइवर के कारण हार्डवेयर एडेप्टर के बहुत सीमित संख्या में काम करता है।

Peryton

वाणिज्यिक उपकरणों के बीच, Perytons से एक दिलचस्प BLE ट्रैफ़िक विश्लेषक विश्लेषक प्रोग्राम है। विश्लेषक विंडोज पीसी पर संस्करण 7 से शुरू होता है। यह एक महत्वपूर्ण बिंदु है, क्योंकि विंडोज के लिए देशी बीएलई ड्राइवर केवल संस्करण 8 से काम करना शुरू करते हैं। विश्लेषक हार्डवेयर बीएलई एडेप्टर की सीमित सूची के साथ काम करता है ।

एडेप्टर के साथ काम करते समय, बीएलई में ट्रैफिक एन्क्रिप्शन के कारण विश्लेषण में सीमाएं भी होती हैं।

(विस्तार के लिए क्लिक करें)

हालांकि, यहां तक कि कार्यक्रम के परीक्षण संस्करण से भी आपको बहुत सारे लाभ मिल सकते हैं। कार्यक्रम वास्तविक उपकरणों का आदान-प्रदान करने वाले अवरोधों की प्रदर्शन रिकॉर्डिंग के साथ है। ये रिकॉर्ड, कार्यक्रम में लोड होने के बाद, पूरे बीएलई प्रोटोकॉल स्टैक के संचालन की एक विस्तृत तस्वीर देते हैं। इस तरह के एक अवरोधन को देखने से पूरे ब्लूटूथ विनिर्देशन की खोज होती है।

बस अड्डा

अगर आपको बस कंप्यूटर और BLE डिवाइस के बीच की गतिविधि पर नजर रखने की जरूरत है और आप प्रोटोकॉल के विस्तृत विश्लेषण के बिना कर सकते हैं, तो बस हाउंड नामक प्रसिद्ध विंडोज ड्राइवर ट्रैफिक इंटरसेप्टर करेगा ।

नीचे दिए गए स्क्रीनशॉट में आप प्राप्त विशेषण संकुल की धारा देख सकते हैं। पैकेट रिसेप्शन समय अंतराल की असमानता स्पष्ट रूप से दिखाई देती है। यह महत्वपूर्ण पैकेट हानि को इंगित करता है। BLE डिवाइस के लिए टाइमआउट अंतराल 20 ms पर सेट किया गया था।

(विस्तार करने के लिए क्लिक करें)

नीचे दिया गया स्क्रीनशॉट पीसी के साथ युग्मित होने के बाद बस हाउंड विंडो में BLE डिवाइस का प्रतिनिधित्व दिखाता है। प्रत्येक डिवाइस सेवा के लिए, peering के बाद, एक तार्किक संचार चैनल दिखाई देता है। यहां आप डिवाइस और सेवाओं का यूयूआईडी देख सकते हैं।

BLE यातायात विश्लेषक (स्निफर) USB-KW40Z

यह काइनेटिस डेवलपमेंट सपोर्ट किट का एक उपकरण है। इसलिए, मैं इस पर और अधिक विस्तार से ध्यान दूंगा। एनएक्सपी स्निफर पेज ।

इस Sniffer को NXP (या बल्कि पूर्व Freescale) द्वारा विकसित किया गया था और इसे सस्ते ऑन-लाइन रेडियो घटक स्टोरों में सस्ते में खरीदा जा सकता है: Mouser, Digi-Key, Farnell ... यह BX उपकरणों द्वारा भेजे गए रेडियो पैकेटों की निगरानी के लिए एक उपकरण के रूप में NXP द्वारा पेश किया गया है।

इस उपकरण का उपयोग करके, आप पैकेट की संरचना का अध्ययन कर सकते हैं, उन्हें लॉग में रिकॉर्ड कर सकते हैं और ट्रैफ़िक घनत्व का विश्लेषण कर सकते हैं। स्निफर सर्किट अध्ययन के लिए खुला है, लेकिन माइक्रोकंट्रोलर प्रोग्राम को बाइनरी फ़ाइल के रूप में आपूर्ति की जाती है। स्निफर आपको पता मान द्वारा पैकेट फ़िल्टर करने की अनुमति देता है।

आप वेबसाइट www.nxp.com पर निम्न खोज क्वेरी द्वारा स्निफर के लिए पीसी सॉफ्टवेयर डाउनलोड कर सकते हैं - किनेटिस_प्रोटोकॉल_अनलीज़र_एडैप ..exe

चूंकि स्निफर, मुख्य फ़ंक्शन के अलावा, विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए डिबगिंग प्लेटफॉर्म भी हो सकता है, बाइनरी बेसिक फ़र्मवेयर फ़ाइल्स इसके साथ जुड़ी हुई हैं, जिसके साथ आप प्रयोग करने के बाद स्निफर कार्यक्षमता को बहाल कर सकते हैं। फ़ाइलें KW40Z कनेक्टिविटी सॉफ़्टवेयर पैकेज के साथ आती हैं , जिसे खोज क्वेरी KW40Z_Connectivity_Software के लिए www.nxp.com से डाउनलोड किया गया है। फाइलों को Sniffer_processing_core_usbkw40z_k22f.bin (स्निफर बोर्ड पर MK22FN512 माइक्रोकंट्रोलर के लिए) और Sniffer_radio_core_core_kbw40z_kw40z.bin कहा जाएगा।(स्निफर बोर्ड पर MKW40Z माइक्रोकंट्रोलर के लिए)। SWD डीबगर्स का उपयोग करके फ़ाइलें प्रोग्राम की जाती हैं: JLink, STLink, OpenSDA ...

पीसी की ओर से, डिवाइस को एक COM पोर्ट के साथ एक समग्र USB डिवाइस के रूप में माना जाता है और विनिर्देशन के अनुसार एक डिबग पोर्ट, CISIS-DAP फर्मवेयर के साथ OpenSDA। इस प्रकार, IAR वातावरण में, आप डिबग एडाप्टर की कार्यक्षमता के लिए वाहक के रूप में अपने अन्य MK22FN512 चिप का उपयोग करके MKW40Z स्निफर चिप को स्वतंत्र रूप से प्रोग्राम और डिबग कर सकते हैं। लेकिन बोर्ड पर दोनों चिप्स में बाहरी डीबग एडाप्टर के लिए मानक एसडीडी कनेक्टर हैं।

स्निफर हवा पर प्रसारित सभी पैकेटों के स्वागत की गारंटी नहीं देता है। इसे बाढ़ना आसान है, जिसके बाद यह किसी भी पैकेट को स्वीकार करना बंद कर देता है, इसलिए इसे काफी दुर्लभ ट्रैफ़िक वाले ब्याज के नोड से केवल पैकेट प्राप्त करने के लिए पते द्वारा फ़िल्टरिंग को सक्षम करने की अनुशंसा की जाती है।

निम्न विंडो पैकेज विश्लेषक प्रोग्राम को दिखाता है। विंडो में सभी तीन चैनलों पर अवरोधन शामिल है:

(विस्तार करने के लिए क्लिक करें)

पीसी पर एनालाइज़र सॉफ़्टवेयर स्थापित करते समय, यह एक वर्चुअल ईथरनेट एडेप्टर बनाता है, जो वर्चुअल स्निफ़र COM पोर्ट के माध्यम से शॉट पैकेट को ईथरनेट पैकेट में परिवर्तित करता है। मेरे मामले में, ऐसे वर्चुअल एडेप्टर को स्वचालित रूप से एक साधारण नाम मिला - ईथरनेट।
पैकेट देखने के लिए, आपको अतिरिक्त Wireshark ईथरनेट पैकेट स्निफर प्रोग्राम इंस्टॉल करना होगा।

ट्रैफिक की निगरानी करते हुए विरेचक कार्यक्रम की मुख्य खिड़की का दृश्य। विंडशार्क लिंक लेयर (LE LL) प्रोटोकॉल पैकेट के सभी बिट क्षेत्रों का विस्तार से वर्णन करता है, हालांकि, उपकरणों के बीच संबंध स्थापित करने और L2CAP प्रोटोकॉल शुरू करने के बाद, पैकेट सामग्री को मान्यता प्राप्त नहीं है क्योंकि यह एन्क्रिप्टेड प्रसारित है।