BlueNRG SDK 固件开发快速入门：从基础到实操指南

BlueNRG SDK 是意法半导体为 BlueNRG-LP/LPS 系列芯片打造的一站式固件开发平台，凭借丰富的例程、清晰的软件架构和灵活的配置能力，大幅降低蓝牙低功耗（BLE）及外设应用的开发门槛。本文基于 ST 官方 LAT1296 应用笔记（Rev 1.0），从 SDK 基础认知、快速开发实操到架构解析，系统梳理固件开发的核心流程，帮助工程师快速上手并实现自定义功能。

1. SDK 基础认知：目录结构与核心例程

1.1 目录结构解析

1.2 核心例程分类

• Periph_Examples：外设驱动例程（如 GPIO、定时器、ADC 等），适用于基础硬件功能开发；
• External_Micro：外部单片机例程，针对 BlueNRG 芯片作为协处理器的应用场景；
• BLE_Examples：蓝牙核心例程（最常用），支持从机 / 主机、OTA 升级、低功耗、安全加密等功能，部分关键例程特性如下：

2. 快速固件开发：从例程到自定义功能实操

1. BLE 从机配置：1 个服务 + 1 个支持 Write/Notify 属性的特征，广播名 “Hello”；
2. 通讯功能：手机通过 STBLE Toolbox 与设备交互，打印收发数据；
3. 自定义功能：LED 亮灭控制、1s 心跳包上传、按键事件通知。

第一步：工程选择与环境验证

（1）工程选型

（2）环境配置与验证

• 打开ProjectsBLE_SerialPort的 Keil/IAR 工程，勾选 “Browse Information”（启用函数跳转），选中 “Server” 工程配置；
• 编译并下载到 STEVAL-IDB011V2 开发板，通过串口（波特率 115200、8N1）查看日志，确认工程正常运行；
• 用 STBLE Toolbox 扫描设备，应能搜索到广播名 “Sport_LP”，验证基础 BLE 功能正常。

第二步：BLE 从机核心配置

（1）特征与服务配置

1. 定义新特征 UUID：
   #define RXTX_CHR_UUID 0x66,0x9a,0x0c,0x20,0x00,0x08,0x96,0x9e,0xe2,0x11,0x9e,0xb1,0xe1,0xf2,0x73,0xd9
   

2. 配置特征属性（支持 Notify/Write No Resp）：

   static const ble_gatt_chr_def_t serial_port_chars[] = {
     {
       .properties = BLE_GATT_SRV_CHAR_PROP_NOTIFY | BLE_GATT_SRV_CHAR_PROP_WRITE_NO_RESP,
       .permissions = BLE_GATT_SRV_PERM_NONE,
       .min_key_size = BLE_GATT_SRV_MAX_ENCRY_KEY_SIZE,
       .uuid = BLE_UUID_INIT_128(RXTX_CHR_UUID),
       .descrs = {.descrs_p = BLE_GATT_SRV_CCCD_DEF_NAME(tx), .descr_count = 1U}
     }
   };
   

3. 绑定服务与特征：将特征数量修改为 1，通过aci_gatt_srv_add_service函数将配置传递给协议栈，并获取特征句柄RXTXCharHandle。

（2）广播名与设备名配置

1. 修改广播名定义：
   #define LOCAL_NAME 'H','e','l','l','o'
   

2. 同步设备名（确保广播名与 GAP 层设备名一致）：
   uint8_t name[] = {'H','e','l','l','o'};
   ret = Gap_Profile_Set_Dev_Name(0, sizeof(name), name);
   

3. 调整广播数据长度：根据LOCAL_NAME长度更新广播包中 “Complete Local Name” 字段的长度参数。

第三步：通讯功能实现

（1）数据接收

void aci_gatt_srv_write_event(uint16_t Connection_Handle, uint8_t Resp_Needed, uint16_t Attribute_Handle, uint16_t Data_Length, uint8_t Data[]) {
  uint8_t att_error = BLE_ATT_ERR_NONE;
  if (Attribute_Handle == RXTXCharHandle + 1) {
    Data_Received(Data_Length, Data); // 自定义接收处理函数
    att_error = BLE_ATT_ERR_NONE;
  }
}

// 数据接收打印
void Data_Received(uint16_t length, uint8_t *data) {
  printf("rn[TEST] Receive data:rn");
  for (uint16_t i = 0U; i < length; i++) {
    printf("%c", data[i]);
  }
  printf("rn");
}

（2）数据发送

uint8_t user_send_data_over_ble(uint16_t handle, uint8_t *p_data, uint16_t data_len) {
  uint8_t ret;
  if (APP_FLAG(SEND_DATA) || APP_FLAG(TX_BUFFER_FULL)) return BLE_STATUS_BUSY;
  if (data_len > (BLE_STACK_DEFAULT_ATT_MTU - 3)) return BLE_STATUS_INVALID_PARAMS;
  
  ret = aci_gatt_srv_notify(connection_handle, handle + 1, 0, data_len, p_data);
  if (ret == BLE_STATUS_SUCCESS) {
    APP_FLAG_CLEAR(SEND_DATA);
    printf("rn[TEST] Sent data:rn");
    for (uint16_t i = 0U; i < data_len; i++) {
      printf("%c", p_data[i]);
    }
    printf("rn");
  } else if (ret == BLE_STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES) {
    APP_FLAG_SET(TX_BUFFER_FULL);
  }
  return ret;
}

第四步：自定义功能实现

（1）LED 亮灭控制

void user_led_process(uint8_t *p_data, uint16_t len) {
  if (p_data[0] != 0x01) return; // 0x01为LED控制命令字
  if (p_data[1] == 0x01) {
    BSP_LED_On(BSP_LED1); // 点亮LED
  } else if (p_data[1] == 0x00) {
    BSP_LED_Off(BSP_LED1); // 熄灭LED
  }
}

// 在Data_Received中调用
void Data_Received(uint16_t length, uint8_t *data) {
  // 原有打印逻辑...
  user_led_process(data, length);
}

（2）1s 心跳包上传

1. 初始化定时器与回调函数：

   static BOOL timeout_flag = FALSE;
   VTIMER_HandleType second_timer;
   void user_second_timer_cb(void* param) {
     timeout_flag = TRUE;
     HAL_VTIMER_StartTimerMs(&second_timer, 1000); // 周期性启动
   }
   

2. 在设备初始化函数中启动定时器：

   HAL_VTIMER_StartTimerMs(&second_timer, 1000);
   

3. 心跳包发送逻辑（添加到APP_Tick后台任务）：
   void user_heartrate_process(BOOL init_flag) {
     static uint32_t count = 0;
     uint8_t send_buf[5];
     if (init_flag) { count = 0; return; }
     send_buf[0] = 0xaa; // 心跳命令字
     memcpy(&send_buf[1], (uint8_t*)&count, 4); // 秒计数值
     user_send_data_over_ble(RXTXCharHandle, send_buf, 5);
     count++;
   }
   
   void APP_Tick(void) {
     if (APP_FLAG(CONNECTED) && timeout_flag) {
       timeout_flag = FALSE;
       if (APP_FLAG(NOTIFICATIONS_ENABLED)) {
         user_heartrate_process(FALSE);
       } else {
         user_heartrate_process(TRUE);
       }
     }
   }
   

（3）按键事件通知

void user_button_callback(void) {
  printf("[TEST] Button pressedrn");
  if (APP_FLAG(CONNECTED) && APP_FLAG(NOTIFICATIONS_ENABLED)) {
    user_send_data_over_ble(RXTXCharHandle, (uint8_t*)"x03", 1); // 0x03为按键事件命令字
  }
}

// 按键中断服务函数中调用
void GPIOA_IRQHandler(void) {
  if (BSP_PB_GetITPendingBit(BSP_PUSH1)) {
    user_button_callback();
    BSP_PB_ClearITPendingBit(BSP_PUSH1);
  }
}

功能验证

1. 编译下载工程后，用 STBLE Toolbox 扫描设备，可见广播名 “Hello”；
2. 连接设备并启用 Notify 订阅，手机将每秒接收 1 个 5 字节心跳包（以 0xaa 开头）；
3. 按下开发板按键，手机接收 0x03 命令字的按键事件；
4. 手机发送 “0x01 0x01” 指令点亮 LED，发送 “0x01 0x00” 指令熄灭 LED，串口打印收发数据。

3. BlueNRG SDK 软件架构解析

3.1 三层软件架构

• 驱动层（Driver）：底层硬件驱动（外设、射频），提供标准化接口；
• 中间件层（Middleware）：BLE 协议栈、加密库、HAL 库等，封装核心功能；
• 用户层（User）：应用逻辑实现，核心文件包括serial_port.c（应用逻辑）、BLE_SerialPort_main.c（程序入口与主流程）、gatt_db.c（GATT 服务 / 特征配置）、rf_device_it.c（中断服务函数）。

3.2 前后台系统流程

• 前台处理：中断驱动（如按键中断、BLE 事件中断），负责置位状态标志位（如连接标志、数据接收标志）；
• 后台处理：main函数的while(1)循环，运行 BLE 协议栈、APP_Tick任务调度、用户逻辑处理等；
• 核心优势：无需复杂的操作系统配置，开发门槛低，适合中小型应用场景；若需复杂功能，可在此基础上添加调度器扩展。

4. BlueNRG SDK 开发核心优势

1. 高效开发：丰富的例程可直接复用，无需从零搭建底层框架，大幅缩短开发周期；
2. 灵活适配：支持 Keil、IAR、WiSE 等主流 IDE，兼容 BlueNRG-LP/LPS 全系列芯片；
3. 功能全面：覆盖 BLE 主从、多连接、OTA 升级、低功耗、安全加密等核心场景；
4. 文档完善：SDK 内置详细技术文档与示例，搭配 ST 官方工具（STBLE Toolbox、Navigator），降低调试难度。