RTT 那邊的 Kconfig 配置完成，項(xiàng)目的基本開發(fā)內(nèi)容就完成了。然后再對(duì)協(xié)議棧在 Bluenrg2 芯片上采用 SPI 作為 HCI 的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行測(cè)試。

數(shù)據(jù)傳輸使用的是 zephyr_polling 的 thoughput Example。

配置

軟件包配置

數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)吞吐例程內(nèi)部邏輯是將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)回中心設(shè)備。主要提供了兩個(gè) GATT 服務(wù)：write 和 notify。前者用于接收中心設(shè)備發(fā)來的數(shù)據(jù)，后者用于向連接的中心設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。

輸入zephyr運(yùn)行Example。

手機(jī)端使用 BLE調(diào)試寶(類似的BLE APP應(yīng)該都行)連接設(shè)備，開啟notify服務(wù)：

數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)吞吐例程內(nèi)部邏輯是將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)回中心設(shè)備。主要提供了兩個(gè) GATT 服務(wù)：write 和 notify。前者用于接收中心設(shè)備發(fā)來的數(shù)據(jù)，后者用于向連接的中心設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。

輸入zephyr運(yùn)行Example。

手機(jī)端使用 BLE調(diào)試寶(類似的BLE APP應(yīng)該都行)連接設(shè)備，開啟notify服務(wù)：

連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)：

收發(fā)數(shù)據(jù)沒有丟包。

串口打印如下：

initialize rti_board_start:0 done
initialize drv_pm_hw_init:0 done
initialize rt_hw_spi_init:0 done
| /

RT - Thread Operating System
/ | 5.0.1 build Sep 20 2023 22:39:47
2006 - 2022 Copyright by RT-Thread team
do components initialization.
initialize rti_board_end:0 done
initialize stm32l4_hw_lptim_init:0 done
initialize finsh_system_init:0 done
msh >zephyr
zephyr_polling_init
bt_init_hci_driver
SPI_init_process device_name: spi10, spi_name: spi1, rate: 1000000, databits: 8, LSB_MSB: 1, Master_Slave: 0, CPOL: 0, CPHA: 1
SPI_init_process cs_pin_num: 1, irq_pin_num: 0
hci_driver_open, SPI_config_finish
I: (bt_hci_core)hci_init():3230: work start.
msh >prepare_event_process, step: 1
prepare_event_process, step: 2
prepare_event_process, step: 3
prepare_event_process, step: 4
prepare_event_process, step: 5
I: (bt_hci_core)hci_init_end():3205: work end.
E: (bt_smp)smp_self_test():5695: smp_self_test start
I: (bt_hci_core)bt_dev_show_info():3008: Identity: 02:80:e1:00:00:f5 (public)
I: (bt_hci_core)bt_dev_show_info():3042: HCI: version 5.2 (0x0b) revision 0x1222, manufacturer 0x0030
I: (bt_hci_core)bt_dev_show_info():3044: LMP: version 5.2 (0x0b) subver 0x0015
Bluetooth initialized
throughput_svc_init()
Advertising successfully started
I: (bt_hci_core)bt_sleep_prepare_work():4040: start
I: (bt_hci_core)bt_sleep_prepare_work():4046: end
I: (bt_hci_core)bt_sleep_wakeup_work_start():4058: start
I: (bt_hci_core)bt_sleep_wakeup_work_start():4061: end
I: (bt_hci_core)bt_sleep_wakeup_work_end():4072: start
I: (bt_hci_core)bt_sleep_wakeup_work_end():4074: end
Connected

數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試

數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試首先是保證傳輸?shù)姆€(wěn)定性，保證沒有丟包誤碼。在保證可靠的前提下，再對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾蔬M(jìn)行測(cè)試。測(cè)試包括雙工的收發(fā)速率測(cè)試和單口的傳輸速率測(cè)試。

測(cè)試傳輸?shù)膯蝹€(gè)數(shù)據(jù)包大小為 20 字節(jié)。

這里有一個(gè)測(cè)試方案的問題，一開始使用的方案不對(duì)，測(cè)得的數(shù)據(jù)不能保證準(zhǔn)確性(沒有保證可靠傳輸)，在社區(qū)導(dǎo)師的幫助下才得到了比較準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。

測(cè)試單口傳輸速率
單口傳輸?shù)脑捫枰?thoughput 例程中的發(fā)送關(guān)閉。此時(shí)由于沒有給 APP 端反饋，為了保證可靠傳輸，需要在接收處對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并啟動(dòng)一個(gè)軟件定時(shí)器，定時(shí)打印計(jì)數(shù)。將打印得到的接收字節(jié)數(shù)與 APP 端的發(fā)送字節(jié)數(shù)對(duì)比，二者相符則可以基本保證可靠傳輸。再根據(jù)打印的計(jì)數(shù)，計(jì)算傳輸速率。

exampleperipheral_throughputthroughput_service.c
關(guān)閉發(fā)送：

static void throughput_tx_ccc_cfg_changed(const struct bt_gatt_attr *attr, uint16_t value)
{
bool notif_enabled = (value == BT_GATT_CCC_NOTIFY);
// tx_enable = notif_enabled;
// 修改為
tx_enable = 0;
}
在接收處添加計(jì)數(shù)

static ssize_t data_rx(struct bt_conn *conn, const struct bt_gatt_attr *attr, const void *buf,
uint16_t len, uint16_t offset, uint8_t flags)
{
...
recv_count += len;
return len;
}
使用協(xié)議棧的軟件定時(shí)器打印計(jì)數(shù)：

struct k_timer count_work;
...
void count_timeout(struct k_timer *timer)
{
printf("count_timeout(): %dn", recv_count);
recv_count = 0;
}
...
k_timer_init(&count_work, count_timeout, NULL);
k_timer_start(&count_work, K_SECONDS(25), K_SECONDS(50)); // 25s后第一次執(zhí)行 之后50s為周期執(zhí)行

這里存在一個(gè)如何同步計(jì)數(shù)的問題。人點(diǎn)擊APP端發(fā)送的開始和停止時(shí)需要反應(yīng)時(shí)間的，需要回避開始和結(jié)束。

首先是計(jì)數(shù)速率的時(shí)候，只能取不包含開始和結(jié)束的時(shí)間段內(nèi)的計(jì)數(shù)來計(jì)算。

而可靠性保證的時(shí)候，并不需要在一次計(jì)數(shù)完成的時(shí)候剛好結(jié)束，往后再計(jì)數(shù)一個(gè)周期，將全部的計(jì)數(shù)結(jié)果加起來，能與APP端相符即可。

采取的方案是啟動(dòng)協(xié)議棧，并在 APP 端連接后，開始連續(xù)發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)包。計(jì)數(shù)的打印為 25s 后第一次執(zhí)行，之后 50s 為周期執(zhí)行。四次打印后結(jié)束發(fā)送，等待最后一次打印。將 5 次打印的計(jì)數(shù)求和，與APP端的發(fā)送數(shù)對(duì)比。然后取中間三次 50s 打印的字節(jié)數(shù)計(jì)算傳輸速率。

經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，APP 端 2 ms 發(fā)送間隔下，在長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)發(fā)送下會(huì)產(chǎn)生丟包，需要將發(fā)送間隔上調(diào)至 3 ms 才能保證壓測(cè)之下沒有丟包。

20字節(jié) 間隔 2ms 傳輸持續(xù) 200s

協(xié)議棧端計(jì)數(shù)接收到 1494160 字節(jié)數(shù)據(jù)，但 APP 端發(fā)出 75046 個(gè)數(shù)據(jù)包，1500920 字節(jié)數(shù)據(jù)。

存在丟包情況。此時(shí)速率為 1494160 / 200 = 7470.8 byte/s

單個(gè)數(shù)據(jù)包大小為 20 字節(jié)，APP 端 3ms 發(fā)送間隔，測(cè)試打印：

[16:49:11.997]收←◆Connected
[16:49:26.163]收←◆count_timeout(): 17180
[16:50:16.110]收←◆count_timeout(): 213960
[16:51:06.061]收←◆count_timeout(): 211220
[16:51:56.016]收←◆count_timeout(): 212000
[16:52:45.978]收←◆count_timeout(): 57080

接收到的數(shù)據(jù)包為 17180+213960+211220+212000+57080 = 711440 字節(jié)，與APP端相符。

當(dāng)前條件下的可靠傳輸速率為 (213960+211220+212000) / (50 * 3) = 4247.87 byte/s

測(cè)試雙工的收發(fā)速率

數(shù)據(jù)吞吐例程內(nèi)部邏輯是將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)回中心設(shè)備。在APP端保證發(fā)出和收到的字節(jié)數(shù)相同就能基本保證可靠性，然后再計(jì)數(shù)固定時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)即可得到傳輸速率。

同時(shí)收發(fā)的條件下，需要將發(fā)送間隔設(shè)置到 25ms 才能保證傳輸不丟包。

[00:11:22.697]收←◆Connected
[00:11:37.647]收←◆count_timeout(): 4280
[00:12:27.610]收←◆count_timeout(): 36400
[00:13:17.572]收←◆count_timeout(): 36400
[00:14:07.530]收←◆count_timeout(): 36320
[00:14:57.484]收←◆count_timeout(): 36360
[00:15:47.440]收←◆count_timeout(): 1900

APP端收發(fā)數(shù)相符，沒有丟包。打印的計(jì)數(shù)和為151600，與APP端相符。

速率為 (36400+36400+36320+36360)/200 = 726.95 byte/s

雙工傳輸?shù)乃俾什⒉焕硐耄榭磦鬏敃r(shí)的時(shí)序圖，發(fā)現(xiàn)傳輸所占用的時(shí)間比例很少，協(xié)議棧有很大的優(yōu)化空間。

問題

首先是從時(shí)序圖可以看到 SPI 通信口的利用率不高，有優(yōu)化空間。

此外 APP 端給芯片發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候是通過 write GATT 服務(wù)進(jìn)行的，寫入的時(shí)候會(huì)檢查接收緩沖區(qū)大小，如果滿了，應(yīng)當(dāng)?shù)却锌臻e才會(huì)發(fā)送(實(shí)際去查看APP端的日志，即使將間隔設(shè)定為 1 ms，發(fā)送的間隔也不會(huì)是 1 ms，而是會(huì)根據(jù)實(shí)際情況浮動(dòng))。這種機(jī)制下，丟包是不應(yīng)該的。

這兩個(gè)問題有待之后去改進(jìn)。