给BLE插上翅膀——TI CC2640R2 LAUNCHPAD评测
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BLE 5的标准发布已有一段时间，基于BLE 5的新产品也已慢慢浮出水面，最新的骁龙835内置了BLE 5通信功能。
为什么是BLE 5而不是传统的BLE 5.0?引用一段官方的原话如下
This new approach to naming is aimed at simplifying Bluetooth’s marketing by effectively communicating user benefits, and making it easier to convey major technical updates to its users.
为了大力推广BLE 5，SIG不惜推翻了一直以来的命名规则，以期BLE 5能迅速的占领市场。
确实，BLE 5带来了许多新的特性，相对于目前的BLE 4.2来说，主要改进的特性包括：
• 更远的传输距离，BLE 5的传输距离是前者的4倍，保守一点说，BLE 5的传输距离在室外可以达到200m，在室内也可以达到40m。这意味着在IoT市场，BLE 5完全可以取代现在的WiFi通信。
• 更快的数据传输率，BLE 4.X最高数据传输率可达1Mbps，而BLE 5则可以达到2Mbps的传输率。
• 数据广播容量提升800%，传输的数据包包含的信息量将更丰富。
这意味着什么?这意味着在IoT市场，BLE 5完全可以取代现有的WiFi通信，更重要的是以低功耗来实现通信!
敏感的你也许已察觉到了什么，没错，克服了传输距离这一瓶颈，BLE 5似乎已不可阻挡!
开发人员想要体验BLE 5的功能，目前主要选择有二：TI的CC2640R2F及Nordic的nRF52840，二者都推出了相关的评估板，今天要介绍的是TI 的CC2640R2 LAUNCHPAD，产品型号为LAUNCHXL-CC2640R2。
看看新的LAUNCHXL-CC2640R2带来什么样的体验。
笔者体验过TI的许多评估板，从包装风格来说，主要是两种，一种是LAUNCHPAD系列，以红黑色调为主，极具视觉冲击效果;另一种则是比较淡雅的风格，如STK系列评估套件。LAUNCHXL-CC2640R2包装风格与以往的LAUNCHPAD系列稍有不同，虽则仍然以红黑色调为主，只是红色部分占据了更大的面积。这不重要，重要的是里面有咱们想要的BLE 5!
打开来看，内部也略有不同，以往的包装盒内部没有印制LOGO，这次的LAUNCHXL-CC2640R2里面除了印制了LAUNCHPAD经典的LOGO，还有LAUNCH YOU DESIGN字样。
评估套件的全部清单：一块评估板，一根USB数据线，加上用户快速指南等小纸质文档。
LAUNCHXL-CC2640R2沿袭了LAUNCHPAD经典布局，如上图所示，右边是XDS110下载/调试器，左边则是MCU及引出的GPIO接口等，中间是大量的可设置跳线及XDS110 OUT接口。
LAUNCHPAD与ST的NUCLEO开发板一样，几乎不带传感器等外设，所以开发板上的布局还是很清爽的。另外全部GPIO接口均引出，方便用户接驳各种外设。
开发板背面，大片的空地，被TI的LOGO填满了，倒也养眼。
LAUNCHXL-CC2640R2板载一颗CC2640R2F的芯，支持蓝牙 4.2及BLE 5应用。CC2640R2F是CC26XX家族的成员，使用2.4GHz RF技术，内部包括ARM Cortex-M3内核，运行频率为48MHz，EEMBC CoreMark得分为142。芯片内置275KB的非易失性存储器，其中128KB可用于存储系统运行代码，28KB的SRAM存储器，2.7x2.7mm的WCSP封装非常节省空间。
CC2640R2F的电源、时钟及RF功能均由软件来配置已实现特定的功能，这些都已在TI-RTOS中得以实现，使用TI-RTOS来配置应用程序的功能也是TI推荐的使用方式。事实上RF功能是由一颗Cortex-M0芯片来实现的，在TI的大部分RF芯片中，都是如此设计。下图展示了TI CC26XX的系统功能
可以看到主要的功能包括有：Cortex-M3作为整个芯片的主控，运行控制代码并与其它部分通信;RF Core部分的控制则由Cortex-M0来控制，这一部分是BLE的主要功能实现，这种分离式的架构改进了系统性能并降低了整体功耗。与外设交互除了常规的UART、I2C等接口外，另外还专门为传感器添加了一个传感器控制接口，该接口在待机模式下仍然可以工作，可以选择性的打开或关闭该功能以优化功耗。
TI CC26XX系列MCU可以工作在WNP(Wireless Network Processor)模式或SoC(System-on-chip)模式下，在WNP模式下，芯片通过SPI或UART与外部MCU联合工作;在SoC模式下，实际上就是将代码写入到主存储区域，结合协议栈来实现通信功能，大部分情况下都是使用的SoC工作模式。
另外，LAUNCHPAD上都标配XDS110调试器，直接通过USB接口与PC连接并实现调试功能，如下
XDS110调试器使用的是TM4C129作为主控制器，相比之下，CC2640R4在体积上要小得多。[!--empirenews.page--]
LAUNCHXL-CC2640R2开箱及基本介绍结束，上几张开发板的不同角度的全景照。
接下来开始上电及编程之旅。
LAUNCHXL-CC2640R2开发套件附送了一根USB连接线，可以给开发板供电并提供调试及代码下载功能。
开发板上电后，出厂时内置固件开始工作，默认配置的是BLE功能，可以使用TI SENSOR TAG APP来访问开发板，启动APP后会发现蓝牙设备，如下
可以看到APP已识别CC2640R2设备，点击该设备，连接到开发板
与STK评估套件不同，LAUNCHPAD上并没有提供传感器，只提供了两个按键，按压开发板上的按键，APP上会同步显示用户按键情况。如果在LAUNCHPAD上连接传感器的话，传感器数据可以通过APP的云端推送功能将传感数据推送到云端，可以参考本站TI STK套件的评测文章，此处不赘述。
上图是查看OAD在线升级固件的画面，可以看到CC2640R2 LAUNCHPAD并没有在线OAD升级固件的功能。
TI提供了BTool用来调试BLE设备，PC通过串口连接到LAUNCHPAD，连接后可以读取或写入数据到LAUNCHPAD。
要使用TBool，LAUNCHPAD必须先处于Host Test模式，具体来说就是将Host Test应用程序先写入到LAUNCHPAD开发板，该程序包含在SDK开发包内。另外BTool工具也包含在SDK里面，启动BTool后界面如下
通信波特率为115200，没有流控，无奇偶校验，停止位为1，数据宽度为8位，这样设置好了之后，BTool通过串口与LAUNCHPAD连接并查询LAUNCHPAD的状态，如果没有错误的话，连接后的结果如下
点击右侧的Scan按钮，开始扫描周围的蓝牙设备。如果周围存在兼容的设备，BTool会给出相关的扫描信息，同时在右侧的Link Control区，可以看到扫描得到的蓝牙设备的地址，如图
为了测试扫描功能，使用了CC2650STK，CC2650STK也是TI提供的BLE设备，不过不支持BLE 5，另外CC2650STK上还提供了许多传感器如光线、温湿度传感器等。可以看到扫描测试已正确找到了附近的BLE设备。
接下来可以与发现的BLE设备连接，下图是BTool连接到CC2650STK后显示的结果
BTool还提供了许多其实实用功能，如读写功能，设备匹配及配对功能等，通过UUID发现BLE提供的特性等功能，例如在连接的设备上右击，在上下文菜单里选择Discover UUIDs，会找到CC2650STK提供的许多服务，其中部分内容如下
接收到的数据以十六进制显示，可以进一步解码，得到具体的数值。
LAUNCHXL-CC2640R2开发板的编程体验可以使用IAR或CCS来完成，CC2640R2 SDK集成了RTOS及底层必要的驱动，以API的形式提供给开发者，另外SDK内也包含了大量的示例供用户学习及体验。
对于大部分的BLE应用来说，可以从simple_peripheral应用开始，该应用实现了一个简单的GATT服务，其中包括5个Characteristic，对应的UUID为FFF1-FFF4，为了方便调试，程序还通过串口将设备连接信息显示在PC端，方便用户调试。
SDK中的示例代码，可以使用IAR或CCS来打开，编译并上传到开发板，这里使用的是CCS 7来测试。
在CCS中导入simple_peripheral工程，打开simple_gatt_profile.h文件，看到定义的UUID如下
其中服务的UUID为FFF0，在对应的实现文件simple_peripheral.c文件中可以看到ATT表文件如下
用户如果要实现自己的传感器属性，可以基于该表来进行修改，例如属性的名称，值类型及读写特性等。TI提供的教程(见参考资源中的：创建自己的蓝牙应用)，虽然该教程是针对CC2650，同时官方也标明该教程已deprecated，但是对于新手来说还是非常具有参考价值的。
如果只是为了体验，不需要更改更多的内容，毕竟像sysbios及RTOS等配置，默认的工程均已设置好，即使用于生产环境，也没有问题。编译工程并上传到开发板，就可以使用前而介绍的BTool来查看开发板提供的蓝牙服务了。当然也可以使用一些专用的BLE调试APP来查看开发板提供的服务。[!--empirenews.page--]
此时打开串口终端软件如putty，可以看到串口输出的信息，如下
其中第二行是设备的地址，第三行显示CC2640R2 LAUNCHPAD正在广播信息，此时如果有其它BLE设备连接到开发板，串口终端还会显示列出附加的信息
这里显示了连接到CC2640R2 LAUNCHPAD上的其它BLE设备及地址。
不过令笔者郁闷的是，在使用BLE SCANNER来具体查看相关的数据时，第一次连接上了CC2640R2 LAUNCHPAD之后，后面死活再也连接不上了，每次点击连接之后立即掉线，原因不详，还是内功不够深厚啊。
不过很快问题解决了，应该是咱手机蓝牙的兼容性问题，换另一台手机后BLE SCANNER工作正常了，APP连接到CC2640R2 LAUNCHPAD之后，很快就建立了连接，如下
这里可以看到一个服务名CUSTOME SERVICE，UUID为FFF0，与前面代码中设置的一致。点击该服务，进一步查看服务详情
这里看到的是服务中定义的第一个特性，其UUID为FFF1，用户可以执行读写操作，点击W按钮，弹出输入对话框，如下
Chracteristic 1的类型为Byte型，这里写入一个字节值，注意默认是十六进制形式，点击OK后，在终端会显示CC2640R2 LAUNCHPAD接收到了该值，如下
结果正常，CC2640R2 LAUNCHPAD已正确收到了用户设置的值。
不得不感叹，虽然一个工程包含的内容非常之多，但是在SDK的支持下，再加上非常实用的示例代码，软件开发的难度确实下降了许多。不过如果要想实现更具体的功能或自定义的一些特性，还是要好好学习研究底层的细节，才能做到胸有成竹，游刃有余。
最后再来回顾一下CC2640R2F带来的新特性。BLE 5让BLE的传输距离更远，最远200m的传输距离让一直困扰蓝牙的瓶颈不复存在，2Mbps的传输率，虽然仍然不能和WiFi相比，但是在IoT应用中应可胜任大部分应用。现在Lora与NB-IoT都是很热门的话题，谁主沉浮，尚是未知之数。不过在可以预见的未来，BLE 5必将大放异彩，这一点倒是可以肯定。倘若你在Lora及NB-IoT之间摇摆未定，倒不如先好好研究下BLE 5，亦不失一种好的选择!
参考资源：
CC2640R2 LAUNCHPAD: http://www.ti.com/tool/launchxl-cc2640r2
CC2640R2F: http://www.ti.com/product/cc2640R2F
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