7.3 KiB
CAIIC BLE 通信协议 V1.1
适用于 mcm-ddc-ble 固件（N32WB031KEQ6-2，Cortex-M0 64MHz，512KB Flash）。 手机 APP（自研）或通用 BLE 调试工具（如 nRF Connect）通过本文协议与设备通信， 支持三类业务：CLI 命令透传、设备信息查询（温度/风扇转速等）、BLE OTA 固件升级。
1. GATT 服务
广播名：CAIIC-MCM-20260902
使用 SDK rdtss（raw data transfer server）自定义 128-bit UUID 服务：
| 项 | UUID | 属性 |
|---|---|---|
| Service | 00002760-08C2-11E1-9073-0E8AC72E1001 |
Primary Service |
| 下行特征（手机→设备） | 00002760-08C2-11E1-9073-0E8AC72EE001 |
Write Without Response |
| 上行特征（设备→手机） | 00002760-08C2-11E1-9073-0E8AC72EE002 |
Notify（需写 CCCD=0x0001 使能） |
MTU：设备在连接建立后主动发起 MTU 交换（请求 247）；手机端也可自行发起。 一次 BLE 写入/通知的最大数据量 = att_mtu − 3（默认 MTU 23 时为 20B）。 一个协议帧可以跨多次 BLE 写入传输，一次写入也可以携带多个帧——设备侧按字节流重组。 设备上行每个 notify 固定 ≤20B（对端 MTU 未知时也能工作）。
2. 帧格式（小端）
| 偏移 | 字段 | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | SOF = 0xCA | 帧起始 |
| 1 | TYPE | 帧类型（见第 3 节） |
| 2 | SEQ | 序号（模 256，发送方自增；应答帧回显请求帧 SEQ） |
| 3–4 | LEN | payload 长度（0–480），小端 |
| 5.. | PAYLOAD | LEN 字节 |
| 末尾 2B | CRC16 | CRC16-CCITT（poly 0x1021，初值 0xFFFF），覆盖 TYPE..PAYLOAD，小端 |
帧开销 = 7 字节（头 5 + CRC 2）。
- 设备单帧 payload 上限 480B；超出或 CRC 错误的帧被静默丢弃并重新找 SOF。
- 设备→手机的 CLI_RSP 分块大小 = 20 − 7 = 13B（固定按默认 MTU 分包）。
3. 帧类型
| TYPE | 方向 | 名称 | payload |
|---|---|---|---|
| 0x01 | 手机→设备 | CLI_REQ | 一行命令文本（无结束符，≤63B） |
| 0x02 | 设备→手机 | CLI_RSP | 应答文本分块（可多帧） |
| 0x03 | 设备→手机 | CLI_RSP_END | {status u8}：0=ok，1=未知命令/行超长 |
| 0x10 | 手机→设备 | OTA_BEGIN | {total_size u32, image_crc32 u32, version u32} |
| 0x11 | 手机→设备 | OTA_DATA | {offset u32, data…}（offset 必须严格连续） |
| 0x12 | 手机→设备 | OTA_END | {crc32 u32}（与 OTA_BEGIN 中一致） |
| 0x1F | 设备→手机 | OTA_RSP | {cmd_echo u8, status u8, offset u32} |
| 0x20 | 手机→设备 | INFO_QUERY | {item_id u8}×n；空 payload 或单个 0xFF = 查询全部 |
| 0x21 | 设备→手机 | INFO_RSP | TLV 序列 {id u8, len u8, value…}×n |
OTA_RSP status：0=ok，1=bad_frame，2=bad_state/offset 乱序（offset 字段=设备期望的下一字节偏移）， 3=size_too_big，4=crc_fail，5=flash_fail。
4. CLI 透传流程
- 手机：CLI_REQ，payload 如
help、sysinfo、devinfo、led 1 toggle（与 UART CLI 命令集一致）。 - 设备：若干 CLI_RSP（命令输出的文本流分块）+ 最后一帧 CLI_RSP_END 带状态码。
- 无命令执行中时可随时发下一条；命令是同步执行的，设备应答完毕前不要再发 CLI_REQ。
UART CLI 特有的交互功能（行编辑、Tab 补全、历史、Ctrl+Z）不适用于 BLE 通道。
自测示例（默认 MTU，写入下行特征）：help 命令帧 =
CA 01 00 04 00 68 65 6C 70 16 EC
5. 设备信息查询流程
手机发 INFO_QUERY，设备回一帧 INFO_RSP，payload 为请求的各信息项的 TLV 序列 （每项 {id u8, len u8, value}，数值均小端）。设备不认识的 id 直接跳过、不出现在应答中。
| item_id | 名称 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 0x01 | FW_VERSION | u32 | 固件版本号，如 0x00010001 = V1.00.01 |
| 0x02 | CHIP_TEMP | i16 | 芯片温度，单位 0.1°C（ADC 内置温度传感器 CH7，出厂 trim 校准） |
| 0x03 | FAN_RPM | u16 | 风扇转速 rpm；0xFFFF = 无此硬件/未接入 |
| 0x04 | VDD_MV | u16 | 电源电压，单位 mV（ADC CH6） |
| 0x05 | UPTIME_S | u32 | 系统运行时间，单位 s |
| 0x06 | FREE_HEAP | u32 | FreeRTOS 堆剩余，单位 B |
示例：查询温度+风扇 = INFO_QUERY payload 02 03；
应答 INFO_RSP payload 形如 02 02 0A 01 03 02 FF FF（温度 26.6°C，风扇无硬件）。
数据来源约定：温度/电压由设备固件直接采 ADC；风扇转速由应用层注册的
数据源提供（app_fan_get_rpm()，弱符号默认返回 0xFFFF），产品板接上风扇
转速检测电路后重写该函数即可，协议不变。
6. OTA 升级流程（双 bank 直写，无中转区）
Flash 布局（512KB，官方 256KB DFU 布局每区加倍）：
| 区域 | 地址 | 大小 |
|---|---|---|
| Bootloader | 0x01000000 | 16KB |
| bootsetting | 0x01004000 | 8KB（用 1 个 4KB 扇区） |
| APP_DATA（预留） | 0x01006000 | 8KB |
| APP1 | 0x01008000 | 224KB |
| APP2 | 0x01040000 | 224KB |
设备当前运行 APP1 则新固件写入 APP2，反之亦然。bank 上限 224KB（0x38000）。 镜像 = Keil 产物 bin（裸二进制，从 bank 基址开始的镜像）。 flash 擦除单位 = 4KB 扇区。设备侧直写 flash，不做扇区级 RAM 缓存： 数据首次落入某个未擦除的扇区时先擦除该扇区（惰性擦除），收到的数据立即编程写入， 仅保留 4 字节对齐暂存（Qflash 写要求 4 字节对齐），不经过任何 flash 中转区。
- OTA_BEGIN：手机发送 {total_size, image_crc32, version}。
- image_crc32 = IEEE CRC32（poly 0xEDB88320，初值/异或出 0xFFFFFFFF，即 zlib crc32） 对整个镜像 bin 文件的校验值。
- version：u32，如 0x00010001 表示 V1.00.01。
- 设备回 OTA_RSP(0x10, ok, 0) 后开始接收。
- OTA_DATA：从 offset=0 起严格顺序发送，每帧 {offset, data}。
- 单帧 data 建议 ≤ 233B（MTU 247 时一次写入 244B = 帧开销 7 + offset 4 + data 233）； MTU 23 时单帧总长度不得超过 20B。
- 设备收到即写入 flash；每写满一个 4KB 扇区回一帧 OTA_RSP(0x11, ok, 已写 offset) ——兼作流控与进度显示。
- 手机端节奏：可按扇区等 ack 发送，也可连续发送；若收到 status=2 的应答， 从应答中的 offset 处重发即可重新同步。
- OTA_END：{crc32}。设备 flush 尾部（0xFF 补齐到 4 字节对齐后写最后一个扇区），
从 flash 回读整镜像复算 CRC32，与手机端比对：
- 失败 → OTA_RSP(0x12, crc_fail)，会话中止，不复位；
- 成功 → 更新 bootsetting（active bank 指向新 bank，记录 size/crc32/version） → OTA_RSP(0x12, ok) → 200ms 后自动复位，bootloader 直接跳转到新固件 （跳转不做校验，校验已在 OTA 过程完成）。
- 任何时刻 BLE 断连，OTA 会话中止，对侧 bank 数据作废（可重新 OTA_BEGIN 重来）。
注意：flash 擦写期间设备关中断数十 ms/扇区（Qflash 算法在 RAM 执行），BLE 链路靠 5s supervision timeout 维持，属正常现象；但请避免在 OTA 期间主动断开。
7. 首次烧录与恢复
- 出厂/首次：SWD 烧录整包（bootloader + bootsetting 缺省配置 + APP1），
由
tools\merge_image.py/make_package.bat生成。 - OTA 失败变砖恢复：SWD 重烧即可（bootloader 不做串口 DFU）。
- Keil 调试下载必须用扇区擦除，整片擦除会删掉 bootloader。