Funpack2-6：基于 nRF7002-DK 的蓝牙和NFC实现简单的键盘输入功能

内容介绍

Funpack2-6：基于 nRF7002-DK 的蓝牙和NFC实现简单的键盘输入功能

一、项目描述

nRF7002 DK是nRF7002 Wi-Fi 6协同IC的开发评估板，开发板采用nRF5340多协议SoC作为主处理器，配合nRF7002 Wi-Fi协同芯片，可以同时支持低功耗蓝牙和Wi-Fi 应用的开发，并实现如 OFDMA、波束成形和目标唤醒时间等多项 Wi-Fi 6 功能。

板上的nRF5340是支持低功耗蓝牙、蓝牙Mesh、NFC、Thread和Zigbee的双核蓝牙5.3 SoC，并且蓝牙测向可实现所有到达角(AoA)和出发角(AoD)的测量功能。此外，它支持低功耗蓝牙音频，2 Mbps高吞吐量、广播扩展和长距离。像蓝牙Mesh、Thread和Zigbee这样的Mesh协议可以与低功耗蓝牙同时运行，从而使智能手机能够配网、入网、配置和控制Mesh节点。还支持NFC、ANT、802.15.4和2.4 GHz专有协议。

在本项目中，主要使用 nRF5340 实现应用，使用了芯片的蓝牙和 NFC 功能：

按键：用于蓝牙配对确认
LED 等：用于指示蓝牙广播状态和配对状态
蓝牙：实现蓝牙键盘，可以连接 PC
NFC：用于与手机交互通信，设置蓝牙键盘可以输出的字符串

二、设计思路

板卡上电后先初初始化按键和 LED 等外设所关联的 GPIO 和 handler；
注册蓝牙认证的回调函数等；
初始化 HID；
启用蓝牙并广播；
创建 NFC 交互任务线程。

三、软件流程

Fv71gRYOdMV8-Yt_fL7DI-0PxuRe

四、开发环境的搭建

使用 nRF Connect for Desktop 安装 toolchain/sdk
在项目初期，我使用这种方法来搭建开发环境，但是安装过程中出现了 sdk 缺失部分依赖库，导致无法编译工程。后来nordic更新了vscode的插件，可以直接通过插件来安装toolchain/sdk，所以我后来直接切换为方法2。

如果对方法1的安装方法感兴趣，可以去下述链接了解安装说明：nRF Connect SDK - nordicsemi.com
使用 nRF Connect for VSCode 安装 toolchain/sdk
- 安装插件

Fr454V1Xab1bYlco5bn4cMorZpej

- 安装 toolchain

Fkmo0fyqBLNwNM2Ha9GG4cVlFBku

- 安装 sdk

FqFBAkc3bHMwdJATVZpt-3SwgFKv

五、工程配置说明

通过复制 sample project，创建新工程

在本项目中，我主要参考下列两个 sample project

# Bluetooth: Peripheral HIDS keyboard
peripheral_hids_keyboard

# NFC: Writable NDEF message
writable_ndef_msg

通过复制 peripheral_hids_keyboard，创建新工程 peripheral_hids_keyboard_with_nfctag
因为 peripheral_hids_keyboard 工程没有基于 nRF7002-DK 开发板的 build configuration，所以基于 nRF5340-DK 创建 build configuration，然后再通过 Devicetree overlay 文件来重新映射GPIO
编译工程
烧录固件

六、代码实现和功能展示

bluetooth 和 hid 初始化代码

参考 peripheral_hids_keyboard\src\main.c 实现：

int main(void)
{
	int err;
	int blink_status = 0;

	printk("Starting Bluetooth Peripheral HIDS keyboard example\n");

	configure_gpio();

	err = bt_conn_auth_cb_register(&conn_auth_callbacks);
	if (err) {
		printk("Failed to register authorization callbacks.\n");
		return 0;
	}

	err = bt_conn_auth_info_cb_register(&conn_auth_info_callbacks);
	if (err) {
		printk("Failed to register authorization info callbacks.\n");
		return 0;
	}

	hid_init();

	err = bt_enable(NULL);
	if (err) {
		printk("Bluetooth init failed (err %d)\n", err);
		return 0;
	}

	printk("Bluetooth initialized\n");

	if (IS_ENABLED(CONFIG_SETTINGS)) {
		settings_load();
	}

	advertising_start();

	k_work_init(&pairing_work, pairing_process);

	for (;;) {
		if (is_adv) {
			dk_set_led(ADV_STATUS_LED, (++blink_status) % 2);
		} else {
			dk_set_led_off(ADV_STATUS_LED);
		}
		k_sleep(K_MSEC(ADV_LED_BLINK_INTERVAL));
		/* Battery level simulation */
		bas_notify();
	}
}

NFC tag 读写任务

代码参考 writable_ndef_msg\src\main.c 实现：

int nfc_task(void)
{
	printk("Starting Nordic NFC Writable NDEF Message example\n");

	/* Initialize NVS. */
	if (ndef_file_setup() < 0) {
		printk("Cannot setup NDEF file!\n");
		goto fail;
	}
	/* Load NDEF message from the flash file. */
	if (ndef_file_load(ndef_msg_buf, sizeof(ndef_msg_buf)) < 0) {
		printk("Cannot load NDEF file!\n");
		goto fail;
	}

	/* Initialize default key code list. */
	nfc_str.buffer[0] = 0x08;	/* key e */
	nfc_str.buffer[1] = 0x08;	/* key e */
	nfc_str.buffer[2] = 0x17;	/* key t */
	nfc_str.buffer[3] = 0x15;	/* key r */
	nfc_str.buffer[4] = 0x08;	/* key e */
	nfc_str.buffer[5] = 0x08;	/* key e */
	nfc_str.buffer[6] = 0x28;	/* key Return */
	nfc_str.size = 7;

	/* Set up NFC */
	int err = nfc_t4t_setup(nfc_callback, NULL);

	if (err < 0) {
		printk("Cannot setup t4t library!\n");
		goto fail;
	}
	/* Run Read-Write mode for Type 4 Tag platform */
	if (nfc_t4t_ndef_rwpayload_set(ndef_msg_buf,
				       sizeof(ndef_msg_buf)) < 0) {
		printk("Cannot set payload!\n");
		goto fail;
	}
	/* Start sensing NFC field */
	if (nfc_t4t_emulation_start() < 0) {
		printk("Cannot start emulation!\n");
		goto fail;
	}
	printk("Starting NFC Writable NDEF Message example\n");

	while (true) {
		k_sleep(K_MSEC(100));

		k_cpu_atomic_idle(irq_lock());
	}

fail:
	#if CONFIG_REBOOT
		sys_reboot(SYS_REBOOT_COLD);
	#endif /* CONFIG_REBOOT */
		return -EIO;
}

按键发送字符和NFC write msg转换为键盘 code 的代码：

代码如下：

static void button_text_changed(bool down)
{
	static const uint8_t *chr = nfc_str.buffer;

	if (down) {
		hid_buttons_press(chr, 1);
	} else {
		hid_buttons_release(chr++, 1);
		if (chr == (nfc_str.buffer + nfc_str.size)) {
			chr = nfc_str.buffer;
		}
	}
}

static void nfc_callback(void *context,
			 nfc_t4t_event_t event,
			 const uint8_t *data,
			 size_t data_length,
			 uint32_t flags)
{
	ARG_UNUSED(context);
	ARG_UNUSED(data);
	ARG_UNUSED(flags);

	switch (event) {
	case NFC_T4T_EVENT_FIELD_ON:
		dk_set_led_on(NFC_FIELD_LED);
		break;

	case NFC_T4T_EVENT_FIELD_OFF:
		dk_set_leds(DK_NO_LEDS_MSK);
		break;

	case NFC_T4T_EVENT_NDEF_READ:
		dk_set_led_on(NFC_READ_LED);
		break;

	case NFC_T4T_EVENT_NDEF_UPDATED:
		if (data_length > 0) {
			dk_set_led_on(NFC_WRITE_LED);
			print_nfc_message(data_length);

			uint16_t valid_data_len = data_length + NFC_NDEF_FILE_NLEN_FIELD_SIZE - 9;
			uint8_t hid;
			uint16_t i, j;

			if (valid_data_len >= 1024)
				valid_data_len = 1023;

			for (i = 0, j = 0; i < valid_data_len; i++) {
				hid = ascii_to_hid(*(ndef_msg_buf + 9 + i));
				if (hid) {
					nfc_str.buffer[j++] = hid;
					printk("hid: %02x\n", hid);
				}
			}

			nfc_str.buffer[j++] = ascii_to_hid('\n');
			nfc_str.size = j;
		}
		break;

	default:
		break;
	}
}

七、功能展示

蓝牙键盘广播

FkArJGkAwTFi8XF6lDUjwjThCwm7

NFC read

FhNxE1lzeJuaMp3J9zKp34Ptly_8

FtNsvSuN7yEwVdwS92s-LB507hTo

NFC Write

FodWMlcrhXP3Dj4he0f7bbvgzETA