2024年寒假练 - 基于英飞凌PSoC62 MCU实现基于蓝牙的无线音量控制

内容介绍

项目要求

本项目旨在利用英飞凌PSoC62 MCU实现基于蓝牙的无线音量控制功能。通过该功能，用户可以通过蓝牙连接控制设备的音量调节。

板卡介绍

Psoc6-evaluationkit-062S2是由RT-Thread联合英飞凌推出的一款开发板，具有以下主要特性：

MCU：CY8C624ALQI-S2D42，包含Cortex-M4和Cortex-M0+双核CPU，主频分别为150MHz和100MHz。
内存：2MB Flash和1MB SRAM，以及8KB数据闪存，提供类似EEPROM的数据存储功能。
兼容Arduino接口，拓展性强。
CAPSENSE™触摸技术，增强型电容触摸感应单元(CTSU2)，可助力多种应用场景。
内置KitProg3-DAP-Link调试器，便于编程和调试。

cyw43012模块是英飞凌基于CYW43012开发的SDIO高速WiFi和蓝牙模块，具有以下特性：

提供超低功耗的Wi-Fi和蓝牙连接，适用于可穿戴设备、智能家居产品和便携式音频应用。
先进的共存引擎，支持2.4GHz和5GHz双频Wi-Fi以及双模式蓝牙/低功耗蓝牙（BLE）5.0应用。

实现思路

基于Psoc6-evaluationkit-062S2开发板和cyw43012模块，实现蓝牙连接控制设备音量的功能，具体思路如下：

使用Psoc6-evaluationkit-062S2作为主控板。
将cyw43012 模块连接至Psoc6-evaluationkit-062S2开发板，提供蓝牙连接功能。
通过蓝牙通信实现与外部设备连接，用于实现音量调节功能。

实现框图

实现方法

连接cyw43012 WiFi模块至Psoc6-evaluationkit-062S2开发板的预留接口，确保插入正确方向。
利用RT-Thread Studio开发环境，安装蓝牙模块驱动。

打开项目设置，点击最上面的“添加软件包”，即可添加上“bt_cyw43012”驱动。

添加触摸滑条驱动

在同样的设置中，选择“硬件”选项卡，勾选触摸滑条驱动。

此时保存并关闭设置，整个项目都会自动配置来使用驱动。

开发蓝牙广播逻辑。

HID（Human Interface Device）协议是一种用于连接计算机和人机界面设备的通信协议，如键盘、鼠标、游戏手柄等。它定义了设备与计算机之间的通信格式和数据传输方式，使得设备可以与计算机进行有效的交互。

BLE HID（Bluetooth Low Energy Human Interface Device）协议是在传统HID协议的基础上，针对低功耗蓝牙技术进行了优化和扩展。它允许支持BLE的设备（如智能手机、平板电脑）通过低功耗蓝牙连接与HID设备进行通信，实现了更为便捷和灵活的设备互联。

相较于传统的HID协议，BLE HID协议具有以下优势：

低功耗： BLE技术采用了低功耗设计，可以延长设备的电池寿命，适合于需要长时间使用的无线人机交互设备。
无线连接： BLE技术消除了传统HID协议中的有线连接需求，使设备间的连接更为自由和便捷。
通信距离： BLE技术支持较远的通信距离，可以满足更广泛的应用场景需求。
灵活性： BLE HID协议可以与智能手机、平板电脑等BLE设备进行连接，实现了更为灵活的设备互联。

然而，BLE HID协议也存在一些挑战，如连接稳定性、通信延迟等方面仍需不断优化。此外，由于BLE技术相对较新，部分老旧设备可能不支持BLE，这也限制了BLE HID协议在某些场景下的应用。

HID这一部分和上期“Funpack第三季第一期-基于 XG24-EK2703A 的蓝牙鼠标+键盘复合设备”中的HID一致。

都是通过实现一个自定义的设备来实现功能。这里的功能包括音量增减。

将之前设计设计好的Report Map应用到 cycfg_gatt_db.c 中，即可进行设备广播。

实现触摸滑条的检测

这里通过中断来检测触摸滑条的状态。如果使用轮询的话会严重浪费资源，使用中断可以很好地解决这一问题。

static uint32_t initialize_capsense(void)
{
    uint32_t status = CYRET_SUCCESS;

    /* CapSense interrupt configuration parameters */
    static const cy_stc_sysint_t capSense_intr_config =
    {
        .intrSrc = csd_interrupt_IRQn,
        .intrPriority = CAPSENSE_INTR_PRIORITY,
    };

    /* Capture the CSD HW block and initialize it to the default state. */
    status = Cy_CapSense_Init(&cy_capsense_context);
    if (CYRET_SUCCESS != status)
    {
        return status;
    }

    /* Initialize CapSense interrupt */
    cyhal_system_set_isr(csd_interrupt_IRQn, csd_interrupt_IRQn, CAPSENSE_INTR_PRIORITY, &capsense_isr);
    NVIC_ClearPendingIRQ(capSense_intr_config.intrSrc);
    NVIC_EnableIRQ(capSense_intr_config.intrSrc);

    /* Initialize the CapSense firmware modules. */
    status = Cy_CapSense_Enable(&cy_capsense_context);
    if (CYRET_SUCCESS != status)
    {
        return status;
    }

    /* Assign a callback function to indicate end of CapSense scan. */
    status = Cy_CapSense_RegisterCallback(CY_CAPSENSE_END_OF_SCAN_E,
                                          capsense_callback, &cy_capsense_context);
    if (CYRET_SUCCESS != status)
    {
        return status;
    }

    return status;
}

然后在中断回调函数中，将触摸和蓝牙进行连接起来。当触摸滑条向上滑动时，那么触发音量加操作，反之触发音量减操作。

static void process_touch(void)
{
    cy_stc_capsense_touch_t *slider_touch_info;
    uint16_t slider_pos;
    uint8_t slider_touch_status;
    bool led_update_req = false;

    static uint16_t slider_pos_prev;
    static led_data_t led_data = {LED_ON, LED_MAX_BRIGHTNESS};

    /* Get slider status */
    slider_touch_info = Cy_CapSense_GetTouchInfo(
                            CY_CAPSENSE_LINEARSLIDER0_WDGT_ID, &cy_capsense_context);
    slider_touch_status = slider_touch_info->numPosition;
    slider_pos = slider_touch_info->ptrPosition->x;

    /* Detect the new touch on slider */
    if ((RT_NULL != slider_touch_status) &&
            (slider_pos != slider_pos_prev))
    {
        led_data.brightness = (slider_pos * 100)
                              / cy_capsense_context.ptrWdConfig[CY_CAPSENSE_LINEARSLIDER0_WDGT_ID].xResolution;

        led_update_req = true;
        app_bt_send_message(slider_pos < slider_pos_prev);
    }

#ifndef RT_USING_PWM
#error You need enable PWM to use this sample
#else
    /* Update the LED state if requested */
    if (led_update_req)
    {
        update_led_state(&led_data);
    }
#endif
    slider_pos_prev = slider_pos;
}

实现蓝牙控制算法，通过蓝牙连接与外部设备通信，实现音量调节功能。

void app_bt_send_message(bool incr) {
  wiced_bt_gatt_status_t status;
  printf("hello_sensor_send_message: CCCD:%d\n",
         app_hids_report_client_char_config[0]);

  /* If client has not registered for indication or notification, no action */
  if (0 == app_hids_report_client_char_config[0]) {
    return;
  } else if (app_hids_report_client_char_config[0] &
             GATT_CLIENT_CONFIG_NOTIFICATION) {
    app_hids_report[0] = incr ? 0x8 : 0x4;
    app_hids_report[1] = 0;
    status = wiced_bt_gatt_server_send_notification(
        hello_sensor_state.conn_id, HDLC_HIDS_REPORT_VALUE, app_hids_report_len,
        app_hids_report, NULL);
    app_hids_report[0] = 0;
    app_hids_report[1] = 0;
    status = wiced_bt_gatt_server_send_notification(
        hello_sensor_state.conn_id, HDLC_HIDS_REPORT_VALUE, app_hids_report_len,
        app_hids_report, NULL);
    printf("Notification Status: %d \n", status);
  }
}

通过使能 notify，通知外部设备按下按键后弹起事件，从而触发外部事件对音量进行修改。

实物展示

遇到问题

在实现过程中可能会遇到以下问题：

硬件连接问题：确保cyw43012 WiFi模块正确连接至Psoc6-evaluationkit-062S2开发板，并且插入方向正确。
软件开发问题：蓝牙通信和音量控制算法的开发可能会遇到一些挑战，需要耐心调试和优化。

总结感想

通过本次项目，我深入了解了英飞凌PSoC62 MCU和cyw43012 模块的特性和应用场景。同时，实践了基于蓝牙的无线音量控制功能的开发，提升了我的硬件和软件开发能力。在此，我要感谢“硬禾学堂”的赞助，为本次实验提供了宝贵的资源支持。