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Solution: Mult MS

1 功能概述

此sample为pan107(32pin芯片) EVB板上演示三模鼠标基础功能evb demo，为低功耗办公键鼠参考

  • 三模切换不复位（user_is_sleep_allow接口模式返回false较稳定，ble模式连接功耗高0.2mA），2.4G及蓝牙模式空闲deepsleep状态

  • 三模切换复位（默认开启切模式复位宏CONFIG_CHANGE_MODE_RESET，进行chip reset load模式信息不进行rf phy reset）

  • USB模式下最大上报率1000；

  • 2.4G模式下 需要配合107/101 prf dongle使用，2.4G 默认使用最快时序 T->R 25us，配对过程中全速运行；默认配对后125HZ上报率，空闲时间由Idle 调度进入deepsleep休眠，由系统调度可以唤醒继续工作；dongle端支持多pipe，多主设备可共用dongle

  • 蓝牙模式默认133HZ（7.5ms interval），空闲时间由Idle 调度进入deepsleep休眠，由系统调度可以唤醒继续工作 空数据持续 CONFIG_BLE_CG_LAT_TIME_S 时间后进行latency 120ms调度，保持连接，休眠时间增长，继续经过CONFIG_BLE_STANDBYM1_TIME_S进入断连stanby

2 环境要求

  • board: pan107（芯片型号）开发板 * 2 （MPC+版本，USB功能较稳定）

  • uart0: overlay中设置P16，P17作为默认的LOG输出端口

  • 蓝牙主机设备如PC或者手机

  • prf_dongle solution 用于演示配合此程序配对跳频控制

3 编译和烧录

例程位置：<home>\nimble\samples\solutions\mult_ms\keil_107x

使用keil进行打开项目进行编译烧录。

4 功能说明

为演示多种测试情况组合，通过 EVB 上按键KEY1（P06）切换KEY WKUP（P02）触发的功能

按KEY1后，功能循环遍历如下

enum app_test_func_t {
	app_test_func_change_mode,//切换模式
	app_test_func_auto_circle,//模拟画圈
	app_test_func_ble_change_dev,//蓝牙模式切换设备
	app_test_func_repair,//蓝牙或2.4G重新配对
    app_test_func_erase_storage,//擦除所有保存flash的信息
};

4.1 操作流程说明

  1. 编译后全部擦除下载，上电默认在2.4G模式，自动画圈功能开启

  2. 上电烧录了prf dongle的EVB，完成配对，配对在公共地址单频点进行，配对后，通过鼠标MAC地址生成私有通信地址，通过Dongle MAC地址生成私有通信频点，按一定规则进行跳频，挂测稳定，log每秒打印收发情况，可以通过切换到配对按键功能进行重复配对测试

  3. 默认Key WKUP绑定不复位切换模式功能，按键依次遍历以下模式

    enum app_work_mode_t {
	app_null_mode,
	app_charge_mode,
	app_usb_mode,
	app_prf_mode,//初始模式
	app_ble_mode,
	app_emi_mode,
};

    需要注意蓝牙和2.4G模式默认空闲进入deepsleep，此时jlink烧录功能容易失败，可以运行keil tool jlink erase或者切换到其他模式下进行烧录

  4. 切换到蓝牙模式后，默认进行广播发送，可以进行配对，配对后进行自动画圈，可以通过按键功能停止自动画圈，自动画圈停止后，持续 CONFIG_BLE_CG_LAT_TIME_S 时间后进行latency 120ms调度，保持连接，休眠时间增长，继续经过CONFIG_BLE_STANDBYM1_TIME_S进入断连stanby，唤醒后系统会reset，需要注意，目前reset后，广播异常发不出，进行chip reset后恢复，目前暂时这样使用

  5. 蓝牙模式默认可以复位切换三个设备，通过绑定按键切换设备，触发可以进行循环处理三个设备连接画圈

  6. 需要进行蓝牙重新配对可以绑定按键重新配对功能后，触发进行重新配对，20s内未进行重新配对失败默认切回之前连接的设备，配对成功后会清除之前的配对信息，保留新的配对信息，已测试验证电脑和iphone循环重复配对

5 性能说明

5.1 功耗说明

关闭log，降低频率降低功率可以在使用场景下进行优化功耗

2.4G

2.4G配对后，test_mode_auto_circle开启情况下，关闭log，可以PPK测试当前上报率下满载数据通信条件下的功耗，可以变化不同的功率配置进行测试

可以观察到，空闲时间进入功耗低的deepsleep模式6~7ms，对功耗降低有一定帮助

目前测试2.4G功耗

700uA+ —– 9dbm

500uA+ ——0dbm

mult_ms_prf9dm

BLE

BLE配对后，test_mode_auto_circle开启情况下，关闭log，可以PPK测试当前上报率下满载数据通信条件下的功耗，可以变化不同的功率配置进行测试

可以观察到，空闲时间进入功耗低的deepsleep模式2ms+，对功耗降低有一定帮助，但需要注意，蓝牙写入数据的函数为flash function，执行速度与代码当前cache有一定关系，以下代码执行1.3ms~2.5ms级别对应芯片的普通运行状态电流，剩余时间由controller判断是否执行休眠，因此蓝牙功耗测试可能不同次复位的情况下，功耗略不同

om = ble_hs_mbuf_from_flat(&app_data, sizeof(app_data));
ble_gatts_notify_custom(peri_conn_handle, hid_app_input_handle, om);

目前测试BLE功耗

3mA+ —– 9dbm

2mA+ ——0dbm

mult_ms_ble9dm

蓝牙除了全速运行状态，还有仅连接不上报数据状态，latency（120ms）连接状态，0db测试过功耗如下

1mA+ ——- 仅连接 0dbm

mult_ms_ble0dmconnect

100uA+ —– latency 120ms

mult_ms_ble0dmlatency

standby电流： uA级别

6 开发说明

6.1 SDK CONFIG

需要重点注意如下配置：

ms_sdk_conf1

ms_sdk_conf2ms_sdk_conf3ms_sdk_conf4

6.2 软件说明

main

main函数启动前，执行了系统初始的配置（主频分频串口校准信息load等），建立main线程，main即为可退出的线程入口

main线程，初始化了模式后，建立消息队列调度，方便管理main的suspend和运行调度状态

需要统一处理main发包建议使用xQueue调度

int main(void)
{
	#if CONFIG_BOOT_ENABLE
	print_version_info();
	#endif

	app_reset_check();
	app_sem_init();
	kv_init();

	app_common_init();
	app_work_mode_init();

	g_msg_q = xQueueCreate(10, sizeof(uint8_t));
	uint8_t option_read;

	while (1) {
		xQueueReceive(g_msg_q, (void *)&option_read, portMAX_DELAY);
		switch (option_read) {
		case msg_change_mode:
			app_work_mode_deinit();
			app_work_mode_init();
			break;
		case msg_change_dev:
			printf("app_test_func_ble_change_dev\n");
			app_ble_change_id();
			break;
		case msg_repair:
			printf("app_test_func_repair\n");
			if (app_work_mode == app_ble_mode) {
				app_ble_repair();
			} else if (app_work_mode == app_prf_mode) {
				app_prf_repair();
			}
			break;
		case msg_prf_report:
			break;
		case msg_ble_report:
			break;
		}
	}
}

idle线程/user_is_sleep_allow接口控制空闲休眠状态

用户可以使用ilde线程控制vApplicationIdleHook也可以使用 API user_is_sleep_allow接口控制休眠状态为deepsleep或者wfi sleep

默认使用API 接口控制并且关闭了idle线程

deepsleep前后拉了IO可以debug睡眠时间状态

CONFIG_RAM_CODE void vSocDeepSleepEnterHook(void)
{
	APP_DBG_IO(2, 1, 1)
}

CONFIG_RAM_CODE void vSocDeepSleepExitHook(void)
{
	APP_DBG_IO(2, 1, 0)
}

2.4G

2.4G需要BLE单次初始化LL，并单次建立发包线程

void app_prf_thread_init(void)
{
	static bool prf_thread_inited = false;

	if (prf_thread_inited) {
		return;
	}
	prf_thread_inited = true;
	/* Create an PRF Task */
	int r = xTaskCreate(task_prf_entry,     // Task Function
			    "task_prf",         // Task Name
			    300,                // Task Stack Size
			    NULL,               // Task Parameter
			    7,                  // Task Priority
			    &task_prf_hd        // Task Handle
			    );

	/* Check if task has been successfully created */
	if (r != pdPASS) {
		printf("Error, PRF Task created failed!\n");
		while (1);
	}
}

根据使用场景主要用到了sleep timer irq trigger组包，rf中断处理重传或者动态配置可以进入deepsleep，发包状态下始终控制不休眠状态稳定

BLE

2.4G需要BLE单次初始化LL，并单次建立 OS Host线程，发包线程

host线程（创建在API内部，LL init之后）

pan_ble_stack_init(app_ble_pre_init_cb, app_ble_enabled_cb);

发包线程建立并注册app_conn_evt_close_cb(trigger组包使用)

static void app_ble_thread_init_once(void)
{
	static bool app_ble_thread_inited = false;

	if (app_ble_thread_inited) {
		return;
	}
	app_ble_thread_inited = true;
	/* Create an App Task */
	int r = xTaskCreate(ble_report_thread_entry,    // Task Function
			    "hid_report",               // Task Name
			    300,                        // Task Stack Size
			    NULL,                       // Task Parameter
			    7,                          // Task Priority
			    &task_report_hd             // Task Handle
			    );

	/* Check if task has been successfully created */
	if (r != pdPASS) {
		printf("Error, App Task created failed!\n");
		while (1);
	}

	#if !BLE_TIMER_TRIGGER_PKT
	pan_misc_register_conn_evt_close_cb((pan_conn_evt_close_cb_t)app_conn_evt_close_cb);
	#endif
}

广播接口，重新配对等处理参考代码调度，不复位切换需要注意处理好蓝牙状态，线程调度状态

动态改latency接口

app_ble_change_latency(6, 6, 15, 200);

模式切换

进入蓝牙需要切换CHIP MODE为蓝牙

void app_ble_ensure_chip_mode(void)
{
	CLK->IPRST0 |= BIT3 | BIT8;
	CLK->IPRST0 &= ~(BIT3 | BIT8);
	RF_PhyResetEx();

	printf("bleprph_on_sync chip mode1 %d\n", PRI_RF_GetChipMode(PRI_RF));
	PRI_RF_ChipModeSel(PRI_RF, PRI_RF_CHIP_MODE_BLE);
	printf("bleprph_on_sync chip mode1 %d\n", PRI_RF_GetChipMode(PRI_RF));
}

进入蓝牙需要reset并在prf_init中切换了CHIP MODE为2.4G

void app_prf_mode_init(void)
{
	app_ble_phy_host_init_once();
	CLK->IPRST0 |= BIT3 | BIT8;
	CLK->IPRST0 &= ~(BIT3 | BIT8);
	RF_PhyResetEx();
	PRI_RF_ChipModeSel(PRI_RF, PRI_RF_CHIP_MODE_297);

	panchip_prf_init(&tx_config);

	...
}

app common

app common运行了基础外设的使用及封装信号量，xQueue操作等调度机制

sleep timer使用需要在rcl开启，PM开启情况下使用

charge mode

充电模式开启了软件定时器，EVB上跳线帽P12与ADC后，控制旋钮可以采集不同电压打印

7 RAM/Flash资源使用情况

PAN107x:

Flash Size: 157.00k
RAM Size:  47.86 k

8 已知问题

  • 蓝牙长时间稳定性挂测，目前推荐使用wfi sleep，推荐复位切换，具体优化稳定性策略仍在确认中

  • 已知某些蓝牙dongle，配对后未主动修改interval参数为7.5ms，后续可添加鼠标端主动修改连接参数更新逻辑

  • 蓝牙配对流程中，有蓝牙dongle小概率在配对结束后，notify enable过程中断连，导致host管理bond pair设备存储cccd过程中断导致信息存储一样，重新配对可以恢复，后续流程上加强检查策略