1. 项目背景
本次项目基于 NXP FRDM-MCXW71 开发板，设计一个低功耗蓝牙温湿度计。系统通过外接 SHTC3 温湿度传感器采集环境温度和湿度，再由 MCXW71 通过 BLE 广播和 GATT 服务将数据发送到手机端。手机端使用 nRF Connect 进行扫描、连接、读取和 Notify 自动刷新验证。
项目目标不是单纯点亮 LED 或串口打印，而是完成一个较完整的 BLE 传感器节点原型，主要实现以下功能：
FRDM-MCXW71 作为 BLE Peripheral 外设运行；
SHTC3 采集温湿度；
nRF Connect 扫描页可直接查看广播数据；
nRF Connect 连接后可通过 GATT READ 读取温湿度；
开启 Notify 后温湿度自动刷新；
加入低功耗优化思路，降低广播频率、关闭调试串口、延长采样周期，并启用低功耗框架。
2. 硬件平台与软件环境
本项目使用的主要硬件如下：
开发板：NXP FRDM-MCXW71
主控芯片：MCXW71 系列无线 MCU
传感器：SHTC3 温湿度传感器
手机端工具：nRF Connect
调试接口：板载 MCU-Link / CMSIS-DAP
通信方式：BLE Advertising + BLE GATT
开发环境：VS Code + MCUXpresso for VS Code + MCUXpresso SDK + Arm GCC + CMake + Ninja
SHTC3 与 FRDM-MCXW71 的连接方式如下：
SHTC3 VCC → 3V3 SHTC3 GND → GND SHTC3 SDA → PTB4 SHTC3 SCL → PTB5
这里需要注意一点：FRDM-MCXW71 板上的 PTB4 同时与板载蓝色 LED 相关，因此在本项目中 PTB4 被用作软件 I2C 的 SDA 后，不再建议同时用于 LED 控制，避免引脚功能冲突。
3. 开发板蓝牙固件烧录
MCXW71 这类无线 MCU 与普通 STM32 裸机开发有一个明显区别：BLE 应用不仅需要烧录主核应用程序，还需要确认无线子系统 NBU 中已经烧录了匹配 SDK 版本的 BLE Controller 固件。
如果 NBU 固件没有烧录，或者 NBU 中是 Thread、Matter、802.15.4 等其他协议固件，即使主程序编译和下载都正常，手机端也可能完全搜索不到 BLE 设备。因此，BLE 示例运行前需要先处理 NBU 固件。
本项目使用的是 BLE hosted 固件，文件名一般为：
mcxw71_nbu_ble_hosted.sb3
在本机 SDK 中，文件路径类似：
C:xxxxfrdm_mcxw71mcuxsdkmiddlewarewirelessble_controllerbinmcxw71_nbu_ble_hosted.sb3
不同 SDK 版本中目录名称可能略有差异，例如 ble_controller 或 ble-controller，实际以本地 SDK 目录为准。
使用的主要硬件如下：
开发板：NXP FRDM-MCXW71
主控芯片：MCXW71 系列无线 MCU
传感器：SHTC3 温湿度传感器
手机端工具：nRF Connect
调试接口：板载 MCU-Link / CMSIS-DAP
通信方式：BLE Advertising + BLE GATT
开发环境：VS Code + MCUXpresso for VS Code + MCUXpresso SDK + Arm GCC + CMake + Ninja
SHTC3 与 FRDM-MCXW71 的连接方式如下：
SHTC3 VCC → 3V3 SHTC3 GND → GND SHTC3 SDA → PTB4 SHTC3 SCL → PTB5
这里需要注意一点：FRDM-MCXW71 板上的 PTB4 同时与板载蓝色 LED 相关，因此在本项目中 PTB4 被用作软件 I2C 的 SDA 后，不再建议同时用于 LED 控制，避免引脚功能冲突。
3.1 安装和检查 SPSDK 工具
烧录 NBU 固件需要使用 NXP SPSDK 工具，主要用到：
nxpdevscan blhost
如果命令行中无法识别这些命令，可以在 Python 虚拟环境中安装 SPSDK：
python -m pip install --upgrade pip python -m pip install --upgrade spsdk
安装完成后检查：
where nxpdevscan where blhost nxpdevscan --help blhost --help
3.2 进入 ISP / mboot 模式
开发板进入 ISP 模式后，使用 nxpdevscan 可以扫描到 mboot 设备。例如可以看到类似信息：
Connected NXP UART Devices Port: COM3 Type: mboot device
这里的 COM 口需要以实际电脑识别结果为准。本项目中识别到的是 COM3。
可以进一步使用：
blhost -p COM3 get-property 1
如果返回 Success 和 bootloader 版本信息，说明 ISP/mboot 通信正常。
3.3 烧录 NBU BLE 固件
确认 COM 口和 SB3 文件路径后，执行：
blhost -p COM3 receive-sb-file "C:xxxxfrdm_mcxw71mcuxsdkmiddlewarewirelessble_controllerbinmcxw71_nbu_ble_hosted.sb3"
烧录过程中不要拔掉 USB、不要复位开发板、不要关闭命令行窗口。等待进度到 100% 并返回 Success。
NBU 固件烧录完成后，需要复位或重新插拔开发板，使其退出 ISP 模式。之后再通过 VS Code / MCUXpresso for VS Code 下载主程序 ELF 文件。
4. 低功耗温湿度计设计思路
本项目的总体数据链路如下：
SHTC3 温湿度传感器 → FRDM-MCXW71 采集温湿度 → BLE 广播 Manufacturer Data → 手机 nRF Connect 扫描查看 → 手机连接 BLE GATT 服务 → READ / NOTIFY 获取温湿度
系统设计时分为两条数据通道。
第一条是 BLE 广播数据通道。该方式不需要手机连接，nRF Connect 只要扫描到设备，就可以在 Manufacturer Data 中看到温湿度数据。这种方式适合低功耗节点周期性广播状态，也适合快速演示。
第二条是 BLE GATT 数据通道。手机连接设备后，可以在 GATT 服务中看到 Temperature 和 Humidity 两个特征值。通过 READ 可以读取当前值，通过 Notify 可以让设备自动推送新数据。这种方式适合需要持续观察温湿度变化的场景。
为了兼顾演示效果和低功耗，项目分为调试版和低功耗版两种配置。调试版开启串口打印、缩短广播间隔、提高 Notify 频率，方便快速验证功能；低功耗版则关闭串口日志、拉长广播周期、降低温湿度采样频率，并启用低功耗框架。
5. 设计过程
5.1 BLE Peripheral 示例选择
在 MCUXpresso SDK 中，FRDM-MCXW71 提供了多个 BLE 示例，包括 Central、Peripheral、Shell、FSCI 等。由于本项目目标是让开发板作为温湿度传感器节点，被手机 nRF Connect 扫描和连接，因此应选择 Peripheral 方向的工程，而不是 Central 工程。
最终选择的基础工程为：
wireless_examples/reference_design/lowpower_peripheral/bm
选择裸机 bm 版本的原因是：工程结构相对简单，更接近传统单片机开发流程，适合在 STM32 裸机经验基础上继续迁移学习。
5.2 SHTC3 驱动设计
SHTC3 是一款 I2C 接口的温湿度传感器，常用 7-bit 地址为 0x70。基本测量流程为：
Wakeup → 发送测量命令 → 等待转换完成 → 读取 6 字节数据 → CRC 校验 → 换算温度和湿度 → Sleep
SHTC3 读取到的是原始 ADC 数据，需要转换为实际物理量。温度和湿度的常用换算公式为：
Temperature = -45 + 175 × rawT / 65536 Humidity = 100 × rawRH / 65536
为了让 BLE 数据更容易传输，本项目没有直接传浮点数，而是采用“实际值 ×100”的整数格式。例如：
28.62 ℃ → 2862 69.51 %RH → 6951
这样只需要 2 字节就可以表达温度或湿度，既节省 BLE 数据长度，也减少浮点处理带来的复杂度。
5.3 BLE 广播数据设计
广播数据使用 Manufacturer Data 携带温湿度。数据格式设计如下：
A1 01 TT TT HH HH BB SS
含义如下：
A1 项目标识 01 协议版本 TT TT 温度，小端格式，单位 0.01 ℃ HH HH 湿度，小端格式，单位 0.01 %RH BB 电量百分比，当前为演示值 SS 数据序号
例如 nRF Connect 扫描页看到：
A1 01 2E 0B 27 1B 64 00
解析如下：
2E 0B → 0x0B2E = 2862 → 28.62 ℃ 27 1B → 0x1B27 = 6951 → 69.51 %RH 64 → 100% 00 → 序号 0
这种广播方式的优点是手机不需要连接设备，只要扫描到广播包，就能看到温湿度数据。对于低功耗传感器节点来说，这是一种非常实用的数据上报方式。
5.4 GATT 服务设计
为了让 nRF Connect 连接后也能读取和订阅温湿度，本项目在 GATT 数据库中增加了温度和湿度特征值。
自定义服务 UUID 为：
01ff0200-ba5e-f4ee-5ca1-eb1e5e4b1ce0
服务下包含两个核心特征值：
Temperature UUID: 0x2A6E Properties: READ, NOTIFY
Humidity UUID: 0x2A6F Properties: READ, NOTIFY
READ 属性用于手机主动读取当前温湿度，NOTIFY 属性用于设备主动推送温湿度变化。
nRF Connect 连接后，需要分别点开 Temperature 和 Humidity，然后点击 Notify 图标。开启 Notify 后，开发板会周期性读取 SHTC3，并将最新温湿度推送到手机端。
5.5 Notify 自动刷新设计
最初版本中，连接后虽然可以看到 Temperature 和 Humidity 特征值，但需要手动 READ 才能看到数据变化。为了实现自动刷新，需要在程序中增加周期定时器。
基本逻辑如下：
手机连接设备 → 手机开启 Temperature Notify 或 Humidity Notify → 程序启动 SHTC3 周期采样定时器 → 定时读取 SHTC3 → 更新 GATT 数据库中的温湿度值 → 如果客户端订阅了 Notify，则发送通知 → 手机 nRF Connect 自动刷新显示
在调试阶段，Notify 周期设置为 1 秒，便于快速观察数据变化。低功耗版本中，Notify 周期改为 5 秒，以降低采样频率和 BLE 通信频率。
5.6 连接保持与超时处理
NXP 原低功耗示例中存在连接超时断开逻辑，适合演示“连接一段时间后自动断开并进入低功耗”的场景。但温湿度计项目更希望手机连接后持续观察数据变化，因此需要关闭或延长连接超时。
调试过程中发现，如果只把连接超时设置为 0，而不处理相关回调函数，工程可能出现未使用函数警告。由于工程开启了 -Werror，普通 warning 会被当成 error，导致编译失败。因此需要用条件编译处理连接超时相关代码，使其在超时功能关闭时不参与编译。
处理思路如下：
#if defined(gAppConnectionTimeoutInSecs_c) && (gAppConnectionTimeoutInSecs_c > 0) static void DisconnectTimerCallback(void* pParam); #endif
函数定义部分也采用相同方式包裹：
#if defined(gAppConnectionTimeoutInSecs_c) && (gAppConnectionTimeoutInSecs_c > 0)
static void DisconnectTimerCallback(void* pParam)
{
/* 超时断开处理 */
}
#endif这样当连接超时关闭时，相关函数不会被编译，自然也不会触发 defined but not used 错误。
5.7 低功耗优化
完成基本功能后，对工程进行低功耗方向优化。主要优化点如下：
第一，关闭 Debug Console 和串口打印。调试阶段串口非常有用，但最终低功耗版本中，UART 和 PRINTF 会增加功耗，因此关闭串口日志。
第二，增大广播间隔。调试阶段为了让手机快速搜索到设备，广播间隔设置较短；低功耗版本中将广播间隔调整为约 1 秒，降低广播频率。
第三，设置广播超时。设备广播一段时间后如果没有连接，可以停止广播并进入无 BLE 活动状态，等待后续定时唤醒。
第四，降低 Notify 频率。温湿度变化通常比较慢，没有必要 1 秒刷新一次。低功耗版本中将 Notify 周期设置为 5 秒，兼顾实时性和功耗。
第五，启用低功耗框架。允许系统在 BLE 空闲间隙、广播间隙和连接间隙进入低功耗状态。
低功耗相关配置示例如下：
#define gDebugConsoleEnable_d 0 #define PANIC_ENABLE_LOG 0 #define gAppUseSerialManager_c 0 #define gAppAdvertisingInterval 1600 #define gAppAdvTimeout_c 30 #define gAppWakeUpTimerAfterNoActivityMs 10000 #define gAppLowpowerEnabled_d 1 #define gAppShtc3NotifyIntervalMs_c 5000U
需要说明的是，低功耗版本为了降低功耗默认关闭了串口打印，因此烧录后串口没有输出是正常现象。验证功能时主要依靠 nRF Connect 扫描、连接和 Notify 显示。
7. 设计结果
经过调试后，系统实现了以下结果：
FRDM-MCXW71 可作为 BLE Peripheral 运行；
手机 nRF Connect 可以扫描到设备名 MCXW71_TH；
扫描页面可通过 Manufacturer Data 查看温湿度；
手机连接后可看到自定义 GATT 服务；
GATT 服务下包含 Temperature 和 Humidity 两个特征值；
Temperature 支持 READ 和 NOTIFY；
Humidity 支持 READ 和 NOTIFY；
开启 Notify 后，温湿度可以自动刷新；
低功耗版本关闭了串口打印，降低了广播频率和 Notify 频率；
项目完成了从 BLE 固件烧录、传感器采集、广播数据组织、GATT 服务扩展到低功耗优化的完整流程。
nRF Connect 中读取到的数据仍采用小端整数格式。
文末有工程文件，再文件中添加"__repo__"文件夹即可烧录。
frdmmcxw71_lowpower_reference_design_ble_peripheral_bm.zip
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