一、总体进度
本项目以 B-WBA5M-WPAN 扩展板为核心、ST 官方 BLE_Sensor 工程为基线，已完成：1. 板载温度传感器 SHT40-AD1B 和三轴加速度计/陀螺仪 ISM330DHCX 的数据采集；2. Madgwick AHRS 姿态融合，输出 Roll 和 Pitch；3. 自定义 BLE GATT Telemetry 服务，通过 Notify 将温度、加速度和姿态角实时推送到手机端；4. 按键切换实时/低功耗工作模式；5. LED 显示广播、连接和模式状态；6. 低功耗模式下动态调整 BLE 广播/连接间隔和传感器采样率。
二、软件基线
开发环境：STM32CubeIDE + STM32CubeWBA Firmware Package V1.10.0。基线工程使用 ST 官方 B-WBA5M-WPAN BLE_Sensor 示例，该示例已包含 BLE 协议栈初始化和 I²C3 传感器驱动。
三、传感器数据采集
1. I²C 总线
板载 I²C3 使用 PA6（SCL）+ PA7（SDA），默认 100 kHz。两个传感器挂接在同一总线上：

设备	7 位地址
SHT40-AD1B	0x44
ISM330DHCX	0x6A

2. 温度采集
调用 BSP 接口 `BSP_ENV_SENSOR_GetValue(ENV_SENSOR_SHT40AD1B_0, ENV_TEMPERATURE, &temperature)`，读取浮点温度值。Telemetry 中以 `int16` 格式输出，单位为 0.01 °C。
3. 加速度和陀螺仪采集
使用 `BSP_MOTION_SENSOR_GetAxes(MOTION_SENSOR_ISM330DHCX_0, ...)` 获取三轴加速度和角速度。BSP 返回值是原始 ADC 计数与灵敏度的乘积，单位为 mg 和 mdps。进入 Madgwick 算法前做单位换算：
acceleration_g = (float)mg / 1000.0f;      // mg → ggyro_radians   = (float)mdps / 1000.0f * PI / 180.0f;  // mdps → dps → rad/s
四、姿态融合
使用 Madgwick AHRS 六轴融合算法。由于板载 ISM330DHCX 不含磁力计，本项目仅输出 Roll 和 Pitch，Yaw 因无绝对航向参考会漂移，仅作为调试观察值。
核心代码：
Madgwick_UpdateIMU(&filter, gx, gy, gz, ax, ay, az, dt);Madgwick_GetEuler(&filter, &roll_deg, &pitch_deg, &yaw_deg);
算法参数 β = 0.08，更新频率 20 Hz（50 ms）。经过实际验证，在静止平放时 Roll 和 Pitch 稳定在 0° ± 3° 以内。
关于 MotionFX：经检查，STM32CubeWBA V1.10.0 软件包中不含适用于本工程平台（Cortex-M33，硬浮点 ABI）的 MotionFX 库文件，因此本项目采用 Madgwick 方案，无任何外部依赖。
五、自定义 BLE Telemetry 服务
在保留官方 BLE Sensor 服务的前提下，新增一个独立的自定义 Telemetry Service。1. 服务信息：

项目	值
Service UUID	`7a112d90-425b-4e83-929b-1d6e7a200000`
Char UUID	`7a112d90-425b-4e83-929b-1d6e7a200001`
属性	Notify
数据长度	20 字节
更新频率	20 Hz

2. 数据格式（小端，LE）

偏移	字节	类型	含义
0	4	uint32	时间戳（ms）
4	2	int16	温度（0.01 °C）
6	2	int16	加速度 X（mg）
8	2	int16	加速度 Y（mg）
10	2	int16	加速度 Z（mg）
12	4	float	Roll（°）
16	4	float	Pitch（°）

3. nRF Connect 验证手机端 nRF Connect 扫描到设备 `WBA5M_27`，连接后展开服务列表，可以看到原有 BLE Sensor 服务和新增 Telemetry 服务。订阅 Notify 后持续接收 20 字节数据。板子平放时加速度 Z ≈ 1024 mg（约 1g），移动板子时加速度和姿态角实时变化。六、按键与 LED 交互
1. 按键
板载用户按键 B2（PC13）响应：

操作	功能
短按	切换实时采集模式 ↔ 低功耗监测模式
长按（3 秒）	进入深度休眠

2. LED
板载蓝色 LED（PA1）状态：

条件	LED 行为
BLE 广播中（未连接）	快速闪烁（约 2 Hz）
已连接、实时采集模式	常亮
已连接、低功耗监测模式	慢速闪烁（约 0.5 Hz）
深度休眠	熄灭

LED 刷新通过独立的上层应用定时器（250 ms 周期）和 sequencer 任务驱动，不阻塞 BLE 协议栈。
七、低功耗模式
低功耗监测模式下执行以下策略：1. 传感器采样率：从实时模式的 104 Hz 降至 12.5 Hz；2. BLE 连接间隔：从实时模式的约 20 ms 提升至约 500 ms，减少射频活动时间；3. BLE 广播间隔（未连接时）：从实时模式的 100 ms 调整为 1000 ms（1 s），符合申请方案中"广播间隔 100ms~1s 可调"的要求；4. LED：从常亮改为慢闪。
上述切换在按键事件中通过 `ApplyMode()` 函数统一执行。每次模式变更后通过 UART 输出当前 ODR、广播间隔和连接参数，方便调试。
两种模式下的参数差异如下，Telemetry 数据推送频率的变化在 nRF Connect 中可以直观看到：

模式	广播间隔（未连接）	BLE 连接间隔	传感器 ODR	Telemetry 发送频率
实时采集	100 ms	~20 ms	104 Hz	~20 Hz
低功耗监测	1000 ms	~500 ms	12.5 Hz	~2 Hz

STOP 低功耗模式已通过 `app_conf.h` 启用：
#define CFG_LPM_LEVEL               (1U)#define CFG_LPM_STOP1_SUPPORTED     (1U)#define CFG_LPM_STOP2_SUPPORTED     (0U)  /* 本 BLE_Sensor 基线未实现 STOP2 入口 */低功耗模式下，主循环空闲时自动进入 STOP1 深度休眠，按键 EXTI 唤醒；实时模式下限制为 SLEEP，保证数据采集和 BLE 推送不被中断。
八、关键技术点
1. 传感器单位转换
ISM330DHCX 驱动返回值说明：加速度灵敏度约为 0.061 mg/LSB，角速度灵敏度约为 8.750 mdps/LSB。BSP 已自动完成灵敏度乘算，应用层得到的 `GetAxes()` 返回值直接是 mg 和 mdps 单位，进入姿态算法前需手动转换为 g 和 rad/s。
2. Madgwick 初值问题
Madgwick 滤波器从单位四元数（q0=1）冷启动后，约需 0.5~1 秒收敛。该时间内 Roll/Pitch 输出可能会有短暂跳变，连接稳定后即可忽略。
3. Telemetry 独立运行设计
Telemetry 数据发送不依赖 Motion 或 Environmental Notify 是否开启。运动传感器和温度传感器定时器在初始化时即启动，无论手机端是否订阅，传感器数据始终采集并计算姿态。只有当手机端订阅了 Telemetry Notify 时，数据才会通过 BLE 发送。
4. BLE和服务共存
官方 BLE Sensor 服务保持不变，Telemetry 服务作为独立 Service 注册。二者共用同一 BLE Stack 和 GATT 数据库，在 `app_conf.h` 中已为 Telemetry 分配足够的 GATT 属性和缓冲区空间。
九、总结
本项目基于 STM32CubeWBA 官方 BLE_Sensor 工程，完成了从传感器采集、姿态融合、BLE 自定义服务到交互与低功耗模式的完整实现。