LAT1297 藍牙廣播常見(jiàn)問(wèn)題

1.前言

本文是一些解決BLE廣播相關(guān)問(wèn)題的經(jīng)驗分享。對于用戶(hù)常常遇到的一些問(wèn)題，比如廣播包最多能帶多少用戶(hù)數據，廣播名字怎么設置，廣播類(lèi)型有哪些，為什么有些手機無(wú)法掃描到設備等問(wèn)題，都將在本文得到解答。

2. BLE廣播最基礎知識

隨著(zhù)BLE核心規范版本的更新，藍牙廣播增加了很多特性，如擴展廣播，同步廣播等。本文不對這些特性做展開(kāi)，僅討論傳統廣播的一些比較基礎的知識。

傳統廣播包含了4種廣播類(lèi)型，這4種類(lèi)型由兩個(gè)問(wèn)題推論得出，即，是否可掃描和是否可連接。四種廣播類(lèi)型的行為見(jiàn)圖1：

圖1. 廣播類(lèi)型

普通廣播可掃描可連接，最多可帶62字節用戶(hù)數據，是最常見(jiàn)的廣播類(lèi)型。其缺點(diǎn)是空中交互的時(shí)間長(cháng)，比較占信道資源，功耗也比較高。

Beacon廣播不可連接不可掃描，最多只能帶31字節用戶(hù)數據，常常用于標簽類(lèi)、資產(chǎn)追蹤類(lèi)設備中，優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、占用信道資源少，功耗低。

直連廣播用于異常斷開(kāi)的設備可快速恢復連接。它不能帶自定義數據，只能帶6字節的主機藍牙地址。并且，它可以突破其它廣播類(lèi)型最低20ms的廣播間隔的限制，可實(shí)現<10ms的廣播間隔。

可掃描廣播主要為了解決了Beacon廣播帶數據量太小的問(wèn)題。

BLE的廣播數據和響應廣播數據格式如下圖，是由一個(gè)接一個(gè)AD structure組成。

每個(gè)AD structure = Length + AD Type + AD Data.

每個(gè)AD type 和對應AD Data 的詳細內容可以在Core Specification Supplement | Bluetooth? Technology Website中查看。 

詳細AD type 分配的具體數值可以在以下網(wǎng)址查找：Assigned Numbers (windows.net)

圖2. 廣播數據和廣播響應數據格式

3. 手機找不到設備的普通廣播？

用戶(hù)使用手機的系統藍牙掃描周?chē)O備時(shí)，系統藍牙可以?huà)叱鲆恍┰O備，但自己的設備卻沒(méi)有掃描到？

先一句話(huà)概括：可能和手機的系統藍牙的過(guò)濾機制有關(guān)。

首先應該確保設備已經(jīng)正常運行（可通過(guò)LOG信息、電流波形等）。其次，使用手機的BLE APP對設備（假設是STBLE_DEV）進(jìn)行掃描，圖3為STBLE Toolbox工具的掃描頁(yè)面：

圖3. STBLE Toolbox

當發(fā)現手機BLE APP可以?huà)呙璧轿覀兊脑O備時(shí)，那么這個(gè)問(wèn)題基本可以確定是被系統藍牙過(guò)濾掉了。隨著(zhù)市面上BLE產(chǎn)品的增多，手機系統藍牙設置一定的過(guò)濾機制是合理和必要的，這可以減少對用戶(hù)的干擾以便用戶(hù)可以比較快地在系統藍牙頁(yè)面找到需要連接的設備。關(guān)于手機系統藍牙的過(guò)濾機制，目前暫未找到相關(guān)規范文檔。而根據本人的應用經(jīng)驗，在廣播設備中添加HID服務(wù)的UUID聲明，在大多數手機上都能逃出過(guò)濾機制。相關(guān)代碼見(jiàn)圖4：

圖4. HID服務(wù)UUID聲明

再次使用系統藍牙（iOS）進(jìn)行掃描，設備出現在列表中，問(wèn)題解決：

圖5. iOS系統藍牙

關(guān)于廣播字段中ad type列表和UUID申明列表的詳細資料，可參閱文檔：Assigned Numbers (windows.net)

4. 手機找不到設備的Beacon廣播？

這個(gè)問(wèn)題和找不到設備的普通廣播的原因類(lèi)似，可以先一句話(huà)概括：可能和手機系統藍牙的過(guò)濾機制有關(guān)。解決的辦法是找到一個(gè)可以?huà)呙鐱eacon廣播包的APP，比如LightBlue等。

5. 廣播名顯示異常

這個(gè)問(wèn)題有以下幾個(gè)場(chǎng)景：

1. 使用 iOS手機掃描設備，掃到“a”名字的設備,而當連接、斷連一次該設備后，再次掃描，掃到了“b”名字的同一個(gè)設備。

2. 工程師在開(kāi)發(fā)過(guò)程中發(fā)現，固件上修改了設備名但無(wú)法修改成功，用iOS手機掃描出來(lái)一直是某個(gè)固定的名字，而當用Android手機掃描時(shí)，則一切正常。

一句話(huà)解答這個(gè)問(wèn)題是：iOS手機遵循完整的設備名掃描機制，并且會(huì )保留已連接設備的信息。

在談?wù)揃LE設備的名字時(shí)，有的稱(chēng)之為廣播名，有的稱(chēng)為設備名，有的稱(chēng)為本地名（local name），這些名字其實(shí)說(shuō)的都是同一個(gè)東西，或者說(shuō)同一個(gè)機制。該機制主要用于解決名字過(guò)長(cháng)的問(wèn)題。當名字過(guò)長(cháng)時(shí)，由于廣播數據包容量有限、無(wú)法承載，藍牙核心規范采用的方法是，比如對于“STBLE_DEVELOPMENT_KIT”這個(gè)名字：

1. 在廣播包中存放“STBLE_DEV”

2. 在連接成功后的device name 特征中存放“STBLE_DEVELOPMENT_KIT”

對于這個(gè)方法，iOS系統會(huì )以device name 特征中的名字為準，從而具有以下處理邏輯：

1. 通過(guò)藍牙地址判斷該設備是否連接過(guò)

2. 當設備未連接過(guò)，掃描時(shí)顯示的是廣播包中的名字

3. 當設備已經(jīng)連接過(guò)，無(wú)論廣播名如何更改，iOS系統只顯示device name 特征中的名字。

安卓系統暫未發(fā)現遵循以上規范的手機。驗證這個(gè)問(wèn)題時(shí)，我們可以使用圖6代碼，將廣播包的名字和device name特征中的名字設置的不一樣

圖6. 設備名異常

用STBLE Toolbox掃描并連接設備并斷開(kāi)。再次掃描時(shí)，APP和系統藍牙的名字將不相同，見(jiàn)圖7：

圖7. APP和系統藍牙顯示名字不同

6. 小結

在開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到和藍牙廣播相關(guān)的問(wèn)題時(shí)，基于本人的經(jīng)驗可按下以下步驟進(jìn)行逐一排查：

1. 確認系統正確發(fā)出廣播，可通過(guò)LOG信息和電流波形確認；

2. 工程師在開(kāi)發(fā)過(guò)程中修改藍牙外設固件時(shí)，最好使用 Public地址類(lèi)型并且每次下載固件前都改一下藍牙地址；

3. 了解藍牙的廣播類(lèi)型，有一些手機APP無(wú)法掃描Beacon類(lèi)設備，建議使用STBLE Toolbox工具或者LightBlue工具對設備進(jìn)行掃描；

4. 注意手機的系統藍牙有過(guò)濾機制，本文檔的第三章提及的解決方式，不能百分百逃過(guò)手機的過(guò)濾機制。當遇到有的手機無(wú)法掃描自己的BLE外設時(shí)，我們可以利用該手機系統藍牙已掃出的設備，對其廣播包進(jìn)行解析，找出其被該手機識別的廣播字段依據。

文檔中所用到的工具及版本

? SDK : STSW-BNRGLP-DK

? APP : STBLEToolbox

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