低功耗藍牙BLE之廣播

廣播

低功耗藍牙設備通過(guò)廣播信道發(fā)現其他設備，一個(gè)設備進(jìn)行廣播，而另一個(gè)設備進(jìn)行掃描。

廣播相關(guān)的參數大致有以下幾種：

1.Advertising interval

2.Advertising_Type

3.Own_Address_Type

4.Direct_Address_Type

5.Direct_Address

6.Advertising_Channel_Map

7.Advertising_Filter_Policy

8.Advertising Data

9.ScanReponse Data

Advertising interval  （廣播間隔）

設備每次廣播時(shí)，會(huì )在3個(gè)廣播信道上發(fā)送相同的報文。這些報文被稱(chēng)為一個(gè)廣播事件。除了定向報文以外，其他廣播事件均可以選擇“20ms ~ 10.28s”不等的間隔。通常，一個(gè)廣播中的設備會(huì )每一秒廣播一次。兩個(gè)相鄰廣播事件之間的時(shí)間稱(chēng)為廣播間隔。

但是，設備周期性的發(fā)送廣播會(huì )有一個(gè)問(wèn)題：由于設備間的時(shí)鐘會(huì )不同程度的漂移，兩個(gè)設備可能在很長(cháng)一段時(shí)間同時(shí)廣播而造成干擾。為防止這一情況的發(fā)生，除定向廣播之外的其他廣播類(lèi)型，發(fā)送時(shí)間均會(huì )被擾動(dòng)。實(shí)現該擾動(dòng)的方式為，在上一次廣播事件后加入“0 ~ 10ms”的隨機延時(shí)。這意味著(zhù)，即使兩個(gè)設備廣播間隔相同，并在相同信道及時(shí)間點(diǎn)上發(fā)送造成了沖突，但它們發(fā)送下一個(gè)廣播事件時(shí)也會(huì )有很大可能不再沖突。

所以，兩個(gè)相鄰的廣播事件的之間的時(shí)間間隔（T_advEvent）為：

T_AdvEvent = advInterval + advDelay

其中，advInterval 必須是“0.625ms”的整數倍，范圍是“20ms ~ 10.24s”之間。對于可掃描非定向廣播和不可連接非定向廣播這兩種廣播類(lèi)型，該值最好不小于100ms，即（160個(gè)0.625ms）。advDelay是Link Layer（鏈接層）分配的一個(gè)偽隨機數，它的范圍為“0 ~ 10ms”。

廣播包的截圖如下：

當然，實(shí)際設置過(guò)程中沒(méi)有廣播間隔參數，而是設置Advertising_Interval_Min（最小廣播間隔）和Advertising_Interval_Max（最大廣播間隔）這兩個(gè)參數來(lái)調整廣播間隔，它們都是以“0.625ms”為單位，如果要固定廣播間隔為某一個(gè)值，只需要將這兩個(gè)參數設置為同一個(gè)有效數值即可。

設置廣播間隔的方法如下：

//普通可發(fā)現模式下修改廣播間隔的方法

GAP_SetParamValue(TGAP_GEN_DISC_ADV_INT_MIN, advInt );//單位是0.625ms

GAP_SetParamValue(TGAP_GEN_DISC_ADV_INT_MAX, advInt );//單位是0.625ms

//有限可發(fā)現模式下修改廣播間隔的方法

GAP_SetParamValue( TGAP_LIM_DISC_ADV_INT_MIN, advInt );//單位是0.625ms

GAP_SetParamValue( TGAP_LIM_DISC_ADV_INT_MAX, advInt );//單位是0.625ms

下一篇博文會(huì )重點(diǎn)介紹廣播發(fā)現模式的有關(guān)內容。

Advertising_Type  （廣播類(lèi)型）

廣播的類(lèi)型一般分為四種，分別是：

1.可連接的非定向廣播（Connectable Undirected Event Type）。這是一種用途最廣的廣播類(lèi)型，包括廣播數據和掃描響應數據，它表示當前設備可以接受其他任何設備的連接請求。

鑒于此種廣播類(lèi)型用的最多，下面我們來(lái)討論一下此類(lèi)型下廣播事件中廣播包的發(fā)送情況，另外要注意在一個(gè)廣播事件中，前一個(gè)“ADV_IND PDUs”的開(kāi)始到相鄰的下一個(gè)“ADV_IND PDUs”的開(kāi)始處的時(shí)間要小于等于 10ms ：

第一種情況：僅僅有廣播 PDUs 。截圖顯示如下：

第二種情況：在廣播事件的中間有“SCAN_REQ”和“SCAN_RSP PDUs”。截圖顯示如下：

第三種情況：在廣播事件的結尾有“SCAN_REQ”和“SCAN_RSP PDUs”。截圖顯示如下：

第四種情況：在廣播事件的中間接收到“CONNECT_REQ PDU”的情況。截圖顯示如下：

此情況下，廣播事件會(huì )關(guān)閉，不會(huì )繼續在下一個(gè)信道上廣播。

2.可連接的定向廣播（Connectable Directed Event Type）。定向廣播類(lèi)型是為了盡可能快的建立連接。這種報文包含兩個(gè)地址：廣播者的地址和發(fā)起者的地址。發(fā)起者收到發(fā)給自己的定向廣播報文之后，可以立即發(fā)送連接請求作為回應。

定向廣播類(lèi)型有特殊的時(shí)序要求。完整的廣播事件必須每3.75ms重復一次。這一要求使得掃描設備只需掃描3.75ms便可以收到定向廣播設備的消息。

當然，如此快的發(fā)送會(huì )讓報文充斥著(zhù)廣播信道，進(jìn)而導致該區域內的其他設備無(wú)法進(jìn)行廣播。因此，定向廣播不可以持續1.28s以上的時(shí)間。如果主機沒(méi)有主動(dòng)要求停止，或者連接沒(méi)有建立，控制器都會(huì )自動(dòng)停止廣播。一旦到了1.28s，主機便只能使用間隔長(cháng)得多的可連接非定向廣播讓其他設備來(lái)連接。

當使用定向廣播時(shí)，設備不能被主動(dòng)掃描。此外，定向廣播報文的凈荷中也不能帶有其他附加數據。該凈荷只能包含兩個(gè)必須的地址。

3.不可連接的非定向廣播（Non-connectable Undirected Event Type）。僅僅發(fā)送廣播數據。

4.可掃描的非定向廣播（Scannable Undirected Event Type）。這種廣播不能用于發(fā)起連接，但允許其他設備掃描該廣播設備。這意味著(zhù)該設備可以被發(fā)現，既可以發(fā)送廣播數據，也可以響應掃描發(fā)送掃描回應數據，但不能建立連接。這是一種適用于廣播數據的廣播形式，動(dòng)態(tài)數據可以包含于廣播數據之中，而靜態(tài)數據可以包含于掃描響應數據之中。

注意：所謂的定向和非定向針對的是廣播的對象，如果是針對特定的對象進(jìn)行廣播（在廣播包PDU中會(huì )包含目標對象的MAC）就是定向廣播，反之就是非定向?？蛇B接和不可連接是指是否接受連接請求，如果是不可連接的廣播類(lèi)型，它將不回應連接請求?？蓲呙鑿V播類(lèi)型是指回應掃描請求。

不同的廣播類(lèi)型對掃描請求和連接請求的不同結果如下圖：

TI的CC2540和CC2541中廣播類(lèi)型的具體定義在“components/ble/include”目錄下的“Gap.h”文件中，如下：

/** @defgroup GAP_ADVERTISEMENT_TYPE_DEFINES GAP Advertising Event Types

 * for eventType field in gapAdvertisingParams_t

 * @{

 */

#define GAP_ADTYPE_ADV_IND                0x00  //!< Connectable undirected advertisement

#define GAP_ADTYPE_ADV_HDC_DIRECT_IND     0x01  //!< Connectable high duty cycle directed advertisement

#define GAP_ADTYPE_ADV_SCAN_IND           0x02  //!< Scannable undirected advertisement

#define GAP_ADTYPE_ADV_NONCONN_IND        0x03  //!< Non-Connectable undirected advertisement

#define GAP_ADTYPE_ADV_LDC_DIRECT_IND     0x04  //!< Connectable low duty cycle directed advertisement

/** @} End GAP_ADVERTISEMENT_TYPE_DEFINES */

其中“GAP_ADTYPE_ADV_HDC_DIRECT_IND”和“GAP_ADTYPE_ADV_LDC_DIRECT_IND”屬于定向可連接廣播類(lèi)型的兩種形式。

設置廣播類(lèi)型的方法：

GAPRole_SetParameter(GAPROLE_ADV_EVENT_TYPE, sizeof( uint8 ), &advType );

Own_Address_Type  （自身地址類(lèi)型）

Public Device Addrss：公有設備地址是設備所特有的并且是不可改變的。類(lèi)似網(wǎng)絡(luò )設備的MAC地址，它的長(cháng)度為48位。由兩部分組成：

Ramdom Device Address：隨機設備地址（私有設備地址），它也是48位。組成如下所示：

Direct_Address_Type  （定向地址類(lèi)型）

地址類(lèi)型同Own_Address_Type，具體內容如上。

Direct_Address  （定向地址）

定向設備地址如下所示：

Advertising_Channel_Map  （廣播信道）

廣播信道如下所示：

在一個(gè)廣播事件中，一個(gè)廣播包會(huì )在每個(gè)信道上進(jìn)行傳輸。顯示如下：

Advertising_Filter_Policy  （廣播過(guò)濾策略）

廣播過(guò)濾策略，對發(fā)來(lái)請求包的設備采用的過(guò)濾策略。如下所示：

對應上圖的內容解釋如下：

1.接受任何設備的掃描請求或連接請求。（Value：0x00）

2.僅僅接受白名單中的特定設備的掃描請求，但是接受任何設備的連接請求。（Value：0x01）

3.接受任何設備的掃描請求，但僅僅接受白名單中的特定設備的連接請求。（Value：0x02）

4.僅僅接受白名單中的特定設備的掃描請求和連接請求。（Value：0x03）

5.保留

Advertising And ScanReponse Data  （廣播和掃描回應數據）

廣播數據和掃描回應數據，它們的長(cháng)度都不能超過(guò)31個(gè)字節（0 ~ 31），數據的格式必須滿(mǎn)足下圖的要求，可以包含多個(gè)AD數據段，但是每個(gè)AD數據段必須由“Length：Data”組成，其中Length占用1個(gè)octet，Data部分占用Length個(gè)字節，所以一個(gè)AD段的長(cháng)度為：Length+1。格式圖如下所示：

設置廣播數據和掃描回應數據的方法如下：

GAPRole_SetParameter( GAPROLE_ADVERT_DATA,sizeof( advertData ), advertData );

GAPRole_SetParameter( GAPROLE_SCAN_RSP_DATA,sizeof ( scanRspData ), scanRspData );

廣播使能----打開(kāi)的方法：

uint8 adv_enable = TRUE;

GAPRole_SetParameter( GAPROLE_ADVERT_ENABLED, sizeof( uint8 ), &adv_enable );

廣播使能----關(guān)閉的方法：

uint8 adv_enable = FALSE;

GAPRole_SetParameter( GAPROLE_ADVERT_ENABLED, sizeof( uint8 ), &adv_enable );

附加知識點(diǎn)：Octet

在傳統的二進(jìn)制概念中，1 byte（字節）= 8 bit（位）。大多數因特網(wǎng)標準使用八位組（octet）這個(gè)術(shù)語(yǔ)而不是使用字節來(lái)表示8位的量。該術(shù)語(yǔ)起源于“TCP/IP”發(fā)展的時(shí)期，當時(shí)許多早期的工作是在諸如“DEC-10”這樣的系統上進(jìn)行的，然而這些系統的結構采用的字節（byte）長(cháng)度不是8位（bit），因此出現了octet的單位，即準確定義了

1 octet = 8 bit

原文鏈接：https://blog.csdn.net/zzfenglin/article/details/51165543