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编程问答

ble 空口包格式

發(fā)布時(shí)間：2023/12/14 编程问答 37 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 ble 空口包格式小編覺(jué)得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

文章目錄

一、ble 空口包簡(jiǎn)介
二、Uncoded PHY 包格式（LE 1M 或 LE 2M PHY）
- 1. Preamble
- 2. Access Address
- 3. PDU
- 4. CRC
- 5. Constant Tone Extension
三、Coded PHY 包格式（LE 1M PHY）
四、Advertising Channels PDU
- 1. Header
- - a. PDU Type
  - b. ChSel
  - c. TxAdd
  - d. RxAdd
  - e. Length
- 2. Payload
- - a. Advertising PDU
  - - i. ADV_IND
    - ii. ADV_DIRECT_IND
    - iii. ADV_NONCONN_IND
    - iv. ADV_SCAN_IND
  - b. Scanning PDU
  - - i. SCAN_REQ
    - ii. SCAN_RSP
  - c. Initiating PDU
  - - i. CONNECT_IND
五、Date Channels PDU
- 1. Header
- 2. Payload
- - a. LL Data PDU
  - b. LL Control PDU
  - - i. 0x00 - LL_CONNECTION_UPDATE_IND
    - ii. 0x01 - LL_CHANNEL_MAP_IND
    - iii. 0x02 - LL_TERMINATE_IND
    - iv. 0x03 - LL_ENC_REQ
    - 0x04 - LL_ENC_RSP
    - 0x05 - LL_START_ENC_REQ
    - 0x06 - LL_START_ENC_RSP
    - 0x0A - LL_PAUSE_ENC_REQ
    - 0x0B - LL_PAUSE_ENC_RSP
    - v. 0x07 - LL_UNKNOWN_RSP
    - vi. 0x08 - LL_FEATURE_REQ
    - 0x09 - LL_FEATURE_RSP
    - 0x0E - LL_PERIPHERAL_FEATURE_REQ
    - vii. 0x0C - LL_VERSION_IND
    - viii. 0x0D - LL_REJECT_IND
    - 0x11 - LL_REJECT_EXT_IND
    - ix. 0x0F - LL_CONNECTION_PARAM_REQ
    - 0x10 - LL_CONNECTION_PARAM_RSP
    - x. 0x14 - LL_LENGTH_REQ
    - 0x15 - LL_LENGTH_RSP
    - xi. 0x16 - LL_PHY_REQ
    - 0x17 - LL_PHY_RSP
    - 0x18 - LL_PHY_UPDATE_IND
    - xii. 0x19 - LL_MIN_USED_CHANNELS_IND
- 3. MIC

一、ble 空口包簡(jiǎn)介

BLE 工作在非授權(quán)的 2.4 GHz ISM 頻段，采用跳頻的方式來(lái)對(duì)抗干擾和衰落，定義了兩種調(diào)制方式：

強(qiáng)制調(diào)制方式：使用整形的二進(jìn)制頻率調(diào)制來(lái)最小化收發(fā)器的復(fù)雜性，符號(hào)率為 1 Msym/s，是設(shè)備必須支持的，支持兩種 PHY：
- LE 1M：Uncoded PHY，數(shù)據(jù)傳輸率為 1 Mb/s
- LE Coded：Coded PHY，Access Address、Coding Indicator、TERM1 數(shù)據(jù)傳輸率為 125 kb/s（S=8 coding），Payload 數(shù)據(jù)傳輸率為 125 kb/s（S=8 coding）或 500 kb/s（S=2 coding），由于引入了 FEC 編解碼以及 Pattern Mapper 和 Demapper，雖然增加了接收機(jī)復(fù)雜度降低了傳輸速率，但使得藍(lán)牙設(shè)備能更遠(yuǎn)距離的傳輸數(shù)據(jù)，從而更好地適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
可選調(diào)制方式：與強(qiáng)制調(diào)制方式類似，符號(hào)率為 2 Msym/s，是設(shè)備可選支持的，只支持一種 PHY：
- LE 2M，Uncoded PHY，數(shù)據(jù)傳輸率為 2 Mb/s

二、Uncoded PHY 包格式（LE 1M 或 LE 2M PHY）

1. Preamble

前導(dǎo)部分，是最先傳輸?shù)牟糠?#xff0c;用于接收方進(jìn)行頻率同步，符號(hào)時(shí)序評(píng)估和自動(dòng)增益控制訓(xùn)練，如果在 LE 1M PHY 上傳輸數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度為 1B，在LE 2M PHY 上傳輸數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為 2B
Preamble 是 1010 或者 0101 的序列，根據(jù) Access Address 的 LSB 來(lái)決定，LSB 是1，則前導(dǎo)是 1010，否則是 0101

2. Access Address

接入地址，空口包中標(biāo)識(shí)設(shè)備身份，根據(jù) Access Address 的不同，空口包分為兩種類型：

advertising channels PDU：固定為 0x8E89BED6，ADV_IND, SCAN_REQ, SCAN_RESP, CONNECT_IND 只能在 37/38/39 信道上傳輸
date channels PDU：一個(gè) 32bit 的隨機(jī)值，只在其余37個(gè)數(shù)據(jù)信道上傳輸，是連接成功后兩設(shè)備用于數(shù)據(jù)收發(fā)的

3. PDU

空口包數(shù)據(jù)部分，長(zhǎng)度 2 - 258 字節(jié)，包括 advertising channels PDU 和 date channels PDU

4. CRC

包含 PDU 域的 CRC 24 的數(shù)據(jù)

5. Constant Tone Extension

這個(gè)域是 BLE 5.1 新增的，最主要的功能是 AoA/AoD （藍(lán)牙定位）的應(yīng)用，是一個(gè)可選的數(shù)據(jù)項(xiàng)

三、Coded PHY 包格式（LE 1M PHY）

preamble
不編碼，共 80 bits,（重復(fù) 10 次 00111100 ）

CI(Coding Indicator)

PDU
同 Uncoded PHY，因 CI/TERM1/TERM2 占用了 1 個(gè)字節(jié)，其長(zhǎng)度 2 - 257 字節(jié)

四、Advertising Channels PDU

使用廣播信道的包有多種，如 ADV_IND, SCAN_REQ, SCAN_RESP, CONNECT_IND，其 AA 為特定值 0x8E89BED6，PDU 包括 Header 和 Payload

1. Header

a. PDU Type

b. ChSel

0 - 設(shè)備不支持信道選擇算法2
1 - 設(shè)備支持信道選擇算法2

c. TxAdd

0 - 設(shè)備地址是 public 類型
1 - 設(shè)備地址是 random 類型

d. RxAdd

0 - 對(duì)端設(shè)備地址是 public 類型
1 - 對(duì)端設(shè)備地址是 random 類型

e. Length

后面 Payload 的長(zhǎng)度，1 - 255 字節(jié)

2. Payload

a. Advertising PDU

i. ADV_IND

可連接的，可掃描的，不定向的廣播包，是經(jīng)典和常用的廣播包
可連接：其它設(shè)備可以發(fā)送 CONNECT_IND
可掃描：其它設(shè)備可以發(fā)送 SCAN_REQ，本設(shè)備也會(huì)回復(fù) SCAN_RSP

AdvA：本機(jī)即廣播者設(shè)備地址，由 header 中的 TxAdd 指示類型
AdvData：廣播數(shù)據(jù)，0 - 31 字節(jié)，可由本機(jī)即廣播者 Host 設(shè)置

ii. ADV_DIRECT_IND

可連接的，不可掃描的，定向的廣播包
定向的：廣播包是專門給某個(gè)指定設(shè)備用的，所以攜帶了對(duì)端的設(shè)備地址，因此也不再需要攜帶廣播數(shù)據(jù)

AdvA：本機(jī)即廣播者設(shè)備地址，由 header 中的 TxAdd 指示類型
TargetA：對(duì)端設(shè)備地址，由 header 中的 RxAdd 指示類型

iii. ADV_NONCONN_IND

不可連接，不可掃描，不定向的廣播包，沒(méi)有實(shí)際作用，只是在向空口發(fā)廣播包

AdvA：本機(jī)即廣播者設(shè)備地址，由 header 中的 TxAdd 指示類型
AdvData：廣播數(shù)據(jù)，0 - 31 字節(jié)，可由本機(jī)即廣播者 Host 設(shè)置

iv. ADV_SCAN_IND

不可連接，只可掃描，不定向的廣播包

AdvA：本機(jī)即廣播者設(shè)備地址，由 header 中的 TxAdd 指示類型
AdvData：廣播數(shù)據(jù)，0 - 31 字節(jié)，可由本機(jī)即廣播者 Host 設(shè)置

b. Scanning PDU

i. SCAN_REQ

當(dāng)掃描設(shè)備收到可掃描的廣播包后，掃描設(shè)備可發(fā)送 SCAN_REQ（active scanning 會(huì)發(fā)起掃描請(qǐng)求，passive scan 只接收廣播包不會(huì)發(fā)送掃描請(qǐng)求）

ScanA：本機(jī)即掃描者設(shè)備地址，由 header 中的 TxAdd 指示類型
AdvA：對(duì)端設(shè)備即廣播者設(shè)備地址，由 header 中的 RxAdd 指示類型

ii. SCAN_RSP

廣播設(shè)備收到 SCAN_REQ，則發(fā)送掃描響應(yīng) SCAN_RSP

AdvA：本機(jī)即廣播者設(shè)備地址，由 header 中的 TxAdd 指示類型
ScanRspData：掃描響應(yīng)數(shù)據(jù)，0 - 31 字節(jié)，可由本機(jī)即廣播者 Host 設(shè)置

c. Initiating PDU

i. CONNECT_IND

Initiating state 設(shè)備可以向 Advertising state 設(shè)備即廣播者發(fā)送 CONNECT_IND，然后進(jìn)入連接態(tài)，成為 Central，廣播設(shè)備成為 Perpheral

InitA：本機(jī)即發(fā)起連接的設(shè)備地址，由 header 中的 TxAdd 指示類型
AdvA：對(duì)端設(shè)備即廣播者設(shè)備地址，由 header 中的 RxAdd 指示類型
LLData：建立連接的鏈路信息
- AA：ACL 連接的 Access Address，由 Master 生成，是一個(gè)隨機(jī)數(shù)
- CRCInit：ACL 連接的 CRC 計(jì)算初始值，由 Master 生成，是一個(gè)隨機(jī)數(shù)
- WinSize：用于計(jì)算 transmitWindowSize（WinSize * 1.25 ms）
- WinOffset：用于計(jì)算 transmitWindowOffset（WinOffset * 1.25 ms）
- Interval：用于計(jì)算 connInterval（Interval * 1.25 ms）
- Latency：用于計(jì)算 connPeripheralLatency（Latency）
- Timeout：用于計(jì)算 connSupervisionTimeout（Timeout * 10 ms）
- ChM：Channel Map，表示哪些 date channels（0 - 36）可用，bit 置 1 - 可用，bit 置 0 - 不可用
- Hop：hopIncrement，取值 5 - 16，為了連接的穩(wěn)定性，雙方需要不斷的切換信道進(jìn)行跳頻，下一次交互選擇哪個(gè)信道是由算法決定的，hopIncrement 即是算法的參數(shù)
- SCA：centralSCA，表示 Central 的時(shí)鐘精度

五、Date Channels PDU

1. Header

LLID ：指示后面 payload 是數(shù)據(jù)面的還是控制面的，0b01 - 數(shù)據(jù)面，L2CAP后續(xù)分包，0b10 - 數(shù)據(jù)面，L2CAP 起始分包，0b11 - 控制面
NESN：下一個(gè)期望的對(duì)端包的 Sequence Number
SN：當(dāng)前包的 Sequence Number，與 NESN 一起決定了數(shù)據(jù)包是否傳輸 OK，進(jìn)行重傳和流控處理
MD：More Data，表示后面是否跟有更多的數(shù)據(jù)，有了這個(gè) MD 對(duì)端才會(huì)打開接收窗口繼續(xù)接收數(shù)據(jù)
CP：CTEInfo Present，1 - 表示 PDU header 有 CTEInfo，packet 有 Constant Tone Extension，0 - 表示沒(méi)有
Length：Playload + MIC 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，0 - 255（payload：0 - 251，MIC：4）
CTEInfo：packet 中 Constant Tone Extension 的類型和長(zhǎng)度

2. Payload

a. LL Data PDU

數(shù)據(jù)面數(shù)據(jù)包，Header LLID 是 0b01 或 0b10，整個(gè) Payload 都是上層 L2CAP 數(shù)據(jù)
由于空口包中 Payload 最大長(zhǎng)度為 251，由此計(jì)算 ATT_MTU 最大值為 247(251 - L2CAP Header(4))
由 LE_Read_Buffer_Size 返回的 Link Layer acl buffer 大小為 251，由此計(jì)算 ATT_MTU 最大值為 247(251 - L2CAP Header(4))
因此，最終 ATT_MTU 值應(yīng)該為 min(Payload - 4, acl_buffer_size - 4)，即兩者的較小值

b. LL Control PDU

控制面數(shù)據(jù)包，Header LLID 是 0b11。當(dāng) Connection 建立完成后，很多參數(shù)都固定下來(lái)了，如 transmitWindowSize，transmitWindowOffset，connInterval，connPeripheralLatency，connSupervisionTimeout 等，如何更改這些連接的參數(shù)呢，或者如何獲取對(duì)端設(shè)備的一些信息呢？
控制面包就是用于連接建立后進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的，此時(shí) Payload 由 Opcode 和 CtrData 構(gòu)成

i. 0x00 - LL_CONNECTION_UPDATE_IND

更新已建立的連接的參數(shù)，各字段值與 CONNECT_IND 中 LLDate 意義相同

ii. 0x01 - LL_CHANNEL_MAP_IND

更新已建立的連接的 Channel Map，即可用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺?#xff08;0 - 36）

ChM： 1- 信道可用，0 - 信道不可用
Instant：代表在多少個(gè) Event 的時(shí)候，雙方一起更新 Channel Map

iii. 0x02 - LL_TERMINATE_IND

向?qū)Χ嗽O(shè)備發(fā)出斷開連接請(qǐng)求

iv. 0x03 - LL_ENC_REQ

Rand: 隨機(jī)數(shù)，由 Host 生成
EDIV: encrypted diversifier
SKD_C: Central’s session key diversifier
IV_C: Central’s initialization vector

0x04 - LL_ENC_RSP

SKD_P: Peripheral’s session key diversifier
IV_P: Peripheral’s initialization vector

0x05 - LL_START_ENC_REQ

0x06 - LL_START_ENC_RSP

0x0A - LL_PAUSE_ENC_REQ

0x0B - LL_PAUSE_ENC_RSP

沒(méi)有CtrData數(shù)據(jù)

v. 0x07 - LL_UNKNOWN_RSP

UnknownType：收到的不能識(shí)別的 Opcode

vi. 0x08 - LL_FEATURE_REQ

FeatureSet：Central Link Layer 支持的 features 集合

0x09 - LL_FEATURE_RSP

FeatureSet：Peripheral Link Layer 支持的 features 集合

0x0E - LL_PERIPHERAL_FEATURE_REQ

FeatureSet: Peripheral’s Link layer 支持的 features 集合

vii. 0x0C - LL_VERSION_IND

viii. 0x0D - LL_REJECT_IND

0x11 - LL_REJECT_EXT_IND

擴(kuò)展的 reject 命令，如果對(duì)端設(shè)備 link layer不支持該命令(feature set bit is 0）, 則需要使用 LL_REJECT_IND

ix. 0x0F - LL_CONNECTION_PARAM_REQ

0x10 - LL_CONNECTION_PARAM_RSP

x. 0x14 - LL_LENGTH_REQ

0x15 - LL_LENGTH_RSP

MaxRxOctets: 發(fā)送設(shè)備的 connMaxRxOctets，不小于 27B
MaxRxTime: 發(fā)送設(shè)備的 connMaxRxTime，不小于 328us
MaxTxOctets: 發(fā)送設(shè)備的 connMaxTxOctets，不小于 27B
MaxTxTime: 發(fā)送設(shè)備的 connMaxTxTime，不小于 328us

xi. 0x16 - LL_PHY_REQ

0x17 - LL_PHY_RSP

TX_PHYS：發(fā)送設(shè)備首選的發(fā)送 PHY
RX_PHYS：發(fā)送設(shè)備首選的接收 PHY

0x18 - LL_PHY_UPDATE_IND

PHY_C_TO_P：Central 向 Peripheral 發(fā)送數(shù)據(jù)包使用的 PHY
PHY_P_TO_C：Peripheral 向 Central 發(fā)送數(shù)據(jù)包使用的 PHY
Instant：代表在多少個(gè) Event 的時(shí)候，雙方一起更新 PHY

xii. 0x19 - LL_MIN_USED_CHANNELS_IND

PHYS: Peripheral 使用的 PHYs
MinUsedChannels：Peripheral 使用的 PHYs 最小信道個(gè)數(shù)，取值 2 - 37

3. MIC

非加密的ACL連接，或者加密的ACL連接但payload長(zhǎng)度為0的時(shí)候，不包含該字段

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的ble 空口包格式的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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格式
ble

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