概述

Ble 數據傳輸分為兩種：

連接態數據傳輸
非連接態數據傳輸

連接態下的 BLE 終端分為 Master 和 Slave，它們之間的數據傳輸與非連接態時十分類似：

Connect Interval 中 Master 和 Slave 可做多次數據交互（上圖中只畫了一次）。
由 Master 先發， Slave 在收到數據 T_IFS
時間后進行響應。
Master 發送數據包的起始時刻必須在 Connect Interval 的起始位置。
Connect Interval 的長度 connInterval 由 Master 決定，必須為 1.25ms 的整數倍，范圍分別在 7.5ms~4000ms。
基 于 降 低 功 耗 的 考 慮 ， Master 和 Slave 可 適 當 降 低 數 據 交 互 的 頻 率 ， 即 在
connSlaveLatency 個 Connect Interval 中選擇特定一個做數據交互。參數 connSlaveLatency 由
Master發送個Slave。connSlaveLatency取值范圍0~((connSupervisionTimeout / (connInterval*2))
- 1)*1，并且小于 500，以保證不觸發 Master 和 Slave 長期沒有收到對方來包而判斷 connect
中斷。（參數介紹在第1章與第2章）

T_IFS概念：

數據交互過程中， BLE 終端總是交替發送數據包，數據包之間的時間間隔（本文中記
為 T_IFS），其基準值是 150us，考慮到數據包在空口上的傳輸時延以及 BLE 終端的處理時
間，協議允許該時間間隔有最大 2us 或 16us 的抖動。需要特別注意的是， BLE 協議不固定
一個數據包的傳輸時間，即任何 BLE 終端傳輸一個數據包的時間是可變的。

2.進入鏈接

2.1 情況1---Slave 收到 Master 發送的第一個 Packet

進入 connect 狀態后第一個 Connect Interval 的起始時刻由 Master 發送 CONNECT_REQ
后的第一個 Packet 確定，如下圖所示，其使用基于 Transmit Window 的機制。

CONNECT_REQ后的第一個 Packet，必須在第一個 Transmit Window 內。
Transmit Window 的長度transmitWindowSize 不 允 許 大 于 10ms 和 （ connInterval-1.25ms ）。
其 起 始 位 置 距 離CONNECT_REQ 結束位置的距離為（1.25ms+transmitWindowOffset）， transmitWindowOffset
是由 Master 確定的參數，取值必須為 1.25ms 的整數倍，范圍 0~connInterval。
當 Slave 收到該 Pakcet 之后，其默認該 Packet 的起始位置為首個 Connect Interval 的起
始位置，并以該時間點為基準計算其后的 Connect Interval 和 Connect Event 時間段

2.2 情況2---Slave 沒有收到 Master 發送的第一個 Packet

若 Slave 沒有收到 Master 發送的第一個 Packet，則其默認第一個 Connect Interval 的起
始位置為第一個 Transmit Window 的起始位置，并且在由此計算得到的第二個 Transmit
Window，并在其中接收 Master 發送的數據，如下圖所示，

此時Master可以通過沒有收到Slave反饋的數據包推斷出 Slave 沒有收到第一個 Packet。
然后預先配置的 transmitWindowSize 和 connInterval 等參數會保證 Master 發送的第二個Packet 時落在第二個 Transmit Window 中。

2.3 誤差考慮

考慮到 Master 和 Slave 的時鐘精度不同，以及無線信號在空口的傳輸時延， Slave 在計算 Transmit Window 時需要對其做適量的展寬， 如下式所示，

windowWidening = timeSinceLastAnchor*(masterSCA+slaveSCA)/10^6

windowWidening 表示展寬的時間寬度。
timeSinceLastAnchor 表示 Transmit Window起始時刻與上一次Slave收到的Master的Packet結束時刻的時間間隔。
masterSCA和slaveSCA分別表示 Master 和 Slave 的時鐘精度，單位為 ppm。
windowWidening 必須小于((connInterval/2)-T_IFS)，若 Slave 計算得到的windowWidening 不滿足該條件，則判定該 connect 失效，即刻退出

實際上 Slave 需要在(2* windowWidening+transmitWindowSize)的時間間隔內監聽 Master 發送的 Packet，

3.維護鏈接

3.1 時鐘同步

Master 和 Slave 的時間同步基于 Master 發送的 Packet 中的 Preamble 進行。
連接存續期間， Slave 已經根據接收到的 Master 的 Packet 中的 Preamble 調整自身時鐘以保證 Master 同步。
即使 Packet 的 CRC 錯誤，只要 Preamble 被檢測到， Slave 也需要進行該調整。而對于頻率同步

3.2 參數更新

該流程用于 connect 的參數更新，由 Connection Parameter Request Procedure 觸發，Master 向 Slave 發送 LL_CONNECTION_UPDATE_REQ PDU， Slave 收到后根據其要求在特定時刻更新相應的 connect 參數。如下圖所示：

若 接 收 方 不 能 正 確 解 析 LL_CONNECTION_PARAM_REQ PDU ， 則 回 復LL_UNKNOWN_RSP PDU；
若接收方不能支持 LL_CONNECTION_PARAM_REQ PDU 中的參數要求，則回復 LL_REJECT_IND_EXT PDU（Error Code 填寫為 0x20 和 0x1E，分別對應不能支持和參數非法兩種情況）。
若 Master 在觸發 Connection Parameter Request Procedure 或 Connection Update Procedure 時收到了 Slave 發送的 LL_CONNECTION_PARAM_REQ PDU，則回復 Error Code為 0x23 的 LL_REJECT_IND_EXT PDU；
若 Master 在觸發 Channel Map Update Procedure 時收到了 Slave 發送的 LL_CONNECTION_PARAM_REQ PDU，則回復 Error Code 為 0x2A 的LL_REJECT_IND_EXT PDU。否則，若接收方為 Slave，其回復 LL_CONECTION_PARAM_RSP PDU（其內容需要和LL_CONECTION_PARAM_REQ PDU 保 持 一 致 ）， 然 后 等 待 MASTER 發 LL_CONNECTION_UPDATE_REQ PDU 觸發新的 CONNECTION 參數生效；若接收方為MASTER，則其直接發送 LL_CONNECTION_UPDATE_REQ PDU 觸發新CONNECTIO參數生效。
需 要 特 別 強 調 的 是 ， 該 過 程 中 MASTER 和 SLAVE 都 可 以 發 送LL_CONNECTION_PARAM_REQ PDU 觸發 CONNECTION 參數更新，但只有 MASTER 才
能發送 LL_CONNECTION_UPDATE_REQ PDU 觸發新的 CONNECTION 參數生效。
新的 CONNECTION 參數生效時間由 LL_CONNECTION_UPDATE_REQ PDU 中的
Instant 字段確定，該字段指示了新參數生效的 connEventCount，如下圖所示，
connEventCount的含義：對于每個鏈路層連接，主設備和從設備都應具有16位連接事件計數器（connEventCounter），其中包含值connEventCount。 它應在連接主機發送的第一個連接事件上設置為零。 對于主設備發送的每個新連接事件，它應加1; connEventCounter將從0xFFFF溢出到0x0000。 此計數器用于同步鏈路層控制過程。（BLUETOOTH SPECIFICATION Version 4.2 [Vol 6, Part B]）

若在接收到 LL_CONNECTION_UPDATE_REQ PDU 的 Connect Interval 里， SLAVE 發現 Instant<(connEventCount-6) 或 (Instant-connEventCount)mod65536>32766 ， 則 判 斷 當 前CONNECTION 中斷，需立即進入 STANDBY 狀態。在新參數生效的第 connEventCount 個 Connect Interval 里， SLAVE 需要使用 Transmit Window 機制重新確定 Connect Interval 的起始時刻

若參數在connect下更新了， Master 和 Slave 需要像初始建立連接一樣，使用Transmit Window 的機制重新確定 connect interval 的起始時間點，如下圖所示：

connIntervalOLD和 connIntervalNEW分別表示更新前后的 connInterval。
為進一步降低 Slave 的功耗，協議在 Connection Parameter Request Procedure 中引入了Offset0~5 和 ReferenceConnEventCount 等字段指示新的 Connect Interval 的起始位置

3.3重傳機制

處于連接態的兩個 BLE 終端使用簡單的"停等"機制進行通信，如下圖所示，

每個 BLE 終端都維護兩個 1 bit 參數： transmitSeqNum 和 nextExpectedSeqNum，分別指示當前傳輸的數據包序號和下一個期待接收的數據包序號，它們與 Packet 中的 SN 和 NESN字段一起維護 Master 和 Slave 之間的重傳機制。 transmitSeqNum 和nextExpectedSeqNum 在 connect 建立時都初始化為 0。
發送數據包時，對于 SN 字段，若數據包為新傳，則設置為自身 transmitSeqNum 取值，否者與上一次傳輸一致；對于 NESN 字段，始終設置為自身 nextExpectedSeqNum 取值。
接收數據包時， transmitSeqNum 和 nextExpectedSeqNum 按照如下原則進行更新，若 SN 字 段 與 自 身 nextExpectedSeqNum 一 致 ， 則 表 明 該 數 據 包 為 重 傳 ，nextExpectedSeqNum 不變；否者為新傳，并且需要將自身 nextExpectedSeqNum 取反。若 NESN 字段與自身 transmitSeqNum 一致，則表明接收到 NACK，即上一次自己
發送的數據包失敗，需要重發；否者表明收到 ACK，需要發送新的數據包，并且
將將自身 transmitSeqNum 取反。若接收到的數據包 CRC 錯誤，則不更新 transmitSeqNum 和 nextExpectedSeqNum，并重發上一次自己發送的數據包（判定收到了 NACK）

簡單總結：

Master只更新SN
Slave只更新NESN
當Slave收到一包，NESN == SN時，認為是新包；
當Master收到一包， NESN和SN不同，認為是新包；
當Slave收到一包，NESN != SN時，認為是重發包；
當Master收到一包， NESN和SN相同時，Master重傳上一包；

4.退出鏈接

4.1無數據關閉

MD 字段置 1，表示發送方還有數據需要傳輸，否者表示沒有數據傳輸。
在一個 Connect Interval 內，若 Master 和 Slave 都將 MD 字段置 0，則當前 Connect Interval 為最后一個 Connect Interval，它們將關閉此 Connect；否者 Master 和 Slave 在下一個 Connect Interval 繼續數據傳輸。

4.2 Termination Procedure 關閉

Master（或 Slave）發送 LL_TERMINATE_IND PDU 到 Slave（或 Master），同時啟動定 時器（Tterminate）；
Slave（或 Master）收到后回復 ACK，同時關閉 connect；
收到 ACK 的 Master （或 Slave）則判定 connect 關閉。
若 Master（或 Slave）沒有收到 ACK，其在 Tterminate 超時后仍然判定 connect 關閉，不在 發送數據包。
若 Slave（或 Master）一直沒有收到 LL_TERMINATE_IND PDU，則可由于SUPERVISION TIMER 超時而關閉 connect。

4.3 SUPERVISION TIMER 超時關閉

具體介紹在第1章第5小節。

4.4 異常關閉

主要是信令流程中 Master 和 Slave 的信令交互出現了異常，它們都默認退出 connect。 除此之外，本章中提到的計算 windowWidening 超出范圍也會導致退出 connect。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的6.BLE---数据传输的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。