LAT1297 藍牙廣播常見問題

作者：時間：2023-11-13 來源：ST

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1.前言

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/202311/452783.htm

本文是一些解決BLE廣播相關問題的經驗分享。對于用戶常常遇到的一些問題，比如廣播包最多能帶多少用戶數(shù)據，廣播名字怎么設置，廣播類型有哪些，為什么有些手機無法掃描到設備等問題，都將在本文得到解答。

2. BLE廣播最基礎知識

隨著BLE核心規(guī)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，僅討論傳統(tǒng)廣播的一些比較基礎的知識。

傳統(tǒng)廣播包含了4種廣播類型，這4種類型由兩個問題推論得出，即，是否可掃描和是否可連接。四種廣播類型的行為見圖1：

圖1. 廣播類型

普通廣播可掃描可連接，最多可帶62字節(jié)用戶數(shù)據，是最常見的廣播類型。其缺點是空中交互的時間長，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(jié)用戶數(shù)據，常常用于標簽類、資產追蹤類設備中，優(yōu)點是簡單、占用信道資源少，功耗低。

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

可掃描廣播主要為了解決了Beacon廣播帶數(shù)據量太小的問題。

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

每個AD structure = Length + AD Type + AD Data.

每個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(shù)值可以在以下網址查找：Assigned Numbers (windows.net)

圖2. 廣播數(shù)據和廣播響應數(shù)據格式

3. 手機找不到設備的普通廣播？

用戶使用手機的系統(tǒng)藍牙掃描周圍設備時，系統(tǒng)藍牙可以掃出一些設備，但自己的設備卻沒有掃描到？

先一句話概括：可能和手機的系統(tǒng)藍牙的過濾機制有關。

首先應該確保設備已經正常運行（可通過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）進行掃描，圖3為STBLE Toolbox工具的掃描頁面：

圖3. STBLE Toolbox

圖片.png

當發(fā)現(xiàn)手機BLE APP可以掃描到我們的設備時，那么這個問題基本可以確定是被系統(tǒng)藍牙過濾掉了。隨著市面上BLE產品的增多，手機系統(tǒng)藍牙設置一定的過濾機制是合理和必要的，這可以減少對用戶的干擾以便用戶可以比較快地在系統(tǒng)藍牙頁面找到需要連接的設備。關于手機系統(tǒng)藍牙的過濾機制，目前暫未找到相關規(guī)范文檔。而根據本人的應用經驗，在廣播設備中添加HID服務的UUID聲明，在大多數(shù)手機上都能逃出過濾機制。相關代碼見圖4：

圖4. HID服務UUID聲明

再次使用系統(tǒng)藍牙（iOS）進行掃描，設備出現(xiàn)在列表中，問題解決：

圖5. iOS系統(tǒng)藍牙

圖片.png

關于廣播字段中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？

這個問題和找不到設備的普通廣播的原因類似，可以先一句話概括：可能和手機系統(tǒng)藍牙的過濾機制有關。解決的辦法是找到一個可以掃描Beacon廣播包的APP，比如LightBlue等。

5. 廣播名顯示異常

這個問題有以下幾個場景：

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”名字的同一個設備。

2. 工程師在開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，固件上修改了設備名但無法修改成功，用iOS手機掃描出來一直是某個固定的名字，而當用Android手機掃描時，則一切正常。

一句話解答這個問題是：iOS手機遵循完整的設備名掃描機制，并且會保留已連接設備的信息。

在談論BLE設備的名字時，有的稱之為廣播名，有的稱為設備名，有的稱為本地名（local name），這些名字其實說的都是同一個東西，或者說同一個機制。該機制主要用于解決名字過長的問題。當名字過長時，由于廣播數(shù)據包容量有限、無法承載，藍牙核心規(guī)范采用的方法是，比如對于“STBLE_DEVELOPMENT_KIT”這個名字：

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”

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

1. 通過藍牙地址判斷該設備是否連接過

2. 當設備未連接過，掃描時顯示的是廣播包中的名字

3. 當設備已經連接過，無論廣播名如何更改，iOS系統(tǒng)只顯示device name 特征中的名字。

安卓系統(tǒng)暫未發(fā)現(xiàn)遵循以上規(guī)范的手機。驗證這個問題時，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