低功耗藍(lán)牙BLE之廣播

廣播

低功耗藍(lán)牙設(shè)備通過廣播信道發(fā)現(xiàn)其他設(shè)備，一個設(shè)備進(jìn)行廣播，而另一個設(shè)備進(jìn)行掃描。

廣播相關(guān)的參數(shù)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(shè)備每次廣播時，會在3個廣播信道上發(fā)送相同的報文。這些報文被稱為一個廣播事件。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，一個廣播中的設(shè)備會每一秒廣播一次。兩個相鄰廣播事件之間的時間稱為廣播間隔。

但是，設(shè)備周期性的發(fā)送廣播會有一個問題：由于設(shè)備間的時鐘會不同程度的漂移，兩個設(shè)備可能在很長一段時間同時廣播而造成干擾。為防止這一情況的發(fā)生，除定向廣播之外的其他廣播類型，發(fā)送時間均會被擾動。實現(xiàn)該擾動的方式為，在上一次廣播事件后加入“0 ~ 10ms”的隨機(jī)延時。這意味著，即使兩個設(shè)備廣播間隔相同，并在相同信道及時間點上發(fā)送造成了沖突，但它們發(fā)送下一個廣播事件時也會有很大可能不再沖突。

所以，兩個相鄰的廣播事件的之間的時間間隔（T_advEvent）為：

T_AdvEvent = advInterval + advDelay

其中，advInterval 必須是“0.625ms”的整數(shù)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型，該值最好不小于100ms，即（160個0.625ms）。advDelay是Link Layer（鏈接層）分配的一個偽隨機(jī)數(shù)，它的范圍為“0 ~ 10ms”。

廣播包的截圖如下：

當(dāng)然，實際設(shè)置過程中沒有廣播間隔參數(shù)，而是設(shè)置Advertising_Interval_Min（最小廣播間隔）和Advertising_Interval_Max（最大廣播間隔）這兩個參數(shù)來調(diào)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值，只需要將這兩個參數(shù)設(shè)置為同一個有效數(shù)值即可。

設(shè)置廣播間隔的方法如下：

//普通可發(fā)現(xiàn)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(xiàn)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

下一篇博文會重點介紹廣播發(fā)現(xiàn)模式的有關(guān)內(nèi)容。

Advertising_Type  （廣播類型）

廣播的類型一般分為四種，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型，包括廣播數(shù)據(jù)和掃描響應(yīng)數(shù)據(jù)，它表示當(dāng)前設(shè)備可以接受其他任何設(shè)備的連接請求。

鑒于此種廣播類型用的最多，下面我們來討論一下此類型下廣播事件中廣播包的發(fā)送情況，另外要注意在一個廣播事件中，前一個“ADV_IND PDUs”的開始到相鄰的下一個“ADV_IND PDUs”的開始處的時間要小于等于 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(jié)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，廣播事件會關(guān)閉，不會繼續(xù)在下一個信道上廣播。

2.可連接的定向廣播（Connectable Directed Event Type）。定向廣播類型是為了盡可能快的建立連接。這種報文包含兩個地址：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(yīng)。

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

當(dāng)然，如此快的發(fā)送會讓報文充斥著廣播信道，進(jìn)而導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)的其他設(shè)備無法進(jìn)行廣播。因此，定向廣播不可以持續(xù)1.28s以上的時間。如果主機(jī)沒有主動要求停止，或者連接沒有建立，控制器都會自動停止廣播。一旦到了1.28s，主機(jī)便只能使用間隔長得多的可連接非定向廣播讓其他設(shè)備來連接。

當(dāng)使用定向廣播時，設(shè)備不能被主動掃描。此外，定向廣播報文的凈荷中也不能帶有其他附加數(shù)據(jù)。該凈荷只能包含兩個必須的地址。

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

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(shè)備掃描該廣播設(shè)備。這意味著該設(shè)備可以被發(fā)現(xiàn)，既可以發(fā)送廣播數(shù)據(jù)，也可以響應(yīng)掃描發(fā)送掃描回應(yīng)數(shù)據(jù)，但不能建立連接。這是一種適用于廣播數(shù)據(jù)的廣播形式，動態(tài)數(shù)據(jù)可以包含于廣播數(shù)據(jù)之中，而靜態(tài)數(shù)據(jù)可以包含于掃描響應(yīng)數(shù)據(jù)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中會包含目標(biāo)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型，它將不回應(yīng)連接請求?？蓲呙鑿V播類型是指回應(yīng)掃描請求。

不同的廣播類型對掃描請求和連接請求的不同結(jié)果如下圖：

TI的CC2540和CC2541中廣播類型的具體定義在“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型的兩種形式。

設(shè)置廣播類型的方法：

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

Own_Address_Type  （自身地址類型）

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

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

Direct_Address_Type  （定向地址類型）

地址類型同Own_Address_Type，具體內(nèi)容如上。

Direct_Address  （定向地址）

定向設(shè)備地址如下所示：

Advertising_Channel_Map  （廣播信道）

廣播信道如下所示：

在一個廣播事件中，一個廣播包會在每個信道上進(jìn)行傳輸。顯示如下：

Advertising_Filter_Policy  （廣播過濾策略）

廣播過濾策略，對發(fā)來請求包的設(shè)備采用的過濾策略。如下所示：

對應(yīng)上圖的內(nèi)容解釋如下：

1.接受任何設(shè)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(shè)備的掃描請求，但是接受任何設(shè)備的連接請求。（Value：0x01）

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

4.僅僅接受白名單中的特定設(shè)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(yīng)數(shù)據(jù)）

廣播數(shù)據(jù)和掃描回應(yīng)數(shù)據(jù)，它們的長度都不能超過31個字節(jié)（0 ~ 31），數(shù)據(jù)的格式必須滿足下圖的要求，可以包含多個AD數(shù)據(jù)段，但是每個AD數(shù)據(jù)段必須由“Length：Data”組成，其中Length占用1個octet，Data部分占用Length個字節(jié)，所以一個AD段的長度為：Length+1。格式圖如下所示：

設(shè)置廣播數(shù)據(jù)和掃描回應(yīng)數(shù)據(jù)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：Octet

在傳統(tǒng)的二進(jìn)制概念中，1 byte（字節(jié)）= 8 bit（位）。大多數(shù)因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)使用八位組（octet）這個術(shù)語而不是使用字節(jié)來表示8位的量。該術(shù)語起源于“TCP/IP”發(fā)展的時期，當(dāng)時許多早期的工作是在諸如“DEC-10”這樣的系統(tǒng)上進(jìn)行的，然而這些系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用的字節(jié)（byte）長度不是8位（bit），因此出現(xiàn)了octet的單位，即準(zhǔn)確定義了

1 octet = 8 bit

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