第10节-BLE协议链路层(LL)
本篇博客的学些要结合书籍《低功耗蓝牙开发权威指南,Robin Heydon著》第7章,实际上这书只是对蓝牙原版协议的简化、摘要。
回顾以前学过的《BLE协议各层的形象化理解》和《BLE协议各层数据格式概述》

一 链路层的5种状态:
就绪态(Stanby)、扫描态(Scanning)、广播态(Advertsing)、发起态(Initiating)、连接态(Connection)。
扫描态有2种子状态:被动扫描(Passive Scanning)、主动扫描(Active Scanning)
连接态有2种子状态:主(Master Role)、从(Slave Role)

二、数据格式:
LL层可以发出:广播包、数据包。Access Address等于0x8e89bed6时,是广播包;否则是数据包。
广播包
广播包有多种:
ADC_IND(通用广播)
ADV_DIRECT_IND(定向广播)
ADV_NONCONN_IND(不可连接广播)
ADV_SCAN_IND(可扫描广播)
SCAN_REQ(扫描请求)
SCAN_RSP(扫描响应)
CONNECT_REQ(连接请求)

2. 数据包
主设备连接从设备时,主设备分配一个32位的随机数并发送给从设备,这就是access address
access address被用来表示一个连接,在连接保持期间,access address不变。
对于同一个从设备,断开连接后再重新连接,access address会重新生成
数据包有2种:
发给链路层的控制包(LLID=11b)
空包,或发给上层L2CAP的数据包(LLID=01b,10b)
L2CAP的数据包很大时,可以拆分来多次发送,有起始包(LLID=01b)、延续包(LLID=10b)
这些包的数据格式,使用Wireshark很容易解析,只需要稍有了解即可。

三、自适应跳频:
对于广播包,会在37、38、39这3个广播信道循环发送;
对于数据包,会使用自适应跳频算法,在0~36这37个数据信道中挑选可用的信道。
主设备发出CONNECT_REQ时,会含有一个hop值,就是下面公式里的hopIncrement;还会含有一个Channel Map,它是一个37位的字段,每一位代表一个数据信道。某位为1,表示对应的信道可以使用;某位为0,表示对应的信道不可使用。
举例说明跳频算法(参考《低功耗蓝牙开发权威指南,Robin Heydon著》第7章)。
1. 在CONNECT_REQ中:
hop为7,
ChannelMap = 000111100000000011100000000001100000000 (bit 0对应Channel 0)
所以:
可用的信道Used = [9,10,21,22,23,33,34,35,36]
可用的信道数numUsed=9
2.跳频示例
连接事件:

主从设备之间可以发送数据,主设备可以从某个channel发送数据给从设备,从设备使用同一个channel向主设备回复数据。这一来一回就是一个连接事件。
有时候,从设备为了省电,没有回复数据,这也是一个channel;
主设备发送下一个包时,使用另一个channel,这是另一个连接事件。
|
连接事件 计数器 |
fn+1=(fn+hop)mod37 |
fn+1能用吗 |
remappingIndex = fn+1 mod 9 |
重映射的最终要用的信道 Used[remappingIndex] |
|
0 |
7 |
不 |
7 |
35 |
|
1 |
14 |
不 |
5 |
33 |
|
2 |
21 |
可 |
21 |
|
|
3 |
28 |
不 |
1 |
10 |
|
4 |
35 |
可 |
35 |
|
|
5 |
5 |
不 |
5 |
33 |
连接事件计数器为0时(一个事件对应一个channel),fn =0, hop=7----->fn+1= 7,从数组used中可以看出,fn+1是不能用的。因为used 数组中元素的个数为9,所以remappingIndex =7 mod 9 =7------->used[7]=35
连接事件计数器为1时,fn =7, hop=7----->fn+1=14,从数组used中可以看出,fn+1是不能用的。因为used 数组中元素的个数为9,所以remappingIndex =14 mod 9 =5------->used[5]=33
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