BLE链路层空中包格式
空中包格式
BLE链路层的空中包格式非常简单,它所有的空中包都遵循下图所示的格式:
有上图可见,BLE空中包由4个部分组成,他们分别是:
- 前导码(Preamble)
- 访问地址(Access Address)
- 协议数据单元(Protocol Data Unit)
- CRC
前导码占1个字节,访问地址占4个字节,PDU占2到257个字节,CRC占3个字节,一个完整的空中包大小为10个字节到265个字节之间
LSB(The Least Significant)表示最低有效位;MSB(The Most Significant)表示最高有效位。最低有效位最先被链路层发往空中,最高有效位最后发送。也就是说前导码最先被发送出去,其次是访问地址,再次是PDU,最后才是CRC
前导码(Preamble)
前导码占8个比特,所有广播信道中,空中包的前导码都是10101010b;数据信道中,空中包的前导码是10101010b或者是01010101
如果从电平的角度来说,前导码其实是一个高低变化矩形波,接收者可以将接收电路的频率同步到该矩形波的频率,这就是所谓的接收端频率同步的机制。通俗点讲就是,接收者可以借此预估出一个比特的起始位置以及一个比特的宽度,从而可以准确的接收后续每一个有效比特位。
同时,前导码标记着一个有效空中包的起始位置,避免空中无效数据的干扰。
访问地址(Access Address)
广播信道和数据信道中的访问地址是不同的。广播信道的访问地址固定为0x8E89BED6;数据信道的访问地址由发起者决定。因此简单理解就是,从访问地址首先可以区分,这个空中包是一个广播包还是一个连接态的数据包。
上文讲到了数据信道的前导码是10101010b或者是01010101b,其实这取决于数据信道中的访问地址的最低有效位是0还是1,如果是1,则前导码是01010101b,否则是10101010b
当发起者向广播者发起一个连接请求的时候,它会把访问地址的值放入连接请求的相应字段中,当链路层连接成功建立之后,双方进入到连接态,以后的空中包双方都使用这个访问地址进行通讯。
由此可见,访问地址也是跟一个具体的链路层连接相互绑定的。例如,一个设备跟多个设备都建立了链路层的连接,也就是说一个设备同时维护多个链接,当这个设备收到一个空中包的时候,它只需通过访问地址就可以知道该空中包是哪个连接的包了。
协议数据单元(Protocol Data Unit)
协议数据单元是空中包的有效载荷部分,不同类型的空中包,它的PDU都不相同,大致可分为广播信道的PDU和数据信道的PDU
BLE采用跳频机制,链路层一共有40个信道,其中3个信道是广播信道,另外37个信道是数据信道
当设备处于广播态或者发起态的时候,设备发送或者接收广播信道的PDU;当设备与另一个设备建立链路层连接之后,双方进入到连接态,他们发送或者接收数据信道的PDU
广播信道PDU
广播信道PDU的结构由两部分组成,分别是Header和Payload,如下图所示:
由上图可知,Header大小为16bits,也就是2个字节,Payload的长度由Header中的Length字段决定,那么先看下Header字段的组成,如下图所示:
Header字段由以下6个部分组成:
- PDU类型:广播包的类型
- RFU(Reserve For Future):保留未来使用
- TxAdd:发送者的地址类型
- RxAdd:接收者地址类型
- Length:Payload部分的长度
- RFU(Reserve For Future):保留未来使用
广播包的类型如下表所示:
PDU Type | Packet Name |
---|---|
0000 | 可连接非定向广播 (ADV_IND) |
0001 | 可连接定向广播 (ADV_DIRECT_IND) |
0010 | 不可连接广播 (ADV_NONCONN_IND) |
0011 | 扫描请求 (SCAN_REQ) |
0100 | 扫描响应 (SCAN_RSP) |
0101 | 连接请求 (CONNECT_REQ) |
0110 | 可扫描指示 (ADV_SCAN_IND) |
0111-1111 | 保留 (Reserved) |
这里不展开介绍各个包的类型了,以后的博文中会有详细介绍
数据信道PDU
数据信道PDU包含16比特的头部和一个⻓度可变的payload,以及可能还包含一个
MIC(Message Itegrity Check:消息完整性检查),数据信道PDU格式如下图所示:
其中Header的结构如下图所示:
Header包括6个部分:
LLID:
2个字节,表示这个包是LL Data PDU(链路层数据包)还是LL Control PDU(链路层控制包),它可能的取值如下:
- 00b:保留
- 01b:LL Data PDU(链路层数据包)或者是一个Empty PDU(空包)。如果是链路层数据包,由于一个过长的L2CAP包会被分片成多个包分别发送,这个包就是被分片之后的非第一个分片包
- 10b:LL Data PDU(链路层数据包),它表示未被分片的完整的数据包,或者是分片之后的第一个分片包。
- 11b:是LL Control PDU(链路层控制包)
NESN:
下一个包的序列号
SN:
空中包的序列号
MD:
More Data的意思,由于BLE是低功耗蓝牙,本质上采用的是睡眠唤醒机制,处于唤醒状态时发送和接收空中包,如果MD字段设置为1,则表示发送者后续还有更多的空中包要发送,以此通知接收者不要进入睡眠状态,要持续保持数据传输;如果该字段设置为0,则表示发送者没有更多的数据要发送了,可以进入睡眠状态了。
CRC
CRC是关于PDU部分数据完整性校验
BLE链路层空中包格式的更多相关文章
- 详解BLE 空中包格式—兼BLE Link layer协议解析
BLE有几种空中包格式?常见的PDU命令有哪些?PDU和MTU的区别是什么?DLE又是什么?BLE怎么实现重传的?BLE ACK机制原理是什么?希望这篇文章能帮你回答以上问题. 虽然BLE空中包(pa ...
- BLE链路层状态机初探
状态机 BLE链路层把所有的功能放到五种不同的状态中,在不同的状态分别执行不同的功能. 一般来说,BLE设备大致有这么几种状态:空闲,广播,扫描,发起连接和连接成功. 广播和扫描是相对应的,一个设备广 ...
- BLE链路层状态机
BLE的Link层,应当是了解BLE需要首先熟悉的一部分,BLE的Controller部分主要都在围绕这一部分实现的.Link层的内容规定了BLE底层是怎么实现蓝牙设备之间的控制,数据传输等等的.Li ...
- BLE广播信道空中包详解
广播信道空中包 在学习BLE的过程中,对于广播信道的空中包有许多混淆的地方,包括各个空中包的用途,帧格式等.现在想把他们做一个总结和归纳. BLE广播信道中的空中包分为有以下几种: 可连接非定向广播 ...
- 蓝牙BLE数据包格式汇总
以蓝牙4.0为例说明: BLE包格式有:广播包.扫描包.初始化连接包.链路层控制包(LL层数据包).逻辑链路控制和自适应协议数据包(即L2CAP数据包)等: 其中广播包又分为:定向广播包和非定向广播包 ...
- TCP/IP——链路层简记
在TCP/IP协议族中链路层的主要目的有三个: 1,为IP模块发送和接受IP数据报. 2,为ARP模块发送ARP请求和接受ARP应答. 3,为RARP模块发送RARP请求和接受RARP应答. 链路层包 ...
- BLE 5协议栈-链路层
文章转载自:http://www.sunyouqun.com/2017/04/page/3/ 链路层LL(Link Layer)是协议栈中最重要的一层. 链路层的核心是状态机,包含广播.扫描.发起和连 ...
- 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 ...
- TCP\IP协议实践:wireshark抓包分析之链路层与网络层
目录 TCP\IP协议实践:wireshark抓包分析之链路层与网络层 从ping开始 链路层之以太网封装 ip首部 开启ping程序,开始抓包 由一个ping的结果引出来的两个协议ARP ICMP ...
随机推荐
- Python数据读取函数
1.读取mat数据 import scipy.io as sio data_mat = sio.loadmat(data.mat) 官方文档 获取的数据为字典型,其中"data"为 ...
- Spring Boot移除内嵌Tomcat,使用非web方式启动
前言:当我们使用Spring Boot编写了一个批处理应用程序,该程序只是用于后台跑批数据,此时不需要内嵌的tomcat,简化启动方式使用非web方式启动项目,步骤如下: 1.在pom.xml文件中去 ...
- 安鸾渗透实战平台-PHP代码练习
0x00 前言 --工欲善其事,必先利其器 0x01 代码理解 (1)linux命令 pwd 查看当前工作目录的完整路径 cd / 切换到根目录 ls / 查看根目录下的所有目录和文件 cat /[f ...
- ELK----elasticsearch7.10.1安装配置
环境: vmware centos7 1.下载适合自己的es版本 https://www.elastic.co/cn/downloads/past-releases/elasticsearch-7-1 ...
- 面试题-python 如何读取一个大于 10G 的txt文件?
前言 用python 读取一个大于10G 的文件,自己电脑只有8G内存,一运行就报内存溢出:MemoryError python 如何用open函数读取大文件呢? 读取大文件 首先可以自己先制作一个大 ...
- 如何在 ASP.NET Core 中写出更干净的 Controller
你可以遵循一些最佳实践来写出更干净的 Controller,一般我们称这种方法写出来的 Controller 为瘦Controller,瘦 Controller 的好处在于拥有更少的代码,更加单一的职 ...
- 【译】Visual Studio 的 Razor 编辑器的改进
自从我们在一个通用的 Razor 语言服务器上发布了 Visual Studio 的一个新的实验性 Razor 编辑器的第一个预览版以来,已经过去了6个月,现在是时候更新一下我们的进展了.团队一直在努 ...
- [笔记] CRT & exCRT
[笔记] CRT & exCRT 构造法 求多组\(x \equiv r_i (\bmod d_i)\)的解,\(d_i\)互质 余数\((r_i = remainder)\),除数\((d_ ...
- Canal高可用架构部署
一.前言 canal 是阿里的一款开源项目,纯 Java 开发.基于数据库增量日志解析,提供增量数据订阅&消费,目前主要支持了 MySQL(也支持 mariaDB). canal 模拟 mys ...
- vue中的.sync修饰符用法
在项目中接触到父组件传值给子组件的时候,想在子组件改变父组件传的值.(比如用于弹窗关闭) 但是正常来说,vue2是不允许子组件直接改父组件传进去的值的. 所以我们需要在子组件内定义自定义事件,通知父组 ...