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蓝牙低功耗BLE协议简介

通信网络 | 发布时间:2017-11-24 | 人气: | #评论# |本文关键字:BLE,蓝牙,协议
摘要:1、蓝牙低功耗协议建构/配置 (1)协议栈又两个主要部分组成: -Controller -Host (2)Profiles和Application位于host的GAP和GATT层的最顶端。 (3)对于单设备解决方案来说,host,controller,profiles和application集成在

1、蓝牙低功耗协议 建构/配置

(1)协议栈又两个主要部分组成:

- Controller

- Host

(2)Profiles和Application位于host的GAP和GATT层的最顶端。

(3)对于单设备解决方案来说,host,controller,profiles和application集成在同一块芯片上。

(4)对于双设备解决方案来说,BLE的controller布局在一块设备上,而host,application和profiles分开布局。

(5)对于网络处理器来说,host和controller布局在一起,而application和profiles位于另一块设备上(例如PC机或外部微控制器)。

(6)CC254x可以支持上面任何一种配置。

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2、物理层(Physical Layer)

(1)射频

-工作在2.4GHz的ISM频段。

-GFSK调制

-40个通道,每个通道2MHz

·3个广播通道

·37个数据通道

(2)物理层看可以与经典蓝牙合并在一个双模设备。

(3)2MHz的间隔能更好的减少相邻通道之间的干扰。

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 3、链路层(Link Layer)

(1)六种链路层状态

-待机(Standby):设备不传输不接收数据,不可连接到其他设备。

-广播(Advertiser):周期地广播通告。

-扫描(Scanner):主动查找通告。

-发起连接(Initiator):主动向其他设备发起连接。

-主机(Master):作为主机角色连接到其他设备。

-从机(Slave):作为从机角色连接到其他设备。

(2)BLE是星型拓扑结构

-主设备管理连接,可以连接多个从设备(最多7个设备)。

-从设备只能连接一台主设备。

(3)广播事件

·设备在广播状态下传输广播数据

-广播包可以包含数据

-广播包既可发给指定的设备,也可发送个无指定的设备。

-广播设备可以设置可连接和不可连接。

·在一次广播事件中,广播包会同时发送到3个广播通道(37,38,39)。

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 (4)广播间隔

·广播间隔决定两次广播事件的最小时间间隔。

·广播间隔时间的范围为:20ms~10.24ms。

·链路层可生成一个0~10ms之间的随机广播延时时间, 用来调整广播间隔,这样做的为了防止多个设备之间的在同时间发送广播而造成干扰。

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 (5)广播类型

·广播包包含数据,所以不用连接就可以收到广播数据。

·四种广播类型

-未指定、可连接:任何扫描设备都可以连接广播设备。

-指定、可连接:只有指定的设备才能连接广播设备。

-未指定、不可连接:任何设备都不可连接广播设备,主要用于广播数据。

-可发现、不可连接:任何扫描设备都可以向广播设备请求更多的信息,但都不能连接它。

(6)扫描过程

·被动扫描

-扫描者可以监听广播频道的广播包。

-当接受到一个广播包后,将其上传至host层。

·主动扫描

-扫描者监听广播频道的广播包。

-当接收到广播包后后,回应一个”scan request”包。

-接着广播设备回应一个”scan response”包。

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 (7)连接过程

·在扫描者扫描到一个可连接的广播信息后,可以通过发送”connection request”数据包给广播者来发起连接。

·connection request包含从机设备链接层的设置参数,这些 参数声明了连接时的通道与时序要求。

·如广播设备接受了连接,则两个设备都进入了连接状态,其中连接发起者作为主机,广播设备作为从机。

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 (8)链接参数

·通道映射(Channel Map)-初始化连接时的数据通道。

·跳增(Hop Increment)-决定下次事件发生的通道,通过算法随机选择5~16之间的通道。

·连接间隔(Connection Interval)-每次发起连接事件的间隔,连接间隔范围为7.5ms~4.0s,以1.25ms为单位变化。

·监督超时(Supervision Timeout)-监督超时的范围为100ms~32.0s,以10ms为单位变化。当两个设备的连接事件间隔超过这个监督超时值时,则断开连接。监督超时必须大于(1 + slaveLatency)*(ConnInterval)。

·从机延时(Slave Latency)-通过设置从机延时可忽略一定次数的连接事件。从机延时可设置的范围为0~499,但不能超过((supervisionTimeout)/connInterval-1)。

(9)连接事件

·两个已连接的设备的所有通讯发生在连接事件中。

·连接事件周期性地发生,这个周期由连接间隔参数指定。

·每次连接事件都发生在0~36之间的一个数据通道,由跳增参数决定下次连接事件的通道。

·在每次连接事件中,主机先发起通讯,而从机则在150us延时后响应。

·主机与从机可在单次连接事件进行多次数据传输。

·即使没有数据要传输,连接事件依然要执行,这样就可以确认另一方是否处于连接状态。

(10)从机延时

·从机延时允许从机设备在没有数据发送时,可跳过一定次数的连接事件。

·通过设置从机延时参数可决定可跳过连接事件的最大次数。

·如果在连接事件中,从机没有回应主机的数据包,则主机会一直重发这个数据包直到从机响应为止。

·完整的两次连接事件间隔有称作“有效连接间隔”。例如连接间隔为100ms,从机延时的设置为4,则有效连接间隔为500ms。

·从机延时值可以是0~499之间任何值,但实际上有效连接间隔必须小于32.0s。

蓝牙低功耗BLE协议简介

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 (11)连接参数权衡设置

·缩短连接间隔

-提高主机与从机设备的功耗

-提高数据吞速度

-缩短数据通讯等待时间

·加长连接间隔

-降低主机与从机设备的功耗

-降低数据吞吐速度

-增加数据通讯等待时间

·减少从机延时或设为0

-增加功耗

-更快接收主机发送过来的数据

·增加从机延时

-降低功耗

-接收主机发送过来的数据速度降低

(12)连接更新请求

·如果从机不想使用当前的连接参数,可以向主机发送连接更新请求。

·连接更新请求允许从机设备请求期望的连接间隔范围、从机延时和监督超时时间。

·从机设备任何时间都可发送连接更新请求,这样就允许从机设备的应用程序可动态地调整连接参数。

(13)终止连接

·无论是主机还是从机都可无条件终止当前连接。

-一方请求终止连接,另一端则必须在连接断开前响应。

·监督超时可导致连接终止。

-监督超时参数指定主机或从机接收链路层数据包的最大时间间隔。

-监督超时必须大于有效连接间隔,且必须小于32.0s。

-主机和从机拥有自己的监督定时器,每次收到数据包时清零监督计数值。

-一旦监督听定时器的定时值超过监督超时值,就认为失去连接并退出连接状态,回到广播、扫描或待机状态。

责任编辑:蓝牙
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