BLE技术参数（广播 连接 UUID 功耗）简介

1 技术背景

        BLE技术是蓝牙技术联盟（Bluetooth Special Interest Group,简称Bluetooth SIG）制定的通信协议，在协议被做成具体的代码之前，都只存在协议文档中，TI、Nordic、Silicon Labs等厂商，根据SIG发布的BLE技术协议，配合自身的芯片开发了一整套源码，并且这套源码通过了SIG的测试，也被叫做协议栈，协议栈是协议的实现。不同芯片厂商都有各自的协议栈，而这不同的协议栈，SIG是不允许厂商开源的，所以厂商们的BLE芯片资料中协议栈都是做成库的形式提供，只开放部分的API层，但实际对我们开发终端产品来说足够了。

        本次不介绍BLE技术的开发，主要涉及应用基础知识，在BLE实际应用中，即使没有蓝牙开发经验，但有必要掌握其关键参数，才能更好地把握其应用。我们需要掌握的参数有：广播间隔、连接间隔、连接过程、UUID和功耗等。下面将依次介绍，文档会根据实际情况不定期更新，也欢迎指正与分享补充！

2 蓝牙协议栈结构

2 广播（Advertising）

2.1 广播间隔（Advertising interval）

蓝牙协议栈规定蓝牙广播间隔在20ms~10.24ms之间，且是"0.625ms"的整数倍，是两次广播事件之间的最小时间间隔。

可以知道，广播间隔越小，广播时间发生越密，功耗越大。

2.2 广播事件(advertising event)

在一个广播事件中，广播包会分别在三个广播信道(37,38,39)中被发送一次。蓝牙芯片只有在广播事件期间才打开射频模块，这个时候功耗相对较高，其余事件蓝牙芯片处于休眠状态，因此平均功耗也非常低，不同厂商能做到的低功耗范围不同。

3 BLE连接通信

在BLE通信中，数据的接收和发送都发生在连接事件中，如下图，连接事件是周期性发生的，这个周期由连接参数决定。连接参数是由主机决定的，从机可以向主机发起更新连接参数请求，但是最终使用的参数是由主机决定的，主机可以接受也可以拒绝。

可以知道，连接间隔越小，连接事件的发生越密，功耗越大。

3.1 连接间隔(Connection interval)

连接间隔决定了主从设备间的交互间隔，指两个相邻的连接事件之间的间隔，参数范围在7.5ms--4s，且必须是1.25的整数倍。

3.2 连接事件（Connection Events）

主从设备之间的通信都是发生在连接事件中的，换句话说，在连接事件之外，主从设备之间不发送任何数据包，在BLE设备建立连接后，所有的通信事件都是通过连接事件进行。

连接成功后，主从机在每一个连接间隔开始的时候，都必须交互一次，即主机给从机发一个包，从机再给主机发一个包，整个交互过程称为一个连接事件。蓝牙芯片只有在连接事件期间才把射频模块打开，此时功耗比较高，其余时间蓝牙芯片都处于休眠状态，因此蓝牙芯片平均功耗非常低。主机不可能时时刻刻都有数据发给从机，所以主机大部分时候都是发的空包（empty packet）给slave。同样从机也不是时时刻刻都有数据给主机，因此从机回复给主机的包大部分时候也是空包。在一个连接事件期间，主机也可以发多个包给从机，以提高吞吐率。

3.3 Slave latency

如前所述，在每一个connection interval开始的时候，主机和从机必须交互一次，哪怕两者之间交互的是空包，但是如果从机定义了slave latency，比如Slave latency=6，此时Slave可以每6个Connection interval才回复一次master，也就是说slave可以在前面5个Connection interval期间一直休眠，直到第6个Connection interval到来之后，才回复一个packet给master，这样将大大节省slave的功耗，提高电池续航时间。当然如果slave有数据需要上报给master，它也可以不等到第6个connection interval才上报，直接像正常情况传输即可，这样既节省了功耗，又提高了数据传输的实时性。

3.4连接过程

下面描述蓝牙从机设备从被发现到被连接的整个过程（包括数据交互）：

首先要清楚的是，两个设备进入连接状态，发起方称为Master（主机），而广播方称为Slave（从机）。

在主从机建立连接之前，Advertiser需要先进行广播，如果Scanner不开启扫描窗口，就收不到Advertiser的广播，不仅Scanner要开启射频接收窗口，而且只有Scanner的射频接收窗口和广播发送的发射窗口匹配成功，才能收到从机的广播信号。由于这种匹配成功是个概率事件，因此Scanner扫到Advertiser也是一个概率事件，也就是说，Scanner有时候会很快扫到Advertiser，比如只需要一个广播事件，有时又会很慢才能扫到，比如可能需要3个广播事件甚至更多，一般来说3~4个广播间隔就能被扫到。

Advertiser广播，Scanner开着扫描模式（假设开的主动扫描），Scanner收到从机的广播包，就会发一个扫描请求，从机有扫描应答包的话回应答包，通过广播包和扫描应答包的属性判断可否连接，这时如果Scanner判断该从机可以被连接，则会发连接请求，此时Scanner转变为Initiator，然后从机发连接响应，约定时隙、连接间隔等连接参数，发起连接的为Master，被连接的为Slave。

3.5 角色总结

advertiser 发出广播的设备

observer或者Scanner  可以扫描广播的设备

initiator 能发起连接的设备

master或者central 连接成功后的主设备，即主动发起packet的设备

slave或peripheral 连接成功后的从设备，即被动回传packet的设备

4 UUID

蓝牙技术联盟制定了两种不同的UUID，一种是基本的UUID，一种是代替基本UUID的16位UUID。

所有的蓝牙技术联盟定义UUID共用了一个基本的UUID：0000xxxx-0000-1000-8000-00805F9B34FB

“xxxx”就是被用来歹意的部分。

5 参考文献

BLE简介及连接过程_谁de如花的博客-CSDN博客_ble连接过程

从空中截获BLE数据包看蓝牙5协议流程【第四部分：Ellisys蓝牙5连接分析】_BLECODER的博客-CSDN博客_蓝牙空中包分析

最后

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