低功耗藍(lán)牙芯片的廣播通道技術(shù)分析

低功耗藍(lán)牙芯片的廣播通道

從藍(lán)牙規(guī)范4.0開始，標(biāo)準(zhǔn)引入了低功耗藍(lán)牙，簡(jiǎn)稱ULP或BLE。這種低功耗藍(lán)牙芯片的工作狀態(tài)大部分時(shí)間是在休眠狀態(tài)，當(dāng)有事件喚醒的時(shí)候，設(shè)備進(jìn)入連接狀態(tài)。這樣在整體的工作周期中，相比４。０之前的標(biāo)準(zhǔn)，ULP會(huì)節(jié)省更多的電能。

藍(lán)牙廣播是所有藍(lán)牙4.0以上設(shè)備必須支持的功能。它不涉及到更上層的連接層和協(xié)議層。因此利用藍(lán)牙廣播的數(shù)據(jù)包來傳遞的信息，在藍(lán)牙設(shè)備上具有更好的實(shí)時(shí)性和兼容性。同時(shí)藍(lán)牙廣播的字長(zhǎng)最多31個(gè)字節(jié)，特別適合一些小量數(shù)據(jù)的傳輸。比如溫度計(jì)等傳感器。

藍(lán)牙廣播通道的重要功能就是是用于發(fā)現(xiàn)設(shè)備（Discovering devices），發(fā)起連接（Initiating a connection）和發(fā)放數(shù)據(jù)（Broadcasting data）。

藍(lán)牙廣播通道的設(shè)立和作用

BLE 中有兩種角色“中心設(shè)備”（Central）和“外圍設(shè)備”（Peripheral）。中心設(shè)備可以主動(dòng)連接外圍設(shè)備，外圍設(shè)備發(fā)送廣播或者被中心設(shè)備連接。外圍通過廣播被中心設(shè)備發(fā)現(xiàn)，廣播中帶有外圍設(shè)備自身的相關(guān)信息。

廣播包有兩種：廣播包（Advertising Data）和響應(yīng)包（Scan Response），其中廣播包是每個(gè)設(shè)備必須廣播的，而響應(yīng)包是可選的。每個(gè)包都是31字節(jié)，數(shù)據(jù)包中分為有效數(shù)據(jù)（significant）和無效數(shù)據(jù)（non-significant）兩部分。

·有效數(shù)據(jù)部分：包含若干個(gè)廣播數(shù)據(jù)單元，稱為AD Structure。如圖中所示，AD Structure 的組成是：第一個(gè)字節(jié)是長(zhǎng)度值Len，表示接下來的Len個(gè)字節(jié)是數(shù)據(jù)部分。數(shù)據(jù)部分的第一個(gè)字節(jié)表示數(shù)據(jù)的類型AD Type，剩下的Len - 1個(gè)字節(jié)是真正的數(shù)據(jù)AD data。其中AD type非常關(guān)鍵，決定了AD Data的數(shù)據(jù)代表的是什么和怎么解析，這個(gè)在后面會(huì)詳細(xì)講；

·無效數(shù)據(jù)部分：因?yàn)閺V播包的長(zhǎng)度必須是 31 個(gè) byte，如果有效數(shù)據(jù)部分不到 31 自己，剩下的就用 0 補(bǔ)全。這部分的數(shù)據(jù)是無效的，解釋的時(shí)候，忽略即可。

廣播數(shù)據(jù)格式

所有的AD type的定義在文檔Core Specification Supplement中。 AD Type 包括如下類型：

發(fā)現(xiàn)設(shè)備（Discovering devices）

發(fā)起連接（Initiating a connection）的過程是低功耗藍(lán)牙芯片特有的設(shè)計(jì)，也是其快速建立連接的基礎(chǔ)。低功耗藍(lán)牙設(shè)備之間建立連接的過程如下：

傳播數(shù)據(jù)（Broadcasting data）

提供的MG127是內(nèi)部集成了發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、GFSK 調(diào)制解調(diào)器和 BLE 基帶處理的低功耗、低成本的 BLE 收發(fā)器。封裝采用 DFN3x3 ，只需搭配低成本 MCU 和少數(shù)外圍被動(dòng)器件，即可實(shí)現(xiàn) BLE 遙控、藍(lán)牙電子秤等應(yīng)用。巨微出產(chǎn)的BLE-Beacon芯片兼容iBeacon， Eddystone， 微信周邊等標(biāo)準(zhǔn)。適用場(chǎng)合有廣泛的短距離/室內(nèi)定位的應(yīng)用;廣泛的無線傳感系統(tǒng)和應(yīng)用;以BLE-Beacon方式操作的遙控器;點(diǎn)名器，電子圍欄等。

審核編輯：黃飛