[玩转BLE]cc2640广播数据格式简介

BLE 设备工作的第一步就是向外广播数据。广播数据中带有设备相关的信息。本文主要说一下 BLE 的广播中的数据的规范以及广播包的解析。

广播模式

BLE 中有两种角色 Central 和 Peripheral ，也就是中心设备和外围设备。中心设备可以主动连接外围设备，外围设备发送广播或者被中心设备连接。外围通过广播被中心设备发现，广播中带有外围设备自身的相关信息。

广播包有两种： 广播包 （Advertising Data）和 响应包 （Scan Response），其中广播包是每个设备必须广播的，而响应包是可选的。 数据包的格式如下图所示（图片来自官方 Spec）：每个包都是 31 字节，数据包中分为有效数据（significant）和无效数据（non-significant）两部分。

• 有效数据部分 ：包含若干个广播数据单元，称为 AD Structure 。如图中所示，AD Structure 的组成是：第一个字节是长度值 Len ，表示接下来的 Len 个字节是数据部分。数据部分的第一个字节表示数据的类型 AD Type ，剩下的 Len - 1 个字节是真正的数据 AD data 。其中 AD type 非常关键，决定了 AD Data 的数据代表的是什么和怎么解析，这个在后面会详细讲；
• 无效数据部分 ：因为广播包的长度必须是 31 个 byte，如果有效数据部分不到 31 自己，剩下的就用 0 补全。这部分的数据是无效的，解释的时候，忽略即可。

广播数据格式

所有的 AD type 的定义在文档 Core Specification Supplement 中。 AD Type 包括如下类型：

定义	说明	备注
#define GAP_ADTYPE_FLAGS 0x01	Discovery Mode: @ref GAP_ADTYPE_FLAGS_MODES	flag说明了物理连接功能，比如有限发现模式，不支持经典蓝牙等。 l bit 0: LE 有限发现模式。 l bit 1: LE 普通发现模式。 l bit 2: 不支持 BR/EDR。 l bit 3: 对 Same Device Capable(Controller) 同时支持 BLE 和 BR/EDR。 l bit 4: 对 Same Device Capable(Host) 同时支持 BLE 和 BR/EDR。 bit 5..7: 预留。
#define GAP_ADTYPE_16BIT_MORE 0x02	Service: More 16-bit UUIDs available	Service UUID: 广播数据中一般都会把设备支持的 GATT Service 广播出来，用来告诉外面本设备所支持的 Service。有三种类型的 UUID：16 bit, 32bit, 128 bit。广播中，每种类型类型有有两个类别：完整和非完整的。这样就共有 6 种 AD Type。 服务的 UUID，通知中央设备什么服务包括在此外围设备 更多的16位可用UUID,但不是全部
#define GAP_ADTYPE_16BIT_COMPLETE 0x03	Service: Complete list of 16-bit UUIDs	服务的 UUID，通知中央设备什么服务包括在此外围设备 可用16位uuid的完整列表
#define GAP_ADTYPE_32BIT_MORE 0x04	Service: More 32-bit UUIDs available	服务的 UUID，通知中央设备什么服务包括在此外围设备 更多的32位可用UUID,但不是全部
#define GAP_ADTYPE_32BIT_COMPLETE 0x05	Service: Complete list of 32-bit UUIDs	服务的 UUID，通知中央设备什么服务包括在此外围设备 可用32位uuid的完整列表
#define GAP_ADTYPE_128BIT_MORE 0x06	Service: More 128-bit UUIDs available	服务的 UUID，通知中央设备什么服务包括在此外围设备 更多的128位可用UUID,但不是全部
#define GAP_ADTYPE_128BIT_COMPLETE 0x07	Service: Complete list of 128-bit UUIDs	服务的 UUID，通知中央设备什么服务包括在此外围设备 可用128位uuid的完整列表
#define GAP_ADTYPE_LOCAL_NAME_SHORT 0x08	Shortened local name	简称
#define GAP_ADTYPE_LOCAL_NAME_COMPLETE 0x09	Complete local name	完整名称
#define GAP_ADTYPE_POWER_LEVEL 0x0A	TX Power Level: 0xXX: -127 to +127 dBm	发送功率
#define GAP_ADTYPE_OOB_CLASS_OF_DEVICE 0x0D	Simple Pairing OOB Tag: Class of device (3 octets)	out-of-band,OOB- 带外数据 简单配对OOB标签:设备类
#define GAP_ADTYPE_OOB_SIMPLE_PAIRING_HASHC 0x0E	Simple Pairing OOB Tag: Simple Pairing Hash C (16 octets)	简单配对OOB标签:简单配对散列C
#define GAP_ADTYPE_OOB_SIMPLE_PAIRING_RANDR 0x0F	Simple Pairing OOB Tag: Simple Pairing Randomizer R (16 octets)	简单配对OOB标签:简单配对随机器R
#define GAP_ADTYPE_SM_TK 0x10	Security Manager TK Value	安全管理器TK值
#define GAP_ADTYPE_SM_OOB_FLAG 0x11	Security Manager OOB Flags	安全管理器OOB标志
#define GAP_ADTYPE_SLAVE_CONN_INTERVAL_RANGE 0x12	Min and Max values of tde connection interval (2 octets Min, 2 octets Max) (0xFFFF indicates no conn interval min or max)	从机连接间隔的最小值和最大值
#define GAP_ADTYPE_SIGNED_DATA 0x13	Signed Data field	签名数据字段
#define GAP_ADTYPE_SERVICES_LIST_16BIT 0x14	Service Solicitation: list of 16-bit Service UUIDs	服务搜寻：外围设备可以要请中心设备提供相应的 Service 服务征集:16位服务uuid列表
#define GAP_ADTYPE_SERVICES_LIST_128BIT 0x15	Service Solicitation: list of 128-bit Service UUIDs	服务征集:128位服务uuid列表
#define GAP_ADTYPE_SERVICE_DATA 0x16	Service Data - 16-bit UUID	服务数据- 16位UUID
#define GAP_ADTYPE_PUBLIC_TARGET_ADDR 0x17	Public Target Address	公共目标地址 表示希望这个广播包被指定的目标设备处理，此设备绑定了公开地址，DATA 是目标地址列表，每个地址 6 字节。
#define GAP_ADTYPE_RANDOM_TARGET_ADDR 0x18	Random Target Address	随机目标地址 表示希望这个广播包被指定的目标设备处理，此设备绑定了随机地址，DATA 是目标地址列表，每个地址 6 字节。
#define GAP_ADTYPE_APPEARANCE 0x19	Appearance	外观特性
#define GAP_ADTYPE_ADV_INTERVAL 0x1A	Advertising Interval	广播时间间隔
#define GAP_ADTYPE_LE_BD_ADDR 0x1B	LE Bluetootd Device Address	LE 蓝牙设备地址
#define GAP_ADTYPE_LE_ROLE 0x1C	LE Role	LE 角色
#define GAP_ADTYPE_SIMPLE_PAIRING_HASHC_256 0x1D	Simple Pairing Hash C-256	简单配对哈希C-256
#define GAP_ADTYPE_SIMPLE_PAIRING_RANDR_256 0x1E	Simple Pairing Randomizer R-256	简单配对随机发生器R-256
#define GAP_ADTYPE_SERVICE_DATA_32BIT 0x20	Service Data - 32-bit UUID	服务数据- 32位UUID
#define GAP_ADTYPE_SERVICE_DATA_128BIT 0x21	Service Data - 128-bit UUID	服务数据- 128位UUID
#define GAP_ADTYPE_3D_INFO_DATA 0x3D	3D Information Data	三维信息数据
#define GAP_ADTYPE_MANUFACTURER_SPECIFIC 0xFF	Manufacturer Specific Data: first 2 octets contain tde Company Identifier Code followed by tde additional manufacturer specific data	特定于制造商的数据:前两个八位包含设备公司标识码，然后是设备附加的特定于制造商的数据

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低功耗蓝牙的发现模式主要分为有限可发现模式和普通（无限）可发现模式。

注意发现模式的定义必须在广播数据的开头处，不能在扫描回应数据中定义。

设备就处于有限可发现模式，当设备处于有限可发现模式时，很多人以及网上的一些资料提到广播会在使能打开之后的 30.72s 之后停止广播。但是实际测试并不是这样，而是180s

在有限可发现模式下，默认是180s之后停止广播，如果想设置这个值，可以用下面的方式：GAP_SetParamValue(TGAP_LIM_ADV_TIMEOUT, ADV_TIMEOUT);

为了实现在设置的时间或者是默认的时间之后，广播停止，过了一段时间（默认应该是 30s 之后），广播又重新开启了。出现这种情况的时候应关注“GAPROLE_ADVERT_OFF_TIME”的设置，如果不设置该值，就会出现停止广播 30s（默认值）之后重新广播的情况。

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最常用的场景，一直持续广播

#define DEFAULT_DISCOVERABLE_MODE             GAP_ADTYPE_FLAGS_GENERAL  
// Duration of slow advertising duration in ms (set to 0 for continuous advertising)  
#define DEFAULT_SLOW_ADV_DURATION             0  
GAP_SetParamValue( TGAP_GEN_DISC_ADV_MIN, DEFAULT_SLOW_ADV_DURATION ); 

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广播使能开启之后，限制广播在 30s 之后停止，并且在应用部分没有使能打开的情况下不再广播

#define DEFAULT_DISCOVERABLE_MODE             GAP_ADTYPE_FLAGS_LIMITED 
uint16 gapRole_AdvertOffTime = 0;  
GAPRole_SetParameter( GAPROLE_ADVERT_OFF_TIME, sizeof( uint16 ), &gapRole_AdvertOffTime );//GAPROLE_ADVERT_OFF_TIME设置的时间单位是ms，默认是30s 
uint16 ADV_TIMEOUT = 30;  
GAP_SetParamValue( TGAP_LIM_ADV_TIMEOUT, ADV_TIMEOUT );//设置的单位是s，不设置的话，默认是180s 

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广播使能开启之后，限制广播在 20s 之后停止，然后过 15s 之后自动重新广播，如此反复

#define DEFAULT_DISCOVERABLE_MODE             GAP_ADTYPE_FLAGS_LIMITED  
uint16 gapRole_AdvertOffTime = 15000; 
GAPRole_SetParameter( GAPROLE_ADVERT_OFF_TIME, sizeof( uint16 ), &gapRole_AdvertOffTime );//GAPROLE_ADVERT_OFF_TIME设置的时间单位是ms，默认是30s  
uint16 ADV_TIMEOUT = 20;  
GAP_SetParamValue( TGAP_LIM_ADV_TIMEOUT, ADV_TIMEOUT );//设置的单位是s，不设置的话，默认是180s 

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