BLE 链路层状态机

BLE链路层

BLE链路层位于物理层之上，主要是控制无线电进行数据的传输，其功能主要包括：

1. 数据报文的管理
2. 广播、数据信道的划分和管理
3. 设备的广播、扫描、连接建立、连接管理、连接中的数据传输
4. 数据加密
5. 2.4G频段跳频技术抗干扰等

链路层状态机

BLE_LL_STATEMACHINE

如上图所示，链路层状态机总共有5中状态，我们依次对其进行说明：

就绪态

链路层上电后就进入了就绪态，处于等待host的命令的状态，在链路层状态机中处于中心状态，是其他状态转换的中转站，是一种非活动状态，但是ble中保持时间最长的状态。

广播态

处于广播态的链路层可以完成以下工作：

• 发送广播报文
• 接收扫描请求
• 发送扫描响应

广播态工作流程

其状态变化很简单，停止广播就进入了就绪态；在收到发起者的连接请求后就进入了连接态。

扫描态

扫描态分为两种子状态，主动扫描和被动扫描。
其区别很容易理解，被动扫描即设备仅仅简单的侦听那些正在广播的设备，并接收其发送的广播报文；主动扫描则接受了广播报文后，对设备产生额外的兴趣，想要获取更多的信息，因而发送扫描请求给广播设备，并且接受该设备的响应数据。被动扫描就好像你走在大街上，听到的那些广告，而主动扫描则是你听见了那些广告，又问了问发广告的人相关的信息。

扫描态只能和就绪态进行相互转换，开始和停止扫描就是转换条件。

发起态

为了发起连接，链路层必须处于发起态。进入发起态之后，链路层监听自己试图连接的设备，一旦接收到该设备发送的广播报文，则发送连接连接请求，并使自身进入了连接态；而链路层不在试图发送连接请求时，转入就绪态。

连接态

连接态也有两个子状态，从连接态和主连接态，发起连接的即由发起态进入的叫做主连接态，被动接受连接由广播态进入的叫做从连接态。断开连接则进入就绪态。

进入连接态之后，链路层可以进行连接管理和数据传输。

主设备定期向从设备发送报文，从设备通过相应这些报文进行数据的发送，从设备无权主动发送数据。

多个状态机

对于单个链路而言，只有一个状态是激活的，但是很多情况下，是存在多条链路的，每一个链路有分别对应一个状态机实例。

多个状态机实例中的状态却存在很多限制，在不同的状态机中不能同时作为主从设备，也不能同时作为两个设备的从设备，同时，因为这两个限制，导致有些状态是冲突的，例如，处于从连接状态的设备不能处于发起态，因为这会导致设备同时成为主从状态。

《低功耗蓝牙权威指南》一书中对于这种限制的目的做了如下的描述：
通过这一限制，设备在任何时间点上做任何事情没有不确定性。这一确定性是的设备可以使用高效的调度算法，这符合低功耗的需要。

设计目的

状态机是整个链路层的核心，链路层都是围绕状态机进行设计的。那么状态机的设计肯定整体上的设计目的的，除了我们知道的状态机设计可以将与特定状态相关的行为分离开来，实现架构的清晰和见解之外，还有低功耗的要求。实现状态机的，可将广播、发现、连接过程与数据传输分离，使得广播信道得以分离，这样因为广播必须在所有的广播信道传输相同的广播报文，这样的设计其广播的功耗降低到3信道的功耗。