一分钟读懂低功耗蓝牙（BLE)连接数据包

1.概述

BLE 连接过程中有三个重要的数据包：SCAN_REQ, SCAN_RSP 和 CONNECT_REQ。

SCAN_REQ：扫描请求，由主设备（MASTER DEVICE）向从设备（SLAVE DEVICE）发出，目的是为了获得从设备的响应以得到更多的从设备

广播数据信息（包括设备名字，或者服务UUID，及其它如厂家特定格式的信息（如硬件版本，软件版本号，设备系列号等等）

SCAN_RSP: 从设备对就主设备发起的SCAN_REQ的响应，作为广播包的补充，从设备可以给主设备更多的广播数据，比如说，有些设备在广播

包里面没有设备名字，这个时候就可以把设备名字放在这个包里面发给主设备

CONNECT_REQ：主设备向从设备发出连接请求。至此连接建立完成（从设备不会响应这个请求），如果从设备没有连接上面的问题的话，以后

主从双方会开始相互交换有效数据（基于GAP,GATT及SMP协议）或者交换空包。

以下对这三个数据包进行详细解读

2.关键字：Hollong BLE 侦听仪，低功耗蓝牙嗅探器, BLE 分析仪，BLE 数据抓取

Keyword: Hollong BLE Sniffer, BLE Data Analyzer，BLE Capture

3.抓取连接数据包的准备工作

* 硬件：一个BLE设备（从设备）及对应的主设备（如智能手机里面的相关应用程序，或者通用BLE 工具软件）；

一台HOLLONG BLE SNIFFER （Hollong BLE 侦听仪）

* 软件：Hollong 蓝牙4.0/4.1 BLE协议监控分析仪软件

下载链接：

http://www.viewtool.com/index.ph ... hollong-4-0-4-1-ble

4.SCAN_REQ 包

1）完整包

2) 存取地址（Access Address) 对于广播包，这是一个固定长度(4个字节）及固定内容（0x8e89bed6)的主从设备识别广播包的存取地址。

3) 头信息 (Header Info) 固定为2个字节：分解为16个位来使用

位[0:3]：P广播包（PDU) 类型，总共有6个类型：

PDU Type

b3b2b1b0 Packet Name

0000 ADV_IND：可连接通用连接广播

0001 ADV_DIRECT_IND：可连接定向连接（指定设备）广播

0010 ADV_NONCONN_IND：不可连接通用广播

0011 SCAN_REQ：扫描请求

0100 SCAN_RSP：扫描响应

0101 CONNECT_REQ：连接请求

0110 ADV_SCAN_IND：可扫描通用广播

0111-1111 Reserved

位[4:5]：保留

位[6]：RxAdd

位[7]：TxAdd

位[8:13]：广播数据长度（最大为37 字节）

位[14:15]：保留

4) 主设备地址

5）从设备地址

6）CRC

4.SCAN_RSP 包

1）存取地址

定义同上

2）头信息

定义同上

3）从设备地址

固定6个字节的从设备地址（MAC ADDRESS)

4）响应数据（广播数据）

格式同广播数据格式（详见文“1分钟读懂低功耗蓝牙广播数据”），在这个包里面，数据为0（没有数据）

5）CRC

固定为3个字节

5. CONNECT_REQ 包

1）存取地址

固定4个字节和内容（0x8e89bed6)的存取地址，BLE 芯片使用这个固定的地址作为广播通道的BLE数据接收。

2）头信息

二个字节的头信息（解析格式同上）

3）主设备地址

4）从设备地址

5）存取地址

在此指定连接后使用的存取地址（BLE 数据通道），这个地址是由内部指定的非确定的4个字节长度的地址，不像广播数据通道使用固定内容的存取地址。

6）CRC INIT

初始化的CRC 值，以后被使用于数据CRC 校验

7）窗口时间（Win Size)

8) 窗口偏移

9）数据间隔时间（CONNECTION INTERVAL)

发送两个数据包（或者空包）的间隔时间。

计算公式为：24 (0x18) * 1.25ms = 30ms, 在抓取的数据包中可以看到，每两个包之间的间隔是30MS。下载此数据包需要注册。

10）时延（Latency)

11) 中断连接最大时延（TIME OUT)

当主从双方有一方在大于此时间后没有接收到任何数据包或者空包，则由连接状态转为非连接状态（主设备可以重新开始

扫描，从设备也可以重新开始广播，具体做什么由应用程序决定）。

计算方法：最大时延 = TIME_OUT * 10MS，在此为：72 （0X48) * 10 = 720 MS，也就是说，如果双方在0.72秒期间没有收到任何数据包或者空包，则视为连接中断，由连接状态转为非连接状态，开始做应用程序要求做的事情。

12）跳频通道图（CHANNEL MAP)

这个跳频图是由BLE 芯片根据周围环境中可以使用的BLE 通道而制定出来，根据扫描测试的环境不同（指被占用的频谱资源不同）而不同，当这个图（表）通过CONNECT_REQ 包发送给从设备后，主从双方都会根据这个图来同步跳频（HOPPING)，低功耗蓝牙设备通过这个方法能够有效避开拥堵的频道，使用比较“干净”，无（少）干扰的频道来交换数据，从而大幅提升传输数据的稳定可靠性。