Bluetooth 报文知识点

Posted 2020-11-07 kevin-yin

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• Bluetooth 报文结构
• Bluetooth 架构介绍

    一、 Bluetooth报文结构

　  1、 BLE报文结构如下，它由下图所示的各个域组成。因为有的域的长度超过了一个字节，所以在传输的过程中就涉及到多字节域中哪个字节先传输的问题，BLE报文传输时的字节序和比特序如下：

•  字节序：大多数多字节域是从低字节开始传输的。注意，并不是所有的多字节域都是从低字节开始传输的。

•  比特序：各个字节传输时，每个字节都是从低位开始。

       

      1.1 前导

　　前导是一个8比特的交替序列。它不是01010101就是10101010，取决于接入地址的第一个比特。

• 若接入地址的第一个比特为0：01010101
• 若接入地址的第一个比特为1：10101010

　　接收机可以根据前导的无线信号强度来配置自动增益控制。

       1.2 接入地址

　　接入地址有两种类型：广播接入地址和数据接入地址。

• 广播接入地址：固定为0x8E89BED6，在广播、扫描、发起连接时使用。

• 数据接入地址：随机值，不同的连接有不同的值，在连接建立之后的两个设备间使用。

　　   对于数据信道，数据接入地址是一个随机值，但需要满足下面几点要求：

         1)  数据接入地址不能超过6个连续的“0”或“1”。

         2)  数据接入地址的值不能与广播接入地址相同。

         3)  数据接入地址的4个字节的值必须互补相同。

         4)  数据接入地址不能有超24次的比特翻转(比特0到1或1到0，称为1次比特翻转)。

         5)  数据接入地址的最后6个比特需要至少两次的比特翻转。

         6)  符合上面条件的有效随机数据接入地址大概有231个。

      1.3 报头

         1.3.1 广播报文报头

　　        报头的内容取决于该报文是广播报文还是数据报文。广播报文的报头如下图所示：

                    

                                                            图2：广播报文报头

 

         广播报文的报头包含4bit广播报文类型、2bit保留位、1bit发送地址类型和1bit接收地址类型。

        1) 广播报文类型

　　      Core_v4.2的2583页描述了广播报文类型，共有7种类型，如下图所示。

         

                                                               图3：广播报文类型

       2) 发送地址类型和接收地址类型

　　发送地址类型和接收地址类型指示了设备使用公共地址(Public Address)还是随机地址(Random Address)。公共地址和随机地址的长度一样，都包含6个字节共48位。BLE设备至少要拥有这两种地址类型中的一种，当然也可以同时拥有这两种地址类型。

•  公共地址(Public Address)

　　    公共地址由两部分组成，如下图。公共地址由制造商从IEEE申请，由IEEE注册机构为该制造商分配的机构唯一标识符OUI(Organizationally Unique Identifier)。这个地址是独一无二，不能修改的。Core_v4.2 P2576的1.3.1节描述了公共地址。

                         

                                                                                                           图4：公共地址结构

•    随机地址

　　      随机地址有包含两种：静态地址（Static Device Address）和私有地址（PrivateDevice Address）。Core_v4.2 P2577的1.3.2.1节描述了静态地址。

                       

                                                                                                                                      图5：静态地址格式

       静态地址有如下要求：

           a) 静态地址的最高2位有效位必须是1。

           b) 静态地址最高2位有效位之外的其余部分不能全为0。

           c) 静态地址最高2位有效位之外的其余部分不能全为1。

　   在私有地址的定义当中，又包含了两个子类：不可解析私有地址（Non-resolvable Private Address）和可解析私有地址(Resolvable Private Address，RPA)。nRF51822使用的是静态地址，芯片在出厂时已经设置好了48位地址，我们可以从下面两个寄存器读出地址类型和地址。

           a)  DEVICEADDRTYPE寄存器。

          DEVICEADDR[n]寄存器：包含DEVICEADDR[0]和DEVICEADDR[1]两个寄存器。

        

 

                                                                                              图6：地址类型寄存器

        

                                                                                                 图7：地址寄存器