BLE数据包

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已于 2023-12-10 18:55:48 修改

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文章标签：笔记

于 2023-11-27 16:48:18 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/shitailu2008/article/details/134643634

本文详细解读了LinkLayer数据包的结构，包括Preamble、AccessAddress、PDUPDU分类（如广播通道中的Primary/Secondary等）、广播包的扩展特性、数据通道的流控机制，以及ConstantToneExtension在isochronous通道的应用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一、link layer数据包格式
1.Uncoded Phys
1M/2M Phys

其中前4部分是强制的，最后一部分cte是可选的，用于AoA等用途。
Preamble：4Bytes, 这个是为了接收机来同步频率等用途的，每种无线通信都必须必须包含的。是固定的01序列，
并且对于1M PHY 是1字节，2M PHY是2字节。取值取决于之后的访问码地址最低位。简言之，就是Preamble取值是为了与相邻的AccessAddress域有明显的位跳变。具体取值如下：
如果访问码b0是1，则Preamble取以0结束的值，即0xAA/0xAAAA;
如果访问码b0是0，则Preamble取以1结束的值，即0x55/0x5555.

因为整包数据传输工作在1Msybs 或者 2M sybs，所以在不包括CTE的情况下，整包数据传输需要44us~2128us时间。

AccessAddress
在我个人看来，accessAddress更多的是标识一个物理通道，通信双方约定好在哪个通道上碰头交换信息。另外对于监听的设备，只需要通过判断该域就可以判断是否是自己感兴趣的数据。

PDU
PDU分为三大类，
primary广播通道/Secondary广播通道以及周期广播通道上的packet使用广播通道Adv PDU;
数据通道上使用数据通道 Data PDU;
Isochronous通道上使用Isochronous PDU.

1. 广播通道
包括Primary/Secondary/Periodic广播通道PDU格式如下：在这里插入图片描述

ChSel/TxAdd/RxAdd 对于不同的type可能有不同的含义，如果不包含该域，则认为是保留域。

Length: 表示之后的数据Payload的长度，取值1~255字节。

这里着重说一下扩展广播包：
扩展广播的payload的数据使用 Common Extended Advertising Payload Format。
在这里插入图片描述
Extended Header Length 取值范围在0~63之间，实际取决于Extended Header.
AdvMode:
0b00 - 不可扫描不可连接广播包
0b01 - 可连接不可扫描
0b10 - 不可连接可扫描
0b01 - reseved.

在这里插入图片描述
Extended Header Flags: 位map，域映射,分别对应之后的AdvA ~ TxPower域。如果某位为1，说明该域存在。
AdvA 和 TargetA含义和之前广播header含义一致，分别代表广播发出者地址和广播接收者地址。并且类型受广播header种的TxAdd 和 RxAdd约束。
CTEInfo: 表明该包是否包含 Constant Tone Extension(额外的16~160us).
AdvDataInfo(ADI) : 由advertiser设置用于表明广播集信息。
在这里插入图片描述
SID: 用于区分不同的广播集
DID: 广播数据ID。scanner可以据此来区分是不是重复数据包。
AuxPtr:
如果存在该域，就说明至少有部分甚至所有广播数包是存在于随后的辅助广播包里(subsequent auxiliary packet)。但是接下的数据包会在什么时间什么地点发送呢？该域就是描述辅助包的。
在这里插入图片描述
Channel Index,表示可能在哪些通道上发辅助包。
offset Units, Aux Offset域对应数值的时间单位。
0 - 30us,
1- 300us
AUX Offset, 表明从参考点到辅助包开始发送的时间便宜。参考点是指包含该AuxPtr的数据包开始时间。offset = AUX Offset * offset Units. 这个offset至少要大于该包整包发送时间+T_MAFS. 如果Aux Offset小于 245,700 µs, Offset Units需要设置为0. 辅助包的发送时间点不应该早于参考点之后的Aux Offset，并且不晚于参考点之后的Aux Offset + Offset Units。其实就是限制辅助包在参考点+ Aux Offset之后的 offset Units时间内发出去。
在这里插入图片描述
Aux Phy: 辅助包使用的phy
00 - 1M 01 - 2M 10 - Coded 11 - reseved
CA , Clock Accuracy，表示Adevertiser在该包与辅助广播包之间将会使用的时钟精度。
0 : 51ppm ~ 500ppm 1: 0ppm ~ 50ppm

2.Data通道
在这里插入图片描述

在以下2种情况下可能不存在MIC,

未加密的acl链路
2）加密但是payload长度为0

流控机制
connection建立时初始化NESN 和 SN均为0，
NESN：next expected sequence number,
SN : sequence Number
本地维护两个变量transmitSeqNum 和 expectedSeqNum，
Tx时，设置SN = transmitSeqNum
Rx时，判断接收包的SN是否等于expectedSeqNum, 如果相等则说明对端已经确认收到了last packet，此时将transmitSeqNum加1.

Constant Tone Extention and IQ sample
Isochronous physical channel

CIS 数据包：
A Connected Isochronous PDU (CIS PDU) shall be either a CIS Data PDU or a CIS Null PDU. A CIS Data PDU is used to carry isochronous data. A CIS Null PDU is used when there is no data to be sent.

BIS包：
A Broadcast Isochronous PDU (BIS PDU) shall be either a BIS Data PDU or BIG Control PDU. A BIS Data PDU is used to carry isochronous data. A BIG Control PDU is used to send control information for a BIG.

BIG控制包：

目前BIG控制包只包括2个实际的opcode:
0x00 - BIG_CHANNEL_MAP_IND
0x01 - BIG_TERMINATE_IND