BLE空口包结构

  • 4.0 - 5.1 Uncoded PHY 空口包格式
  • Preamble （前导）
  • Access Address (AA)
  • 广播包
  • 数据包
  • PDU
  • CRC
  • 5.1 Coded PHY 空口包格式
  • Constant Tone Extension
  • 参考地址


BLE空口包（packet，又称air interface packet）涉及BLE协议栈link layer，L2CAP，SMP和ATT等各层次

是BLE的统一数据传输格式

4.0 - 5.1 Uncoded PHY 空口包格式

转 ：BLE（3）—— 空口数据包组成 ：

Android 蓝牙数据传输格式_Access

BLE 4.0 BLE4.1 中PDU 最大到39B；BLE 4.2 以上可以达到257B。但是默认了兼容BLE4.0/4.1还是采用了上面的39设计。

注意:PHY 的数据包最大长度直接由硬件决定，也是限制我们BLE 数据包大小的根本原因。换句话说，PHY的硬件寄存器/存储器/FIFO 等直接决定了我们蓝牙数据包最大长度。

BLE一次能传多少数据：https://leconiot.com/download/cc2640r2f/ble_stack_app/app_examples/exchange_mtu/exchange_mtu.html

扩展：为什么说有效长度是20（39B时）？
蓝牙中数据包传输的大小的定义 BLE PACKET FORMAT：

Preamble （前导）

前导码，主要用于接收机的频偏同步和定时同步，还能用于自动增益控制。

Android 蓝牙数据传输格式_空口包学习_02

分类：前导根据不同的 PHY 分为两类

1M Preamble

BLE 4.2

1M 的 Preamble 是 8 bits 的，

当 AA 的 LSB 是 1 的时候 Preamble 是：10101010 ，16进制0xAA
当 AA 的 LSB 是 0 的时候 Preamble 是：01010101 ，16进制0x55

对于广播通道的数据，前导码为：0xAA，对于数据通道，前导码为0xAA 或者0x55，当接入地址的最低位是1时，前导码是0x55,否则为0xAA.

2M Preamble

BLE 5.0

2M 的 Preamble 是 16 bits 的

当 AA 的 LSB 是 1 的时候 Preamble 是：10101010 10101010
当 AA 的 LSB 是 0 的时候 Preamble 是：01010101 01010101

Access Address (AA)

Android 蓝牙数据传输格式_数据通道_03

Access Address 成为接入地址（与设备的 48 bits 地址不一样）。用来标示接收者ID或者空中包身份

根据 Access Address 的不同，又区分两种 Packet 类型：广播包和数据包：

广播包

广播包 AA 固定为0x8E89BED6，广播包只能在广播信道（channel）上传输，即只能在37/38/39信道上传输。广播包发送给附近所有的observer（扫描者）。

Android 蓝牙数据传输格式_数据_04

注：从蓝牙5.0开始广播包可以在其它信道上传输

数据包

数据包 AA 为一个32bit的随机值，由Initiator生成。

数据包，其实是数据信道上的空中包的简称，数据包只在数据信道上传输，即除37/38/39之外的其余37信道。

每建立一次连接，重新生成一次Access address。数据包是给连接通信使用的，即用于master和slave之间通信的。

Android 蓝牙数据传输格式_数据_05

AA 又称同步字段，在 Connection 建立的时候，双方进行数据传送，如果未发现 AA 或者错误，则称为 Sync Error。

PDU

PDU（protocol data unit，协议数据单元，BLE 数据传送的基本单元）前两个字节固定为LL header（1个字节长）和 payload length（1个字节长，又称data length），即可以展开为：

Android 蓝牙数据传输格式_数据通道_06

协议数据单元，又分为广播通道PDU和数据通道PDU

CRC

检验数据完整性，一般情况下，协议栈会自动处理这个字段

5.1 Coded PHY 空口包格式

Android 蓝牙数据传输格式_数据_07

BLE 5.0 以后，便支持了 Long Range，支持 Long Range 的方式呢，主要是引入了 Coded PHY。Coded PHY 分为两种：

500kbps

125kbps

所谓 Coded PHY呢，就是将数据传送的时候，不光是 raw data，而是加上了一个 FEC 向前纠错编码，使得在降低传送速率的前提下，对数据进行编码（FEC），达到数据低错的目的。

说白了，就是以牺牲速度（低速）来换数据准确传送（通过 FEC 数据编码）。

Constant Tone Extension

CTE，BLE 5.1 新增

参考地址

抄的大佬，做的学习笔记。

BLE（3）—— 空口数据包组成 ：

详解BLE空口包格式—兼BLE Link layer协议解析

蜗窝科技：http://www.wowotech.net/sort/bluetooth