解析BLE 的数据包为什么是 20 字节

解析BLE 的数据包为什么是 20 字节,第1张

大家都知道蓝牙 BLE 发送数据时都是 20 字节一个包,那么为什么是 20 字节呢?当然是——蓝牙协议规定的。。。

协议规定,payload 最大 27。在协议第六章中的 2.4,刨去 L2CAP 的头,4 个字节,剩下的就 23 个字节 MTU。就是你看到的。ATT 层会用掉上 1 个字节的 op code, 2 个字节的 attribute handle,就剩下 20了。这剩下的 20 字节就是我们常说的发送的 20 字节的数据。

上面是蓝牙协议 4.0 中的内容。所以这个 MTU 是不少于 23,也是可以修改的,但是前提是 client 支持修改 MTU,如果 client 只支持 Default Value,那就不能修改。如果一个设备既有 client 又有 server,那么 client Rx MTU 和 server Rx MTU 必须是一样的。

但是这个修改我不确定是不是 BLE 的特性,问了 TI 的人,给的回答是 BLE 允许修改 MTU 是蓝牙 4.1 的新特性,姑且相信他吧。

​ 在蓝牙开发中,有些情况是不需要连接的,只要外设广播自己的数据即可,例如苹果的 ibeacon 。自 Android 5.0 更新蓝牙API后,手机可以作为外设广播数据。

广播包有两种:

其中 广播包是每个外设都必须广播的,而响应包是可选的 。每个广播包的长度必须是 31个字节 ,如果不到 31个字节 ,则剩下的全用 0 填充 补全,这部分的数据是无效的

广播包中包含若干个广播数据单元,广播数据单元也称为 AD Structure 。

广播数据单元 = 长度值Length + AD type + AD Data。

长度值 Length 只占 一个字节 ,并且位于广播数据单元的 第一个字节

概念的东西有些抽象,先看看下面的广播报文:

​ 0x代表这串字符串是十六进制的字符串。 两位十六进制数代表一个字节 。因为两个字符组成的十六进制字符串最大为 FF ,即255,而Java中byte类型的取值范围是-128到127,刚好可以表示一个255的大小。所以两个十六进制的字符串表示一个字节。

​ 继续查看报文内容,开始读取第一个广播数据单元。读取 第一个 字节: 0x07 ,转换为十进制就是7,即表示后面的7个字节是这个广播数据单元的数据内容。超过这7个字节的数据内容后,表示是一个新的广播数据单元。

​ 而第二个广播数据单元,第一个字节的值是 0x16 ,转换为十进制就是22,表示后面22个字节为第二个广播数据单元。

​ 在广播数据单元的 数据部分 中, 第一个字节 代表 数据类型 (AD type),决定数据部分表示的是什么数据。(即广播数据单元第二个字节为AD type)

AD Type 的类型如下:

​ 这bit 1~7分别代表着发送该广播的蓝牙芯片的物理连接状态。当bit的值为1时,表示支持该功能。

例:

蓝牙广播的数据格式大致讲了一下,有助于下面的广播 *** 作的理解。

先看看广播设置( AdvertiseSettings )如何定义:

(1)、通过 AdvertiseSettings.Builder#setAdvertiseMode() 设置广播模式。其中有3种模式:

(2)、通过 AdvertiseSettings.Builder#setAdvertiseMode() 设置广播发射功率。共有4种功率模式:

(3)、通过 AdvertiseSettings.Builder#setTimeout() 设置持续广播的时间,单位为毫秒。最多180000毫秒。当值为0则无时间限制,持续广播,除非调用 BluetoothLeAdvertiser#stopAdvertising() 停止广播。

(4)、通过 AdvertiseSettings.Builder#setConnectable() 设置该广播是否可以连接的。

之前说过,外设必须广播广播包,扫描包是可选。但添加扫描包也意味着广播更多得数据,即可广播62个字节。

可见无论是广播包还是扫描包,其广播的内容都是用 AdvertiseData 类封装的。

(1)、 AdvertiseData.Builder#setIncludeDeviceName() 方法,可以设置广播包中是否包含蓝牙的名称。

(2)、 AdvertiseData.Builder#setIncludeTxPowerLevel() 方法,可以设置广播包中是否包含蓝牙的发射功率。

(3)、 AdvertiseData.Builder#addService UUID (Parcel UUID ) 方法,可以设置特定的 UUID 在广播包中。

(4)、 AdvertiseData.Builder#addServiceData(Parcel UUID ,byte[]) 方法,可以设置特定的 UUID 和其数据在广播包中。

(5)、 AdvertiseData.Builder#addManufacturerData(int,byte[]) 方法,可以设置特定厂商Id和其数据在广播包中。

​ 从 AdvertiseData.Builder 的设置中可以看出,如果一个外设需要在不连接的情况下对外广播数据,其数据可以存储在 UUID 对应的数据中,也可以存储在厂商数据中。但由于厂商ID是需要由Bluetooth SIG进行分配的,厂商间一般都将数据设置在厂商数据。

另外可以通过 BluetoothAdapter#setName() 设置广播的名称

先看一个例子,我们分别在 广播包 扫描包 中设置 AdvertiseData.Builder 的 每一种广播报文参数 ,得到一下报文内容:

(1)、Type = 0x01 表示设备LE物理连接。

(2)、Type = 0x09 表示设备的全名

(3)、Type = 0x03 表示完整的16bit UUID 。其值为0xFFF7。

(4)、Type = 0xFF 表示厂商数据。前两个字节表示厂商ID,即厂商ID为0x11。后面的为厂商数据,具体由用户自行定义。

(5)、Type = 0x16 表示16 bit UUID 的数据,所以前两个字节为 UUID ,即 UUID 为0xF117,后续为 UUID 对应的数据,具体由用户自行定义。

最后继承 AdvertiseCallback 自定义广播回调。

初始化完毕上面的对象后,就可以进行广播:

​ 广播主要是通过 BluetoothLeAdvertiser#startAdvertising() 方法实现,但在之前需要先获取 BluetoothLeAdvertiser 对象。

BluetoothLeAdvertiser 对象存在两个情况获取为Null:

所以在调用 BluetoothAdapter#getBluetoothLeAdvertiser() 前,需要先调用判断蓝牙已开启,并判断在 BluetoothAdapter 中获取的 BluetoothLeAdvertiser 是否为空(测试过某些华为手机 mBluetoothAdapter.isMultipleAdvertisementSupported() 为 false , 但是能发送ble广播)。

​ 与广播成对出现就是 BluetoothLeAdvertiser.stopAdvertising() 停止广播了,传入开启广播时传递的广播回调对象,即可关闭广播:

​ 虽然通过广播告知外边自身拥有这些Service,但手机自身并没有初始化Gattd的Service。导致外部的中心设备连接手机后,并不能找到对应的 GATT Service 和 获取对应的数据。

Service类型有两个级别:

创建 BluetoothGattService 时,传入两个参数: UUID 和Service类型:

​ 我们都知道Gatt中, Service 的下一级是 Characteristic , Characteristic 是最小的通信单元,通过对 Characteristic 进行读写 *** 作来进行通信。

​ 特征属性表示该 BluetoothGattCharacteristic 拥有什么功能,即能对 BluetoothGattCharacteristic 进行什么 *** 作。其中主要有3种:

权限属性用于配置该特征值所具有的功能。主要两种:

Characteristic 下还有 Descriptor ,初始化 BluetoothGattDescriptor 时传入: Descriptor UUID 和 权限属性

为 Service 添加 Characteristic ,为 Characteristic 添加 Descriptor :

​ 通过蓝牙管理器 mBluetoothManager 获取 Gatt Server ,用来添加 Gatt Service 。添加完 Gatt Service 后,外部中心设备连接手机时,将能获取到对应的 GATT Service 和 获取对应的数据

​ 定义 Gatt Server 回调。当中心设备连接该手机外设、修改特征值、读取特征值等情况时,会得到相应情况的回调。

最后开启广播后,用nRF连接后看到的特征值信息如下图所示:(加多了一个只能都的特征值)

android蓝牙BLE(一) —— 扫描

android蓝牙BLE(二) —— 通信

android蓝牙BLE(三) —— 广播

android蓝牙BLE(四) —— 实战

安卓 bluetoothleservice怎么写数据

Generic Attribute Profile (GATT)

通过BLE连接,读写属性类小数据的Profile通用规范。现在所有的BLE应用Profile都是基于GATT的。

Attribute Protocol (ATT)

GATT是基于ATT Protocol的。ATT针对BLE设备做了专门的优化,具体就是在传输过程中使用尽量少的数据。每个属性都有一个唯一的UUID,属性将以characteristics and services的形式传输。

Characteristic

Characteristic可以理解为一个数据类型,它包括一个value和0至多个对次value的描述(Descriptor)。

Descriptor

对Characteristic的描述,例如范围、计量单位等。

Service

Characteristic的集合。例如一个service叫做“Heart Rate Monitor”,它可能包含多个Characteristics,其中可能包含一个叫做“heart rate measurement"的Characteristic。


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