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ble广播包详解

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在使用EN-Dongle捕获和解析广播包之前，我们先了解一下BLE报文的结构，之后，再对捕获的广播包进行分析。

在学习BLE的时候，下面两个文档是极其重要的，这是SIG发布的蓝牙的核心协议和核心协议增补。

∙核心协议Core_v4.2。

∙核心协议增补CSS v6。

虽然这两个文档是蓝牙技术的根本，但是遗憾的是：通过这两个文档学习蓝牙并不是那么容易的，阅读和理解起来很费力。

尤其是初学者在阅读这两个文档的时候，感觉无从下口。

所以，本文在分析报文的过程中，会明确指出协议文档在什么地方定义了他们，让我们有目的的去查阅协议文档，做到知其然也知其所以然，这样，学习起来就会轻松很多。

1. BLE报文结构BLE报文结构如下，他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。

图1：BLE报文结构1.1 前导前导是一个8比特的交替序列。

他不是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：广播报文类型每种广播报文类型都具有不同的数据格式及行为。

Core_v4.2的2584页的2.3.1节详细的描述了各个广播报文类型，大家可以阅读此章节进一步了解。

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1.4 长度∙广播报文：长度域包含6个比特，有效值的范围是6~37。

∙数据报文：长度域包含5个比特，有效值的范围是0~31。

广播报文和和数据报文的长度域有所不同，主要原因是：广播报文除了最多31个字节的数据之外，还必须要包含6个字节的广播设备地址。

6+31=37，所以需要6比特的长度域。

再次强调：广播时必须要包含6个字节的广播设备地址。

1.5 数据(AdvData)广播和扫面响应的数据格式如下图所示，由有效数据部分和无效数据部分组成。

图8：广播和扫描响应的数据格式1) 有效数据部分：包含N个AD Structure，每个AD Structure由Length，AD Type和AD Data组成。

其中：∙Length：AD Type和AD Data的长度。

∙AD Type：指示AD Data数据的含义。

问题来了，我们怎么知道有哪些AD Type？他们又表示什么意义？可以通过下面2种方式查看AD Type和他们表示的意义。

∙从官网查询，但是需要是会员才可以查询。

https:///Technical/AssignedNumbers/generic_access_profi le.htm查看Nordic的SDK中的定义，AD type的定义在程序的“ble_gap.h”头文件中。

定义如下：1#define BLE_GAP_AD_TYPE_FLAGS 0x01/**< Flags for discoverability. */ 2#defineBLE_GAP_AD_TYPE_16BIT_SERVICE_UUID_MORE_AVAILABLE 0x02 /**< Partiallist of 16 bit service UUIDs. */ 3#defineBLE_GAP_AD_TYPE_16BIT_SERVICE_UUID_COMPLETE 0x03 /**< Completelist of 16 bit service UUIDs. */ 4#defineBLE_GAP_AD_TYPE_32BIT_SERVICE_UUID_MORE_AVAILABLE 0x04 /**< Partiallist of 32 bit service UUIDs. */ 5#defineBLE_GAP_AD_TYPE_32BIT_SERVICE_UUID_COMPLETE 0x05 /**< Completelist of 32 bit service UUIDs. */ 6#defineBLE_GAP_AD_TYPE_128BIT_SERVICE_UUID_MORE_AVAILABLE 0x06 /**< Partiallist of 128 bit service UUIDs. */ 7#defineBLE_GAP_AD_TYPE_128BIT_SERVICE_UUID_COMPLETE 0x07 /**< Completelist of 128 bit service UUIDs. */ 8#defineBLE_GAP_AD_TYPE_SHORT_LOCAL_NAME 0x08 /**< Shortlocal device name. */ 9#define BLE_GAP_AD_TYPE_COMPLETE_LOCAL_NAME 0x09 /**< Complete local device name. */10#defineBLE_GAP_AD_TYPE_TX_POWER_LEVEL 0x0A /**< Transmitpower level. */11#define BLE_GAP_AD_TYPE_CLASS_OF_DEVICE0x0D /**< Class of device. */12#defineBLE_GAP_AD_TYPE_SIMPLE_PAIRING_HASH_C 0x0E /**< SimplePairing Hash C. */13#defineBLE_GAP_AD_TYPE_SIMPLE_PAIRING_RANDOMIZER_R 0x0F /**< SimplePairing Randomizer R. */14#defineBLE_GAP_AD_TYPE_SECURITY_MANAGER_TK_VALUE 0x10 /**< SecurityManager TK Value. */15#defineBLE_GAP_AD_TYPE_SECURITY_MANAGER_OOB_FLAGS 0x11 /**< SecurityManager Out Of Band Flags. */16#defineBLE_GAP_AD_TYPE_SLAVE_CONNECTION_INTERVAL_RANGE 0x12 /**< SlaveConnection Interval Range. */17#defineBLE_GAP_AD_TYPE_SOLICITED_SERVICE_UUIDS_16BIT 0x14 /**< List of16-bit Service Solicitation UUIDs. */18#defineBLE_GAP_AD_TYPE_SOLICITED_SERVICE_UUIDS_128BIT 0x15 /**< List of128-bit Service Solicitation UUIDs. */19#defineBLE_GAP_AD_TYPE_SERVICE_DATA 0x16 /**< ServiceData - 16-bit UUID. */20#define BLE_GAP_AD_TYPE_PUBLIC_TARGET_ADDRESS 0x17 /**< Public Target Address. */21#defineBLE_GAP_AD_TYPE_RANDOM_TARGET_ADDRESS 0x18 /**< RandomTarget Address. */22#define BLE_GAP_AD_TYPE_APPEARANCE0x19 /**< Appearance. */23#define BLE_GAP_AD_TYPE_ADVERTISING_INTERVAL 0x1A /**< Advertising Interval. */ 24#defineBLE_GAP_AD_TYPE_LE_BLUETOOTH_DEVICE_ADDRESS 0x1B /**< LEBluetooth Device Address. */25#define BLE_GAP_AD_TYPE_LE_ROLE 0x1C /**< LE Role. */26#define BLE_GAP_AD_TYPE_SIMPLE_PAIRING_HASH_C2560x1D /**< Simple Pairing Hash C-256. */27#defineBLE_GAP_AD_TYPE_SIMPLE_PAIRING_RANDOMIZER_R256 0x1E /**< SimplePairing Randomizer R-256. */28#defineBLE_GAP_AD_TYPE_SERVICE_DATA_32BIT_UUID 0x20 /**< ServiceData - 32-bit UUID. */29#defineBLE_GAP_AD_TYPE_SERVICE_DATA_128BIT_UUID 0x21 /**< ServiceData - 128-bit UUID. */30#define BLE_GAP_AD_TYPE_3D_INFORMATION_DATA 0x3D /**< 3D Information Data. */31#defineBLE_GAP_AD_TYPE_MANUFACTURER_SPECIFIC_DATA 0xFF /**<Manufacturer Specific Data. */1.6 校验BLE采用的是24位CRC校验。

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广播报文 ble 实例

广播报文 ble 实例

广播报文 ble 实例
BLE（蓝牙低功耗）是一种用于短距离通信的无线技术，它被广泛应用于智能手机、智能家居设备、健康追踪器等各种设备中。

在BLE中，广播报文是一种重要的通信方式，它允许BLE设备在广播范围内发送信息，而无需与其他设备建立连接。

BLE广播报文通常包括以下内容：
1. 广播报文类型，包括广播指示器（ADV_IND）、非连接广播指示器（ADV_NONCONN_IND）和扫描响应（SCAN_RSP）等。

2. 设备地址，包括广播者的MAC地址或者随机地址。

3. 服务数据，包括设备提供的服务和相关数据。

4. 信号强度，广播者的信号强度值（RSSI），用于估计设备与接收者之间的距离。

BLE广播报文的作用包括但不限于：
1. 设备发现，其他设备可以通过监听广播报文来发现周围的BLE设备。

2. 连接建立，广播报文中可以包含设备的信息，使得其他设备
可以建立连接并与之通信。

3. 信息传递，设备可以通过广播报文向周围设备传递信息，例
如传感器数据、设备状态等。

在实际应用中，开发人员可以根据自己的需求设计并发送特定
格式的广播报文，以实现设备间的通信和交互。

同时，接收端设备
也可以根据接收到的广播报文内容执行相应的操作，从而实现各种
功能，如定位、数据同步、远程控制等。

总的来说，BLE广播报文在BLE通信中扮演着非常重要的角色，它为设备之间的发现、连接和信息传递提供了便利的途径，同时也
为开发人员提供了丰富的设计空间，可以根据实际需求进行灵活的
定制和应用。

BLE4.0教程一蓝牙协议连接过程与广播分析

BLE4.0教程一蓝牙协议连接过程与广播分析

BLE4.0教程⼀蓝⽛协议连接过程与⼴播分析1.蓝⽛简介什么是蓝⽛4.0蓝⽛⽆线技术是使⽤范围最⼴泛的全球短距离⽆线标准之⼀，蓝⽛4.0版本涵盖了三种蓝⽛技术，即传统蓝⽛、⾼速蓝⽛和低功耗蓝⽛技术，将三种规范合⽽为⼀。

它继承了蓝⽛技术在⽆线连接上的固有优势，同时增加了⾼速蓝⽛和低功耗蓝⽛的特点。

这三个规格可以组合或者单独使⽤。

蓝⽛4.0规范的核⼼是低功耗蓝⽛（Low Energy），即蓝⽛4.0BLE。

该技术最⼤特点是拥有超低的运⾏功耗和待机功耗，蓝⽛低功耗设备使⽤⼀粒纽扣电池可以连续⼯作数年之久。

蓝⽛4.0技术同时还拥有低成本、向下兼容、跨⼚商互操作性强等特点。

蓝⽛4.0 BLE的特点蓝⽛4.0 BLE技术具有如下特点：1.⾼可靠性对于⽆线通信⽽⾔，由于电磁波在传输过程中容易受很多因素的⼲扰，例如，障碍物的阻挡、天⽓状况等。

因此，⽆线通信系统在数据传输过程中，具有内在的不可靠性。

蓝⽛技术联盟（SIG）在制定蓝⽛4.0规范时已经考虑到了这种数据传输过程中的内在的不确定性，所以在射频、基带协议、链路管理协议（LMP）中采⽤可靠性措施，包括：差错检测和校正、进⾏数据编解码、差错控制、数据加噪等，极⼤地提⾼了蓝⽛⽆线数据传输的可靠性。

另外，使⽤⾃适应跳频技术，最⼤程度地减少和其他2.4GHz ISM频段⽆线电波的串扰。

2.低成本、低功耗低功耗蓝⽛⽀持两种部署⽅式：双模⽅式和单模⽅式。

（1）双模⽅式，低功耗蓝⽛功能集成在现有的经典蓝⽛控制器中，或在现有经典蓝⽛技术（2.1+EDR/3.0+HS）芯⽚上增加低功耗堆栈，整体架构基本不变，因此成本增加有限。

（2）单模⽅式，⾯向⾼度集成、紧凑的设备，使⽤⼀个轻量级连接层（Link Layer）提供超低功耗的待机模式操作。

蓝⽛4.0BLE技术可以应⽤于8bit MCU，⽬前TI公司推出的兼容蓝⽛4.0BLE协议的SoC芯⽚CC2540/CC2541，外接PCB天线和⼏个阻容器件构成的滤波电路即可实现蓝⽛⽹络节点的构建。

ble 连接原理

ble 连接原理

ble 连接原理BLE（Bluetooth Low Energy）连接原理主要涉及以下几个步骤：1. 广播和扫描：BLE从机设备会定期进行蓝牙广播，发送包含自身信息的广播包。

主机设备通过扫描周围的BLE设备来接收这些广播包。

扫描过程中，主机设备会收集到BLE从机设备的物理地址、设备名称等信息。

这些信息会被主机设备存储起来，以备后续连接使用。

2. 建立连接：当主机设备决定要连接某个特定的BLE从机设备时，它会向该设备发送一个连接请求。

该请求中包含主机设备的物理地址和一些连接参数。

BLE从机设备接收到连接请求后，会验证主机设备的合法性，并判断是否同意建立连接。

如果同意建立连接，BLE从机设备会返回一个连接响应给主机设备。

3. 数据交换：一旦连接建立成功，主机设备和BLE从机设备之间就可以开始进行数据交换了。

数据交换是通过BLE协议定义的一组操作实现的。

主机设备和BLE从机设备之间可以进行读、写、订阅等操作。

主机设备可以读取BLE从机设备的各种传感器数据，也可以向BLE从机设备发送指令来控制其行为。

4. GAP（Generic Access Profile）和GATT（Generic Attribute Profile）协议：在BLE蓝牙连接中，GAP和GATT协议起着重要的作用。

GAP协议定义了蓝牙设备的角色和行为规范，包括设备的广播、扫描、连接、配对和安全等功能。

GATT协议则定义了设备之间传输和交换数据的规范，包括服务（Service）、特征（Characteristic）和描述符（Descriptor）等概念。

这种连接方式具有低功耗、简单、快速建立连接等特点，因此在物联网设备中得到了广泛应用。

需要注意的是，BLE主机与从机的连接是一对多的关系，也就是说一个主机设备可以同时连接多个从机设备。

这种连接方式在物联网设备中非常实用，因为它可以使主机设备与多个从机设备同时通信，从而实现丰富的功能和应用场景。

抓包分析

抓包分析

1. 广播包解析1.P.nbr.为序列号，从1开始依次计数。

2.Time(us)指的是Packer Sniffer抓包的时间延迟。

3.广播包表示是广播信道，数据包表示的是数据信道。

4.Access Address：0xBE89BED6.。

所有BLE设备的广播帧都是使用这个地址，无论厂家。

5.PDU type 为广播类型，此包为普通可连接广播。

6.TxAdd、RxAdd用来表示发送该广播帧的蓝牙设备的蓝牙地址类型，1表示randomaddress,0表示public address。

蓝牙协议规定，任何一个蓝牙设备必须拥有一个唯一的48bit的地址，用以标志身份。

而且，在广播的时候必须要把蓝牙地址广播出去，蓝牙地址有以下四种：1)Public addressPublic address 是公司通过IEEE申请获得的，称为OUI。

这个地址是固定的地址，全球唯一的，不可以修改。

Public address 的24bit LSB用来表示公司名，另外24bit的MSB用来分配给不同的产品类型。

2)Random Static addressRandom static address 是设备在上电的时候随机生成或者是芯片厂家在生产芯片的时候随机烧录的不重复的48bit蓝牙地址。

nRF51822的蓝牙地址属于后者。

该地址存放在FICR里面，用户不可以修改。

Random static address 的最高位的后2bit必须要为1。

3)Private Non_Resolvable address 和Private Resolvable address这两种地址不常用，不作介绍。

nRF51822采用的是Random Static address，在启动的时候协议栈从FICR里面读取作为设备的蓝牙地址，如果用户需要使用Public address，则需要使用sd_ble_gap_address_set()这个函数重新设定蓝牙地址，本例广播包是从设备Txadd 为1，也就是默认使用了Random static address。