參考文件：
《TI 2013研討會藍芽4.0講解部分PPT 20130508.pdf》重點
《TI_BT-LE-TRAINNING.PDF》
《05_BLE Intro.pdf》
BLE: Bluetooth Low Energy

協議棧結構和配置

Profile 應該是應用框架的意思。
Profile中文譯名有很多，比如配置檔案，剖面，應用協議，輪廓等，每一種翻譯代表了一種對於profile的不同理解

物理層（PHY）

RF 規格特性
– 執行在 2.4 GHz ISM band 2.4 GHz ISM band 2.4 GHz ISM band 2.4 GHz ISM band
– GFSK 調製方式（高斯頻移鍵控）
– 40 頻道2 MHz 的通道間隙
• 3 個固定的廣播通道
• 37 個自適應自動跳頻資料通道
物理層可以和經典藍芽RF組合成雙模裝置
2 MHz 間隙能更好地防止相鄰頻道的干擾

2.4 GHz free ISM band
 1 Mbit/s signalling rate
 GFSK modulation
 Up to 4 dBm maximum transmit power
 40 RF channels
 3 advertising channels reserved for:
 Discover
 Connect
 Broadcast
 37 data channels

BLE:拓撲結構和裝置狀態

BLE 是一種星形拓撲結構:
– 主裝置管理著連線，並且可以連線多個從裝置
– 一個從裝置只能連線一個主裝置
做為一個BLE裝置，有六種可能的狀態:
– 待機狀態(Standby) (Standby) (Standby) (Standby)：裝置沒有傳輸和傳送資料，並
且沒有連線到任何裝置
– 廣播狀態(Advertiser) (Advertiser) (Advertiser) (Advertiser)：週期性廣播狀態
– 掃描狀態(Scanner) (Scanner) (Scanner) (Scanner)：主動地尋找正在廣播的裝置
– 發起連線狀態(Initiator): (Initiator): (Initiator): (Initiator): 主動向某個裝置發起連線
– 主裝置(Master) (Master) (Master) (Master)：作為主裝置連線到其他裝置
– 從裝置(Slave) (Slave) (Slave) (Slave) ：作為從裝置連線到其他裝置

 Advertising: connectable and non-connectable
 Scanning: active or passive
 Slave: connection role
 Master: connection role
 31 bytes advertising payload size
 27 bytes maximum payload size per packet
 AES-128 built-in encryption
 CCM
 Counter with
 Cipher Block Chaining
 Message Authentication Code

BLE: 廣播事件

廣播包的傳送是單向的，不需要任何連線。
裝置傳送廣播包進入廣播狀態
– 廣播包可以包含特定的資料定義，最大31個位元組
– 廣播包可以直接指向某個特定的裝置，也可以不指定
– 廣播中可以宣告是可被連線的裝置，或者是不可連線的裝置
在一個廣播事件中，廣播包會分別在三個廣播通道中被髮
送一次 (37, 38, 39)

BLE: 廣播間隔

廣播間隔，是兩次廣播事件之間的最小時間間隔
廣播間隔的取值範圍是在 20ms ～ 10.24s 之間
鏈路層會在每次廣播事件期間產生一個隨機廣播
延時時間(0ms and 10ms) (0ms and 10ms) (0ms and 10ms) (0ms and 10ms)，這個延時被加在廣播
間隔中，這樣來避免多裝置之間的資料碰撞。

BLE: 掃描事件

每次掃描裝置開啟Radio 接收器去監聽廣
播裝置，稱為一個掃描事件
掃描事件交替發生在三個特定的廣播通道
中: 37, 38, 39 : 37, 38, 39 : 37, 38, 39 : 37, 38, 39
掃描頻寬比 (Duty-Cycle), (Duty-Cycle), (Duty-Cycle), (Duty-Cycle), 關於掃描的兩個
時間引數:
– 掃描間隔: 即掃描裝置的掃描頻度
– 掃描視窗: 每次掃描事件持續的時間

BLE: 發起連線

除了掃描，裝置也可以主動發起連線
發起狀態的裝置和掃描狀態的裝置區別在於：當
它監聽到一個可連線的廣播，發起裝置會發送一
個連線請求，而掃描裝置會發送一個掃描請求
連線請求包括一套為從裝置準備的連線引數，安
排連線事件發生的的通道和時間
如果廣播裝置接收了連線，兩個裝置會進入連線
狀態，發起方會稱為Master ，而廣播方會稱為
Slave

BLE: 連線引數

通道對映－指示連線使用的頻道
跳頻增量－一個5-16之間的隨機，參與通道選擇的
演算法
連線間隔－1.25ms的倍數，7.5ms-4.0s 7.5ms-4.0s 7.5ms-4.0s 7.5ms-4.0s之間
監督超時－10ms的倍數，100ms-32.0s 100ms-32.0s 100ms-32.0s 100ms-32.0s之間，必
須大於
(1 + slaveLatency) (1 + slaveLatency) (1 + slaveLatency) (1 + slaveLatency) * (ConnInterval) (ConnInterval) (ConnInterval) (ConnInterval)
從機潛伏－0-499之間，不能超過
((supervisionTimeout / connInterval) ((supervisionTimeout / connInterval) ((supervisionTimeout / connInterval) ((supervisionTimeout / connInterval) – 1)

BLE: 連線事件

所有的通訊都發生在兩個裝置的連線事件期間
連線事件週期地發生，按照連線引數指定的間隔
每個事件發生在某個資料通道(0-36)，跳頻增量引數決
定了下次連線事件發生的通道
在每個連線事件期間，Master 先發送，Slave 會在
150us之後做出迴應
即使一個連線事件發生(或兩者),雙方都沒有資料傳送
(例外情況是從裝置潛伏使能)。這允許兩個裝置都承認
對方仍然存在並保持活躍的連線。

BLE: Slave的潛伏

潛伏：Slave如果沒有資料傳送, 允許跳過連線事件
連線引數中的Slave 的潛伏值，是允許從裝置跳過的最大連線次數
在連線事件中，如果slave 沒有對master 的包做出迴應，master 將
會在後來的連線事件中重複傳送，直到slave迴應
兩個有效的連線事件之間的最大時間跨度(假設slave跳過了最大數目
的連線事件),稱為“有效連線間隔”
從裝置的潛伏值範圍是0-499，但是有效的連線間隔必須小於32.0s

BLE: 連線引數的設定

短間隔的連線事件:
– 兩裝置都會以高能耗執行
– 高資料吞吐量
– 傳送等待時間短
長間隔的連線事件:
– 兩裝置都會以低能耗執行
– 低資料吞吐量
– 傳送等待時間長
低或者0潛伏值:
– 從裝置以高能耗執行
– 從裝置可以快速收到來自中心裝置的資料
高潛伏值:
– 外圍裝置在沒有資料傳送的情況下可以低能耗執行
– 外圍裝置無法及時收到來自中心裝置的資料
– 中心裝置能及時收到來自外圍裝置的資料

BLE: 終止連線

Master 和Slave 都可以主動斷開連線
– 一邊發起斷開，另一邊必須在在斷開連線之前回應這
個斷開請求
監視超時而斷開連線
– 監視超時引數指定了兩個資料包之間的最大時間跨度
– 監視超時時間必須大於有效連線間隔而小於32.0秒
– slave and master slave and master slave and master slave and master雙方都維持著自己的監視超時計時
器，在每次收到資料包時清零。
– 如果連線超時，裝置會認為連線丟失，並且退出連線
狀態，返回廣播，掃描或者待機模式。