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参考：https://www.cnblogs.com/iini/p/8977806.html

参考文章：《BLE4.0 低功耗蓝牙协议总结 》

1、广播

1.1、广播间隔

1.2、三个信道切换时间间隔

1.3、广播事件

2、扫描与应答

3、建立连接

3.1、锚点

3.2、重要的时间参数

3.3、连接状态--主机

3.2、连接状态--从机

4、广播软件设计流程图

1、广播

在广播事件中，每一个广播事件都会在 3 个广播信道中进行数据传输，而且每一个事件都是以最小的信道编号开始传输；也就是说当广播事件来了，这个 PDU 是依次从广播通道 37、 38、 39 中进行传输。并不是一起同时在三个信道一起广播；设备B不断发送广播信号给手机（Observer），如果手机不开启扫描窗口，手机是收不到设备B的广播的，如下图所示，不仅手机要开启射频接收窗口，而且只有手机的射频接收窗口跟广播发送的发射窗口匹配成功，而且广播射频通道和手机扫描射频通道是同一个通道，手机才能收到设备B的广播信号。也就是说，如果设备B在37通道发送广播包，而手机在扫描38通道，那么即使他们俩的射频窗口匹配，两者也是无法进行通信的。由于这种匹配成功是一个概率事件，因此手机扫到设备B也是一个概率事件，也就是说，手机有时会很快扫到设备B，比如只需要一个广播事件，手机有时又会很慢才能扫到设备B，比如需要10个广播事件甚至更多。

1.1、广播间隔

T_advEvent = advInterval + advDelay

T_advEvent 也就是图1中的 t ; advInterval 是 0.625ms 的倍数，在 20ms~10.24s 之间。如果广播类型是非定向扫描事件或者非定向不可连接广播事件，这个值不能小
于 100ms。如果广播事件类型是非定向可连接事件，这个是只需大于20ms 即可；

advDelay 是一个随机数，在 0ms~10ms 之间，在每一个广播事件中都有。由于设备间的时钟会有不同程度的漂移，所以这个随机延时的作用不但能消除设备之间时钟漂移，还能避免相同信道及时间点上的冲突；

1.2、三个信道切换时间间隔

上面有说道广播事件之间有时间间隔，那么广播本身里面有 3 个信道进行数据传输，这 3 个信道之间的时间间隔是多少？在协议中有规定：也就是两个连续的通用广播之间的时间必须小于等于 10ms

1.3、广播事件

在广播状态下，链路层在广播事件中发送广播 PDU 。广播事件共有 4 种：

非定向可连接事件(ADV_IND)

定向可连接事件(ADV_DIRECT_IND)

非定向不可连接事件(ADV_NONCONN_IND)

非定向扫描事件(ADV_DISCOVER_IND/ADV_SCAN_IND)

（1）非定向可连接事件(ADV_IND)：这个报文发送之后可以接收由扫描者发送的(SCAN_REQ PDU)扫描请求，或者由发起者发送的(CONNECT_REQ PDU)连接请求。而接收后链路层需要早同一个信道上进行扫描者或者发起者的应答。当接收的数据报文没能通过广播滤波政策，要么就用下一个广播信道进行广播要么就关闭广播事件。后面都是以这个事件做解析

（2）定向可连接广播事件(ADV_DIRECT_IND)

这个广播是为了快速建立连接。这种报文包含两个地址：广播者地址和发起者的地址。发起设备收到发给自己的定向广播报文后，可以立刻发送连接请求事件作为回应，并进入连接状态。定向广播事件有特殊的时序要求。完整的广播事件必须每 3.75ms之内重复一次。这一要求似的扫描设备只需扫描 3.75ms 便可以收到定向广播设备的消息。

（3）非定向不可连接事件(ADV_NONCONN_IND)
这是一个很奇葩的事件，它像是一个车模，大张旗鼓的告诉别人，但是不允许别人摸她，而这个事件比模特更加的奇葩，模特至少可以合个影，但是这个事件大声的告诉别人我在这里，之后就不搭理别人
了，不接受任何信息，只管自己在每个广播事件中发送数据。时间要求和通用广播事件一样。它只能根据主机的要求在广播态和就绪态之间切换，也是唯一可用于只有发射机而没有接收机设备的广播类型

（4）可发现不可连事件(ADV_DISCOVER_IND/ADV_SCAN_IND)

这个广播其实是一个非定向可发现的广播，它和通用广播的时间控制是一样的，应答也是 SCAN_REQ PDU 和 SCAN_RSP PDU，这个广播和通用广播的区别是，它不能建立连接，只能处于广播态或者就绪态。这是一种适用于广播数据的广播形式，动态数据可以包含于广播数据中，而静态数据可以包含于扫描响应数据之中。

2、扫描与应答

如果接收到的 SCAN_REQ PDU 通过了滤波政策，那么广播者需要在同一信道并且在接收到数据到发送 SCAN_RSP PDU 扫描应答报文的时间一定是 150±2 µs 完成。

3、建立连接

3.1、锚点

连接事件开始的点叫做锚点(The start of a connection event iscalled an anchor point)。主机在锚点开始连接事件，从机需要在锚点前进入侦听状态。在连接状态下锚点由从机接收的第一个连接事件报文决定，并决定了将来的锚点。

3.2、重要的时间参数

CONNECT_REQ PDU中包含了两个重要的参数，解析如下：

（1）Transmit window offset

transmitWindowOffset = WinOffset * 1.25 ms

它是传输窗口偏移的时间，同样这个值需要乘以 1.25ms 才是真正的传输窗口偏移时间。这个参数其实只在第一连接事件发生前或者连接参数更新时用；范围：[0, connInterval]

（2）Transmit window size 它为传输窗口的时间

transmitWindowSize = WinSize * 1.25 ms

它为传输窗口的时间，而且这个值乘以 1.25ms 才是真正的传输窗口时间范围：[1.25ms,MIN(10ms, connInterval - 1.25 ms)]

（3）connect_Interval 这个就是传说中的连接间隔时间

connInterval = Interval * 1.25 ms

它是 1.25ms 的倍数，范围：[7.5ms,4.0S]

（4）Latency 从机潜伏次数

范围：[0, MIN(((connSupervisionTimeout / connInterval) - 1),500)]

（5）timeout 连接超时

如果连接状态下，很长时间都没有连接事件发生，或者连接事件发送总是得不到从机的应答，是不是该考虑连接出了问题呢？在协议中也有规定一个参数 — — 连接监管超时

100ms~30.0s

timeout > (1 + connSlaveLatency) *connInterval // 这应该好理解，从机潜伏期是双方沟通和允许的事情，所以超时时间一定要大于上面表达式才行

3.3、连接状态--主机

在第一个连接事件中，锚点是由 CONNECT_REQ PDU 中的参数决定的。当主机发送完 CONNECT_REQ 报文之后，接着发送第一个连接事件的报文，而从机接到 CONNECT_REQ 报文后，做好进入连接状态的准备工作后，根据 CONNECT_REQ 中的参数，决定开始侦听的时间，但是必须保证，主机在锚点前从机必须已经进入侦听状态；

从上可知传输偏移一定是在 1.25ms 之后。也就是说，连接状态的第一包数据传输一定是在[1.25 ms + transmitWindowOffset, 1.25ms + transmitWindowOffset + transmitWindowSize]之间

3.2、连接状态--从机

对于从机接收到CONNECT_REQ 之后，协议留了至少 1.25ms 的时间让其准备进入连接状态，进入之后偏移一个传输窗口的时间，进而进入扫描窗口，开始侦听空中的包，看是否有自己需要的报文，所以在上面的图中传输窗口都是用虚线的，也就是说传输口规定了最大时间，但是并不一定要等这么久的时间，收到数据就可以去处理，并开始计时连接间隔时间，等到连接间隔时间到，再次进入扫描窗口，侦听报文。

从机第一个连接事件接收失败处理过程：

对于主机来说控制着连接状态下的几乎所有权利，可是对于配合者的从机却是有些难办。如果理想状态，晶振没有任何偏差，那么有了这个时序，就很容易完成这个程序的编写。事实总是很残酷的，晶振总有一些漂移的，这样就会带来主机肯定是发送了连接事件中的第一个报文，但是从机并不一定能接收得到，所以看看从机如果在第一个连接事件中没有接收到数据报文的话，时间又是怎么控制的：

如果持续6次从机都没有应答，意味着连接建立失败；

4、广播软件设计流程图

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