蓝牙BLE: 蓝牙4.0 BLE广播数据解析(转)

BLE 设备工作的第一步就是向外广播数据。广播数据中带有设备相关的信息。本文主要说一下 BLE 的广播中的数据的规范以及广播包的解析。

1. 广播模式

BLE 中有两种角色 Central 和 Peripheral ，也就是中心设备和外围设备。中心设备可以主动连接外围设备，外围设备发送广播或者被中心设备连接。外围通过广播被中心设备发现，广播中带有外围设备自身的相关信息。

广播包有两种： 广播包 （Advertising Data）和 响应包 （Scan Response），其中广播包是每个设备必须广播的，而响应包是可选的。 数据包的格式如下图所示（图片来自官方 Spec）：

每个包都是 31 字节，数据包中分为有效数据（significant）和无效数据（non-significant）两部分

• 有效数据部分 ：包含若干个广播数据单元，称为 AD Structure 。如图中所示，AD Structure 的组成是：第一个字节是长度值 len，表示接下来的 len 个字节是数据部分。数据部分的第一个字节表示数据的类型 AD Type ，剩下的 Len - 1 个字节是真正的数据 AD data 。其中 AD type 非常关键，决定了 AD Data 的数据代表的是什么和怎么解析，这个在后面会详细讲；
• 无效数据部分 ：因为广播包的长度必须是 31 个 byte，如果有效数据部分不到 31 自己，剩下的就用 0 补全。这部分的数据是无效的，解释的时候，忽略即可

2. 广播数据格式
所有的 AD type 的定义在文档 Core Specification Supplement 中。 AD Type 包括如下类型：

• Flags: TYPE = 0x01。这个数据用来标识设备 LE 物理连接的功能。DATA 是 0 到多个字节的 Flag 值，每个 bit 上用 0 或者 1 来表示是否为 True。如果有任何一个 bit 不为 0，并且广播包是可连接的，就必须包含此数据。各 bit 的定义如下：

  • bit 0: LE 有限发现模式
  • bit 1: LE 普通发现模式
  • bit 2: 不支持 BR/EDR
  • bit 3: 对 Same Device Capable(Controller) 同时支持 BLE 和 BR/EDR
  • bit 4: 对 Same Device Capable(Host) 同时支持 BLE 和 BR/EDR
  • bit 5..7: 预留

• Service UUID: 广播数据中一般都会把设备支持的 GATT Service 广播出来，用来告诉外面本设备所支持的 Service。有三种类型的 UUID：16 bit, 32bit, 128 bit。广播中，每种类型类型有有两个类别：完整和非完整的。这样就共有 6 种 AD Type。

  • 非完整的 16 bit UUID 列表： TYPE = 0x02;
  • 完整的 16 bit UUID 列表： TYPE = 0x03;
  • 非完整的 32 bit UUID 列表： TYPE = 0x04;
  • 完整的 32 bit UUID 列表： TYPE = 0x05;
  • 非完整的 128 bit UUID 列表： TYPE = 0x06;
  • 完整的 128 bit UUID 列表： TYPE = 0x07;

• Local Name: 设备名字，DATA 是名字的字符串。 Local Name 可以是设备的全名，也可以是设备名字的缩写，其中缩写必须是全名的前面的若干字符。

  • 设备全名： TYPE = 0x08
  • 设备简称： TYPE = 0x09

• TX Power Level: TYPE = 0x0A，表示设备发送广播包的信号强度。DATA 部分是一个字节，表示 -127 到 + 127 dBm。

• 带外安全管理（Security Manager Out of Band）：TYPE = 0x11。DATA 也是 Flag，每个 bit 表示一个功能：

  • bit 0: OOB Flag，0 表示没有 OOB 数据，1 表示有
  • bit 1: 支持 LE
  • bit 2: 对 Same Device Capable(Host) 同时支持 BLE 和 BR/EDR
  • bit 3: 地址类型，0 表示公开地址，1 表示随机地址

• 外设（Slave）连接间隔范围：TYPE = 0x12。数据中定义了 Slave 最大和最小连接间隔，数据包含 4 个字节：

  • 前 2 字节：定义最小连接间隔，取值范围：0x0006 ~ 0x0C80，而 0xFFFF 表示未定义；
  • 后 2 字节：定义最大连接间隔，同上，不过需要保证最大连接间隔大于或者等于最小连接间隔。

• 服务搜寻：外围设备可以要请中心设备提供相应的 Service。其数据定义和前面的 Service UUID 类似：

  • 16 bit UUID 列表： TYPE = 0x14
  • 32 bit UUID 列表： TYPE = 0x??
  • 128 bit UUID 列表： TYPE = 0x15

• Service Data: Service 对应的数据。

  • 16 bit UUID Service: TYPE = 0x16, 前 2 字节是 UUID，后面是 Service 的数据；
  • 32 bit UUID Service: TYPE = 0x??, 前 4 字节是 UUID，后面是 Service 的数据；
  • 128 bit UUID Service: TYPE = 0x??, 前 16 字节是 UUID，后面是 Service 的数据；

• 公开目标地址：TYPE = 0x17，表示希望这个广播包被指定的目标设备处理，此设备绑定了公开地址，DATA 是目标地址列表，每个地址 6 字节。

• 随机目标地址：TYPE = 0x18，定义和前一个类似，表示希望这个广播包被指定的目标设备处理，此设备绑定了随机地址，DATA 是目标地址列表，每个地址 6 字节。

• Appearance：TYPE = 0x19，DATA 是表示了设备的外观。

• 厂商自定义数据: TYPE = 0xFF，厂商自定义的数据中，前两个字节表示厂商 ID，剩下的是厂商自己按照需求添加，里面的数据内容自己定义。

还有一些其他的数据，我这里就不一一列举了，有需要的可以从这个文档查阅 Core Specification Supplement 。

参考链接：
1. 蓝牙学习笔记之实例广播数据的解析
2. BLE广播数据解析