BLE链路层状态机初探

状态机

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BLE链路层把所有的功能放到五种不同的状态中，在不同的状态分别执行不同的功能。

一般来说，BLE设备大致有这么几种状态：空闲，广播，扫描，发起连接和连接成功。

广播和扫描是相对应的，一个设备广播，另一个设备扫描，广播的设备就会被扫描的设备发现

当设备通过扫描成功发现目标设备后，就会发起连接请求，连接成功之后就进入到已连接的状态

这其中的“空闲，广播，扫描，发起连接和连接成功”分别对应链路层的 就绪态，广播态，扫描态，发起态和连接态

下面分别来介绍着五种状态：

• 就绪态
• 广播态
• 扫描态
• 发起态
• 连接态

就绪态

就绪态，就是链路层上电之后，进入并保持的状态。其实可以理解为空闲状态。

就绪态的链路层什么也不干，既不广播，也不扫描，既不发起连接，也不处于连接状态。

但是，一旦链路层接收到应用层指令，比如，广播，扫描或发起连接之类的，那么设备就会进入到相应的状态。

一旦设备空闲下来，则又会进入就绪态

广播态

广播态的功能，就是让周围设备能够发现自己。

处于广播态的链路层会发送广播报文，该报文会被周围设备搜索并解析出来，广播报文的内容包括了设备是否可被连接，设备的名字，设备的地址，设备提供的服务及其他相关信息。收到广播报文的设备可以发送回应报文，广播态的链路层还可以监听这种回应报文，并作出响应

扫描态

扫描态的主要功能，就是发现周围的设备。扫描过程可以分为主动扫描和被动扫描。

被动扫描，就是监听（广播）信道，并且不会向周围发送任何报文，周围设备发送的非定向广播报文都可以被接收到。非定向报文是指，没有指定报文接收地址的报文。

主动扫描，就是主动发出扫描请求的报文，处于广播状态的链路层会监听这种报文，并且对方收到报文后会发出回应报文，这种回应报文是定向报文，只能被发出扫描请求的设备接收并解析出来。

打个不太恰当的比方，假如在一个月黑风高的晚上，你进入到一所黑乎乎的大房子里，由于没有灯光，一开始你并不知道房子里面有没有人，或者有几个人，为了知道房间有没有人，现在你有两种方式：

• 你不发出任何声音，通过听觉去辨别周围环境中有没有人声，有几个人声，这就是被动扫描
• 现在你也可以吼一嗓子：“有人吗？”，看看周围有没有人给你回应，这就是主动扫描

发起态

发起态，是准备发起连接到连接完成前的一段状态，它的功能是完成连接所需要的所有过程。

再借用上面的例子打比方：

通过主动扫描和被动扫描这两种方式，你终于在黑乎乎的大房子里找到了阔别已久的老朋友，于是你跟他打招呼，并准备握手，这就是发起态

连接态

连接态，顾名思义就是设备连接建立完成之后的状态，从应用层的角度来看，两个设备已经成功建立了物理连接，并且可以交互用户数据了。

状态的切换

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从任何其他状态都可以直接进入到就绪态

就绪态 -> 扫描态

当链路层接收到应用层扫描周围设备的指令后，进入到扫描态，好比说，链路层进入“discovery”模式，用被动或者主动的方式对周围的小伙伴说“有人么？周围有人么？”

就绪态 -> 广播态

当链路层接收到应用层指令后，进入到广播态，此时链路层仿佛拿着个大喇叭对着周围的小伙伴呼喊：“我在这，我在这了，快来发现我吧”，态度非常高调

就绪态 -> 发起态

存在两种从就绪态进入发起态的情形：

• 设备一开始在扫描态，并通过扫描周围设备发现了想要连接的目标设备，但是链路层并不能直接从扫描态进入到发起态。因此，设备先进入就绪态，再进入到发起态

• 设备一开始就在就绪态，因为上一次跟某个设备成功建立过连接，现在链路层还保留着那个设备的相关信息。所以不需要再走扫描设备的流程，可以直接利用保存的目标设备的信息，直接对其发起连接，因此可以直接从就绪态进入发起态

广播态 -> 连接态

链路层发出的广播报文被周围设备扫描到，并且对方设备向自己发起连接请求，连接成功之后，处于广播态的链路层就进入到了连接态，从此之后大家就是好朋友，可以相互交流感情了

发起态 -> 连接态

无论是通过主动扫描还是被动扫描，抑或是之前就保存了对方设备的相关信息，处于发起态的链路层已经掌握了足够的信息，可以向对方发起连接请求了，经过一番握手之后，大家都进入到连接态了，大家就是好buddy了

连接态 -> 就绪态

可能由于某种原因，可能出于自己或者是对方设备的原因，抑或是距离的原因（异地恋你懂的），大家不想做好朋友了，可能是自己或者对方设备发出了断开连接的请求，抑或是超出一定距离，由于蓝牙信号弱，不得不断开连接。总之就是由于种种主观的或客观的原因，连接被断开了，链路层从连接态进入到了就绪态

就绪态无法直接到连接态

就绪态为什么不能直接跨入到连接态了，因为连接需要一个过程，就好比是谈恋爱一样，总得需要一个过程才能相互确认那女朋友的关系，如果忽略这个过程，直接霸王硬上弓，那是不道德的。因此，对于广播者来说，是从广播态进入到连接态，对于发起者来说，是从发起态进入到连接态。这就好比，毕竟男女有别，大家进入恋爱的方式和体验都是不一样的