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作者：XCODER
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今天Xcoder就嘗試理論結合實踐，講一講藍牙協定的廣播部分和beacon協定流程。（全文無一行代碼...: )）
實驗用到的工具:
藍牙主機：TI BTool + CC2540 dongle
藍牙從機：CC2541
抓包工具：TI Sniffer + CC2540 dongle
手機工具：BLE調試工具箱 (無線技術聯盟微信公衆号關聯的藍牙測試工具)
廣播流程（理論過程）
藍牙有三個廣播信道37,38和39，主機在這個三個信道上掃描是否存在從機廣播廣播資料，并可以提出掃描請求，流程圖如下：
ADV_IND；廣播資料
SCAN_REQ： 掃描請求，由主裝置（MASTER DEVICE）向從裝置（SLAVE DEVICE）發出，目的是為了獲得從裝置的響應以得到更多的從裝置廣播資料資訊（包括裝置名字，或者服務UUID，及其它如廠家特定格式的資訊（如硬體版本，軟體版本号，裝置系列号等等）。
SCAN_RSP: 從裝置對就主裝置發起的SCAN_REQ的響應，作為廣播包的補充，從裝置可以給主裝置更多的廣播資料，比如說，有些裝置在廣播包裡面沒有裝置名字，這個時候就可以把裝置名字放在這個包裡面發給主裝置。
廣播流程（實際資料）
打開 Btool (TI官方主機調試工具，下一篇文章會用到）)或者 BLE調試工具箱 （無線技術聯盟微信小程式，适用所有安卓和IOS系統）掃描從機裝置：
打開微信公衆号，點選 BLE調試工具箱，開啟掃描功能。
利用TI抓包工具抓取空中藍牙藍牙資料包：
廣播裝置0x6EA7C219E3C9裝置處于廣播模式，廣播資料為02 02 1A 0A FF 4C 00 10 05 0B 10 CE 27 2F，主機掃描請求SCAN_REQ，主機Mac位址為0x13AB0B272109，從機回應SCAN_RSP，回應的資料為空。
這就是一個完整的藍牙廣播和掃描流程。
當然，抓包資料中還可以看到其他裝置的廣播資料。
協定分析
先從Sinffer圖先來講解藍牙廣播協定的專有名詞：
1.Channel，信道，抓包工具抓到空中的哪一個信道上的資料，0x25說明是37信道(藍牙廣播信道是37,38,39)。
2.Access Address，通路位址，所有廣播信道的通路位址是10001110100010011011111011010110b（0x8E89BED6）,通路位址是一個非常有用一串字元串，射頻TX,RX資料需要進行白化抗噪聲處理，白化進行中在一段用原始資料亦或運算通路位址字元串，在另一端亦或運算還原資料。
3.Adv PUD type 廣播類型，詳細類型如下表所示。
4.Adv PUD Header 廣播資料頭，負責管理說明廣播資料。
5.Adv A 從裝置MAC位址。
公共位址由兩部分組成，如下圖。公共位址由制造商從IEEE申請，由IEEE注冊機構為該制造商配置設定的機構唯一辨別符OUI(Organizationally Unique Identifier)。這個位址是獨一無二，不能修改的。
還有一種随機位址，不是藍牙MAC位址，是藍牙4.2協定棧規定，防止裝置被追蹤設計的一直AdvA位址，但使用的很少。
6.AdvData 從裝置廣播資料，資料類型自行定義，ibeacon和eddystone有對該廣播資料的格式有特定要求。
7. CRC效驗。
上面是使用抓包工具抓出來的分析資料，真實資料我們可以通過工具下面的子菜單欄看到：
到此，就可以看到藍牙廣播的真實空中資料格式如下所示:：
- Preamble 前導碼。前導是一個8比特的交替序列。他不是01010101就是10101010，取決于接入位址的第一個比特。若接入位址的第一個比特為0：01010101，若接入位址的第一個比特為1：10101010。接收機可以根據前導的無線信号強度來配置自動增益控制。
2, Length 資料包長度 整個藍牙一包廣播資料的長度。
3. Access Address，通路位址 0x8E89BED6。
4. BLE Header 廣播資料標頭，解釋說明該條資料為廣播資料還是掃描資料，廣播資料是可連接配接廣播還是不可連接配接廣播，還是定向廣播類型。
5. Paylod 廣播資料。
6. CRC效驗。
是以真實的主從資料互動流程如下：
藍牙5廣播資料
藍牙4.x協定規定藍牙廣播資料包每包資料最大隻支援31位元組資料傳輸，廣播信道限制在37，38，39三個信道。在原有的用于傳輸廣播資料的PDU（ADV_IND、ADV_DIRECT_IND、ADV_NONCONN_IND以及ADV_SCAN_IND，稱作legacy PDUs）的基礎上，藍牙5增加了擴充的PDU（ADV_EXT_IND、AUX_ADV_IND、AUX_SYNC_IND以及AUX_CHAIN_IND，稱作extended advertising PDUs)，同時也允許藍牙在除開37,38,39三個通道之外的其他37個信道上發送長度介于0-255位元組的資料。
藍牙5.0把廣播信道抽象為兩類，一種叫主廣播信道(primary advertisement channels)，另一種叫次廣播信道，或者第二廣播信道（Secondary Advertising Packets）。
主廣播信道隻工作在37，38，39三個信道，最大廣播位元組為31位元組，廣播的資料類型增加了一個ADV_EXT_IND指令，ADV_EXT_IND指令即為告知監聽裝置，我要廣播大資料包廣播了。
ADV_EXT_IND指令包含要在第二類次廣播信道上發送的内容，第二廣播信道發送廣播資料的信道，實體PHY層，1M PHY，Coded PHY，2M PHY 等。
其示意如下圖所示，首先在主廣播信道廣播ADV_EXT_IND資訊，然後利用次廣播信道(0-36 channel)廣播255byte 資料。
是以藍牙5主從的廣播互動流程可以用以下框圖描述：
結論
無論是藍牙4還是藍牙5，廣播的流程都是一樣，廣播，掃描請求，掃描相應的資料包格式也是一模一樣，隻是藍牙5可以在非廣播信道發送資料，藍牙4.x隻能在廣播信道發送資料，藍牙4.2廣播資料隻有31位元組，藍牙5廣播有255位元組，好啦，下一篇開始講精彩的連接配接部分協定分析。
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