BLE之广播报文结构详细解析

1. BLE报文结构

报文是一比特一比特传输的，但他们同时也是由数据的字节组成的。BLE报文结构如下，它由下图所示的各个域组成。因为有的域的长度超过了一个字节，所以在传输的过程中就涉及到多字节域中哪个字节先传输的问题，BLE报文传输时的字节序和比特序如下：

字节序：大多数多字节域是从低字节开始传输的。因此，0x80是按照00000001发送的，而0x01是按照10000000发送的。注意，并不是所有的多字节域都是从低字节开始传输的。

比特序：各个字节传输时，每个字节都是从低位开始。

1.1 前导

前导是一个8比特的交替序列。它不是01010101就是10101010，取决于接入地址的第一个比特。

若接入地址的第一个比特为0：01010101

若接入地址的第一个比特为1：10101010

这样就保证了任一报文的前9个比特都是交替的，即要么为：101010101，要么为：010101010；

接收机可以根据前导的无线信号强度来配置自动增益控制。

1.2 接入地址

接入地址有两种类型：广播接入地址和数据接入地址。

广播接入地址：固定为0x8E89BED6，在广播、扫描、发起连接时使用。

数据接入地址：随机值，不同的连接有不同的值。在连接建立之后的两个设备间使用。

对于数据信道，数据接入地址是一个随机值，但需要满足下面几点要求：

 1)  数据接入地址不能超过6个连续的“0”或“1”。

 2)  数据接入地址的值不能与广播接入地址相同。

 3)  数据接入地址的4个字节的值必须互补相同。

 4)  数据接入地址不能有超24次的比特翻转(比特0到1或1到0，称为1次比特翻转)。

 5)  数据接入地址的最后6个比特需要至少两次的比特翻转。

 6)  符合上面条件的有效随机数据接入地址大概有231个。

1.3 报头

1.3.1 广播报文报头

报头的内容取决于该报文是广播报文还是数据报文。广播报文的报头如下图所示：

 广播报文的报头包含4bit广播报文类型、2bit保留位、1bit发送地址类型和1bit接收地址类型。

1) 广播报文类型

　Core_v4.2的2583页描述了广播报文类型，共有7种类型，如下图所示。

每种广播报文类型都具有不同的数据格式及行为。Core_v4.2的2584页的2.3.1节详细的描述了各个广播报文类型，大家可以阅读此章节进一步了解。

2) 发送地址类型和接收地址类型

发送地址类型和接收地址类型指示了设备使用公共地址(Public Address)还是随机地址(Random Address)。公共地址和随机地址的长度一样，都包含6个字节共48位。BLE设备至少要拥有这两种地址类型中的一种，当然也可以同时拥有这两种地址类型。

1.4 长度

    广播报文：长度域包含6个比特，有效值的范围是6~37。

    数据报文：长度域包含5个比特，有效值的范围是0~31。

广播报文和和数据报文的长度域有所不同，主要原因是：广播报文除了最多31个字节的数据之外，还必须要包含6个字节的广播设备地址。6+31=37，所以需要6比特的长度域。

再次强调：广播时必须要包含6个字节的广播设备地址。

1.5 数据(AdvData)

广播和扫面响应的数据格式如下图所示，由有效数据部分和无效数据部分组成。

1)  有效数据部分：包含N个AD Structure，每个AD Structure由Length，AD Type和AD Data组成。其中：

Length：AD Type和AD Data的长度。

AD Type：指示AD Data数据的含义。

问题来了，我们怎么知道有哪些AD Type？他们又表示什么意义？可以通过下面2种方式查看AD Type和他们表示的意义。

从官网查询，但是需要是会员才可以查询。

查看Nordic的SDK中的定义，AD type的定义在程序的“ble_gap.h”头文件中。定义如下：

1.6 校验 

BLE采用的是24位CRC校验。CRC对报头、长度和数据进行计算。24位CRC的生成多项式如下：