BLE低功耗蓝牙BLE之连接事件、连接参数和更新方法.pdf-资料库

33ff137d-9529-4c64-bc5c-c2f788fdb989.pdf-第1页.png

第1页 / 共15页

33ff137d-9529-4c64-bc5c-c2f788fdb989.pdf-第2页.png

第2页 / 共15页

33ff137d-9529-4c64-bc5c-c2f788fdb989.pdf-第3页.png

第3页 / 共15页

33ff137d-9529-4c64-bc5c-c2f788fdb989.pdf-第4页.png

第4页 / 共15页

33ff137d-9529-4c64-bc5c-c2f788fdb989.pdf-第5页.png

第5页 / 共15页

33ff137d-9529-4c64-bc5c-c2f788fdb989.pdf-第6页.png

第6页 / 共15页

33ff137d-9529-4c64-bc5c-c2f788fdb989.pdf-第7页.png

第7页 / 共15页

33ff137d-9529-4c64-bc5c-c2f788fdb989.pdf-第8页.png

第8页 / 共15页

低功耗蓝牙 BLE 之连接事件、连接参数和更新方法连接事件在一个连接当中，主设备会在每个连接事件里向从设备发送数据包。一个连接事件是指主设备和从设备之间相互发送数据包的过程。连接事件的进行始终位于一个频率，每个数据包会在上个数据包发完之后等待 150μs 再发送。连接间隔决定了主设备与从设备的交互间隔；它是指两个连续的连接事件开始处的时间距离，可以是 7.5ms ~ 4s 内的任意值，但必须为 1.25ms 的整数倍。要确定从设备与主设备的实际交互间隔，需要用到从设备延迟这一参数，代表从设备在必须侦听之前可以忽略多少个连接事件。如下图所示，连接事件被一个个的连接间隔分开。从主设备发送数据包开始，每个连接事件可以持续进行，直至主设备或从设备停止响应。在连接事件之外，主从设备之间不发送任何数据包。举个例子，如果连接间隔为 100ms，从设备延迟是 9，那么从设备可以忽略 9 个链接事件，但不得不侦听第 10 个连接事件。换言之，从设备必须每秒侦听一次，而此时监控超时的最小值应为 1010ms。反过来，另一个极端的例子是，如果监控超时使用了 32s 的最大值，对于间隔为 100ms 的链路，从设备延时必须小于等于 319。虽然如此，如果将从设备延迟设为可行的最大值，在监控超时发生前从设备只能获得唯一一次侦听主设备的机会，这可不是一个好主意。因此，建议至少给从设备留出 6 次侦听的机会。在前面的例子中，如果连接间隔为 100ms ，从设备延迟为 9，那么监控超时应该至少为 6s，这样一来，链路在最终断开前从设备至少会有 6 次侦听的机会。

连接参数介绍主设备和从设备建立连接之后，所有的数据通信都是在连接事件（Connection Events）中进行的。尖刺的波就是连接事件（Connection events），剩下的 Sleeping 是睡眠时间，设备在建立连接之后的大多数时间都是处于 Sleeping，这种情况下耗电量比较低，而在连接事件（Connection events）中，耗电量就相对高很多，这也是 BLE 为什么省电的原因之一。每个连接事件（Connection events）中，都需要由 Master 发起包，再由 Slave 回复。 Master 即主机，简称 M；Slave 即从机，简称 S。抓包过程中看到的 M->S 或者 S->M 即主机到从机或者从机到主机。连接参数（Connection Parameters）：通过修改下面三个参数，就可以设置 BLE 连接过程中的传输速度和功耗。 1.Connection Interval（连接间隔）

Connection Interval （GAPROLE_MIN_CONN_INTERVAL && GAPROLE_MAX_CONN_INTERVAL）连接间隔，在 BLE 的两个设备的连接中使用跳频机制。两个设备使用特定的信道发送和接收数据，然后过一段时间后再使用新的信道（BLE 协议栈的链路层处理信道的切换）。两个设备在切换信道后发送和接收数据称为一个连接事件。尽管没有应用数据被发送和接收，两个设备仍旧会交换链路层数据（空包 Empty PDU）来维持连接。这个连接间隔就是指在一个连接事件（Connection events）的开始到下一个连接事件（Connection events）的开始的时间间隔。连接间隔以 1.25ms 为单元，连接间隔的范围是 6 ~ 3200 既 7.5ms ~ 4s 之间。 2.Slave Latency（从设备延迟或者从设备时延）

允许 Slave（从设备）在没有数据要发的情况下，跳过一定数目的连接事件（Connection events），在这些连接事件（Connection events）中不必回复 Master（主设备）的包，这样就能更加省电。范围可以是 0 ~ 499 更详细的使用解析如下： Slave Latency = OFF 也就是 Slave Latency 为 0 时，Master 发包，Slave 必须回复，如果不回复，Master 就会认为 Slave 那边接收不正常。 Slave Latency = ON 也就是 Slave Latency 不为 0 的时候，图中 Slave Latency 为 3。Master 发包，Slave 没有数据要回复的时候，就会忽略 3 个连接事件，在第 4 个连接事件接收到 Master 发送的数据之后，回复 Master。如果 Slave 有数据要发送就会唤醒，也就是说即使 Slave Latency 为 3，但是在 Master 发第二包的时候 Slave 有数据要回复，这个时候就会立即回复 Master 而不是等到 3 个连接事件之后的第 4 个连接事件去回复。 3.Supervision Timeout（超时时间或者监控超时）

这个参数设定了一个超时时间，如果 BLE 在这个时间内没有发生通信的话，就会自动断开。单位是 10ms，该变量的范围是 10 ~ 3200，折算成时间范围是 100ms ~ 32s 。连接间隔、从机时延以及超时时间这三者必须满足如下公式： Supervision Timeout > （1 +slaveLatency）* （connectionInterval）上述公式必须满足，否则连接就会不正常断开。这三个连接参数不同情况下对通信速率和功耗的影响： 1.Connection Interval 缩短，Master 和 Slave 通信更加频繁，提高数据吞吐速度，缩短了数据发送的时间，当然也增加了功耗。 2.Connection Interval 增长，通信频率降低，数据吞吐速度降低，增加了数据发送的时间，当然，这种设置降低了功耗。 3.Slave Latency 减少或者设置为 0，每次 Connection Events 中都需要回复 Master 的包，功耗会上升，数据发送速度会提高。 4.Slave Latency 加长，功耗下降，数据发送速度降低。连接参数更新规程连接建立时，主设备通过链接请求数据包发送连接参数。当连接活跃了一段时间，连接参数也许不再适用于当前使用的服务。出于提高效率的目的，连接参数需要进行更新。较之首先断开连接、接着更换新参数重新连接，还有一种在链路中更新参数更为简单的途径，如下图所示：

为此，主设备向从设备发送连接更新请求，即 LL_CONNECTION_UPDATE_REQ，当中携带了新的参数。这些参数不必进行协商，从设备或者接受和使用它们，或者断开链路。连接更新请求中包含了早先创建连接时用过的一部分参数，还有一个称为瞬时（instant）的新参数： 1.传输窗口大小 2.传输窗口偏移量 3.连接间隔 4.从设备延迟 5.监控超时 6.瞬时瞬时参数决定了连接更新的开始时刻。发送消息时，主设备为连接更新选定一个未来的时间点，并且放在消息中。接到消息后，从设备会记住这个未来的时刻，届时再切换至新的连接参数。这有助于解决无线系统里的一个最大问题----报文重传。只要数据包的重传次数足够，并最终在瞬时之前传输成功，上述过程执行起来就不会有问题。但是，如果该数据包届时没能完成传输，链路就有可能丢失。由于低功耗蓝牙没有时钟，要决定瞬时时刻只有依靠计算连接事件的个数。因此，每一个连接事件都会被计数，链路上的第一个连接事件，也就是在连接请求之后的位于首个传输

窗口里的连接事件记为 0。因此，瞬时实际上是一个连接事件的计数器，相应的连接事件到来时就使用新的参数。为了让从设备收到数据包，主设备必须为其提供足够的机会。不过从设备延迟是多少，都应该至少保证 6 次数据发送机会。也就是说，如果从设备延迟为 500ms，那么瞬时通常被设定在 3s 之后的某个未来时刻。瞬时到来时，从设备开始侦听发送窗口，就好像连接建立的过程那样。主设备能够调整从设备的计时，总体而言不超过 1.25ms。不过，由于主设备可能还是一个经典蓝牙设备，上述调整使其得以协调低功耗蓝牙从设备，从而更好地完成调度。一旦该过程结束，新的连接间隔、监控超时、从设备延迟值将投入使用。连接参数的修改 “连接参数更新请求”命令可以让从设备更新链路层的连接参数，如下图所示。这些参数包括连接间隔（从设备希望主设备允许从设备发送数据包的频率）、从设备延迟（从设备能够忽略主设备的连接事件的最大值）以及监控超时。在连接中，如果从设备希望修改当前的连接参数则可以使用该命令。比方说，如果连接事件的间隔有可能太快了，导致过多的电量浪费。这在从设备时延很大时没有问题，但如果不是这样，从设备将会频繁的侦听链路。这在一些情况下是必要的，例如设备间首次绑

定、互发多个数据包、探索服务和设备特性等。但在很多其他情况下，尽可能地减少从设备必须侦听连接事件的数量对提高电池寿命至关重要。连接参数更新请求命令仅用于从设备向主设备发送，这是由于主设备随时都能启动链路层连接参数更新控制（Connection Parameter Update Control）规程。如果该命令由主设备发送，从设备会将其视为一个错误，并返回带有“命令不理解”原因代码的“命令拒绝”命令。从设备可以在任何时候发送该命令；收到该信息的主设备如果可以修改连接参数，则将返回“连接参数更新响应”（Connection Parameter Update Response），其中的结果代码设为 “接受（accepted）”。随后，主设备将会启动链路层连接参数更新控制规程。当然，如果主设备不同意从设备的请求参数，它可以发送结果代码为“拒绝（rejected）”的连接参数更新响应命令以拒绝请求。此时从设备有两个选择：要么接受主设备希望的正在使用的连接参数，要么终止连接。终止连接的做法咋看起来可能让人觉得很激进，但是，假如使用当前的参数从设备将会在一周内耗尽电量，而使用请求的参数则可以持续数年，很明显，合理的选择只有一个。修改连接参数时，如果要减少主设备拒绝从设备请求的可能性，可以在请求里设置一个可接受的参数范围。经过精心设计的从设备会乐意接受很宽的参数范围。由于主设备可能正忙于实时会话音频连接或者高质量语音连接等任务，它可以接受一定范围内的连接间隔参数。设备可接受的间隔参数会根据当前任务的不同而不同，可能有别于上一次设备连接时的参数。要提高主设备接受连接参数的机率，还有个方法是从设备提供一个合理的从设备延迟。主设备可以选择最合适的连接事件间隔，从设备则使用最佳功耗的从设备延迟参数。举个例子，如果从设备想每 600ms 同步一次，它可以请求范围 100ms ~ 750ms 的连接间隔参数，并带上从设备延迟 5。如果主设备选择 100ms，则从设备每 6 个连接事件同步一次；如果主设备选择 200ms，则从设备每 3 个连接事件同步一次，实现其所期望的 600ms 间隔；如果主设备选择 300ms，则从设备忽略每隔一个连接事件同步一次；如果主设备选择 400ms，则从设备每 400ms 同步一次。下面介绍一下在 TI 的 CC2540 和 CC2541 中，连接参数修改的方法。（一）连接成功建立之后从设备自动申请修改连接参数。

资料库

BLE低功耗蓝牙BLE之连接事件、连接参数和更新方法.pdf

相关推荐

开发技术

热门标签

最新资料