蓝牙 ble连接流程及ellisys空包分析_传统蓝牙和ble建立连接过程

随着ble设备的普及，众多品牌的手机和车载连接着各式各样的ble外设，接触多的有手环、手表、双模耳机、遥控器、鼠标、键盘或者智能家居设备等等

连接类问题一直是蓝牙开发的重要一环，不懂的人可能只会一个劲的问为什么，开发时遇到实际问题时可能也会苦于日志不全，无法确认问题原因，看完这一篇希望对你们有所帮助

基于android平台讲一下

一、ble的开启

蓝牙service中在开启蓝牙时会读取（android 12之前在package/app/bluetooth/res/value/config.xml，13在package/modules下）中的协议配置文件，去开启对应的协议service，ble对应gatt，强制启用，源码流程中配置关闭gatt蓝牙启动不了，开启蓝牙仍然是btsnoop中下发一个hci_reset

二、ble扫描

发起扫描的接口有两个，一个是系统设置中调用的startdiscovery，传统蓝牙和ble一起扫描，协议栈system/bt/stack/btm/btm_inq.cc可以改掉只扫描传统蓝牙，扫描结果都是从action_found广播发出，另一个就是各种ble应用调用的gatt startscan，只用来发现外围的ble设备广播，通过onscanResultble回调扫描结果，扫描指令下发前会通过Command: HCI_LE_Set_Scan_Parameters设置窗口、间隔、过滤policy等，这块实际应用遇到问题例如：外围设备广播以20ms间隔广播一次，中心设备设置扫描间隔100ms，扫描窗口为10ms，可能出现扫描设备要很久，或者某一次扫描无法扫到该设备，扫描的窗口碰不上对方设备广播的频率。扫描开启指令则通过Command: HCI_LE_Set_Scan_Enable下发，另外ble也支持extends类型广播，相比传统ble广播，支持的数据大小和参数都有变化

三、ble广播类型

ble设备广播地址类型主要就是public address和random private address，由ble是否支持私有模式决定。ble广播通过event: HCI_LE_Advertising_Report上报到host，Event_Type标注了广播类型，协议栈也有对应的解析,应用层也可以取到该类型

system\bt\stack\btm\btm_ble_gap.cc
 
if (legacy_evt_type == 0x00) {  // ADV_IND;
 
      event_type = 0x0013;
 
    } else if (legacy_evt_type == 0x01) {  // ADV_DIRECT_IND;
 
      event_type = 0x0015;
 
    } else if (legacy_evt_type == 0x02) {  // ADV_SCAN_IND;
 
      event_type = 0x0012;
 
    } else if (legacy_evt_type == 0x03) {  // ADV_NONCONN_IND;
 
      event_type = 0x0010;
 
    } else if (legacy_evt_type == 0x04) {  // SCAN_RSP;
 
      // We can't distinguish between "SCAN_RSP to an ADV_IND", and "SCAN_RSP to
      // an ADV_SCAN_IND", so always return "SCAN_RSP to an ADV_IND"
      event_type = 0x001B;

ADV_IND：可连接广播

ADV_DIRECT_IND ：定向广播，直连广播

ADV_SCAN_IND：扫描请求广播，获取对方更多数据，对应scn rsp

ADV_NONCONN_IND：不可连接广播，只用来广播一些特定数据

SCAN_RSP：回应scan req

四、ble连接参数和流程

选择扫描到的可连接广播，创建连接，蓝牙协议5.4

连接完成事件会在触发创建连接后扫描到对方可连接广播并下发connect_ind,触发双方连接状态

完整连接流程图

五、结合协议具体看一下空包

对方设备发送可连接广播

整个连接包的交互主要为下图：在广播channel上收到可连接广播包，接收到后需在T_IFS(150us)内发出connect_ind连接包，然后在时间transmitWindowDelay+transmitWindowOffset到ransmitWindowDelay+transmitWindowOffset+transmitWindowSize时间内接着发出第一包数据（一般是empty package），对方在T_IFS时间内回复成功，链路连接正式建立完成，并且以第一包为锚点，之后在Connection Interval内进行数据交互。后续进行version、feature exchange，还有加密等不再细讲

发送connect_ind包后，紧接着发送empty package

empty package交互完成，连接建立ok

下图为第一包交互对方不响应会继续发送empty等待对方响应

遇到ble连接问题可以抓空包分析下连接流程是否正常，经常出现第一包empty package不回包，建立失败，一部分是环境干扰，直接丢包，还有可能对方设备处理异常了，具体问题具体分析。