从0开始学习BLE：广播包

虽然Bluetooth LE空中包（packet，又称air interface packet）涉及Bluetooth LE协议栈link layer，L2CAP，SMP和ATT等各层次，但link layer跟空中包格式关系最紧密，掌握了Bluetooth LE packet的格式，就很容易理解Bluetooth LE link layer协议的工作原理
Bluetooth LE Packet格式
Bluetooth LE链路层（link layer）只定义了一种packet（空中包）格式，如下所示：

而且PDU（protocol data unit，协议数据单元）前两个字节固定为LL header（1个字节长）和payload length（1个字节长，又称data length），即上面的Packet可以展开为：




preamble（前导帧） 为1个字节，根据Access Address第一个Bit，有两种取值情况：0x55或者0xAA（纯PHY层行为），如下所示：



Access Address用来标示接收者ID或者空中包身份，如前所示，Bluetooth LE只有一种packet格式，根据Access Address的不同，又区分两种Packet类型：广播包和数据包：
广播包Access Address 固定为0x8E89BED6，广播包只能在广播信道（channel）上传输，即只能在37/38/39信道上传输（注：从蓝牙5.0开始广播包可以在其它信道上传输）。广播包发送给附近所有的observer（扫描者）。数据包Access Address为一个32bit的随机值， 由Initiator生成。数据包，其实是数据信道上的空中包的简称，数据包只在数据信道上传输，即除37/38/39之外的其余37信道（Bluetooth LE总共占用40个信道）。每建立一次连接，重新生成一次Access address。数据包是给连接通信使用的，即用于master和slave之间通信的。CRC为24bit，初始向量为：

蓝牙广播包蓝牙广播包，全名蓝牙广播通道（channel）空中包，即在蓝牙广播通道上传输的空中包，为两种空中包的一种，其具体格式如下所示：

Advertising Header即前述的LL header，长度为一个字节，其每bit定义如下所示：

广播报文类型为4bit，具体定义如下。可以看出扫描PDU和发起连接PDU都属于广播包。

注：CONNECT_REQ也可写作CONNECT_IND
TxAdd/RxAdd，各占1bit，表示随后的Device Address字段代表的蓝牙MAC地址类型，值0代表Public地址，值1代表Random地址。Payload length定义如下所示，所以广播包PDU最长37个字节。




Device Address，广播包中的强制字段，俗称蓝牙MAC地址，如果是广播包，则是advertiser的MAC地址；如果是scan包或者连接请求包，则是scanner的MAC地址。蓝牙device address为6个字节，这样Advertising data最长为：37-6 = 31B，这就是广播包数据最长只能31个字节的由来。如前所述，device address分public和random两种，定义如下所示：

Random device address又有三种类型，定义如下所示：

如下为一个完整的真实的广播包示例，注意：Bluetooth LE空中包采用小端模式。

AAD6BE898E600E3B75AB2A02E102010504FF5900538EC7B2AA – 前导帧(preamble)D6BE898E – 访问地址(access address)60 – LL帧头字段(LL header)0E – 有效数据包长度(payload length)3B75AB2A02E1 – 广播者设备地址(advertiser address)02010504FF590053 – 广播数据8EC7B2 – CRC24值注：上述广播包是蓝牙4.x格式，蓝牙5.0广播包除了包含上述格式外（记住：蓝牙5是跟蓝牙4.x兼容的！），还有一些新的定义

来看看我们实际抓的一个广播包的数据






来自应用层的31字节数据是按下列结构排列的


其中类型0x09类型代表后面的数据是设备的名字
其中类型0x19类型代表后面的数据是设备的外观