AN-5103 BLE应用如何提高数据通信速率？

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　　背景

　　本文主要是讲述了BLE应用提高数据通信速率的方法，主要可简述为以下几个方面：
　　●使能DLE单帧数据长度扩展；
　　●BLE5.0及以上版本，使用LE 2M PHY；
　　●使用通知notify或写入无响应Write without Response数据类型
　　●尽可能增大 MTU，提高单次数据收发效率；
　　●选择1个合适的连接间隔；
　　下文将针对以上几点，进行详细阐述。

　　描述

　　假设主从端采用通知有响应indicate数据类型，1M PHY编码率，每个连接间隔包含1个连接事件（公式②中的连接事件时间，我司模块采用协议栈默认值，一般就是协议栈允许最大值）。

　　如图2，主、从机间单个数据包通信流程包含：从机发给主机空包、上一个包结束到下一个包开始之间的时间间隔IFS（协议规定是150us）、从机接收主机回复的完整data数据包、IFS。

图1 连接间隔与连接事件

图2 主、从机间收发1个数据包通信流程

图3 BLE ATT数据帧结构

　　那么，公式①：

　　公式②：

　　公式③：

　　公式④：

　　公式⑤：

　　结论

　　分析上述BLE数据通信速率计算公式，可看出提高BLE数据通信速率的方法有以下几点，具体分析过程如下所示：

　　从上述公式①可看出，适当减小连接间隔可以提高BLE数据通信速率，但是也要明白连接间隔会影响功耗和客户体验，即连接间隔减小、功耗会提高；连接间隔增加、实时性越差、用户体验感越差。

　　结合公式②和③可看出，避免空包出现可以提高BLE数据通信速率，所以一般建议客户使用通知notify和写入无响应Write without Response，而不要使用通知有响应indicate和写入有响应Write。

　　结合公式①和⑤可看出，使ATT payload尽可能的大，可提高BLE数据通信速率，那么使能DLE数据扩展后，Max ATT payload将从4.0/4.1协议的20bytes，提高至4.2/5.0协议的244bytes。

　　结合公式④和⑤可看出，使用LE 2M PHY可以提高BLE数据通信速率，但是需注意2M PHY只有BLE5.0/5.1协议才支持，4.2及以下版本协议不支持。

　　当MCU发给BLE设备的数据包字节数超过ATT MTU值时，协议栈会进行分包，如果ATT MTU尽可能大，例如大于等于Max ATT Payload，那么拆包数将达到最小，这将最小化数据包无效字节开销（即除了ATT Payload外其他字节开销），结合公式④和⑤可看出，这将极大提高BLE数据通信速率。