E92主机、E95从机间完整通信流程测试

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　　背景　　一般来讲，BLE GATT主从机间通信流程可简述为以下几个阶段，具体如图1所示：

　　注意：客户前期调试时，建议先不加配对，等待其他基本功能调通后再调。

　　下文将以E92主从一体模块+利尔达低功耗蓝牙模块调试工具APP BleToolForE9x APP作为主机，E95透传从机模块作为从机，来详细讲述主从机完整通信流程。

图1 BLE GATT主从机间完整通信流程

图2 利尔达低功耗蓝牙模块调试工具APP BleToolForE9x APP

　　主从机完整通信流程介绍

　　1、从机广播

　　E95透传从机模块的MODE_CTL、PWR_CTL、BT_CTL引脚均接低电平，上电即处于广播状态、唤醒状态和指令模式，可被主机扫描到。

　　2、主机扫描

　　E92主从一体模块的PWR_CTL引脚接低电平，上电就处于广播状态、唤醒状态，软件界面设置好扫描参数，点击“开始扫描”，用户可通过从机名称和MAC地址来分辨哪个是目前需要连接的从机。

　　注：扫描参数栏一般只需设置“扫描模式”为主动，“RSSI阈值”为-60dBm，其他参数项保持默认即可，其中具体每个参数项含义，见文末：

图3 调试工具APP主机扫描界面

　　3、主机发起连接

　　软件界面点击“connect按钮”，去连接目标从机，跳到图3所示界面，代表连接成功。

图4 主机发起连接

图5 调试工具APP主机连接界面

　　4、配对

　　当从机设置了配对密码时，主机发起连接后，需要填写正确的从机配对密码，才能成功建立连接。
　　由于调试工具APP目前没有开发配对密码这部分内容，所以直接讲解E95、E92配对密码相关指令。
　　注：普通E92主从一体版本没有配对功能，E92配对版才有此功能。

图6 E95从机配对密码设置指令

图7 E95从机设置配对密码为123

　　上述图6，E95设置的配对密码是123，转成16进制是0x7B。

图8 E92主机输入配对密码指令

图9 主机输入配对密码123

　　注：只要初次连接成功，那么下次连接无需再输入从机配对密码，如下图所示，E92主机发起连接后，并没有跳出0x8E事件，要求输入配对密码。

图10 主机再次发起连接，并没有0x8E事件产生，提示输入配对密码

　　5、主机使能notify

　　蓝牙协议规定，从机通过notify通知通道（即主机只接收，不回复）给主机发数据前，主机必须打开notify开关，允许从机给自己发数据，具体如下图11所示：

图11 主机使能notify按钮

　　6、主从机间进行GATT数据通信

　　主从机间成功建立连接后，主机会发现从机的多个服务和特征值，“利尔达透传服务”的UUID是0xFE60，write通道UUID是0xFE61，notify通道的UUID是0xFE62。
注意，E92主机使用0x13写特征值指令给E95从机发数据时，指令中Addr、UUID字段必须填写正确的从机MAC地址、从机write通道UUID（0xFE61）。

图12 从机给主机发数据00112233445566778899

图13 主机收到从机发来的数据00112233445566778899

图14 主机给从机发送数据666666

图15 从机收到数据发来的数据666666

　　7、断开连接

　　主、从机任何一方都可以主动发起断开连接。

图16 主机发起断开连接

图17 从机发起断开连接

　　通信参数配置建议

　　从机一般需要配置串口参数、连接参数、广播参数、配对密码、MTU等。
　　主机一般需要配置串口参数、连接参数、扫描参数、MTU等。

　　1、串口参数：配置成跟MCU相同即可。

　　2、连接参数：包含最小连接间隔、最大连接间隔、从机潜伏次数、连接丢失监测超时时间这4个参数，客户一般需要设置一下最小/最大连接间隔，从机潜伏次数设置成0，连接丢失监测超时时间保持默认即可。

　　●连接间隔：两个连接事件之间的时间间隔，连接间隔以1.25ms为单位，取值范围是6(7.5ms)~3200(4s)。

　　连接间隔大的优势是显著地节省功耗，因为设备可以在连接事件之间有较长时间的休眠，坏处是当设备有应用数据需要发送时，必须要等到下一个连接事件；短的连接间隔优势是两设备连接频繁，可以更快地收发数据，坏处是设备因连接事件的到来而被频繁的唤醒，会有较多功耗。

　　●从机潜伏次数：从机设备没有数据要发时，可跳过一定数目的连接事件的值，取值范围是：0-499。数字约小通信速度越快，但是功耗越高。

　　注意在距离远或者干扰大的时候，如果暂无数据通信需求，那么把这个值设大可以减少连接断开的概率。

　　●连接丢失监测超时时间：主从机设备如果在这段时间内，没有及时收到对方的回复，那么判断此连接事件已断开，取值范围是：10ms~32s。

　　总之，主从机双方都可以发起更新连接事件，更新完最终产生的连接参数是由主机决定的，主机会根据具体使用情况在最小~最大连接间隔范围内，选择合适的连接间隔时间，这个具体值是不可控的，实际使用过程中需要客户不断尝试。

　　例如客户想把连接间隔设置成20ms，那么可以把从机和主机的最大连接间隔都改成20ms，最小连接间隔保持默认，那么从机或主机发起连接更新后，主机一般会选择自身的最大连接间隔作为最终的连接间隔。

　　3、广播参数：包含广播间隔、广播数据、扫描响应数据，其他参数保持默认即可。

　　●广播间隔：两个广播事件之间的时间间隔，单位是625us。广播间隔越大，功耗越低，但是广播数据的发送频次也就越低；广播间隔越小，功耗越高，但是广播数据的发送频次也就越高。
　　●广播数据：共31字节，数据格式是len（1byte）+type（1byte）+value（nbytes）。
　　●扫描响应数据：主机设置成主动扫描时，当主机扫描到从机广播事件后，主机会发起扫描请求scan_req事件，从机收到后需要回复扫描响应scan_rsp事件。扫描响应数据共31字节，数据格式也遵循len+type+value格式，利尔达从机默认扫描响应数据是从机设备名称，type=0x09。

　　4、扫描参数：包含扫描间隔、扫描窗口占空比、扫描模式、RSSI阈值、扫描时长、扫描PHY、是否连续扫描、是否允许重复上报、过滤广播。

　　●扫描模式：主动扫描会去获取从机扫描响应，被动扫描不会，一般设置成主动扫描即可。
　　●占空比：占空比=(scan_wind/scan_intv)*100%，客户需要扫描窗口scan_wind开大一些的话，可适当的调大占空比，一般采用软件默认值50%即可。
　　●RSSI：低于此RSSI阈值的广播数据将不会上报给 MCU，客户可根据主从设备间距、信号强度等因素来选择。
　　●扫描时长：scan_time，一次扫描任务持续的最长时间，客户想增加扫描到从机的可能性，那么可以适当的增加扫描时长，一般采用默认值1s即可。
　　●扫描PHY：目前市面上大部分BLE设备都是使用1M PHY，所以这里一般选择PHY_1M即可。
　　●连续扫描：连续扫描，即扫描窗口scan_wind结束后，等待扫描间隔scan_intv的时间到后，再次开启扫描，可理解为循环扫描；单次扫描，即扫描窗口scan_wind结束后不再开启下一个扫描窗口。
　　●扫描间隔：scan_intv，扫描间隔，2个扫描窗口的间隔时间。
　　●重复上报：重复上报允许的情况下，每一帧串口数据都会上报； 重复上报不允许的情况下，相同的广播数据只通过串口上报一次。
　　●过滤广播：是指，主机搜到从机广播后，通过用户填写的从机广播数据的特殊字节，来过滤出广播这帧数据的从机；其他从机，则不上报。

图18 扫描过程简介

　　5、配对密码：是BLE协议层定义的一个通信加密机制，客户可根据需求来决定是否需要设置。

　　6、MTU：最大传输单元，空中包每次可发送数据的最大字节数是MTU-3，具体值由主从机双方协商结果为准。

　　一般建立连接后，主机或从机都可以发起MTU更新，来提升数据传输速率。注意，一次连接只能更新一次MTU值。