一、链路层

Link Layer 又称 LL（链路层）

链路层定义了协议栈中最为基础的状态机、数据包格式、广播和连接流程等问题。

40个Physical Channel的协调；两个实体专享的传输通道（Logical Link）；校验、重传等机制，确保数据传输的可靠性。

二、信道分类

advertising channel
从40个Physical Channel中选取3个，作为广播通道（advertising channel）；

data channel
剩余的37个Physical Channel中，选取一个，为这种场景里面的通信双方建立单独的通道（data channel）。（这就是连接的过程）

跳频（Hopping）

因为BLE使用的是免费的2.4G ISM（Industrial Scientific Medical）频段。wifi也使用这个频段，可想这个频段非常拥挤，假如wifi信号浓密，BLE信号就会受到干扰。
BLE跳频技术（Hopping），会记录每个信道是否拥挤，假如拥挤则标记为坏道，跳频时候避开该信道，等空闲下来，再移除坏道标记。这样BLE通信就总是能够在相对良好的频段内进行。

转：BLE协议栈 – 物理层（Physical Layer）：https://blog.csdn.net/comprends/article/details/99287096

如下，在CONNECT_REQ中：

可以看到可用频段。

三、状态机

状态机的五种状态

就绪态（待机态）(Stanby)、扫描态(Scanning)、广播态(Advertsing)、发起态(Initiating)、连接态(Connection)。

扫描态有2种子状态：被动扫描(Passive Scanning)、主动扫描(Active Scanning)

转：https://www.cnblogs.com/-glb/p/11617678.html

设备在同一时刻只能处于这些状态的一种

1. Standby
   Standby状态是初始状态，即不发送数据，也不接收数据，系统不做任何广播和扫描动作，可以维持低功耗。
   可以进入除Conection外的任意状态.。

2. Advertising
   系统对外发出广播数据和扫描响应数据。扫描响应数据也是一种广播数据，由扫描设备发出扫描请求，广播包设备返回扫描响应数据。
   谁接收它广播的数据：由处于Scanning或者Initiating状态的实体接收。
   Advertising可以切回Standby状态；连接成功后，也可切换为Connection状态。

3. Scanning
   监听外部的广播数据。扫描状态并不能直接进入连接状态。
   Scanning可以和Standby互切换。

4. Initiating
   监听外部的广播数据。它可以发起连接请求，然后进入状态。
   只能接收Advertiser广播的connectable的数据，并在接收到数据后，发送连接请求，以便和Advertiser建立连接。当连接成功后，Initiater和对应的Advertiser都会切换到Connection状态。

5. Connection
   Connection状态是和某个实体建立了单独通道的状态，
   在通道建立之后，由Initiating或者Advertising自动切换而来；
   通道断开后，会重新回到Standby状态。

主还是从

通道建立后（通常说“已连接”），处于Connection状态的双方，分别有两种角色Master和Slave：
Initiater方称作Mater（主机）；
Advertiser方称作Slave（从机）。

一对多

BLE协议栈 – 链路层（Link Layer）：https://blog.csdn.net/comprends/article/details/99287578

一个状态机在同一时刻有且只能处于一个状态。
但是，一个BLE设备在同一时刻可以拥有多个独立的状态机！多个状态机并存的情况有限制条件。以下为几种有效的组合状态：

Connection + Advertising
Connection + Initiating
Connection(Master) + Connection(Master)

这也就意味着，BLE协议栈是支持一主多从这种连接模式的。不过要注意，不支持一从多主模式，即一个从机同时与多个主机相连。并且，一个BLE设备在同一时刻不能同时为主机和从机角色。

四、空口协议（Air Interface Protocol）

状态和角色定义完成后，剩下的事情就简单了，主要包括两类：提供某一状态下，和其它实体对应状态之间的数据交换机制；根据上层实体的指令，以及当前的实际情况，负责状态之间的切换。BLE协议中，这些事情是由一个叫做空中接口协议（Air Interface Protocol）的家伙负责

空口包（Air Interface Packet）

虽然BLE空口包（packet，又称air interface packet）涉及BLE协议栈link layer，L2CAP，SMP和ATT等各层次，但link layer跟空口包格式关系最紧密，掌握了BLE packet的格式，就很容易理解BLE link layer协议的工作原理

蓝牙相关学习：4.2 BLE空口包结构 - PDU：https://blog.csdn.net/weixin_35691921/article/details/122696809?spm=1001.2014.3001.5501

以白名单（White List）的形式定义Link Layer的数据过滤机制

主要针对广播通道，因为随着通信设备的增多，空中的广播数据将会呈几何级的增长，为了避免资源的浪费（特别是BLE Host），有必要在Link Layer过滤掉一些数据包，例如根据蓝牙地址，过滤掉不是给自己的packet。

执行广播通道上实际的packet收发操作

上层软件只需要定义一些参数，例如：

Advertising State下的Advertising Channel的选择、Advertising的间隔、Advertising PDU的类型等；

Scanning State/Initialing State下的scanWindow、scanInterval等。

Link Layer将会自动发送或者接收数据包。

定义连接建立的方式及过之后的应答、流控等机制

蓝牙相关学习：4.2 BLE空口包结构 - PDU：https://blog.csdn.net/weixin_35691921/article/details/122696809?spm=1001.2014.3001.5501

Link Layer Control

经过Air Interface Protocol的抽象，BLE实体已经具备广播通信、点对点连接的建立和释放、点对点通信等基本的能力。除此之外，Link Layer又抽象出来一个链路控制协议（Link Layer Control），用于管理、控制两个Link Layer实体之间所建立的这个Connection，主要功能包括：

更新Connection相关的参数，如transmitWindowSize、transmitWindowOffset、connInterval等等（具体意义这里不再详述）；

更新该连接所使用的跳频图谱（使用哪些Physical Channels）；

执行链路加密（Encryption）有关的过程。

参考地址

抄的大佬，做的学习笔记。

蜗窝科技：http://www.wowotech.net/sort/bluetooth

BLE:https://blog.csdn.net/zhoutaopower/category_9083143.html

转：蓝牙协议分析(3)_蓝牙低功耗(BLE)协议栈介绍:http://www.wowotech.net/bluetooth/ble_stack_overview.html