一、概述
1、缘起
低功耗蓝牙起源于Bluetooth4.0版本，至今已发展到5.3
4.0 bluetooth low enerngy 这个阶段低功耗蓝牙的基础框架已经稳定成型，后面版本主要退出新特性和扩展特性，同时保证和4.0的原生兼容性
4.1 multi role（主从一体）,自动回连
4.2 data length extend，le secure connections pair ecdh密钥交换，（legacy pair）
5.0 2M phy，codeed phy（long range），扩展广播（31——>255)
5.1 增加方位和角度（用于定位，厘米级），比如apple tag
5.2 增加ble audio，
5.3 定期广播增加，加密密钥大小控制增加，亚速率连接（更快的更新连接参数），信道分类增强（从设备翻身做主，可对主机发出的信道策略提出更正）
二、架构
1、H-C设计（分层分工设计）
1.1、soc
soc设计是嵌入式开发中较为常见的开发设计方式，即controller和host在一颗芯片中搞定，典型如nordic，ti cc2640 2541，esp32等等
1.2、双芯片
双芯片就是host和controller分别放在一颗芯片中设计
2、controller
负责链路层及其以下的部分
链路层： 链路层定义了两个设备如何利用无线电传输信息，包含了报文、广播、数据通道的详细定义，也规定了发现其他设备的流程、广播的数据、连接建立、连接管理以及连接中的数据传输。
phy层： 物理层，底层基带信号调制（理解为二进制信号流即可）
看着事少，确是一切的基石
3、host
l2cap： 逻辑链路控制和适配器
ATT： 属性协议（蓝牙服务中的最小原子单位，可理解为军队中具体的一个士兵）
GATT： 属性协议配置规范
SM： 安全管理
GAP： 通用访问规范
应用层： 这是开发者大展拳脚的地方
4、hci
全称是host controller interface
VHCI：soc设计中典型方式（可理解为massage queue）
UART: H4,H5(不带流控,SLIP分包）
USB
SPI
SDIO
…
5、总体层次图
三、连接
1、广播与扫描
广播通道
1.1、广播事件
1.2、广播类型
可连接非定向广播（最常用）
可连接定向广播
不可连接非定向广播
不可连接可扫描广播
1.3、广播包数据结构
广播包有两种（广播包，广播响应包）
两种包数据结构相同，最大长度31（5.0->255),数据采用LTV格式来组织
L：length 1byre
T：type 1byre
V：value length-1byre
1.4、扫描
扫描分两种类型
主动扫描和被动扫描
2、连接
当扫描设备扫描到自己感兴趣的广播设备，即可再广播通道的广播事件锚点发出连接申请（connection indication），双方即可各种进入连接状态，准备交互数据
连接申请中包含的内容很丰富，挑几样来说
①初始连接参数
②通道选择算法和通道图（用于沟通初始通道和后续跳频）
③双方mac地址
④crc初始值
⑤传输窗口等等
3、状态转换关系
4、连接事件及连接参数
最小连接间隔
最大连接间隔
slave latency
super timeout
四、数据通讯
1、数据包格式
是不是感觉和自己定的串口通讯协议很像，前导码类似于AA55这种用来表示蓝牙数据包起始
以前感觉串口前面加的AA55这种很土，现在觉得很亲切很自然，因为连续的0101是最理想数字编码数据，连续多bit0和连续多bit1是最差的（容易误码）
蓝牙实际的抓包，空中包也确实是这个样子的
2、attribute
attribute table 中的最小单位，组成包括
attribute handle
attribute type（uuid）
attribute value
attribute permissions
实例
3、character
特征，几个attribute组成一个character，可以理解为一个attribute小组，小组中往往只有一个attribute是起数据通讯只用，其它attribure基本是对改主要attribute的辅助
4、service
服务，几个character组成一个service，可以理解为一个attribute部门，该部门持有几个character共同提供某一服务，不如A501,A502,A503,A508等共同组成我们公司的A5服务
5、profile
规范（规则），1个或者几个服务组成一个profile，可以理解为一个attribute 事业部，几个不同的子部门共同来支持这个事业部，比如穿戴事业部由系统部，应用部等等组成
6、profile示意图
7、数据发送方式
角色：server or client
注意：设备可以即是client又是server，典型的比如我们的手表或者苹果手机，苹果手机在作为client访问我们手表server数据的同时，它又同时作为server为我们提供了ams，ancs等服务（手表作为client）
上行：一般指server往client发数据
下发：一般指client往server发数据
上行数据方法
notify：无确认包，但保证交付
indicate：保证交互，且又明确的确认包
注意client想后续收到server的notify和indication，必须要先打开对应的配置（使能）
下发数据方法
write with rsp：保证交付，且有明确的结果返回
write without rsp：保证交互，没有明确的结果返回（正确对应ATT_WRITE_REQ，错误对应ATT_ERROR_RSP）
截取一些错误码，完整错误码请参考 core spec
8、提高数据发送速率及其原理
1、改变连接参数
连接参数来源，主机，主机，还是主机（扫描广播，并发起连接的设备）影响方法
①初始connection 包
②gap profile中的Peripheral Preferred Connection Parameters characteristic
③主机主动下发改变通知（有可能中途随机下发，450ota曾因此引发ota变慢的bug）
④从设备主动申请update，等待主机执行（从机也就只能吹吹枕边风，主机有可能直接拒绝（典型霸道如ios手机，需要满足公式，可参考苹果开发者手册），或者欣然接受，随后通过上面的方法3来具体下发生效的值）
从机申请更新连接参数，实例抓包
2、改变mtu和dle（两者配合）
dle <= 251
mtu <= 512
建议mtu <= (dle - 4)
3、使用2M phy（大于等于5.0版本）
传输速度直接翻倍
秘诀是啥？改变波特率（参考串口通讯，把9600改成115200）
1M phy（强制）：1bit长度1us
2M phy（可选）：1bit长度0.5us
4、问题来了，这些参数综合起来究竟如何影响数据传输速度？
连接间隔一定是越小越快？
mtu越大越好？
为啥实际数据传输速率达不到官方号称的1M or 2M？
五、ellisys抓包实战
1、准备硬件
硬件包括ellisys，待测设备（蓝牙主机，从机），电源插电，usb线插电脑
2、开启抓包
点击界面record开启盲抓（ellisys很强大）
3、开启过滤
4、设备广播
5、操作设备
6、结束抓包并分析
7、抓包数据存档
