BLE（Bluetooh Low Energy）蓝牙低功耗技术是短距离、低成本、可互操作性的无线技术，它利用许多智能手段最大限度地降低功耗。

　　BLE技术的工作模式非常适合用于从微型无线传感器（每半秒交换一次数据）或使用完全异步通信的遥控器等其它外设传送数据。这些设备发送的数据量非常少（通常几个字节），而且发送次数也很少（例如每秒几次到每分钟一次，甚至更少）。

　　那么有人要问了，BLE蓝牙模块是怎么建立通信连接的呢？下面是BLE蓝牙模块建立连接的过程详解。

　　1.BLE蓝牙模块广播与扫描

　　设备B不断发送广播信号给手机（Observer），如果手机不开启扫描窗口，手机是接收不到设备B的广播的，如下图所示。不仅手机要开启射频接收窗口，且手机的射频接收窗口要跟广播发送的发射窗口能匹配成功，还要广播射频通道与手机扫描射频通道是同一个通道，手机才能收到设备B的广播信号。通俗来讲，如果设备B在37通道发送广播包，而手机在扫描38通道，那么尽管他们俩的射频窗口很匹配，两者也是无法进行通信的。由于这种匹配成功是一个概率事件，因此手机能扫到设备B也是一个概率事件，举个例子，手机有时会很快扫到设备B，只需要一个广播事件就够了，但手机有时又会很久才能扫到设备B，可能需要10个广播事件甚至更多。

（图一）

　　2.BLE蓝牙模块建立连接（connection establishment）

　　根据蓝牙spec规定，advertiser发送完一个广播包之后150us（T_IFS），advertiser必须开启一段时间的射频Rx窗口，以接收来自observer的数据包。Observer就可以在这段时间里给advertiser发送连接请求。如下图所示，手机在第三个广播事件的时候扫到了设备B，并发出了连接请求CONN_REQ(CONN_REQ又称为CONNECT_IND)。

（图二）

（图三）

　　注：图中M代表手机，S代表设备B，M→S表示手机将数据包发给设备B，即手机开启Tx窗口，设备B开启Rx窗口；S→M正好相反，表示设备B将数据包发给手机，即设备B开启Tx窗口，手机开启Rx窗口。

　　如上图所示，手机在收到A1广播包ADV_IND后，以此为初始锚点（这个锚点不是连接的锚点），T_IFS时间后给Advertiser发送一个connection request命令，即A2数据包，告诉advertiser我将要过来连你，请做好准备。Advertiser根据connect_req命令信息做好接收准备，connect_req包含如下关键信息：

　　Transmit window offset，定义如上图示

　　Transmit window size，定义如上图所示

　　connect_req数据包完整定义如下所示

　　connect_req其实是在告诉advertiser，手机将在Transmit Window期间发送第一个同步包（P1）给你，请在这段时间里把你的射频接收窗口打开。设备B收到P1后，T_IFS时间后将给手机回复数据包P2（ACK包）。

　　一旦手机收到数据包P2，连接即可认为建立成功。当然，实际情况会比较复杂，手机有可能收不到P2，这个时候手机将持续发送同步包直到超时时间（supervision timeout）到，在此期间只要设备B回过一次ACK包，连接即算成功。所以一旦P1包发出，主机（手机）即认为连接成功，而不管有没有收到设备的ACK包。

　　这也是为什么在Android或者iOS系统中，应用经常收到连接成功的回调事件（该回调事件就是基于P1包有没有发出，只要P1包发出，手机即认为连接成功，而不管有没有收到设备的ACK包），但实际上手机和设备并没有成功建立连接。

　　后续手机将以P1为锚点（原点），Connection Interval为周期，周期性地给设备B发送数据包（Packet），Packet除了充当数据传送功能，它还有如下两个非常重要的功能：

　　同步手机和设备的时钟，也就是说，设备每收到手机发来的一个包，都会把自己的时序原点重新设置，以跟手机同步。

　　告诉设备你现在可以传数据给我了。连接成功后，BLE通信将变成主从模式，因此把连接发起者（手机）称为Master或者Central，把被连接者（之前的Advertiser）称为Slave或者Peripheral。

　　BLE蓝牙模块通信之所以为主从模式，是因为Slave不能“随性”给Master发信息，它只有等到Master给它发了一个packet后，然后才能在规定的时间把自己的数据回传给Master。

　　3.蓝牙模块连接失败

　　有如下几种典型的连接失败情况：

　　如步骤2图所示，如果slave在transmit window期间没有收到master发过来的P1，那么连接将会失败。此时应该排查master那边的问题，看看master为什么没有在约定的时间把P1发出来。

　　如果master在transmit window期间把P1发出来了，也就是说master按照connect_req约定的时序把P1发出来了，但slave没有把P2回过去或者没有在超时时间内把P2回过去，那么连接也会失败。此时应该排查slave这边的问题，看一看slave为什么没有把P2回过去

　　如果master把P1发出来了，slave也把P2回过去了，此时主机或者从机还是报连接失败，这种情况有可能是软件有问题，需要仔细排查master或者slave的软件。

　　还有一种比较常见的连接失败情况：空中射频干扰太大。此时应该找一个干净的环境，比如屏蔽室，排除干扰后再去测试连接是否正常。

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