Android Studio - 藍牙低功耗（BLE）設備連接例子（九十九）

Android Studio - 藍牙低功耗（BLE）設備連接例子（九十九）：

藍牙低功耗（Bluetooth Low Energy / BLE）連接方法和步驟是有點複習，所以利用下面的例子來描述如何連接藍牙低功耗（BLE）？

連接實現的步驟：

1. 通過掃描，試圖發現新設備
2. 確認發現的設備沒有而已軟體，也沒有處於鎖定狀態
3. 發送 Device Address 地址
4. 收到並解讀待配對設備發送過來的資料
5. 建立並保存連接

藍牙低功耗（BLE）的連接

例： 手機 A（Observer）要跟設備 B 建立連接之前，設備 B 需要先進行廣播，即設備 B（Advertiser）不斷發送如下廣播信號，T 為廣播間隔。每發送一次廣播包，我們稱其為一次廣播事件（Advertising Event），因此 T 也稱為廣播事件間隔。藍牙晶片只有在廣播事件期間才打開射頻模組，這個時候功耗比較高，其餘時間藍牙晶片都處於 idle 狀態，因此平均功耗非常低。

設備 B 不斷發送廣播信號給手機（Observer），如果手機不開啟掃描視窗，手機是收不到設備 B 的廣播的，不僅手機要開啟射頻接收視窗，而且只有手機的射頻接收視窗跟廣播發送的發射視窗匹配成功，而且廣播射頻通道和手機掃描射頻通道是同一個通道，手機才能收到設備 B 的廣播信號。

中心（Central/Scanner）和外圍設備（Peripheral/Advertiser）的廣播信號

建立連接（Connection Establishment）：

• 根據藍牙規格規定，Advertiser 發送完一個廣播包之後150us（T_IFS），Advertiser 必須開啟一段時間的射頻Rx視窗，以接收來自 Observer 的資料包。 Observer 就可以在這段時間裡給 Advertiser 發送連接請求。
• 同步手機和設備的時鐘，也就是說，設備每收到手機發來的一個包，都會把自己的時序原點重新設置，以跟手機同步。
• 告訴設備你現在可以傳資料給我了。連接成功後，BLE 通信將變成主從模式，因此把連接發起者（手機）稱為 Master 或者 Central，把被連接者（之前的 Advertiser）稱為 Slave 或者 Peripheral。BLE 通信之所以為主從模式，是因為 Slave 不能隨性給 Master 發資訊，它只有等到 Master 給它發了一個 Packet 後，然後才能在規定的時間把自己的資料回傳給 Master。
• 連接成功後，Master 和 Slave在每一個 Connection Interval開始的時候，都必須交互一次，即 Master 給 Slave 發一個包，Slave 再給 Master 發一個包，整個交互過程稱為一個 Connection Event 或者 Gap Event。。Master 不可能時時刻刻都有資料發給 Slave，所以 Master 大部分時候都是發的空包（Empty Packet）給 Slave。同樣 Slave 也不是時時刻刻都有資料給 Master，因此 Slave 回復給 Master 的包大部分時候也是空包。另外在一個 Connection Event 期間，Master 也可以發多個包給 Slave，以提高吞吐率。

中心（Central/Scanner）和外圍設備（Peripheral/Advertiser）的連接訊號

BLE 裝置位址 (Device Address) ：

在通訊系統當中，Device Address 是用來唯一辨識一個物理設備的，像是 TCP/IP 中的 MAC Address, Bluetooth Classic 的 Bluetooth Device Address。對於 Device Address 來說一個很重要的特性就是唯一性，否則很可能會造成很多問題。
Public Address 屬於一種 48-bit 的 MA-L 類型地址，它的結構為：NN:NN:NN:NN:NN:NN。其中前三個 byte 使用 OUI（Organizationally Unique Identifier），後三個 byte 自由分配。OUI 代表了一個指定的組織機構識別碼，全球已經有許多公司申請了自己的 OUI。開發者可以從 IEEE 網站 https://standards.ieee.org/develop/regauth/oui/oui.csv 下載已被分配的 MA-L 位址。

BLE 結構的組成：

每個 BLE 設備由多個 Profile（GATT）組成
每個 Profile 由多個的 Service 服務組成，Service 用於資料的分類。
每個 Service 由多個 Characteristic 特徵組成，Characteristic用於存放屬性。
每個 Characteristic 由一個 Value 值和多個 Descriptor 描述組成 Descriptor 是對 Value 不同角度的描述和說明，所以有多個 Descriptor。

2023年 1月 27日（Fri）天氣報告

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