ESWIN项目篇：ble透传方案总结

1、前言

很长一段时间都是通过CSDN刷博客学技术，现在想尝试自己动手总结一下自己的学习结果。下面是基于公司项目需求和参考浅谈BLE吞吐量 | Jayden's Blog写的关于“ble透传”的总结，其中重点还是提高ble吞吐量，有不足或不当之处，烦请指出修正。

2、项目需求

ble主从模块点对点通信，执行“透传”功能，需求包最大容量1KB，吞吐速率4KB/S。

要求1，ble进行点对点通信，执行透传功能。

要求2，包长1KB

要求3，速率4KB/S

3、需求分析

    **要求1，**很容易实现。一个模块作为slave进行广播，另一个模块作为master进行连接，分别通过**write without responce**而不用write，和**notification**而不用indication，小编的想法是空白（无payload）比回应包（有payload）有效数据少，1Mb/S情况下，一个bit占用1us嘛，有效数据越少，占用带宽时间越短。

    **要求2**，包最大容量1KB，也就是说主从设备每次发包都需要1KB，工作模式半双工。根据上述博客中说明，ble中Link Layer Packet限制最多20B数据，也就是说20B对应Att的Payload部分不能超过20(1premble+4accessaddress+2header+4l2cap+3Att_header+20Att_payload+3crc)， ，Att的payload若超过20B，L2cap则作分包处理，连续包Payload的长度可27B，去除header，但最终还是受MTU限制（512B），并不能达到每次包长1KB的要求。

    策略如下：一方面Gatt对写操作支持写长包形式，如下图所示，每个包都对应一个回应，回应包相对于空包占用带宽时间更长；另一方面从代码实现角度来说，从设备通过notification发送数据并不支持长包，即最大支持512B。因此，小编主从设备采用统一方案，**应用层主动分包——MTU设置为512，包长度超过512B作分包处理，不超过直接发送。**

    **要求3**，速率达到4KB/S，那么就是尽可能的提升ble的发包速率。在没读上述博客之前，小编已实现透传方案，与博主给的建议几乎一致，哈哈！！！这边截取一张博客图来说明一下。

根据上图可得出提升ble速率的方法：

1、减小连接间隔，最小6*1.5ms，即7.5ms；

2、在每个connection event中发送更多的包，小编在代码中翻了一遍，没找到可以适配这一条件的，不过可以提高配置connection event持续时间来达到要求；

3、提升Llink Layer Packet负载的数据，上文已经描述清楚，头包20B，连续包27B，直接pass。

4、调整帧帧间隔T_IFS，这个貌似硬件实现的，小编没有试过。

其他方法：

1、应用层，配置ble任务优先级为最高，不被其他任务打断，且发包过程都是在tx中断中，尽量减少发包过程中做其他业务吧。

2、GATT层，能做的MTU尽可能大，已经512B了！！！主从都采用无回应方案发包。

3、LL层，对于上述分析。

4、重传率，即SN和NESN正常更新情况下会很低，若一直SN_ERROE和NESN_ERROE……就去查一下芯片的收发性能吧，30%？20%？10%。

5、小编的方案是每次从queue即一个循坏buff读取数据，当没有数据来的时候在进行发送，因此很受影响……（AT框架限定死了，具体查阅代码）

当然还有一些其他因素，比如cpu处理速率，hci接口等。

注：当时查阅平头哥ble透传方案好像时9KB/S，源码链接参考1，咱们项目要求4KB/S。

4、BLE的AT透传方案设计：

    实现框图如下，MCU1通过uart给MCU2发送AT指令，若ble模块工作于order模式，则将order保存于order_queue，若ble模块工作于data模式，即透传模式，则将data保存于data_queue。

    两种模式之间通过状态机切换，oder模式下，比如AT+STARTADV，即先保存order_queue，之后立即执行开启广播操作；data模式下，先存数据入data_queue（**循坏buff**），当有数据刷新时，reset定时器，当无数据刷新时（2tick没收到数据即认为无数据来）通过定时器到期触发TX流程。

    小编的这套方案受Uart模式限制，当前模式下，每从uart收到1B数据即触发中断影响业务，若边收边发的话遇到不小的麻烦，调试了一段时间果断放弃了。后续也将uart改进，uart申请FIFO，当FIFO数据满或者指定一段时间从FIFO中读取数据，然后通过ble发送，这样会大大提高ble发送速率。

** 5、总结**

源码链接奉上，有不足之处烦请讨论讨论。

https://gitcode.net/qq_41996931/ble.git

平头哥AT方案源码

ble小能手 / PTG_Source · GitCode