Android的BLE广播数据包介绍和解析---BLE--Android系列 蓝牙技术BLE

目录

一、引言

二、广播的类型

三、广播数据格式

四、广播数据解析

五、总结

一、引言

理解和分析这个数据包结构（这里面也涉及广播间隔时间的设置，设备广播数据间隔设置长了，会影响设备被发现的效率；设置短时，又响应功耗）。

我们所说的BLE设备，其实是有区分有两种角色 Central 和 Peripheral，也就是中心设备和外围设备。中心设备可以主动连接外围设备，外围设备发送广播或者被中心设备连接。外围通过广播被中心设备发现，广播中带有外围设备自身的相关信息。在日常APP开发中，手机端的BLE一般都是充当中心设备的。

广播包有两种：广播包（Advertising Data）和响应包（Scan Response），其中广播包是每个设备必须广播的，而响应包是可选的。

二、广播的类型

广播的类型一般分为四种，有：

2.1 可连接的非定向广播（Connectable Undirected Event Type）

这种是用途最广的广播类型，包括广播数据和扫描响应数据，它表示当前设备可以接受其他任何设备的连接请求。进行通用广播的设备能够被扫描设备扫描到，或者在接收到连接请求时作为从设备进入一个连接。通用广播可以在没有连接的情况下发出，换句话说，没有主从设备之分。

2.2 可连接的定向广播（Connectable Directed Event Type）

定向广播类型是为了尽可能快的建立连接。这种报文包含两个地址：广播者的地址和发起者的地址。发起者收到发给自己的定向广播报文之后，可以立即发送连接请求作为回应。定向广播类型有特殊的时序要求。完整的广播事件必须每3.75ms重复一次。这一要求使得扫描设备只需扫描3.75ms便可以收到定向广播设备的消息。当然，如此快的发送会让报文充斥着广播信道，进而导致该区域内的其他设备无法进行广播。因此，定向广播不可以持续1.28s以上的时间。如果主机没有主动要求停止，或者连接没有建立，控制器都会自动停止广播。一旦到了1.28s，主机便只能使用间隔长得多的可连接非定向广播让其他设备来连接。

当使用定向广播时，设备不能被主动扫描。此外，定向广播报文的净荷中也不能带有其他附加数据。该净荷只能包含两个必须的地址。

2.3 不可连接的非定向广播（Non-connectable Undirected Event Type）

仅仅发送广播数据，而不想被扫描或者连接。这也是唯一可用于只有发射机而没有接收机设备的广播类型。不可连接广播设备不会进入连接态，因此，它只能根据主机的要求在广播态和就绪态之间切换。

2.4 可扫描的非定向广播（Scannable Undirected Event Type）

又称可发现广播，这种广播不能用于发起连接，但允许其他设备扫描该广播设备。这意味着该设备可以被发现，既可以发送广播数据，也可以响应扫描发送扫描回应数据，但不能建立连接。这是一种适用于广播数据的广播形式，动态数据可以包含于广播数据之中，而静态数据可以包含于扫描响应数据之中。

注意：所谓的定向和非定向针对的是广播的对象，如果是针对特定的对象进行广播（在广播包PDU中会包含目标对象的MAC）就是定向广播，反之就是非定向。可连接和不可连接是指是否接受连接请求，如果是不可连接的广播类型，它将不回应连接请求。可扫描广播类型是指回应扫描请求。

三、广播数据格式

每个包都是 31 字节，数据包中分为有效数据（significant）和无效数据（non-significant）两部分。

有效数据部分：包含若干个广播数据单元，称为 AD Structure。如图中所示，AD Structure 的组成是：第一个字节是长度值 Len，表示接下来的 Len 个字节是数据部分。数据部分的第一个字节表示数据的类型 AD Type，剩下的 Len - 1 个字节是真正的数据 AD data。其中 AD type 非常关键，决定了 AD Data 的数据代表的是什么和怎么解析无效数据部分：因为广播包的长度必须是 31 个 byte，如果有效数据部分不到 31 自己，剩下的就用 0 补全。这部分的数据是无效的，解释的时候，忽略即可

AD Type 包括如下类型：

Flags:TYPE = 0x01。这个数据用来标识设备 LE 物理连接的功能。DATA 是 0 到多个字节的 Flag 值，每个 bit 上用 0 或者 1 来表示是否为 True。如果有任何一个 bit 不为 0，并且广播包是可连接的，就必须包含此数据。各 bit 的定义如下：

bit 0: LE 有限发现模式bit 1: LE 普通发现模式bit 2: 不支持 BR/EDRbit 3: 对 Same Device Capable(Controller) 同时支持 BLE 和 BR/EDRbit 4: 对 Same Device Capable(Host) 同时支持 BLE 和 BR/EDRbit 5..7: 预留

Service UUID:广播数据中一般都会把设备支持的 GATT Service 广播出来，用来告诉外面本设备所支持的 Service。有三种类型的 UUID：16 bit, 32bit, 128 bit。广播中，每种类型类型有有两个类别：完整和非完整的。这样就共有 6 种 AD Type。

非完整的 16 bit UUID 列表： TYPE = 0x02;完整的 16 bit UUID 列表： TYPE = 0x03;非完整的 32 bit UUID 列表： TYPE = 0x04;完整的 32 bit UUID 列表： TYPE = 0x05;非完整的 128 bit UUID 列表： TYPE = 0x06;完整的 128 bit UUID 列表： TYPE = 0x07;

Local Name:设备名字，DATA 是名字的字符串。Local Name 可以是设备的全名，也可以是设备名字的缩写，其中缩写必须是全名的前面的若干字符。

设备全名： TYPE = 0x08设备简称： TYPE = 0x09

TX Power Level:TYPE = 0x0A，表示设备发送广播包的信号强度。DATA 部分是一个字节，表示 -127 到 + 127 dBm。

带外安全管理（Security Manager Out of Band）：TYPE = 0x11。DATA 也是 Flag，每个 bit 表示一个功能：

bit 0: OOB Flag，0 表示没有 OOB 数据，1 表示有bit 1: 支持 LEbit 2: 对 Same Device Capable(Host) 同时支持 BLE 和 BR/EDRbit 3: 地址类型，0 表示公开地址，1 表示随机地址

外设（Slave）连接间隔范围：TYPE = 0x12。数据中定义了 Slave 最大和最小连接间隔，数据包含 4 个字节：

前 2 字节：定义最小连接间隔，取值范围：0x0006 ~ 0x0C80，而 0xFFFF 表示未定义；后 2 字节：定义最大连接间隔，同上，不过需要保证最大连接间隔大于或者等于最小连接间隔。

服务搜寻：外围设备可以要请中心设备提供相应的 Service。其数据定义和前面的 Service UUID 类似：

16 bit UUID 列表： TYPE = 0x1432 bit UUID 列表： TYPE = 0x??128 bit UUID 列表： TYPE = 0x15

Service Data:Service 对应的数据。

16 bit UUID Service: TYPE = 0x16, 前 2 字节是 UUID，后面是 Service 的数据；32 bit UUID Service: TYPE = 0x??, 前 4 字节是 UUID，后面是 Service 的数据；128 bit UUID Service: TYPE = 0x??, 前 16 字节是 UUID，后面是 Service 的数据；

公开目标地址：TYPE = 0x17，表示希望这个广播包被指定的目标设备处理，此设备绑定了公开地址，DATA 是目标地址列表，每个地址 6 字节。

随机目标地址：TYPE = 0x18，定义和前一个类似，表示希望这个广播包被指定的目标设备处理，此设备绑定了随机地址，DATA 是目标地址列表，每个地址 6 字节。

Appearance：TYPE = 0x19，DATA 是表示了设备的外观。

**厂商自定义数据: **TYPE = 0xFF，厂商自定义的数据中，前两个字节表示厂商 ID，剩下的是厂商自己按照需求添加，里面的数据内容自己定义。

主要的也就是这些了，更多的可参考SIG官网。

四、广播数据解析

4.1 旧接口（API 21 之前）

在API21之前，Android蓝牙扫描可以使用 BluetoothAdapter的startLeScan来发起扫描。基本用法如下：

BluetoothAdapter：

//不带过滤搜索startLeScan(BluetoothAdapter.LeScanCallback callback)//带UUID过滤搜索startLeScan(UUID[] serviceUuids, BluetoothAdapter.LeScanCallback callback)BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {@Overridepublic void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {// 解析广播数据parseScanRecodeData(scanRecord);}};

当扫描到设备以后，就会回调 onLeScan(...)，这里的参数 scanRecord 就是广播数据，同时包含广播数据和扫描相应数据（如果有的话），所以长度一般就是 62 字节。

整个广播数据就在这个scanRecord中，所以需要对scanRecord进行字节解析

public static ParsedAd parseScanRecodeData(byte[] adv_data) {ParsedAd parsedAd = new ParsedAd();ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(adv_data).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);while (buffer.remaining() > 2) {byte length = buffer.get();if (length == 0)break;byte type = buffer.get();length -= 1;switch (type) {case 0x01: // FlagsparsedAd.flags = buffer.get();length--;break;case 0x02: // Partial list of 16-bit UUIDscase 0x03: // Complete list of 16-bit UUIDscase 0x14: // List of 16-bit Service Solicitation UUIDswhile (length >= 2) {parsedAd.uuids.add(UUID.fromString(String.format("%08x-0000-1000-8000-00805f9b34fb", buffer.getShort())));length -= 2;}break;case 0x04: // Partial list of 32 bit service UUIDscase 0x05: // Complete list of 32 bit service UUIDswhile (length >= 4) {parsedAd.uuids.add(UUID.fromString(String.format("%08x-0000-1000-8000-00805f9b34fb", buffer.getInt())));length -= 4;}break;case 0x06: // Partial list of 128-bit UUIDscase 0x07: // Complete list of 128-bit UUIDscase 0x15: // List of 128-bit Service Solicitation UUIDswhile (length >= 16) {long lsb = buffer.getLong();long msb = buffer.getLong();parsedAd.uuids.add(new UUID(msb, lsb));length -= 16;}break;case 0x08: // Short local device namecase 0x09: // Complete local device namebyte sb[] = new byte[length];buffer.get(sb, 0, length);length = 0;parsedAd.localName = new String(sb).trim();break;case (byte) 0xFF: // Manufacturer Specific DataparsedAd.manufacturer = buffer.getShort();length -= 2;break;default: // skipbreak;}if (length > 0) {buffer.position(buffer.position() + length);}}return parsedAd;}

4.2 新接口

在Android 5.0 (API 21)及之后使用新接口扫描BLE设备，也提供了一些广播数据包的解析接口。新和扫描方法使用的是BluetoothLeScanner，封装成了一个新的类，BluetoothLeScanner还有另一个扫描方法，这个方法就是多了一个扫描过滤 和 扫描设置参数：

BluetoothLeScanner bluetoothLeScanner=bluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();bluetoothLeScanner.startScan(mLeScanCallback);//扫描过滤 和 扫描设置参数：bluetoothLeScanner.startScan(List<ScanFilter> filters, ScanSettings settings, mLeScanCallback)ScanCallback mLeScanCallback = new ScanCallback() {@Overridepublic void onScanResult(int callbackType, ScanResult result) {Log.e(TAG, "ScanResult:" + scanResult.toString());![](/wp-content/uploads//10/Android-BLE-Scaner.png)byte[] scanData=result.getScanRecord().getBytes();//把byte数组转成16进制字符串，方便查看//Log.e("TAG","onScanResult :"+utils.Bytes2HexString(scanData));//与旧接口一致Log.e(TAG, "newdevice:" + device.getAddress() + " " + device.getName());Log.e(TAG, "scanRecord:" + scanResult.getScanRecord().toString());Log.e(TAG, "scanRecord getManufacturerSpecificData:" + scanResult.getScanRecord().getManufacturerSpecificData().toString());}};

搜索结果如下：

手机端运行Log:

涉及接口有：

涉及接口有：

ScanResult接口：

ScanRecord接口：

五、总结

BLE广播数据包并不复杂，数来数去也有那几个字节，用心地去理解，就可以解析出自已想要的数据。