zephyr架構下Bluetooth advertising接口

目錄

概述

1 函數接口

2 主要函數介紹

2.1 bt_le_adv_start函數

2.1.1 函數功能介紹

2.1.2?典型使用示例

2.1.3 廣播間隔

2.1.4?注意事項

2.2?bt_le_adv_stop 函數

2.2.1??函數功能

?2.2.2 使用方法介紹

2.2.3?實際應用示例

2.2.4?關鍵注意事項

?2.2.5?常見問題解決

2.2.6?應用總結?

2.3?bt_enable

2.3.1 函數功能

?2.3.2?典型使用模式

2.3.3?關鍵處理流程

?2.3.4?注意事項

?2.3.5?初始化失敗常見原因

2.3.6??實際應用示例

2.3.7 應用總結

2.4?bt_le_adv_update_data函數

2.4.1 函數功能

?2.4.2?典型使用場景

2.4.3?關鍵特性

?2.4.4?實現原理

2.4.5?注意事項

?2.4.6?錯誤處理最佳實踐

2.4.7?典型應用案例

2.4.8 應用總結

概述

本文主要介紹zephyr架構下Bluetooth advertising一些接口函數的功能和使用方法，這些函數是bluetooth的最重要的一些接口，掌握這些函數的用法是進行藍牙功能開發的基礎。

1 函數接口

基于zephyr OS架構下實現Bluetooth advertising功能其使用的函數接口有如下這些

函數名稱功能說明

bt_le_adv_start

實現廣播功能BLE模塊被使能后，啟用該函數進行廣播，可通過設置不同的參數，實現不同的廣播方式

bt_enable

使能BLE使能BLE的功能，該函數

bt_le_adv_stop

停止廣播關閉廣播功能，下次要重新廣播時，需要調用bt_le_adv_start

bt_le_adv_update_data

更新廣播數據

2 主要函數介紹

2.1 bt_le_adv_start函數

2.1.1 函數功能介紹

bt_le_adv_start?是藍牙低功耗 (BLE) 協議棧中的一個關鍵 API 函數，用于啟動設備的廣播（Advertising）功能。這個函數允許 BLE 設備（Peripheral 角色）向周圍設備廣播自己的存在，并攜帶相關信息。bt_le_adv_start?是 BLE 設備廣播功能的核心 API，合理配置廣播參數和數據可以優化設備發現性、連接速度和功耗表現。開發者需要根據具體應用場景（如 Beacon、可連接外設等）選擇合適的廣播模式和數據結構。

1）功能概述

  • 作用：啟動 BLE 設備的廣播功能

  • 適用角色：Peripheral（外設）或 Broadcaster（廣播者）

  • 廣播模式：可配置為可連接廣播、不可連接廣播、可掃描廣播等

  • 廣播數據：可攜帶設備名稱、服務 UUID、廠商數據等

2）函數原型：

int bt_le_adv_start(const struct bt_le_adv_param *param,const struct bt_data *ad,size_t ad_len,const struct bt_data *sd,size_t sd_len);

3）參數說明

參數類型說明
parambt_le_adv_param*廣播參數配置（廣播類型、間隔等）
adbt_data*廣播數據（Advertising Data）
ad_lensize_t廣播數據項數量
sdbt_data*掃描響應數據（Scan Response Data）
sd_lensize_t掃描響應數據項數量

4）廣播參數配置（bt_le_adv_param）

struct bt_le_adv_param {uint8_t  id;        // 廣播集 IDuint32_t options;   // 廣播選項（如 BT_LE_ADV_OPT_CONNECTABLE）uint16_t interval_min; // 最小廣播間隔（單位：0.625ms）uint16_t interval_max; // 最大廣播間隔（單位：0.625ms）uint8_t  peer[6];   // 定向廣播的目標地址（可選）
};

常用廣播選項（options）

  • BT_LE_ADV_OPT_CONNECTABLE?- 可連接廣播

  • BT_LE_ADV_OPT_USE_NAME?- 在廣播中包含設備名稱

  • BT_LE_ADV_OPT_SCANNABLE?- 允許掃描響應

  • BT_LE_ADV_OPT_ONE_TIME?- 僅廣播一次

?5）廣播數據類型（bt_data）

struct bt_data {uint8_t type;  // 數據類型（如 BT_DATA_NAME_COMPLETE）uint8_t data_len;const uint8_t *data;
};

2.1.2?典型使用示例

1）1. 基本可連接廣播

static const struct bt_data ad[] = {BT_DATA_BYTES(BT_DATA_FLAGS, BT_LE_AD_GENERAL | BT_LE_AD_NO_BREDR),BT_DATA(BT_DATA_NAME_COMPLETE, DEVICE_NAME, DEVICE_NAME_LEN),
};static const struct bt_le_adv_param *adv_param = BT_LE_ADV_PARAM(BT_LE_ADV_OPT_CONNECTABLE | BT_LE_ADV_OPT_USE_NAME,BT_GAP_ADV_FAST_INT_MIN_1,BT_GAP_ADV_FAST_INT_MAX_1,NULL
);bt_le_adv_start(adv_param, ad, ARRAY_SIZE(ad), NULL, 0);

2）不可連接廣播（Beacon 模式）

static const uint8_t beacon_data[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04, // 廠商特定數據
};static const struct bt_data ad[] = {BT_DATA_BYTES(BT_DATA_FLAGS, BT_LE_AD_NONCONN_IND),BT_DATA(BT_DATA_MANUFACTURER_DATA, beacon_data, sizeof(beacon_data)),
};bt_le_adv_start(BT_LE_ADV_NCONN, ad, ARRAY_SIZE(ad), NULL, 0);

2.1.3 廣播間隔

BLE 廣播間隔以?0.625ms?為單位：

  • 快速廣播：20ms - 60ms（BT_GAP_ADV_FAST_INT_MIN_1?= 32 = 20ms）

  • 慢速廣播：100ms - 150ms（BT_GAP_ADV_SLOW_INT_MIN?= 160 = 100ms）

返回值

  • 0：廣播啟動成功

  • 負值：錯誤碼（如?-EINVAL?參數錯誤，-ENOMEM?內存不足）

2.1.4?注意事項

  1. 廣播數據總長度不能超過?31 字節

  2. 掃描響應數據也受 31 字節限制

  3. 廣播間隔影響功耗和可發現性

  4. 某些廣播模式（如定向廣播）有額外限制

2.2?bt_le_adv_stop 函數

2.2.1??函數功能

bt_le_adv_stop?是藍牙低功耗 (BLE) 協議棧中的一個關鍵 API 函數，用于停止正在進行的廣播。它通常與?bt_le_adv_start?配對使用，用于控制 BLE 設備的廣播生命周期。

1）核心功能

  • 停止廣播：立即終止當前正在進行的 BLE 廣播

  • 釋放資源：釋放與廣播相關的協議棧資源

  • 配合廣播控制：通常用于動態廣播管理場景

?2）函數原型（基于 Zephyr BLE 協議棧）

int bt_le_adv_stop(void);

參數

  • 無參數：直接停止當前活躍的廣播

返回值

返回值說明
0停止廣播成功
-EALREADY當前沒有活躍的廣播
其他負值其他錯誤（如協議棧錯誤）

?2.2.2 使用方法介紹

1）?基本啟停控制

// 啟動廣播
bt_le_adv_start(...);// 一段時間后停止廣播
bt_le_adv_stop();

2）條件性停止廣播

if (need_to_stop_advertising) {int err = bt_le_adv_stop();if (err) {printk("Stop failed (err %d)\n", err);}
}

3）?廣播模式切換

// 先停止當前廣播
bt_le_adv_stop();// 更換參數后重新啟動
bt_le_adv_start(new_params, ...);

2.2.3?實際應用示例

場景：溫度傳感器按需廣播

void start_temp_advertising(void) {bt_le_adv_start(..., temp_ad_data, ...);
}void stop_advertising_when_connected(void) {// 當連接建立時自動停止廣播// 或手動調用：bt_le_adv_stop();
}void on_button_press(void) {// 按鈕按下時重新廣播bt_le_adv_stop();  // 先確保停止start_temp_advertising();
}

2.2.4?關鍵注意事項

  1. 無廣播時的調用

    如果沒有活躍的廣播，調用會返回?-EALREADY（非致命錯誤）

  2. 線程安全性

    建議在協議棧線程（如 Zephyr 的 Bluetooth 線程）上下文中調用

  3. 與連接的交互

    如果設備已通過廣播建立連接，廣播會自動停止，此時調用會返回?-EALREADY

  4. 低功耗場景

    停止廣播會顯著降低功耗（廣播是功耗主要來源之一）

  5. 廣播集支持

    在支持多廣播集的協議棧中（如 Zephyr 2.7+），可能需要指定廣播集 ID

?2.2.5?常見問題解決

Q1：停止廣播后為什么設備仍可被掃描到？
A1：可能是其他廣播實例仍在運行，或廣播停止有延遲（檢查返回值）

Q2：如何確保廣播完全停止？
A2：

do {err = bt_le_adv_stop();
} while (err == 0); // 直到返回-EALREADY

Q3：停止廣播會影響已建立的連接嗎？
A3：不會，只影響廣播行為，不影響現有連接

2.2.6?應用總結?

bt_le_adv_stop?是 BLE 設備廣播管理的核心控制點，合理使用可以實現：

  • 精確的廣播生命周期控制

  • 動態廣播策略切換

  • 有效的功耗管理

在需要頻繁切換廣播模式或優化功耗的場景中，正確使用該API至關重要。

2.3?bt_enable

2.3.1 函數功能

bt_enable?是藍牙協議棧中的核心初始化函數，用于啟用和初始化藍牙控制器及協議棧。它是任何藍牙應用程序的第一個關鍵調用，為后續所有藍牙操作建立基礎環境。

函數原型（基于Zephyr等常見協議棧）

int bt_enable(bt_ready_cb_t cb);

參數說明

參數類型說明
cbbt_ready_cb_t藍牙初始化完成后的回調函數（可設為NULL）

?回調函數類型定義：

typedef void (*bt_ready_cb_t)(int err);

核心功能

  1. 硬件初始化

    • 初始化藍牙射頻控制器（Radio）

    • 配置底層硬件（如時鐘、電源等）

  2. 協議棧加載

    • 加載HCI層、L2CAP、ATT/GATT等協議棧組件

    • 初始化安全管理器（SM）

  3. 默認配置應用

    • 設置默認藍牙MAC地址

    • 應用編譯時配置的默認參數

  4. 狀態切換

    • 將藍牙控制器從OFF狀態切換到READY狀態

返回值

返回值說明
0初始化流程成功啟動（注意：實際結果通過回調返回）
-EALREADY藍牙協議棧已啟用
-ENOMEM內存不足
-EIO硬件初始化失敗

?2.3.2?典型使用模式

1）?同步初始化（無回調）

int err = bt_enable(NULL);
if (err) {printk("Bluetooth init failed (err %d)\n", err);return;
}
// 繼續其他藍牙操作

2）異步初始化（帶回調）

void bt_ready(int err) {if (err) {printk("Bluetooth init failed (err %d)\n", err);return;}printk("Bluetooth initialized\n");// 在這里啟動廣播/掃描等操作
}void main(void) {int err = bt_enable(bt_ready);if (err) {printk("Bluetooth enable failed (err %d)\n", err);}
}

2.3.3?關鍵處理流程

?2.3.4?注意事項

  1. 單次調用限制

    • 多數實現要求全局只調用一次

    • 重復調用需先調用bt_disable()

  2. 回調上下文

    • 回調函數通常在藍牙線程執行

    • 避免在回調中進行阻塞操作

  3. 依賴關系

    • 必須在所有其他藍牙API前調用

    • 通常應在系統初始化完成后調用

  4. 調試支持

    • 可通過CONFIG_BT_DEBUG等選項啟用調試日志

?2.3.5?初始化失敗常見原因

  1. 硬件問題

    • 藍牙芯片未正確供電

    • 射頻電路故障

  2. 配置沖突

    • 與其他無線服務（如WiFi）共用資源

    • 錯誤的時鐘配置

  3. 資源不足

    • 內存池大小不足（檢查CONFIG_BT_*_TX_COUNT等配置）

    • 中斷沖突

2.3.6??實際應用示例

1）?簡單外設初始化

void main(void) 
{bt_enable(NULL); // 同步初始化bt_le_adv_start(...); // 立即開始廣播
}

2）帶錯誤恢復的初始化

void bt_retry_init(int err)
{if (err) {k_sleep(K_SECONDS(1));bt_enable(bt_retry_init); // 重試初始化}
}void main(void) 
{bt_enable(bt_retry_init);
}

2.3.7 應用總結

bt_enable?是藍牙開發的第一個關鍵調用，其核心價值在于：

  • 建立藍牙操作的基礎環境

  • 提供同步/異步兩種初始化模式

  • 協調硬件和協議棧的啟動

正確使用該API需要注意：

  1. 調用時機（早于其他藍牙操作）

  2. 錯誤處理機制

  3. 特定協議棧的特殊要求

在復雜應用中，建議使用異步回調模式，以便在初始化完成后自動執行后續藍牙操作流程。

2.4?bt_le_adv_update_data函數

2.4.1 函數功能

bt_le_adv_update_data?是藍牙低功耗 (BLE) 協議棧中的一個關鍵 API 函數，用于動態更新正在進行的廣播數據或掃描響應數據，而無需停止并重新啟動廣播。

核心功能

  • 動態更新廣播數據：修改廣播包(Advertising Data)或掃描響應包(Scan Response Data)內容

  • 無需重啟廣播：保持廣播持續進行，避免廣播中斷導致的設備不可見期

  • 實時數據刷新：適用于需要頻繁更新廣播信息的場景（如傳感器數據變化）

?函數原型（基于Zephyr等常見協議棧）

int bt_le_adv_update_data(const struct bt_data *ad, size_t ad_len,const struct bt_data *sd,size_t sd_len);

參數說明

參數類型說明
adbt_data*新的廣播數據數組
ad_lensize_t廣播數據項數量
sdbt_data*新的掃描響應數據數組
sd_lensize_t掃描響應數據項數量

返回值

返回值說明
0數據更新成功
-EINVAL參數無效（如數據長度超限）
-ENOMEM內存不足
-EAGAIN協議棧繁忙，需重試
-ENOTCONN當前未進行廣播

?2.4.2?典型使用場景

1）?傳感器數據實時更新

// 初始廣播
bt_le_adv_start(..., initial_ad, ...);// 當溫度變化時更新數據
void update_temp_data(float new_temp) 
{uint8_t temp_encoded = (uint8_t)(new_temp * 2);struct bt_data new_ad[] = {BT_DATA_BYTES(BT_DATA_FLAGS, BT_LE_AD_GENERAL),BT_DATA(BT_DATA_MANUFACTURER_DATA, &temp_encoded, 1)};bt_le_adv_update_data(new_ad, ARRAY_SIZE(new_ad), NULL, 0);
}

2）?動態切換廣播模式

// 從普通廣播切換到信標模式
struct bt_data beacon_ad[] = 
{BT_DATA_BYTES(BT_DATA_FLAGS, BT_LE_AD_NONCONN_IND),BT_DATA(BT_DATA_MANUFACTURER_DATA, beacon_payload, sizeof(beacon_payload))
};bt_le_adv_update_data(beacon_ad, ARRAY_SIZE(beacon_ad), NULL, 0);

2.4.3?關鍵特性

原子性更新

1）數據更新在單個廣播間隔內完 ；
?2）接收端不會看到部分更新的數據

廣播連續

1）保持現有廣播間隔不變；
2）避免傳統"停止-修改-重啟"方式導致的 ~300ms 廣播中斷

數據限制

1）仍需遵守31字節的廣播數據長度限制；?
2）數據類型需符合藍牙規范（不能動態修改AD Type）

?2.4.4?實現原理

2.4.5?注意事項

廣播必須處于活躍狀態

1）需在bt_le_adv_start之后調用

2）已連接的設備會自動停止廣播

數據一致性

1）更新期間應避免修改原始數據緩沖區

2）建議使用靜態或全局數據數組

性能考量

1）頻繁更新（如每秒多次）可能影響射頻穩定性

2）建議合并更新（如每200ms批量更新一次）

廠商限制

1）某些低端藍牙芯片可能不支持實時更新

2）需要檢查協議棧實現是否支持該功能

?2.4.6?錯誤處理最佳實踐

int err = bt_le_adv_update_data(new_ad, ad_len, NULL, 0);
if (err == -ENOTCONN) 
{// 廣播未激活，重新啟動bt_le_adv_start(...);
} 
else if (err){printk("Update failed (err %d), retrying...\n", err);k_sleep(K_MSEC(100));// 重試邏輯}

2.4.7?典型應用案例

  1. 電子價簽系統

    • 不建立連接，通過廣播更新價格信息

    • 每15分鐘更新一次廣播數據

  2. 運動傳感器

    • 實時廣播心率/步數變化

    • 保持低功耗的同時更新數據

  3. 智能信標

    • 動態調整廣播內容（如店鋪促銷信息）

    • 基于位置切換廣播UUID

2.4.8 應用總結

bt_le_adv_update_data?提供了高效的廣播數據動態更新機制，特別適合：

  • 需要保持持續廣播可見性的場景

  • 實時數據傳輸但無需建立連接的用例

  • 低功耗設備的數據更新需求

正確使用該API可以避免傳統重啟廣播方式帶來的連接中斷風險，同時保證數據更新的實時性和可靠性。開發者應注意目標平臺的協議棧實現差異，并進行充分的錯誤場景測試。

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