蓝牙模块串口透传协议说明(桥接模式).doc

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串口透传协议说明(桥接模式)

模块的桥接模式是指，通过通用串口和用户CPU相连，建立用户CPU和移动设备之间的双向通讯。用户可以通过串口，使用指定的AT指令对串口波特率，BLE连接间隔进行重设置（详见后面《串口AT指令》章节）。针对不同的串口波特率以及BLE连接间隔，以及不同的发包间隔，模块将会有不同的数据吞吐能力。为协调低速CPU的使用，默认波特率为9600bps，在有大数据量传输，或者高实时性需求的应用中，建议设定为高速串口波特率115200bps，支持掉电保存。

模块BLE连接间隔为20 ms，串口波特率为115200 bps时，模块具有最高理论转发能力(4K/S)。这里就在电平使能模式下，这种配置为例，对透传协议做详细介绍。

模块可以从串口一次性最多传输200字节数据包，模块会根据数据包大小自动分包发送，每个无线包最大载荷为20个字节。移动设备方发往模块的数据包，必须自行分包(1－20字节/包)发送。模块收到无线包后，会依次转发到主机串口接收端。

1. 串口硬件协议：115200 bps , 8, 无校验位，1停止位 。

2. EN为高电平，蓝牙模块处于完全睡眠状态。EN置低时，模块会以200ms的间隔开始广播，直到和手机对接成功。当EN从低到高跳变，不论模块状态，会立即进入睡眠。

3. 连接成功之后，主机（MCU）如有数据发送至BLE模块，需将BRTS拉低，主机可在约100us后开始发送数据。发送完毕之后主机应主动抬高BRTS，让模块退出串口接收模式。要注意的是，抬高BRTS之前请确认串口数据完全发送完毕，否则会出现数据截尾现象。

4. 当模块有数据上传请求时，模块会置低BCTS，最快会在 500us之后开始发送，直到数据发送完毕。这个延时可以通过AT指令进行配置，见《串口AT指令》章节。数据发送完毕，模块会将BCTS置高。

5. 如若主机的BRTS一直保持低电平，则蓝牙模块会一直处于串口接收模式，会有较高的功耗。

6. 在模块连接成功后，会从TX给出 "TTM:OK\r\n\0" 字串，可以根据此字串来确定是否可以进行正常转发操作。当然也可以使用连接状态提示脚，也可以通过手机发送一个特定的确认字串到模块，主机收到后即可确认已经连接。当连接被APP端主动断开后，会从TX给出“TTM:DISCONNET\r\n\0”字串提示，如果是非正常断开，会从TX给出“TTM:DISCONNET FOR TIMEOUT\r\n\0”字串提示。

7. 模块的蓝牙默认连接间隔为20 ms，如果需要节省功耗采用低速转发模式，需通过AT指令调整连接间隔（最长连接间隔2000ms），每个连接间隔最多传输80个字节，连接间隔为T(单位:ms),那么每秒最高转发速率V（单位byte/s）为：
V = 80*1000/T (V只和T有关)
如果模块的蓝牙连接间隔为20ms，而每个间隔最多传输80 byte，因此理论最高传输能力(转发速率)为80*50 = 4K byte/s。测试表明，转发速率在2 K/s 以下，漏包机率很低。安全起见，无论是低速或者高速转发应用，都建议在上层做校验重传处理。

8. 以下是就20ms连接间隔的通讯模式举例，也可以自行配置。转发速率V0越低，丢包率越低：
通讯参考
模式
BLE
连接
间隔
T (ms)
理论最高
转发能力
V (byte/s)
V = 80*1000/T
串口
包长度
L (byte)
串口发包间隔 TS (ms)
当L<80时，TS >= T
当80<L<160时，TS >= T*2
当160<L<200时，TS >= T*3
实际转发速率
V0 (byte/s)
V0 = L*1000/TS
备注
1
20
4K
80
TS >= T即可，若取TS=20ms
80*1000/20 = 4K
TS偏小,不推荐
2
20
4K
200
TS >= T*3即可，若取TS=70ms
200*1000/70 = 2.8K

3
20
4K
200
TS >= T*3即可，若取TS=80ms
200*1000/80 = 2.5K

4
20
4K
80
TS >= T即可，若取TS=35ms
80*1000/30 = 2.6K

5
20
4K
70
TS >= T即可，若取TS=30ms
70*1000/30 =2.3K

6
20
4K
60
TS >= T即可，若取TS=30ms
60*1000/30 = 2K

7
20
4K
40
TS >= T即可，若取TS=30ms
40*1000/30 = 1.3K

8
20
4K
20
TS >= T即可，若取TS=30ms
20*1000/30 = 666byte

注：可以根据实际应用设计特定的通讯模式，串口包的长度可以设计在80byte < L < 200byte之间(大包传输)，根据BLE协议有以下关系：
当取L<80时，TS >= T；
当取80<L<160时，TS >= T*2；
当取160<L<200时，TS >= T*3；

满足以上条件的转发模式都是相对安全的，其中取TS=T，TS=T*2，TS=T*3，可用但不推荐，丢包率相对较高，必须加入校验重发机制。也就是说，当串口包采用80byte < L < 200byte的大包时，串口数据可以一次性传递给模块，但需要预留模块通过蓝牙发送数据的时间，否则会出现追尾现象。如：在连接间隔设置为T=20ms时，如串口数据包长度选择L=200，则TS必须大于T*3 = 60ms，取TS=70ms是比较合理的选择。

9. 串口数据包的大小可以不定长，长度可以是200字节以下的任意值，同样满足以上条件即可。但为最大效率地使用通讯的有效载荷，同时又避免通讯满负荷运行，推荐使用20，40，60字节长度的串口数据包，包间间隔取大于20ms。

注：经测试，在IOS中，调用对Characteristic的写函数使用CBCharacteristicWriteWithResponse 参数，使用带回应写模式，这种模式会降低部分转发效率，但可保证单个数据包的正确性，而使用CBCharacteristicWriteWithoutResponse 参数，使用不带回应写模式，这种模式会有利于提高转发效率，但数据包的正确性需要APP上层去校验。

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