news 2026/3/27 8:31:35

BLE 协议的基础,必须搞明白的一个概念, 625μs 时隙详解

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张小明

前端开发工程师

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BLE 协议的基础,必须搞明白的一个概念, 625μs 时隙详解

在 BLE 协议中,625μs是一个核心的基本时间单位,被定义为1个时隙(Slot),所有广播、扫描、连接的时序参数(如广播间隔、扫描间隔、连接间隔)都必须是这个时隙的整数倍,不允许出现小数倍的配置。这个时间单位的设定源于 BLE 的射频工作机制(1Mbps 传输速率 + 跳频同步需求),625μs 时隙内的所有工作均由协议栈的射频层自动完成,应用层无需干预

625μs 时隙的核心意义是:时序标准化:为所有 BLE 设备提供统一的时间基准,避免不同厂商设备因时钟误差导致的通信失败。高效低功耗:时隙内集中完成射频操作,时隙外射频休眠,最大化降低设备功耗。跳频同步基础:连接态的跳频机制以时隙为单位切换信道,625μs 的时长刚好满足信道切换的硬件响应时间。

以下分广播侧、扫描侧、连接态三类场景,详解 625μs 时隙内的完整工作流程:

一、 核心前提:625μs 时隙的本质

  • 1 个时隙 = 625μs,是 BLE 协议规定的最小时序调度单元,所有 BLE 设备强制遵循,确保不同厂商设备间的时序兼容性。
  • 时隙内的工作以射频信号的发送/接收/切换为主,不涉及应用层数据处理,总耗时严格控制在 625μs 内。
  • BLE 射频传输速率为1Mbps,1 个时隙内最多可传输1Mbps × 625μs = 625bit = 78.125字节的数据,完全覆盖广播包(最大 31 字节)、扫描请求/响应包(均小于 31 字节)的传输需求。

二、 广播侧(从机):625μs 时隙内的工作

从机的广播包发送,单个信道的发送过程可在 1 个 625μs 时隙内完成,一个广播事件(3 个信道连发)通常占用 3 个连续时隙(总时长 1875μs)。

时序阶段

时间占比

具体工作内容

射频唤醒与信道切换

前 50μs

1. 从机从休眠状态唤醒射频模块,完成电源初始化;

2. 射频锁相环切换到目标广播信道(37/38/39 中的一个);

3. 校准射频功率,匹配配置的 Tx Power(如 0dBm)。

数据包发送

中间 296μs

按 BLE 数据包格式,依次发送以下内容:

1.前导码(8bit):用于主机射频同步,识别数据包起始;

2.访问地址(32bit):广播包固定为0x8E89BED6,区分广播包与连接态数据包;

3.有效载荷(最大 256bit=32字节):包含广播类型、设备地址、服务 UUID、厂商数据等(实际最大 31 字节,协议限制);

4.CRC 校验码(24bit):用于主机验证数据包完整性。

发送确认与射频休眠

后 279μs

1.射频模块确认数据包发送完成,无硬件错误;

2.若为ADV_IND可连接广播:射频保持当前信道,监听主机的连接请求(最多等待 279μs,超时则切换下一个信道);

3.若为DV_NONCONN_IND不可连接广播:直接关闭射频,进入休眠;

4. 准备切换到下一个广播信道,进入下一个 625μs 时隙。

关键结论:单个信道的广播包发送 + 可选监听,完全在 1 个 625μs 时隙内完成,保证了广播事件的高效性。

三、 扫描侧(主机):625μs 时隙内的工作

主机的扫描监听,单个信道的监听/交互过程也在 1 个 625μs 时隙内完成,扫描窗口内的轮询本质是多个时隙的连续监听。

1. 被动扫描(仅监听,无交互)

时序阶段

时间占比

具体工作内容

射频唤醒与信道切换

前 50μs

1.主机从休眠唤醒射频,切换到目标广播信道;

2. 启用射频接收灵敏度(如 -95dBm),准备监听信号。

信道监听与数据包接收

中间 525μs

1.持续监听信道,等待广播包前导码;

2.若收到前导码:同步射频时钟 → 解析访问地址 → 接收有效载荷 → 校验 CRC;

3.若 CRC 校验通过:将数据包暂存到协议栈缓冲区,标记设备地址、信号强度(RSSI);

4. 若未收到数据包:持续监听至时隙结束。

数据上报与射频休眠

后 50μs

1.协议栈解析数据包内容(如设备名称、服务 UUID);

2.通过回调函数(如ble_gap_evt_adv_report_t)将数据上报应用层;

3. 关闭射频,准备切换到下一个广播信道,进入下一个 625μs 时隙。

2. 主动扫描(监听 + 请求/响应交互)

主动扫描的监听阶段与被动扫描一致,差异在于收到广播包后,会在同一个 625μs 时隙内完成请求与响应的交互:

额外工作步骤

时间占比

具体操作

发送扫描请求(SCAN_REQ)

接收后 100μs

1.主机不切换信道,立即组装SCAN_REQ包(含主机地址、从机地址);

2. 以相同功率发送请求包,耗时约 50μs。

接收扫描响应(SCAN_RSP)

发送后 100μs

1.从机在原信道收到请求,回复SCAN_RSP包(含额外数据,如设备版本);

2. 主机接收并解析响应包,与广播包数据合并后上报应用层。

时隙收尾

剩余 325μs

关闭射频,准备切换下一个信道,整个交互仍在 1 个 625μs 时隙内完成。

一个时隙完成主动扫描的“监听-请求-响应”全流程,无需额外时隙,保证了扫描的低延迟。

四、 连接态:625μs 时隙的核心作用

625μs 时隙在连接态的作用更典型,该单位的设计初衷:

  • 连接态采用时隙交替收发:主机在偶数时隙发送数据,从机在奇数时隙发送数据,每个时隙 625μs。
  • 1 个时隙内完成“发送数据包 + 接收 ACK 确认”:主机发送数据后,从机在同一个时隙内回复 ACK,丢包则在下一个时隙重传,保证了连接态的可靠性。
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