6 GAP - 扫描

6.1 概览

接收广播的过程称为扫描。

6.1.1 间隔与窗口

接收机实际进行扫描工作的时机受扫描间隔和窗口两个参数控制，其含义如图 6.1 所示。

图 6.1: 扫描间隔与扫描窗口

注意：Controller 在执行扫描任务时，遵循最大努力原则，实际真正用于扫描的时机可能并不与两个参数所指定的完全一致。

6.1.2 过滤策略

与广播的“过滤策略”类似，扫描也有几种过滤策略：

typedef enum scan_filter_policy
{
    // 接收所有广播（定向到其它设备的除外）
    SCAN_ACCEPT_ALL_EXCEPT_NOT_DIRECTED,
    // 只接收来自白名单内的设备的广播（定向到其它设备的除外）
    SCAN_ACCEPT_WLIST_EXCEPT_NOT_DIRECTED,
    // 接收所有广播（所定向的设备与本设备身份地址不同的除外）
    // SCAN_ACCEPT_ALL_EXCEPT_IDENTITY_NOT_MATCH,
    // 只接收来自白名单内的设备的广播（所定向的设备与本设备身份地址不同的除外）
    // SCAN_ACCEPT_WLIST_EXCEPT_IDENTITY_NOT_MATCH
} scan_filter_policy_t;

后两种策略²³与前两种策略的区别在于判断是否接受定向广播的方法不同。前两种策略只接受满足以下两者之一的定向广播：

TargetA 与本设备的地址一致，
TargetA 是可解析地址，且可由本设备的 IRK 解析。

而后两种策略接受满足以下两者之一的定向广播：

TargetA 与本设备的地址一致，
TargetA 是可解析地址。

可见后两种策略对 TargetA 的要求略微宽松。

6.1.3 主动与被动

所谓被动扫描（Passive Scan）指只接收广播数据包，对于可扫描广播也是如此；所谓主动扫描（Active Scan）指除了接收广播数据包之外，对于可扫描广播会主动发送扫描请求并接收扫描响应包。

6.1.4 PHY

由于扩展广播可在主广播信道使用两种 PHY 发送，相应地，扫描时也需要配置扫描哪种 PHY。

6.2 使用说明

6.2.1 配置参数

在开始扫描之前，需要先通过 gap_set_random_device_address 为设备配置地址，这个地址用于扫描、发起连接等场景。使用 gap_set_ext_scan_para 配置扫描参数：

uint8_t gap_set_ext_scan_para(
  // 本设备地址类型
  const bd_addr_type_t own_addr_type,
  // 过滤策略
  const scan_filter_policy_t filter,
  // PHY 配置个数
  const uint8_t config_num,
  // 关于每种 PHY 的参数配置
  const scan_phy_config_t *configs);

这里的 PHY 指的是主广播信道所使用的 PHY，只能为 1M 或 Coded。辅广播信道上所有的 PHY 类型全部支持，不需要配置。每种 PHY 的参数配置如下：

typedef struct scan_phy_config
{
    // PHY
    phy_type_t phy;
    // 扫描方式：主动或被动
    scan_type_t type;
    // 扫描间隔，单位是 625us
    uint16_t interval;
    // 扫描窗口，单位是 625us
    uint16_t window;
} scan_phy_config_t;

6.2.2 起停扫描

使用 gap_set_ext_scan_enable 起停扫描：

uint8_t gap_set_ext_scan_enable(
  // 开始或者停止扫描
  const uint8_t enable,
  // 是否对数据做去重处理：
  // 0 - 不去重；
  // 1 - 去重；
  // 2 - 去重，但是每个周期复位过滤器
  const uint8_t filter,
  // 持续时间，单位为 10ms
  const uint16_t duration,
  // 周期，单位为 1.28s
  const uint16_t period);

duration 和 period 两个参数的目的是实现每个 period 里扫描 duration 长的时间。另有两种特殊情况，从开发者的角度总结如下：

持续、一直地扫描：duration 和 period 两个参数皆置为 \(0\)
只扫描一段时间：duration 置为扫描时长，period 置为 \(0\)

Controller 在做数据去重时遵循最大努力原则，受限于存储空间、处理能力，去重可能失效。

6.2.3 处理数据

收到广播包后，HCI 回调函数将收到 HCI_SUBEVENT_LE_EXTENDED_ADVERTISING_REPORT 事件。利用 decode_hci_le_meta_event 宏可将事件转换为 le_ext_adv_report_t 结构体指针：

const le_ext_adv_report_t *report =
  decode_hci_le_meta_event(packet, le_meta_event_ext_adv_report_t)->reports;

这个结构体的定义如下：

typedef struct le_ext_adv_report
{
    // 事件类型比特位组合
    uint16_t        evt_type;
    // 广播者地址类型
    bd_addr_type_t  addr_type;
    // 广播者地址
    bd_addr_t       address;
    // 主信道上用的 PHY
    uint8_t         p_phy;
    // 辅信道上用的 PHY
    uint8_t         s_phy;
    // SID
    uint8_t         sid;
    // 发射功率（单位 dBm）
     int8_t         tx_power;
    // RSSI （单位 dBm）
     int8_t         rssi;
    // 周期广播的间隔（仅对周期广播有效）
    uint16_t        prd_adv_interval;
    // 定向广播的目的地址类型
    bd_addr_type_t  direct_addr_type;
    // 定向广播的目的地址
    bd_addr_t       direct_addr;
    // 广播数据长度
    uint8_t         data_len;
    // 广播数据
    uint8_t         data[0];
} le_ext_adv_report_t;

6.2.4 与周期广播同步

发现周期广播后，可以通过 gap_periodic_adv_create_sync 与周期广播同步²⁴：

uint8_t gap_periodic_adv_create_sync(
  // 过滤策略：目标地址来自白名单还是参数
  const periodic_adv_filter_policy_t filter_policy,
  // SID
  const uint8_t adv_sid,
  // 目标地址类型
  const bd_addr_type_t addr_type,
  // 目标地址
  const uint8_t *addr,
  // 成功接收一次之后，可跳过的数目
  const uint16_t skip,
  // 同步超时（单位 100ms）
  const uint16_t sync_timeout,
  // 周期广播里的 CTE 类型（如果存在）
  const uint8_t sync_cte_type
);

成功建立同步后，HCI 回调会收到 HCI_SUBEVENT_LE_PERIODIC_ADVERTISING_SYNC_ESTABLISHED 事件。接收到的周期广播通过 HCI_SUBEVENT_LE_PERIODIC_ADVERTISING_REPORT 事件上报，其内容与 le_ext_adv_report_t 类似。

对于 5.4，HCI 回调会收到 HCI_SUBEVENT_LE_PERIODIC_ADVERTISING_SYNC_ESTABLISHED_V2 事件。与 HCI_SUBEVENT_LE_PERIODIC_ADVERTISING_SYNC_ESTABLISHED 相比，事件内容增加了子事件的相关信息。

周期广播的接收可参考 SDK Periodic Scanner。

6.2.5 与 PAwR 同步

当 HCI_SUBEVENT_LE_PERIODIC_ADVERTISING_SYNC_ESTABLISHED_V2 携带的子事件信息显示存在存在子事件时，可通过 gap_set_periodic_sync_subevent 与指定的子事件同步：

uint8_t gap_set_periodic_sync_subevent(
  // 同步
  uint16_t sync_handle,
  // 发送响应时的属性
  // 只能为 0 或者 PERIODIC_ADV_BIT_INC_TX
  uint16_t periodic_adv_properties,
  // 要同步的子事件数
  uint8_t num_subevents,
  // 要同步的每个子事件的序号
  const uint8_t *subevents)

与子事件同步后，接收到的每个子事件的数据将通过 HCI_SUBEVENT_LE_PERIODIC_ADVERTISING_REPORT_V2 事件上报，其内容与 HCI_SUBEVENT_LE_PERIODIC_ADVERTISING_REPORT 类似，只是增加了关于子事件的信息。

6.2.5.1 设置、发送响应

通过 gap_set_periodic_adv_rsp_data 在指定的子事件、响应时隙发送响应数据：

uint8_t gap_set_periodic_adv_rsp_data(
  // 同步句柄
  uint16_t sync_handle,
  // 所要响应的 PAwR 所在的周期广播事件序号
  uint16_t request_event,
  // 所要响应的 PAwR 所在的子事件序号
  uint8_t request_subevent,
  // 发送响应的子事件序号
  uint8_t rsp_subevent,
  // 发送响应的时隙序号
  uint8_t rsp_slot,
  // 响应的长度
  uint8_t rsp_data_len,
  // 响应数据
  const uint8_t *rsp_data);

后两种策略在规范中称为 Extended filter policy。ING916 和 ING918 不支持后两种策略。↩︎
即周期性地接收周期广播。↩︎