Android 蓝牙广播数据包分析

Android 4.0以后开始引入ble(低功耗蓝牙),但是5.0之前的版本只支持手机做为中央设备(Central ),手机不能设置外设模式,
谷歌从5.0后才加入,而手机作为外设时需要发送广播,中央设备扫描到才能进行连接。那作为外设的设备其广播数据是怎么样构成的?
蓝牙的广播包有两种: 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。
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。

  1. 有效数据部分 :包含若干个广播数据单元,称为 AD Structure 。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。在 Android 中,系统会把这两个数据拼接在一起,返回一个 62 字节的数组。
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下面就用一个具体的广播来说明下:

QQ截图20170801134726.png

第一个 字节代表广播数据单元的长度 ,02 转为10进制就是 2代表其数据长度为2 , 而数据单元的第一个字节代表类型 。
01 代表 代表物理连接功能为普通发现模式 06代表其数据类容
紧接着下一个数据单元:0B代表数据长度为11 ,数据类型为 02 即Serviceuuid代表是非完整的16bit uuid, 所以紧接着的后10位就是其uuid。接下来就是下一个数据单元 首位是13转为二进制就是19,其长度就是19,类型就是09 ,代表设备名称,30-》字符0,65代表字符e,61代表字符a,73代表字符s,79代表字符y,4E代表N,65代表e,57代表W,44代表D,43代表C,53代表S ,00 代表字符null,01代表字符soh(SOH是序始字符(Start Of Header),它表示标题的开始),56代表V ,31代表字符1,2E代表字符.,30代表字符0,44代表D所有其设备名称就是0easyNewDCS V1.0D。接下来的一个数据单元长度是5,广播类型12 连接间隔范围,有四个字节,接下来数据长度是02,类型是0A代表信号强度 剩余都是00000都是补位的无效数据。

下面附带 16进制和10进制转换表和对应的字符串。

QQ截图20170801142956.png

而广播数据类型 有以下这些:
(1)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/EDR bit 3: 对 Same Device Capable(Controller) 同时支持 BLE 和 BR/EDR bit 4: 对 Same Device Capable(Host) 同时支持 BLE 和 BR/EDR bit 5..7: 预留
(2)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;
(3) 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
(4)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。
(5) 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 LE bit 2: 对 Same Device Capable(Host) 同时支持 BLE 和 BR/EDR bit 3: 地址类型,0 表示公开地址,1 表示随机地址 。
(6)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。
(7) 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 = 0x14
32 bit UUID 列表: TYPE = 0x??
128 bit UUID 列表: TYPE = 0x15
(8) 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;
(9) 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。
(10) 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。
(11) Appearance:TYPE = 0x19,DATA 是表示了设备的外观。
(12) 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。

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