蓝牙mesh应用开发笔记

002

蓝牙mesh实战

• 基础协议：蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)在2017年发布的蓝牙Mesh协议。
  

蓝牙mesh系统分层架构

蓝牙mesh系统分层架构如图2.1所示，可以看到蓝牙mesh是基于蓝牙BLE核心规范(Bluetooth Low Energy Core Specification)实现的一种网络协议。

• 承载层（Bearer Layer）把BLE的数据抽象供上层使用，定义了广播承载和GATT承载。
  
• 网络层（Network Layer）负责基于地址的消息传输，实现中继和代理特性以及对信息进行加密解密和认证行为。
  
• 底层传输层
  
  
  
  • 负责将数据分段和重组。
    
  • 负责对访问层数据包进行分包，最多可以分为16包，每个包为12字节。
    
  
  
• 上层传输层
  
• 访问层（Access Layer）
  
  
  
  • 负责定义应用如何使用上层传输层，定义应用数据格式，定义上层传输层的应用数据加密和解密方式（通过AppKey或DeviceKey进行加解密）。
    
  • 访问层所有消息都是由模型（model）实例来发送的，发送的消息内容包含目标地址，源地址，跳数TTL.
    
  
  
• 基础模型层
  
  
  
  • 基础模型层定义了基础模型，包含：Configuration server model 和Configuration client model、Health server model和Health client model
    
  • 所有被配网节点都必须包含Configuration server model,Provisioner必须包含Configuration client model.这两个model包含的常用opcode是subscription add/delete(即订阅组添加，删除)等。并且这两个model的access layer加密都使用device key,所以一般来说，只有provisioner 节点才能发送configuration 的set/get命令。（因为只有provisioner知道节点的DeviceKey）
    
  
  
• 模型层
  
  
  
  • model定义了一个节点支持的功能，每一个model都定义了自己的opcode,以及status
    
  • provisioner在配网的时候，会通过get composition data获取节点所支持的model ID,然后，provisioner就知道节点具体支持什么功能。只有这个节点支持了对应的model id,才会给节点发送该model定义的opcode.
    
  
  

订阅组与发布组

设置订阅组

• mesh协议中订阅组是给元素订阅组，而不是给节点订阅组。
  
• 标准mesh设置订阅组，设置发布地址都使用config model,对access layer加密的时候，如果opcode对应的model是config model,则使用device key,否则使用app key.
  
• 订阅了开关服务器模型，可以接收处理网关下发的开关状态设置，只有订阅了开关客户端模型，才可以接收处理其它节点或元素上报的开关状态消息。
  
• 同理，如果要让调光设备处理目的地址是组地址的场景命令，需要让调光设备订阅场景服务器模型的组地址。
  
  
  
  

设置发布组

• Publish: Publish就是Element主动发送status的过程，可以通过Config Model Publication Set命令配置Publish address,以及设置周期publish参数。
  
• 一个element的model只可以设置一个发布地址。
  
• 设置的发布地址可以是:未分配地址（0x00）、单播地址、Label UUID、组播地址，不能是虚拟地址。       当设置的发布地址是未分配地址时，当model状态发生改变后，不往发布地址发布消息。
  

标准场景

• 场景保存时，以element为单位保存，会保存当前状态到场景号指定的场景，保存内容包含element所有的model状态。
  
• 场景保存支持保存自定义vendor model功能消息，内容自定义。
  
• 场景保存时，回调vendor model的回调函数，获取vendor model定义功能点的状态。
         telink SDK中保存场景&执行场景的API函数
     
  1. //保存场景
  2. //cb_par->model_idx指出元素号
  3. //函数内会执行回调函数p_nl_get_vendor_scene_data获取自定义vendor model功能状态，然后进行保存。
  4. u8 mesh_cmd_sig_scene_set_ll(u16 scene_id, mesh_cb_fun_par_t *cb_par)
  5. //执行场景
  6. //函数内会执行p_nl_scene_server_state_recalled回调函数获取vendor model场景内容，然后进行执行。
  7. int mesh_cmd_sig_scene_recall(u8 *par, int par_len, mesh_cb_fun_par_t *cb_par)

  复制代码
• 场景执行的消息格式：包含场景号，渐变时间，延时时间
  
  
  
  
• 场景状态消息：场景执行消息的应答，也是场景状态获取的应答。
  
  
  
         当前场景：
  
  
  
  • 场景保存成功，或者场景执行成功，当前场景就是对应的场景号
    
  • 当前场景如果被执行场景删除命令删除，当前场景变为0
    
  • 执行某个场景后，如果元素的状态发生改变，当前场景变为0
    
            目标场景：
     
  
  
  • 如果不是场景转换过程，目标场景为0
    
  • 场景转换过程中，目标场景被删除，目标场景变为0
    
  • 场景转换过程中，收到场景保存的命令，目标场景应该是要保存的场景号
    
     
  
• 场景寄存器状态是场景保存，场景删除，场景寄存器状态获取的应答消息，场景寄存器状态代表节点中某个元素支持的16个场景的场景号
  

蓝牙mesh广播

1.     蓝牙mesh广播实际上是以低功耗蓝牙（BLE）广播为基础的，所用的数据包格式
2. 也是基于低功耗蓝牙广播的数据包格式，通过AD Type字段与其他广播进行区分。
3.     低功耗蓝牙广播的数据格式由多个AD Structure组成，每个AD Structure包含一
4. 个Length字段、一个AD Type字段，以及一个AD Data字段，如下表所示.

复制代码

Length字段AD Type字段AD Data字段1字节n字节Length-n字节

• 在蓝牙mesh 协议中使用了3种AD Type字段：Mesh Beacon(0x2B)、Mesh Message(0x2A)和PB-ADB(0x29).对应作用如下。
  
  
  
  • Mesh Beacon:用于对蓝牙mesh节点或未配网节点进行周期性的广播，比如未配网设备通过周期性发送Unprobisioned Device Beacon,让自己可以被Provisioner发现，从而有机会加入蓝牙mesh网络。
    
  • Mesh Message:在正常的蓝牙mesh节点间传输网络层数据包，其中包含TTL字段。
    
  • PB-ADV: 在Provision过程中，在广播信道上传输Generic Provision PDU
    
    
    
    
     
  

蓝牙mesh配网

蓝牙mesh配网协议

配网协议栈层次架构如下图所示:
主要分成三层。

• 承载层（Bearer）: 用于基本的数据交互，承载所有需要发送的报文。
  
• 传输层（Transport）: 用于定义传输层PDU.
  
• 配网协议层（Provisioning Protocol）: 用于定义具体的PDU.
  配网协议栈层次架构
  
  
  
  

承载层

1.     承载层是用来在配网设备之间传输配网PUD的，蓝牙mesh规范定义了两种不同的承载层：
2. PB-ADV和PB-GATT,其中PB-ADV基于蓝牙BLE广播，而PB-GATT基于BLE连接。
3.     根据承载层的不同，在传输层，又相应地分成了两种配网PDU:通用配网PDU和代理PDU。
4. 其中通用配网PDU是在PB-ADV传输的，代理PDU是在PB-GATT上传输的。整个配网协议的机制
5. 是基于会话的。

复制代码

  

• 百度音响与天猫精灵配网都是基于PB-ADV
  
• 通过手机APP配网是基于PB-GATT
  

  传输层

PB-ADV的PDU数据格式如表所示。
字段长度（字节）备注Link ID4当前承载层建立的连接IDTransaction Number1每个PDU的唯一标识符Generic Provisioning PDU1~24通用配网PDU

1.     Transaction Number主要作用有两个：当同一个配网PDU需要被拆分为多个
2. PB-ADV时，将共用一个Transaction Number;当同一个PDU被重传时，则使用相
3. 同的Transaction Number.

复制代码

配网协议

PDU是用来在配网器与未配网设备之间进行通信的基本单元，数据格式如表所示：
字段长度（bit）备注Padding20b00,其它值禁止Type6配网PDU的类型值Parameters可变消息参数 蓝牙mesh规范目前定义了10种配网PDU:

• Provisioning Invite
  
• Provisioning Capabilities
  
• Provisioning Start
  
• Provisioning Public Key
  
• Provisioning Input Complete
  
• Provisioning Confimation
  
• Provisioning Random
  
• Provisioning Data
  
• Provisioning Complete
  
• Provisioning Failed
  

来源：https://blog.csdn.net/qq_29064501/article/details/128504248
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！