从零实现BLE协议栈（2-4）实验：02_active_scan

2-4 动手实验：编译运行 02_active_scan

本篇是第 2 章的配套实验，将 2-1 到 2-3 中讲解的主动扫描和 SW TIFS 机制完整跑通。

配套代码： https://github.com/ixbwer/write-BLE-stack-from-scratch/tree/master/02_active_scan

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一、概述

02_active_scan 在 01_tx_advertise 基础上增加了 RX 能力：发完 ADV_IND 后，利用 TIMER1 + PPI 实现软件 T_IFS（150 µs），在 T_IFS 窗口内切换到 RX 模式接收 SCAN_REQ，并在收到合法请求后立即回复 SCAN_RSP。

通过本实验，你将验证：

• SW TIFS 定时链路（TIMER1 CC[0] → RXEN, TIMER1 CC[1] → TXEN）是否生效
• ADV_IND → SCAN_REQ → SCAN_RSP 三步交互是否完成
• SCAN_RSP 中携带的设备名是否正确

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二、实验环境

项目	说明
开发板	nRF52 DK (PCA10040) — nRF52832
测试工具	nRF52840 Dongle + bumble_scan_req.py
构建系统	Zephyr west + GCC (zephyr-sdk-0.17.4)
串口查看	任何串口终端（115200 baud）

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三、编译与烧录

west build -b nrf52dk/nrf52832 .\write-BLE-stack-from-scratch\02_active_scan\ -p
west flash

编译产物：

Memory region         Used Size  Region Size  %age Used
           FLASH:       47332 B       512 KB      9.03%
             RAM:       13488 B        64 KB     20.58%

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四、串口日志

*** Booting Zephyr OS build v4.3.0-4808-ga5d4626b8c16 ***

=== BLE PHY SW TIFS Demo ===
使用 TIMER1 + PPI 实现软件 TIFS 定时
对应真实 Controller 的 !CONFIG_BT_CTLR_TIFS_HW 路径

HFCLK started
Radio configured: BLE 1M (SW TIFS mode, TIFS register=0)
SW_SWITCH_TIMER (TIMER1) configured: 1MHz, 16-bit
PPI configured:
  CH14: RADIO END → TIMER1 CLEAR
  CH15: TIMER1 CC[0] → RADIO RXEN
  CH16: TIMER1 CC[1] → RADIO TXEN
ADV_IND PDU built: type=0x00 len=19
SCAN_RSP PDU built: type=0x04 len=24
Advertising started (SW TIFS mode: TIMER1 + PPI)

[SW-TIFS] events: 10 | SCAN_REQ rx: 0 | SCAN_RSP tx: 0
[SW-TIFS] events: 20 | SCAN_REQ rx: 0 | SCAN_RSP tx: 0
[SW-TIFS] events: 30 | SCAN_REQ rx: 1 | SCAN_RSP tx: 1

日志中的关键字段：

• TIFS register=0：确认未使用硬件 TIFS 寄存器，完全由 TIMER1+PPI 实现
• type=0x00：ADV_IND（可连接可扫描的广播），与 Demo 01 的 ADV_NONCONN_IND (0x02) 不同
• type=0x04：SCAN_RSP PDU 类型
• SCAN_REQ rx / SCAN_RSP tx：计数器，每收到一次合法 SCAN_REQ 就 +1

五、运行测试

方法 A：nRF Connect App

打开手机上的 nRF Connect App → Scan，你会看到名为 "ZephyrSW-ScanRsp" 的设备。

方法 B：使用 nRF 52840 Dongle

使用 nRF52840 Dongle 发送 SCAN_REQ：

.\write-BLE-stack-from-scratch\tools\venv\Scripts\python.exe `
  .\write-BLE-stack-from-scratch\tools\bumble_scan_req.py `
  --transport usb:2FE3:000B `
  --target 66:55:44:33:22:11 `
  --duration 5

输出示例：

Starting Active Scan for 5s ...

============================================================
  ★ SCAN_RSP #1 from 66:55:44:33:22:11
============================================================
  RSSI: -67 dBm
  Address Type: Random
  AD Structures (1):
  [Complete Local Name] (16 bytes): "ZephyrSW-ScanRsp"

...（每收到一个 ADV_IND，bumble 自动发送 SCAN_REQ，触发 SCAN_RSP）...

============================================================
Scan completed.
  ADV received     : 2
  SCAN_RSP received: 15
  Unique devices   : 1
============================================================

测试完成后，串口计数器也会同步更新：

[SW-TIFS] events: 790 | SCAN_REQ rx: 119 | SCAN_RSP tx: 119

SCAN_REQ rx 与 SCAN_RSP tx 始终相等，说明每次收到的 SCAN_REQ 都正确触发了回复。

方法 C:

完整的时序图

ADV_IND 信息

SCAN_REQ 信息

SCAN_RSP 信息

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本系列教程同款硬件：👇
芯片： nRF 52832 开发板
工具： nRF 52840 BLE Dongle 蓝牙嗅探器
工具： 逻辑分析仪
工具： BPA low energy 蓝牙分析仪