ble：连接流程中,平均电流的影响参数都有哪些

ble-mcu中，都是以平均电流来计算功耗的，我现在想知道ble的整个连接流程中，平均电流的影响参数都有哪些；

那我们得先知道平均电流是啥，然后得知道连接流程是咋样的，以及连接流程中都需要设置哪些参数？

1 平均电流

    

  电流：       单位时间内通过的电荷量，单位A，mA；

  平均电流：工作周期内，各个离散电流的电荷量累加后，对工作周期取平均值；单位A，mA；​

  电池容量：电池能输出的总电荷量；单位C，Ah，mAh；

  电池时间：电池容量 / 平均电流；

    eg：假设广播平均电流30uA =0.03mA，电池时间h =  电池容量38mAh/0.03mA = 1266h；

    ps：为什么电流定义不关注横截面呢？

      比如一段管子<粗细粗>，当电荷在细的地方通过慢时电场瞬间改变；所以粗的地方的电荷量也就变一致；横截面不影响电荷量；

    ps：在A，mA的电流单位中已经包含了时间"每秒"；

**************

2 ble连接流程

  对于slave而言，就是advertising >> slave role connection >> idle；

  对于master而言，就是scanning >> initiating >> master role connection >> idle;

  其中在telink-sdk中，只有advertising， slave role connection有低功耗处理，idle可以调用api低功耗处理，其他状态下没有低功耗处理；

  

3 advertising/scanning state

  我们先看下广播和扫描的操作是咋样的？概括来说就是间隔周期，间隔周期内的持续时间，持续时间内的射频电路开启的消耗；

  

  3.1 广播参数

参数名称	协议层级	典型取值范围	功耗影响	影响说明
TX Power	RF	-40 dBm ~ +10 dBm >>3db，0db	大	发射功率越高，瞬时电流越大
Advertising Interval	LL	20 ms ~ 10.24 s  >>30ms，50ms	大	间隔越短，广播次数越多，TX 射频开启次数增加
Advertising Event Length	PHY	几百 µs ~ 1 ms+	大	单次广播事件持续时间，数据是从GAP>>LL>>PHY的，
Primary PHY	PHY	1M PHY / 2M PHY  / Coded PHY：S=2，S=8	\	ADV默认1M，LL建连后交换PHY mask看mcu是否切2M； 1M/2M的射频参数没区别，2M速率快时间短 1MPHY:1byte =8us,  2MPHY:1byte=4us
Filter Policy	LL	Allow Any / White List		不过滤，每个req设备都会回包，还是过滤下；
Advertising Type	LL	ADV_IND / ADV_NONCONN_IND / ADV_SCAN_IND / ADV_DIRECT_IND		可连接可扫描广播会触发额外交互
Directed Advertising	LL	高速直连		高频率短间隔，极高瞬时功耗(特定用法)
Advertising Channel Map	PHY	ch37/38/39		默认 3 个信道，减少信道数可略微降功耗
Advertising Data Length	GAP	0 ~ 31 bytes		数据越长，TX 时间越长
Scan Response Data Length	GAP	0 ~ 31 bytes		被扫描时才发送，但增加整体平均功耗

  3.2 扫描参数

参数名称	协议层级	典型取值	功耗影响	影响说明
Scan Interval	LL	2.5 ms ~ 10.24 s	大	扫描周期
Scan Window	LL	≤ Scan Interval	大	扫描周期内的射频时间
Scan Type	LL	Passive / Active	\	Passive不要发送 Scan Request
Scan PHY	PHY	1M / Coded		Coded PHY 接收时间更长
Channel Map	PHY	ch37/38/39		通常设置不了
Duplicate Filtering	LL	Enable / Disable		减少无效处理
Scan Filter Policy	LL	Allow Any / White List		减少无效接收
Extended Scanning	LL	Legacy / Extended		扩展包更长

  3.3 代码配置

        blc_ll_setAdvData( (u8 *)tbl_advData, sizeof(tbl_advData) );
        blc_ll_setScanRspData( (u8 *)tbl_scanRsp, sizeof(tbl_scanRsp));
        blc_ll_setAdvParam(ADV_INTERVAL_50MS, ADV_INTERVAL_50MS, ADV_TYPE_CONNECTABLE_UNDIRECTED, OWN_ADDRESS_PUBLIC, 0, NULL, BLT_ENABLE_ADV_ALL, ADV_FP_NONE);
        blc_ll_setAdvEnable(BLC_ADV_ENABLE);  //ADV enable
    
        blc_ll_setScanParameter(SCAN_TYPE_PASSIVE, SCAN_INTERVAL_100MS, SCAN_WINDOW_50MS, OWN_ADDRESS_PUBLIC, SCAN_FP_ALLOW_ADV_ANY);
        blc_ll_setScanEnable (BLC_SCAN_ENABLE, DUP_FILTER_DISABLE);
    
        rf_set_power_level_index (RF_POWER_P3dBm);

  3.4 典型值

    telink多连接-电流测试报告  

    Online Power Profiler for Bluetooth LE - opp - Online Power Profiler - Nordic DevZone  >> nordic在线计算平均电流，有帮助；

    TX假设广播间隔30ms，16字节，0dBm  >> 100ms大约0.03mA；

    RX根据TX估测可知 扫描占空比50% >> 每秒2.7mA；

    RX虽然不向外发射信息，可是RX在工作的时候射频前端也需要开着，所以RX和TX工作时的平均电流接近，RX时间长所以功耗高；

4 connection state

参数名称	协议层级	典型取值	功耗影响	说明
Connection Interval	LL	7.5 ms ~ 4 s	极大	主从设备之间连接事件的周期，单位 1.25ms；间隔越长，平均功耗越低 master放入 CONNECT_IND 指令中，双方必须采用
Slave Latency	LL	0 ~ 499	大	Slave 允许跳过响应的 event master放入 CONNECT_IND 指令中，Slave必须采用
Supervision Timeout	LL	100 ms ~ 32 s	间接	监督超时，超时未收到数据包则断开连接，影响最长休眠时间 master放入 CONNECT_IND 指令中，双方必须采用
Connection Event Length	LL	几百 µs ~ 数 ms	大	单次连接事件包持续时间 LL-PDU为一个空中包数据，CEL为第一包LL-PDU到最后一包LL-PDU的持续时间

  对于master而言，需要参加每个connection event，没有slave lantency；在每个connection interval间隔内，master有数据的话就发数据包，没有数据就发个空包；

ble_sts_t 	blc_ll_createConnection( scan_inter_t scanInter, scan_wind_t scanWindow, init_fp_t fp, u8 peerAdrType, u8 *peerAddr, own_addr_type_t ownAdrType,
									 conn_inter_t conn_min,  conn_inter_t conn_max, u16 conn_latency, conn_tm_t timeout, u16 ce_min,   u16 ce_max );

u8 status = blc_ll_createConnection( SCAN_INTERVAL_100MS, SCAN_WINDOW_100MS, INITIATE_FP_ADV_SPECIFY, pa->adr_type, pa->mac, OWN_ADDRESS_PUBLIC, \
								     CONN_INTERVAL_31P25MS, CONN_INTERVAL_48P75MS, 0, CONN_TIMEOUT_4S, 0, 0xFFFF);

5 idle state

  对于telink的低功耗有3种模式

选项\睡眠模式	suspend	deep sleep retetion	deep sleep
SRAM	保留	只保留first 16K/32K	丢失
digital register	保留	丢失	丢失
analog register	保留	丢失	丢失
电流	60-70uA	2-3uA	< 1uA
BLE状态	连接	断开	断开
对应日常	工作时的休眠态	BLE长睡眠后重新连接 只有PM硬件模块维持工作	设备断电, 如果flash电流流出可能测到1-2uA电流

6 设备连接

  6.1 l指拨

    6.1.1 指拨 >> 手机 >> 头盔

      1 指拨按键 >> 触发开机自动广播30s

      2 打开手机app >> 连接装备  >> 自动扫描蓝牙 >> 连接指拨

      3 打开头盔 >> 自动连接手机 >> 此时指拨会断开自动重新头盔，或按键触发自动重连头盔

      4 断开头盔 >> 指拨断连

    6.1.2 指拨 >> 头盔 >> 手机

      1 按键指拨  >> 触发开机自动广播15s

      2 打开头盔 >> 后台自动扫描连接 >> 连接指拨

      3 打开手机  >> 自动连接头盔和指拨的数据 

      4 断开手机  >> 头盔和指拨还是自动保持连接

    6.1.3 

      指拨 + 手机+头盔 时，指拨优先连接头盔，指拨控制手机的操作应该是通过头盔转发的；

      指拨 + 手机 时，指拨控制手机的操作应该是通过手机app去调用的；

      指拨与设备连接后将会始终保持连接，直到手机app或头盔断开；

      指拨参数：广播时长30s；加密方式应该为标准加密的pin码加密，pin码通过指令在app中传输给指拨；

      头盔参数：头盔后台始终扫描；

      l-手机app连接，app关闭后重新打开，app不会自动重连指拨；

  6.2 d指拨

    1 打开指拨 >> 自动广播15s

    2 码表开机 >> 后台自动扫描连接

      码表与指拨建立连接后将始终保持连接，直到码表关机

      指拨参数：广播时长15s，发射功率4dB，加密方式大概为额外加了校验指令的加密方式，第三方设备不允许绑定；

  6.3 连接参数Interval

    由上可知平均电流主要由连接参数决定，所以在此把几个连接参数给列出来

    作为保持连接的空包，有26bytes；lRemote的ATT-payload为8bytes，空中包34bytes

    l_helmet + remote     >> Interval: 50 (62.5 msec) + Latency: 0 + Timeout: 400 (4000 msec);

    l_app + remote          >> Interval: 40 (50 msec) + Latency: 0 + Timeout: 500 (5000 msec);

    l_app + l_helmet        >> 

    d_码表 +dRemote      >> 初始化时 Interval: 40 (50 msec) + Latency: 0 + Timeout: 400 (4000 msec)；

                 >> sdp后更新 Interval: 40 (50 msec) + Latency: 33 + Timeout: 510 (5100 msec)；