Zephyr 中的 bt_le_per_adv_set_data 函数的介绍和应用方法

概述

[1 函数接口介绍](#1 函数接口介绍)

[1.1 函数原型](#1.1 函数原型)

[1.2 功能详解](#1.2 功能详解)

[2 使用方法](#2 使用方法)

[2.1 创建流程](#2.1 创建流程)

[2.1.1 创建扩展广播实例](#2.1.1 创建扩展广播实例)

[2.1.2 设置周期性广播数据](#2.1.2 设置周期性广播数据)

[2.1.3 配置周期性广播参数](#2.1.3 配置周期性广播参数)

[2.1.4 启动广播](#2.1.4 启动广播)

[2.2 主流程函数](#2.2 主流程函数)

[2.3 关键配置 (prj.conf)](#2.3 关键配置 (prj.conf))

[3 高级用法](#3 高级用法)

[3.1 大数据分片传输](#3.1 大数据分片传输)

[3.2 动态数据更新](#3.2 动态数据更新)

[3.3 多广播集数据同步](#3.3 多广播集数据同步)

[4 应用场景](#4 应用场景)

[4.1 LE Audio 广播](#4.1 LE Audio 广播)

[4.2 电子货架标签系统](#4.2 电子货架标签系统)

[4.3 工业传感器网络](#4.3 工业传感器网络)

[5 性能优化技巧](#5 性能优化技巧)

[5.1 数据压缩：](#5.1 数据压缩：)

[5.2 增量更新：](#5.2 增量更新：)

[5.3 自适应间隔：](#5.3 自适应间隔：)

[6 常见问题和解决方案](#6 常见问题和解决方案)

概述

bt_le_per_adv_set_data() 是 Zephyr RTOS 蓝牙协议栈中用于设置周期性广播数据 的关键函数。它允许设备配置周期性广播的数据内容，这是蓝牙 5.0 及以上版本支持的高级特性。该函数是实现高效周期性广播系统的核心，通过合理设计数据结构和更新机制，可以构建从低功耗传感器网络到高质量音频广播等各种应用。

1 函数接口介绍

1.1 函数原型

cpp 复制代码

int bt_le_per_adv_set_data(struct bt_le_ext_adv *adv, 
                           const uint8_t *data, 
                           uint8_t len);

参数说明

参数	类型	说明
`adv`	`struct bt_le_ext_adv*`	指向已创建的扩展广播实例的指针
`data`	`const uint8_t*`	周期性广播数据缓冲区
`len`	`uint8_t`	数据长度（最大 252 字节）

返回值

返回值	说明
0	设置成功
-EINVAL	无效参数
-ENOMEM	内存不足
-EIO	底层 HCI 错误

1.2 功能详解

1）配置周期性广播内容

定义周期性广播中传输的实际数据内容

数据格式遵循标准蓝牙 AD 结构（长度-类型-值）

2）与主广播分离

周期性广播数据独立于主扩展广播数据

允许传输更大、更频繁更新的数据集

3）数据格式要求

必须符合蓝牙 SIG 定义的 AD 数据结构

典型结构：

cpp 复制代码

// 示例数据格式
uint8_t per_adv_data[] = {
    0x02, BT_DATA_FLAGS, BT_LE_AD_NO_BREDR,           // 广播标志
    0x0A, BT_DATA_MANUFACTURER_DATA, 0xCD, 0x01, ...  // 厂商自定义数据
    0x10, BT_DATA_SVC_DATA16, 0xAA, 0xFE, ...         // 服务数据
};

2 使用方法

2.1 创建流程

2.1.1 创建扩展广播实例

cpp 复制代码

#include <zephyr/bluetooth/bluetooth.h>
#include <zephyr/bluetooth/gap.h>

static struct bt_le_ext_adv *adv;

// 创建扩展广播实例
int create_adv_instance(void)
{
    struct bt_le_adv_param adv_params = {
        .id = BT_ID_DEFAULT,
        .sid = 1,
        .secondary_max_skip = 0,
        .options = BT_LE_ADV_OPT_EXT_ADV | 
                   BT_LE_ADV_OPT_PERIODIC,
        .interval_min = BT_GAP_ADV_SLOW_INT_MIN,
        .interval_max = BT_GAP_ADV_SLOW_INT_MAX,
    };
    
    return bt_le_ext_adv_create(&adv_params, NULL, &adv);
}

2.1.2 设置周期性广播数据

cpp 复制代码

// 设置周期性广播数据
int set_periodic_data(void)
{
    // 示例：温度传感器数据
    uint8_t temp_data[] = {
        0x02, BT_DATA_FLAGS, BT_LE_AD_NO_BREDR,          // 广播标志
        0x03, BT_DATA_TEMP_SERVICE, 0xAA, 0xBB,          // 温度服务标识
        0x05, BT_DATA_SENSOR_VALUE, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 // 4字节温度值
    };
    
    // 更新温度值（小端格式）
    float temperature = 23.5f;
    memcpy(&temp_data[8], &temperature, sizeof(float));
    
    return bt_le_per_adv_set_data(adv, temp_data, sizeof(temp_data));
}

2.1.3 配置周期性广播参数

cpp 复制代码

// 配置周期性广播参数
int config_periodic_adv(void)
{
    struct bt_le_per_adv_param per_adv_params = {
        .interval_min = BT_GAP_PER_ADV_SLOW_INT_MIN, // 1.28秒
        .interval_max = BT_GAP_PER_ADV_SLOW_INT_MIN, // 固定间隔
        .options = BT_LE_PER_ADV_OPT_USE_TX_POWER,  // 包含发射功率
    };
    
    return bt_le_per_adv_set_param(adv, &per_adv_params);
}

2.1.4 启动广播

cpp 复制代码

// 启动广播
int start_advertising(void)
{
    int err;
    
    // 启动扩展广播
    struct bt_le_ext_adv_start_param ext_adv_params = {0};
    if ((err = bt_le_ext_adv_start(adv, &ext_adv_params))) {
        return err;
    }
    
    // 启动周期性广播
    return bt_le_per_adv_start(adv);
}

2.2 主流程函数

cpp 复制代码

void main(void)
{
    bt_enable(NULL); // 初始化蓝牙
    
    create_adv_instance();
    set_periodic_data();
    config_periodic_adv();
    start_advertising();
    
    while (1) {
        k_sleep(K_SECONDS(30));
        update_sensor_data(); // 定期更新广播数据
    }
}

// 更新传感器数据
void update_sensor_data(void)
{
    // 1. 停止周期性广播
    bt_le_per_adv_stop(adv);
    
    // 2. 更新数据
    set_periodic_data();
    
    // 3. 重新启动
    bt_le_per_adv_start(adv);
}

2.3 关键配置 (prj.conf)

cpp 复制代码

# 基础蓝牙配置
CONFIG_BT=y
CONFIG_BT_DEBUG_LOG=y

# 扩展广播和周期性广播
CONFIG_BT_EXT_ADV=y
CONFIG_BT_PER_ADV=y

# 增加缓冲区大小
CONFIG_BT_BUF_ACL_TX_SIZE=255
CONFIG_BT_BUF_ACL_RX_SIZE=255

# 支持的最大广播集
CONFIG_BT_EXT_ADV_MAX_ADV_SET=2

3 高级用法

3.1 大数据分片传输

cpp 复制代码

#define CHUNK_SIZE 200
uint8_t large_data[1000]; // >252字节的数据

void send_large_data(void)
{
    for (int i = 0; i < sizeof(large_data); i += CHUNK_SIZE) {
        uint8_t chunk_len = MIN(CHUNK_SIZE, sizeof(large_data) - i);
        uint8_t adv_data[2 + CHUNK_SIZE] = {
            0x01, BT_DATA_SEQ_DATA, // 自定义分片标识
            (i / CHUNK_SIZE) & 0xFF // 分片序号
        };
        
        memcpy(&adv_data[2], &large_data[i], chunk_len);
        bt_le_per_adv_set_data(adv, adv_data, chunk_len + 2);
        k_sleep(K_MSEC(50)); // 等待传输完成
    }
}

3.2 动态数据更新

cpp 复制代码

// 无中断更新数据
void update_data_seamlessly(void)
{
    // 1. 准备新数据
    uint8_t new_data[200] = {...};
    
    // 2. 设置新数据
    bt_le_per_adv_set_data(adv, new_data, sizeof(new_data));
    
    // 注意：无需停止/重启广播，数据会自动更新
}

3.3 多广播集数据同步

cpp 复制代码

struct bt_le_ext_adv *adv1, *adv2;

void sync_adv_data(void)
{
    uint8_t shared_data[] = {...};
    
    // 为多个广播集设置相同数据
    bt_le_per_adv_set_data(adv1, shared_data, sizeof(shared_data));
    bt_le_per_adv_set_data(adv2, shared_data, sizeof(shared_data)));
}

4 应用场景

4.1 LE Audio 广播

cpp 复制代码

// 配置LE音频广播数据
int setup_le_audio_broadcast(void)
{
    uint8_t audio_data[] = {
        // 基础音频配置
        0x06, BT_DATA_LE_AUDIO_BROADCAST, 
        0x01, 0x00, // 广播ID
        0x02,       // 音频编码: LC3
        0x02, 0x01, // 采样率48kHz
        
        // 附加信息
        0x05, BT_DATA_LE_AUDIO_METADATA,
        0x01, 0x02, 0x03, 0x04
    };
    
    return bt_le_per_adv_set_data(adv, audio_data, sizeof(audio_data));
}

4.2 电子货架标签系统

cpp 复制代码

void update_esl_data(uint16_t product_id, uint32_t price)
{
    uint8_t esl_data[] = {
        0x01, 0x12, // 自定义ESL标识
        (product_id >> 8) & 0xFF, product_id & 0xFF,
        (price >> 24) & 0xFF, (price >> 16) & 0xFF,
        (price >> 8) & 0xFF, price & 0xFF
    };
    
    bt_le_per_adv_set_data(adv, esl_data, sizeof(esl_data));
}

4.3 工业传感器网络

cpp 复制代码

void broadcast_sensor_readings(float temp, float humidity, uint32_t pressure)
{
    uint8_t sensor_data[15] = {
        0x02, BT_DATA_MANUFACTURER_DATA, 0xCD, 0x01, // 厂商ID
    };
    
    // 小端格式打包数据
    memcpy(&sensor_data[4], &temp, 4);
    memcpy(&sensor_data[8], &humidity, 4);
    memcpy(&sensor_data[12], &pressure, 4);
    
    bt_le_per_adv_set_data(adv, sensor_data, sizeof(sensor_data));
}

5 性能优化技巧

5.1 数据压缩：

cpp 复制代码

// 使用紧凑数据格式
uint8_t compressed_data[10] = {
    0x01, 0xAB, // 数据类型标识
    (int8_t)(temp * 2),   // 1字节温度 (-128~127°C, 0.5°C精度)
    (uint8_t)humidity,    // 1字节湿度 (0-100%)
    (pressure >> 16) & 0xFF, (pressure >> 8) & 0xFF, pressure & 0xFF // 3字节压力
};

5.2 增量更新：

cpp 复制代码

// 仅发送变化的数据
if (fabs(temp - last_temp) > 0.1f) {
    update_temp_in_adv_data(temp);
    bt_le_per_adv_set_data(adv, current_data, data_len);
    last_temp = temp;
}

5.3 自适应间隔：

cpp 复制代码

// 根据数据变化率调整广播间隔
void adjust_broadcast_interval(float change_rate)
{
    uint32_t new_interval = MAX(
        BT_GAP_PER_ADV_FAST_INT_MIN,
        MIN(
            BT_GAP_PER_ADV_SLOW_INT_MAX,
            1000 / change_rate // 基于变化率计算
        )
    );
    
    struct bt_le_per_adv_param params = {
        .interval_min = new_interval,
        .interval_max = new_interval
    };
    bt_le_per_adv_set_param(adv, &params);
}

6 常见问题和解决方案

1）数据设置失败 (错误 -22/EINVAL)

检查数据长度：确保不超过 252 字节

验证数据结构：确认 AD 结构格式正确（长度值匹配后续数据）

确认广播实例状态：必须在启动周期性广播前设置数

2）接收端无法解析数据

包含必要标识：确保数据中包含广播标志 (0x01)

添加设备名称：包含完整或简称设备名

使用标准数据类型 ：优先使用 SIG 定义的 AD 类型

3）数据更新延迟

减少广播间隔：使用更短的间隔参数

优化更新流程：

cpp 复制代码

// 高效更新流程
void efficient_update(uint8_t *new_data, uint8_t len)
{
    // 无需停止广播即可更新数据
    bt_le_per_adv_set_data(adv, new_data, len);
    
    // 强制刷新（某些控制器需要）
    bt_le_per_adv_stop(adv);
    k_sleep(K_MSEC(5));
    bt_le_per_adv_start(adv);
}