[MCU] 全志R128 BLE最高吞吐量测试正确配置测试

aleksib 2023-10-26 16:46 楼主

在R128使用前我们需要了解BLE的最高吞吐量，以方便评估相关功能的开发。

首先我们了解一下哪些因素会影响蓝牙的吞吐量：

**1、蓝牙版本与PHY：** 蓝牙设备的版本和物理层（PHY）对于吞吐量有很大影响。例如，R128设备支持蓝牙5.0，而蓝牙5.0版本后支持2M PHY，使用2M PHY会获得更高的数据吞吐量。

**2、DLE（数据长度扩展）：** 在蓝牙4.2版本之后，BLE（蓝牙低功耗）开始支持DLE（也称为长包），使用长包可以使单个BLE数据包传输的payload达到251字节。通常，此功能是默认启用的，这有助于提高数据吞吐量。

**3、MTU与数据发送量：** 协议规定LL data PDU的Payload最大为251字节，即一次可以传输251字节的L2CAP数据。在L2CAP Data之上还有4个字节的头部，因此L2CAP的Payload为251-4=247字节，即一次可以传输247字节的ATT data。而在ATT Data之上还有3个字节的头部，所以ATT的payload为247-3=244字节，即一次可以传输244字节的应用数据。MTU（最大传输单元）通常指的是L2CAP的Payload，即ATT data，其大小为247字节。在发送数据时，应尽量减少拆包和组包的过程，以便提高吞吐量。这意味着应用在发送数据时，应尽量每次发送不超过244字节的数据。

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**4、连接间隔：**BLE技术的特点是低功耗，这主要是因为BLE的两个设备并不是传统意义上的长连接，而是间隔一段时间进行周期性交互。这个周期性的间隔称为连接间隔。连接间隔越小，单位时间内可以发送的数据包就越多。因此，为了提高吞吐量，应尽量减小连接间隔。

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**5、每个连接事件的最大数据包数：** 在蓝牙连接过程中，每个连接事件内可以发送的数据包数量通常为7个。如果在一个连接事件内发送过多的数据包，可能会导致吞吐量下降。因此，应尽量保证在一个连接事件内发送不超过7个数据包。

**6、写操作：** 在蓝牙通信中，write和write_without_response、indicate和notify是常见的操作方式。write操作需要对方确认，效率相对较低；而write_without_response和notify操作则不需要对方确认，效率较高。因此，为了提高吞吐量，应优先使用write_without_response和notify操作。

**针对以上因素，我们可以制定出一套可以满足最大吞吐需求的正确配置**

**1、使用2M PHY**
（1）若我方作为GATTC，应该由我方发起PHY UPDATE的动作。
在较新的btmanager中已经适配（在SDK V0.9版本后才有），老版本上未有。若客户不使用btmanager，需要自行检查适配。
（2）若我放作为GATTS，一般支持蓝牙的5.0的手机设备默认有PHY UPDATE的动作。

**2、更新LL data length**
虽然默认支持长包功能，但是为了兼容4.0和4.1版本，蓝牙controller默认还是使用27字节的包发送。
需要在连接的时候主动更新LL data length为251字节。在较新的btmanager中已经适配（在SDK V0.9版本后才有）。若客户不使用btmanager，需要自行检查适配。

**3、MTU与数据发送量**
L2CAP MTU 设置为247：

```
-CONFIG_BT_L2CAP_RX_MTU=65
+CONFIG_BT_L2CAP_RX_MTU=247
-CONFIG_BT_L2CAP_TX_MTU=65
+CONFIG_BT_L2CAP_TX_MTU=247
```
同时，应用或测试demo在发送数据时，应该每次最多发送244字节。

**4、连接间隔**
连接间隔范围是7.5ms ~ 4s。
但是并不是越小就越好

* 连接间隔越小，抗干扰能力就越差。

* 若蓝牙controller在一个连接事件中能发送7个数据包，连接间隔应该设置大于12.5ms，因为这7个包已经占用了大概9.5ms了。

* 建议连接间隔在12.5ms、13.75ms、15ms中尝试。

（1）若我方作为GATTC，可以在btmg_le_connect中指定为连接间隔即可。
（2）若我放作为GATTS，对方使用的连接间隔太大，我方可以通过协议栈主动更新，相关配置

```
-# CONFIG_BT_GAP_PERIPHERAL_PREF_PARAMS is not set
+CONFIG_BT_GAP_PERIPHERAL_PREF_PARAMS=y
+CONFIG_BT_PERIPHERAL_PREF_MIN_INT=11
+CONFIG_BT_PERIPHERAL_PREF_MAX_INT=11
+CONFIG_BT_PERIPHERAL_PREF_SLAVE_LATENCY=0
+CONFIG_BT_PERIPHERAL_PREF_TIMEOUT=42
```

**5、增大协议栈TX和RX buff**
增大协议栈TX buff可以让数据能快速送到蓝牙controller。

```
-CONFIG_BT_CONN_TX_MAX=3
+CONFIG_BT_CONN_TX_MAX=8

-CONFIG_BT_L2CAP_TX_BUF_COUNT=3
+CONFIG_BT_L2CAP_TX_BUF_COUNT=8
```

增大RX buff 可以提高接收效率：
设置为255是因为包含HCI的包头4个字节。

```
-CONFIG_BT_RX_BUF_LEN=88
+CONFIG_BT_RX_BUF_LEN=255

-CONFIG_BT_DISCARDABLE_BUF_SIZE=88
+CONFIG_BT_DISCARDABLE_BUF_SIZE=255
```

**6、使用write_without_response和notify发送数据**