连接参数调优

BLE GAP 连接参数更新、PHY 切换

前置阅读：Hello BLE

学习目标

理解 BLE 连接参数的三个关键指标：Connection Interval / Slave Latency / Supervision Timeout
掌握 gap_ble_connect_param_update() 请求更新连接参数
理解 Central 决定的连接参数对 Peripheral 的功耗/延迟影响
掌握 BLE PHY 切换（1M/2M/Coded）对吞吐和距离的影响

基本概念

BLE 连接参数三要素

参数	范围	说明
Connection Interval	7.5ms ~ 4s	两次连接事件之间的间隔——Central 和 Peripheral 在此窗口内同步
Slave Latency	0 ~ 499	Peripheral 可跳过的连接事件数——跳过的事件不回复，省电
Supervision Timeout	100ms ~ 32s	超时内没收到任何有效包则判定断连

这三个参数决定了功耗、延迟和稳定性的三角平衡。

典型场景参数组合

场景	Interval	Latency	Timeout	功耗	延迟
低延迟键盘鼠标	7.5ms	0	100ms	高	< 10ms
透传桥接	15ms	0	500ms	中高	< 20ms
通用	30ms	0	500ms	中	< 50ms
传感器上报	100ms	4	2000ms	低	< 500ms

BLE vs SLE 连接参数协商

对比项	BLE	SLE
谁决定参数	Central 最终决定	G/T 双方协商
Peripheral 能做什么	`gap_ble_connect_param_update()` 请求更新，Central 可拒绝	`sle_update_connect_param()` 发起协商
PHY 切换	`gap_ble_set_phy()` 1M/2M/Coded	`sle_set_phy_param()` 1M/2M/4M

涉及 API

API	谁调用	用途
`gap_ble_connect_param_update()`	Peripheral	请求更新连接参数
`gap_ble_set_phy()`	双方	切换 PHY（1M/2M/Coded）
`gap_ble_set_data_length()`	双方	设置数据包长度
`gap_ble_read_remote_device_rssi()`	双方	读取当前 RSSI
`gap_ble_register_callbacks()`	双方	注册回调（含参数更新、PHY 切换回调）

案例说明

做什么

Peripheral 连接后根据场景切换连接参数——从通用模式切换到低延迟模式或省电模式。同时演示 PHY 切换的效果。

规格与功能

模式	Interval	Latency	Timeout	PHY
低延迟	7.5ms	0	100ms	1M
省电	100ms	4	2000ms	1M
高速	15ms	0	500ms	2M

案例流程

sequenceDiagram
    participant P as Peripheral
    participant C as Central

    Note over P,C: 连接建立（默认参数）
    P->>C: gap_ble_connect_param_update
    Note over P: 请求: interval=7.5ms, latency=0
    alt Central 接受
        C-->>P: connect_param_update_cb (accepted)
        Note over P,C: 新参数生效
    else Central 拒绝
        C-->>P: connect_param_update_cb (rejected)
        Note over P: 继续使用原参数
    end
    P->>C: gap_ble_set_phy (TX=2M, RX=2M)
    C-->>P: set_phy_cb (confirmed)
    Note over P,C: PHY 切换到 2M

案例操作指导

第一步：编译

fbb build ws63-liteos-app

第二步：烧录

第三步：验证

省电模式：间隔放大到 100ms + Latency 4，功耗降低 ~50%
低延迟模式：间隔 7.5ms + Latency 0，按键延迟 < 10ms
PHY 2M：吞吐提升 ~2x（短距离）

关键配置

参数	低延迟	省电	通用
Interval Min/Max	6 / 7.5ms	80 / 100ms	24 / 30ms
Latency	0	4	0
Timeout	100ms	2000ms	500ms
PHY	1M	1M	1M
功耗	高	低	中
延迟	< 10ms	< 500ms	< 50ms

Timeout 必须 > (1 + Latency) × Interval_Max × 2，否则连接可能频繁误断。例：Timeout=2000ms，Max Interval=100ms，Latency=4 → (1+4)×100×2=1000ms < 2000ms ✓。

代码详解

连接参数更新请求

gap_conn_param_update_t params = {
    .interval_min = 6,    // 7.5ms
    .interval_max = 6,
    .latency = 0,
    .timeout = 100        // 100ms
};
gap_ble_connect_param_update(&params);

/* 结果在 connect_param_update_cb 回调中获取 */
static void connect_param_update_cb(int conn_id, int status) {
    if (status == 0) {
        printf("param update accepted\n");
    } else {
        printf("param update rejected, using defaults\n");
    }
}

PHY 切换

gap_le_set_phy_t phy = {
    .tx_phy = GAP_BLE_PHY_2M,    // 2Mbps
    .rx_phy = GAP_BLE_PHY_2M,
    .phy_options = 0              // 不请求 Coded
};
gap_ble_set_phy(&phy);

/* 确认回调 */
static void set_phy_cb(int conn_id, int tx_phy, int rx_phy, int status) {
    printf("PHY: TX=%d RX=%d status=%d\n", tx_phy, rx_phy, status);
}

数据长度优化

gap_le_set_data_length_t data_len = {
    .tx_octets = 251,      // 最大数据包长度
    .tx_time = 2120         // 1M PHY 最大传输时间(us)
};
gap_ble_set_data_length(&data_len);

RSSI 监控

/* 定期读取 RSSI，信号弱时切换到 Coded PHY */
gap_ble_read_remote_device_rssi(conn_id);
/* 结果在 read_rssi_cb 中获取 */
if (rssi < -80) { /* 切换到 Coded PHY 增加距离 */ }