# BLE吞吐量测试 # ## 介绍 ## 本章分别测试了 TI CC2640R2F LaunchPad 和 LECONIOT CC2640R2F Evaluation Board开发板吞吐量，并提供了两个例程供大家参考测试，分别是 `ble5_throughput_peripheral` 和 `ble5_throughput_central` 。文末附对应测试程序下载链接。该工程中进行了一些修改以方便进行吞吐量测试: - 改变项目 MTU 大小 - 通过消息计数器发送通知 - 增加 Throughput 配置文件 - 增加按键菜单 ## 硬件环境 ## 使用 USB 连接 CC2640R2F Evaluation Board ，确保跳线帽正确连接，如下图所示： ![](http://www.leconiot.com/md_res/cc2640r2f/ble_stack_app/app_examples/ble_throughput/image/picture.jpg) ## 参数修改 ## 基本思想是不断发送 GATT 通知，尽可能减少开销，尽可能减少停机时间。以下参数在增加吞吐量时必须加以考虑： ### ATT_MTU大小 ### 有关最大传输单元（ATT_MTU）的说明，请参见 LE Data Length Extension 和 Logical Link Control and Adaptation Layer Protocol (L2CAP)。这里定义 6 个Tx缓冲区，每个缓冲区 251 字节。用户应用程序应根据自身堆栈情况进行分配。如果没有足够的堆栈，可以减少 `MAX_NUM_PDU` ，但这样可能导致吞吐量的损失。实际使用中的最坏情况是 `MAX_NUM_PDU` 和 `MAX_PDU_SIZE` 的乘积，即缺乏堆栈时能减少的最大值。设计人员应该根据设备的可用内存来平衡这些参数。 ````C #define MAX_NUM_PDU 6 #define MAX_PDU_SIZE 251 ```` > 注意：最好在 options->C/C++ Compiler->Defined symbols 里进行修改。 > 注意：MTU 更新过程在连接之后主机自动发起和从机进行协商。选择双方支持最大 MTU。 ### LE 2M PHY ### 这里使用 2M PHY，使每个连接事件期间从 PHY 发送的数据增加一倍（需要连接之后通过按键菜单自行选择）。 ### LE 数据长度拓展 ### 在蓝牙 4.2 规范中允许控制器发送最多 251 个字节的单个数据包，这与以前的 27 个字节相比大大增加了吞吐量，此功能称为数据长度拓展。有关这方面详细介绍请参考 LE Data Length Extension 以及 BLE 一次能传多少数据（ ATT_MTU 设置/LE Data 扩展）。下面的 PDU 更新过程的代码片段可以在 `throughput_peripheral.c` 文件中找到 ````C //examples\rtos\CC2640R2_LAUNCHXL\ble5apps\throughput_peripheral\src\app\throughput_peripheral.c SimpleBLEPeripheral_doSetDLEPDU line 1213 bool SimpleBLEPeripheral_doSetDLEPDU(uint8 index) { switch (index) { case 0: txOctets = DEFAULT_PDU_SIZE; txTime = DEFAULT_TX_TIME; break; case 1: txOctets = DLE_MAX_PDU_SIZE; txTime = DLE_MAX_TX_TIME; break; } HCI_LE_SetDataLenCmd(connectionHandle, txOctets, txTime); } ```` ### 连接间隔 ### 根据前后处理数量，控制器需要 2-3ms 来准备下一个连接事件，因此更长的连接间隔可以提高吞吐量。由于使用 notify 方式传输，增加连接间隔意味着连接事件减少。此示例将使用 100ms 的连接间隔，在实际情况下增加连接间隔有着明显的缺点：由于射频干扰导致的连接事件将大大降低吞吐量。因此用户需要根据所需吞吐量进行权衡，当连接间隔大于 100ms 后，吞吐量将不会增加。 ### 通知排队 ### 这段代码设计能保证队列中始终有需要发送的数据，避免在通知开始时处于饥饿状态。 ````C //examples\rtos\CC2640R2_LAUNCHXL\ble5apps\throughput_peripheral\src\app\throughput_peripheral.c SimpleBLEPeripheral_blastData line 1329 static void blastData() { uint16 len = MAX_PDU_SIZE-7; attHandleValueNoti_t noti; bStatus_t status; noti.handle = 0x1E; noti.len = len; while(1) { //attempt to allocate payload noti.pValue = (uint8 *)GATT_bm_alloc( 0, ATT_HANDLE_VALUE_NOTI, GATT_MAX_MTU, &len ); if ( noti.pValue != NULL ) //if allocated { //place index noti.pValue[0] = (msg_counter >> 24) & 0xFF; noti.pValue[1] = (msg_counter >> 16) & 0xFF; noti.pValue[2] = (msg_counter >> 8) & 0xFF; noti.pValue[3] = msg_counter & 0xFF; status = GATT_Notification( 0, ¬i, 0 ); //attempt to send if ( status != SUCCESS ) //if noti not sent { GATT_bm_free( (gattMsg_t *)¬i, ATT_HANDLE_VALUE_NOTI ); } else //noti sent, increment counter { msg_counter++; } } else { //bleNoResources asm("NOP"); } } } ```` 本代码仅为最大吞吐量测试，在实际应用中，由于其他处理需求，应用程序可能无法维持此吞吐量（例如必须通过串口传输有效数据负载）。此外 `blastData` 函数最大限度的增加了数据的排队，因此 `GATT_Notification` 会返回非 SUCCESS 状态，例如队列已满时的 `blePending`。Tx 队列的深度由 `MAX_NUM_PDU` 决定。 ## 分组开销 ## 主机和从机的有效数据载荷已经被优化为 251 字节，这是吞吐量的最大值。由于 ATT 和 L2CAP 级别的开销，并不是所有 251 个字节都可以用作应用程序数据，这是蓝牙规范所必须的。对 ATT 和 L2CAP 的简要说明如下： ### ATT 通知头 ### 所有 ATT 通知包具有标识发送通知的属性的操作码和句柄所需的 3 字节头。发送 ATT 通知有 3 字节开销。 ### L2CAP头 ### 在 L2CAP 层，需要类似的开销来设置分组的长度和适当的信道标识符（CID）。这些字段中的每一个都是 16 位（ 2 字节），导致 4 个字节的 L2CAP 开销。结合 L2CAP 和 ATT 数据包开销产生： ````C TOTAL_PACKET_OVERHEAD = 7 bytes ```` ## 测试结果 ## 分别对 PDU 为 27 Bytes 和 251 Bytes 以及 PHY 为 1 Mbps、2 Mbps、Coded:S2、Coded:S8.模式进行测试。下面给出表格方便查阅。 **TI CC2640R2F LaunchPad** |||||| |:----|:----|:----|:----|:----| |模式|1 Mbps|2 Mbps|Coded:S2|Coded:S8| |27 Bytes|288.896 (kb/s)|390.400 (kb/s)|101.504 (kb/s)|29.280 (kb/s)| |251 Bytes|780.800 (kb/s)|1366.400 (kb/s)|175.680 (kb/s)|58.560 (kb/s)| ** CC2640R2F Evaluation Board** |||||| |:----|:----|:----|:----|:----| |模式|1 Mbps|2 Mbps|Coded:S2|Coded:S8| |27 Bytes|288.896 (kb/s)|390.400 (kb/s)|101.504 (kb/s)|29.280 (kb/s)| |251 Bytes|780.800 (kb/s)|1366.400 (kb/s)|175.680 (kb/s)|58.560 (kb/s)| 可以看出我们的开发板和 TI CC2640R2F LaunchPad在不同模式下速率是一致的。读者可以自行下载例程测试。下图展示了在 2 Mbps/251bytes 模式下的传输速率。 ![](http://www.leconiot.com/md_res/cc2640r2f/ble_stack_app/app_examples/ble_throughput/image/TI_PHY2Mbps_251B.jpg) ## 测试用例下载 ## [](http://www.leconiot.com/md_res/cc2640r2f/ble_stack_app/app_examples/ble_throughput/files/ble_throughput.zip)

下载 BLE Throughput 测试例程.

> 注意:需要配合 CC2640RF SDK使用，本文使用的是 `simplelink_cc2640r2_sdk_1_35_00_33` 。文件解压后放在该 SDK 同级目录，即 C:\ti。 ## 加入我们 ## 文章所有代码、工具、文档开源。加入我们[**QQ群 591679055**](http://shang.qq.com/wpa/qunwpa?idkey=d94f12d37c3b37892af4b757c6dc34bea140f3f3128a8d68e556a3d728148e85)获取更多支持，共同研究CC2640R2F&BLE5.0。