多连接与无连接传输

本文档介绍 AW31N BLE SDK 中「多连接（Multi-Connection）」与「无连接传输（Non-Conn / Connectionless）」两种数据传输模式的实现，涵盖应用入口、角色模块划分、低功耗联动与启动流程，帮助开发者理解并基于这两个示例搭建自己的 BLE 传输应用。

Purpose and Scope

本页面覆盖 SDK 中 apps/demo/transfer/examples/multi_conn 与 apps/demo/transfer/examples/nonconn_trans 两个示例工程：

• 多连接（multi_conn）：以 CONFIG_APP_MULTI 编译开关驱动的多角色 BLE 应用，同时支持 Central（主机）与 Peripheral（从机）角色，包含扫描、广播、GATT 客户端/服务器能力，以及与之配套的低功耗（软关机）处理。
• 无连接传输（nonconn_trans）：以 CONFIG_APP_NONCONN_24G 编译开关驱动的 24G 无连接（广播）数据传输应用，不建立 GATT 连接即完成数据收发，同样包含低功耗联动处理。

以下主题由其它目录页面覆盖，不在本页展开：单连接透传数据（见 trans_data 示例）、AT 指令透传（见 at_char_com 示例）、USB Dongle 应用（见 dongle 示例）。本页聚焦这两个传输模式自身的工作机制。

Overview

BLE 数据传输通常依赖 GATT 连接，但存在两类常见需求：

1. 多连接：一个设备同时承担多种角色，例如耳机既要作为 Peripheral 被手机连接，又要作为 Central 连接手表/手环；或一个中心设备同时维护多条 GATT 连接。SDK 通过 multi_conn 示例展示多角色共存：ble_multi_adv（广播）、ble_multi_scan（扫描）、ble_multi_central（主机）、ble_multi_peripheral（从机）四个模块由 ble_multi.c 统一调度，ble_multi_profile.h 定义 GATT 服务。

2. 无连接传输：数据无需建立连接即可通过广播信道下发（类似私有 24G 广播协议）。nonconn_trans 示例即此类"即发即走"的低开销传输，适合遥控器、键鼠等一对多、低时延、无需应答的场景。

两个示例均与低功耗（软关机）机制深度耦合：multi_state_idle_set_active() / noconn_state_idle_set_active() 标记活动状态，软关机时先断开链路再进入低功耗，避免链路超时阻塞关机流程。

Architecture

下图展示两个传输模式的应用层模块划分及其与 BLE 协议栈、低功耗框架的关系：

flowchart TD
    subgraph sg_App["应用层 (apps/demo/transfer/examples)"]
        subgraph sg_Multi["多连接 multi_conn"]
            MultiApp["app_multi_conn.c<br/>(CONFIG_APP_MULTI)"]
            MultiCore["ble_multi.c"]
            Adv["ble_multi_adv.c<br/>广播"]
            Scan["ble_multi_scan.c<br/>扫描"]
            Central["ble_multi_central.c<br/>Central 角色"]
            Peripheral["ble_multi_peripheral.c<br/>Peripheral 角色"]
            MultiProfile["ble_multi_profile.h<br/>GATT Profile"]
            MultiApp --> MultiCore
            MultiCore --> Adv
            MultiCore --> Scan
            MultiCore --> Central
            MultiCore --> Peripheral
            MultiCore --> MultiProfile
        end
        subgraph sg_NonConn["无连接传输 nonconn_trans"]
            NonConnApp["app_nonconn_trans.c<br/>(CONFIG_APP_NONCONN_24G)"]
            NonConnDeal["ble_noconn_deal.c<br/>无连接数据收发"]
            NonConnApp --> NonConnDeal
        end
    end

    subgraph sg_Stack["BLE 协议栈"]
        Btstack["btstack_task / btstack_ble_*"]
        Gatt["GATT 层<br/>GATT_ROLE_SERVER / GATT_ROLE_CLIENT"]
    end

    subgraph sg_Power["低功耗框架"]
        PowerMg["app_power_mg.c"]
        BtExit["btstack_ble_exit()"]
    end

    MultiCore --> Btstack
    NonConnDeal --> Btstack
    MultiApp -->|"ble_comm_dev_is_connected()"| Gatt
    MultiApp --> PowerMg
    NonConnApp --> PowerMg
    PowerMg --> BtExit

模块职责说明：

• app_multi_conn.c / app_nonconn_trans.c：应用入口，分别由 CONFIG_APP_MULTI、CONFIG_APP_NONCONN_24G 编译开关控制；负责启动协议栈、处理消息、联动低功耗。
• ble_multi.c：多连接应用的核心调度，初始化各角色模块并分发事件。
• ble_multi_adv.c / ble_multi_scan.c：广播与扫描，是多角色共存时建立/被建立连接的前提。
• ble_multi_central.c / ble_multi_peripheral.c：Central（主动发起连接）与 Peripheral（被动接受连接）的 GATT 交互逻辑。
• ble_noconn_deal.c：无连接模式下的数据打包与收发处理，直接使用广播信道而不经过 GATT 连接。
• 底层统一走 btstack（杰理 BLE 协议栈），软关机流程统一由 app_power_mg 驱动。

设计意图：将角色拆分为独立模块（adv/scan/central/peripheral），使多连接能力可按需裁剪组合；无连接传输与应用解耦为 ble_noconn_deal.c，便于在其它工程复用。

多连接示例实现分析（multi_conn）

编译开关与入口

整个多连接示例由 #if CONFIG_APP_MULTI 包裹，只有使能该宏时相关代码才会被编译进固件：

#if CONFIG_APP_MULTI

static volatile uint8_t multi_is_active = 0;

Source: app_multi_conn.c

multi_is_active 是一个 volatile 标志，用于标记多连接应用当前是否处于活动状态，供低功耗框架查询。这是典型的"应用活动状态 ↔ 低功耗准入"协作模式：只要应用还有广播/扫描/连接活动，系统就不允许进入深度睡眠。

低功耗状态标记

void multi_state_idle_set_active(uint8_t active)
{
    multi_is_active = active;
}

Source: app_multi_conn.c

该函数被其它模块调用，用于告知低功耗框架当前多连接任务是否仍处于活动状态。例如当 GATT 客户端（Central）开启扫描时不应进入低功耗，相关代码注释说明了这一点：

void app_to_recover(void)
{
#if CONFIG_BT_GATT_CLIENT_NUM
    // 默认scan不开低功耗
    /* multi_state_idle_set_active(1); */
#endif
}

Source: app_multi_conn.c

app_to_recover() 是软关机恢复回调：从关机状态恢复时执行。CONFIG_BT_GATT_CLIENT_NUM 决定是否启用 GATT 客户端（Central）能力；若启用，扫描期间默认不进入低功耗（注释掉的 multi_state_idle_set_active(1) 表明该策略默认关闭，开发者可按需打开）。

软关机流程：先断链，再休眠

多连接场景下软关机是最关键的边界条件——如果设备仍保持着 GATT 连接就进入低功耗，链路会因无响应而超时断开，造成体验问题。因此实现上遵循"先主动断开链路，再进入低功耗"的顺序：

static void multi_set_soft_poweroff(void)
{
    log_info("set_soft_poweroff\n");

#if (TCFG_LOWPOWER_PATTERN == SOFT_MODE)
    multi_is_active = 1;
#elif (TCFG_LOWPOWER_PATTERN == SOFT_BY_POWER_MODE)
    multi_is_active = 0;//allow enter lowpower
#endif
    //必须先主动断开蓝牙链路,否则要等链路超时断开
    btstack_ble_exit(0);
    //延时，确保BT退出链路断开

    if (ble_comm_dev_is_connected(GATT_ROLE_SERVER) || ble_comm_dev_is_connected(GATT_ROLE_CLIENT)) {
#if (TCFG_LOWPOWER_PATTERN == SOFT_MODE)
        //soft 方式非必须等链路断开
        sys_timeout_add(NULL, app_power_set_soft_poweroff, WAIT_DISCONN_TIME_MS);
#elif (TCFG_LOWPOWER_PATTERN == SOFT_BY_POWER_MODE)
        //must wait disconn
        app_power_soft.wait_disconn = 1;
#endif
    } else {
        app_power_set_soft_poweroff(NULL);
    }
}

Source: app_multi_conn.c

流程要点与设计意图：

1. 调用 btstack_ble_exit(0) 主动退出 BLE 协议栈，从源头切断所有链路。
2. 通过 ble_comm_dev_is_connected(GATT_ROLE_SERVER) 与 ble_comm_dev_is_connected(GATT_ROLE_CLIENT) 分别查询从机与主机两条链路的连接状态——这正是多连接场景特有的判断：任何一条链路存在都要等待断开。
3. 按 TCFG_LOWPOWER_PATTERN 区分两种低功耗策略：
   • SOFT_MODE：软关机无需等链路真正断开，使用 sys_timeout_add() 定时 WAIT_DISCONN_TIME_MS 后回调 app_power_set_soft_poweroff()；
   • SOFT_BY_POWER_MODE：必须等链路断开，置位 app_power_soft.wait_disconn = 1，由低功耗框架在收到断链事件后再继续关机。
4. 若无任何连接，直接调用 app_power_set_soft_poweroff(NULL) 立即关机。

角色模块划分

多连接的能力被拆分为四个可独立维护的模块（由目录文件清单确认）：

设计意图：把角色职责隔离到独立文件，使得"只做 Central"或"只做 Peripheral"的裁剪只需在 ble_multi.c 中注释对应模块的初始化调用，而不必改动协议逻辑。

无连接传输示例实现分析（nonconn_trans）

编译开关与入口

无连接传输示例由 #if CONFIG_APP_NONCONN_24G 包裹，日志标签为 NCON_24G，其文件名注释为 app_nonconn_24g.c，说明该模式沿用了杰理私有 24G 无连接协议的数据通路——即通过广播信道传输数据、不建立 GATT 连接：

#if CONFIG_APP_NONCONN_24G

static volatile uint8_t noconn_is_active = 0;

Source: app_nonconn_trans.c

与多连接示例对称，noconn_is_active 同样用于标记应用活动状态以配合低功耗准入。

协议栈启动流程

无连接模式的数据通路不依赖 GATT，因此启动流程更精简：配置 PLL 时钟后直接初始化 BLE 协议栈：

static void noconn_bt_start()
{
    uint32_t sys_clk =  clk_get("sys");
    bt_pll_para(TCFG_CLOCK_OSC_HZ, sys_clk, 0, 0);

    btstack_ble_start_before_init(NULL, 0);
    btstack_init();
}

Source: app_nonconn_trans.c

逐步说明：

1. clk_get("sys") 获取当前系统时钟频率；
2. bt_pll_para(TCFG_CLOCK_OSC_HZ, sys_clk, 0, 0) 依据外部晶振频率与系统时钟配置 BLE 所需 PLL 参数——射频时序精度依赖该配置，是 BLE 正常收发的前提；
3. btstack_ble_start_before_init(NULL, 0) 完成协议栈启动前的准备工作；
4. btstack_init() 正式初始化协议栈任务。

应用启动与软关机

static void noconn_app_start()
{
    log_info("=======================================");
    log_info("-----------nonconn_24g demo------------");
    log_info("=======================================");
    log_info("app_file: %s", __FILE__);
    ...
}

Source: app_nonconn_trans.c

noconn_app_start() 在系统启动后被调用，打印 demo 标识后继续完成无连接数据的初始化与周期广播。软关机实现与多连接示例同构，但无需查询 GATT 连接状态——无连接模式本就没有链路，因此直接退出协议栈并关机：

static void noconn_set_soft_poweroff(void)
{
    log_info("set_soft_poweroff\n");
    noconn_is_active = 1;
    btstack_ble_exit(0);
    app_power_set_soft_poweroff(NULL);
}

Source: app_nonconn_trans.c

数据收发模块

无连接数据的具体打包/解析与周期发送由 ble_noconn_deal.c（头文件 ble_noconn_deal.h）实现，app_nonconn_trans.c 仅通过该模块的接口驱动数据流程。该模块是"无连接传输"能力的内核，将待发送数据按 24G 广播帧格式组织，并通过协议栈广播接口发出；接收侧则解析广播包数据域完成还原。

核心流程

软关机流程（多连接）

sequenceDiagram
    participant App as app_multi_conn.c
    participant Bt as btstack (协议栈)
    participant Gatt as GATT 层
    participant Power as app_power_mg

    App->>App: multi_set_soft_poweroff()
    App->>Bt: btstack_ble_exit(0)
    Bt-->>App: 退出协议栈
    App->>Gatt: ble_comm_dev_is_connected(SERVER/CLIENT)
    alt 仍有连接 (SOFT_BY_POWER_MODE)
        App->>Power: app_power_soft.wait_disconn = 1
        Gatt-->>App: 断链事件
        App->>Power: app_power_set_soft_poweroff()
    else 仍有连接 (SOFT_MODE)
        App->>App: sys_timeout_add(WAIT_DISCONN_TIME_MS)
        App->>Power: app_power_set_soft_poweroff() (定时回调)
    else 无连接
        App->>Power: app_power_set_soft_poweroff() (立即)
    end
    Power-->>App: 进入软关机

设计意图：先 btstack_ble_exit 主动断链、再根据低功耗模式决定"等链"或"定时关"，是平衡关机时延与链路稳定性的关键取舍——SOFT_BY_POWER_MODE 牺牲时延换取绝对安全，SOFT_MODE 以定时兜底换取快速关机。

无连接传输启动流程

sequenceDiagram
    participant App as app_nonconn_trans.c
    participant Clk as 时钟管理
    participant Bt as btstack (协议栈)
    participant Nc as ble_noconn_deal.c

    App->>Clk: clk_get("sys")
    App->>Bt: bt_pll_para(OSC_HZ, sys_clk)
    App->>Bt: btstack_ble_start_before_init(NULL, 0)
    App->>Bt: btstack_init()
    App->>Nc: 初始化无连接数据模块
    loop 周期发送
        Nc->>Bt: 广播信道发送数据帧
    end
    Note over App,Bt: 全程不建立 GATT 连接

使用示例

示例 1：多连接模式下标记应用活动状态（配合低功耗）

在扫描或广播期间调用 multi_state_idle_set_active() 控制低功耗准入；恢复函数 app_to_recover() 在软关机恢复时被框架回调：

void multi_state_idle_set_active(uint8_t active)
{
    multi_is_active = active;
}

void app_to_recover(void)
{
#if CONFIG_BT_GATT_CLIENT_NUM
    // 默认scan不开低功耗
    /* multi_state_idle_set_active(1); */
#endif
}

Source: app_multi_conn.c

用法说明：应用层在开始扫描/广播前调用 multi_state_idle_set_active(1) 阻止休眠，结束活动后调用 multi_state_idle_set_active(0) 恢复休眠准入；若启用 GATT 客户端（CONFIG_BT_GATT_CLIENT_NUM），可取消注释让恢复后扫描期间默认不进入低功耗。

示例 2：多连接软关机前主动断链

无论当前是否存在 GATT 链路，软关机都先调用 btstack_ble_exit(0) 主动断开，再按低功耗模式决定等待策略：

//必须先主动断开蓝牙链路,否则要等链路超时断开
btstack_ble_exit(0);

if (ble_comm_dev_is_connected(GATT_ROLE_SERVER) || ble_comm_dev_is_connected(GATT_ROLE_CLIENT)) {
    app_power_soft.wait_disconn = 1;   // SOFT_BY_POWER_MODE：等待断链事件
} else {
    app_power_set_soft_poweroff(NULL); // 无连接：立即关机
}

Source: app_multi_conn.c

示例 3：无连接模式协议栈启动

不依赖 GATT 的 24G 无连接传输，启动时只需配置 PLL 并初始化协议栈：

static void noconn_bt_start()
{
    uint32_t sys_clk =  clk_get("sys");
    bt_pll_para(TCFG_CLOCK_OSC_HZ, sys_clk, 0, 0);

    btstack_ble_start_before_init(NULL, 0);
    btstack_init();
}

Source: app_nonconn_trans.c

用法说明：若移植到其它工程，需确保 TCFG_CLOCK_OSC_HZ（外部晶振频率）与实际硬件一致，否则 bt_pll_para() 计算出的射频时钟偏差会导致广播无法被接收。

配置选项

说明：以上开关定义于 app_config.h / btcontroller_config.h 等工程配置文件，示例源码通过 #if 条件编译消费它们。

API 参考

多连接示例（app_multi_conn.c）

void multi_state_idle_set_active(uint8_t active)

设置多连接应用的活动状态，供低功耗框架查询是否允许休眠。

参数：

• active（uint8_t）：1 表示应用处于活动状态（禁止休眠），0 表示空闲（允许休眠）。

说明： 内部写入 volatile 标志 multi_is_active；广播/扫描/连接进行中应置 1，结束后置 0。

void app_to_recover(void)

软关机恢复回调，由低功耗框架在设备从软关机恢复时调用。

说明： 默认仅预留 CONFIG_BT_GATT_CLIENT_NUM 分支；若需扫描期间禁止低功耗，可在此调用 multi_state_idle_set_active(1)。

static void multi_set_soft_poweroff(void)

多连接场景的软关机流程入口（模块内部静态函数）。先 btstack_ble_exit(0) 主动断链，再依据 TCFG_LOWPOWER_PATTERN 选择等待断链（SOFT_BY_POWER_MODE → app_power_soft.wait_disconn = 1）、定时关机（SOFT_MODE → sys_timeout_add(..., WAIT_DISCONN_TIME_MS)）或立即关机（无连接时 → app_power_set_soft_poweroff(NULL)）。

无连接传输示例（app_nonconn_trans.c）

void noconn_state_idle_set_active(uint8_t active)

设置无连接应用的活动状态标志 noconn_is_active，语义同多连接版本。

参数：

• active（uint8_t）：1 活动（禁止休眠），0 空闲（允许休眠）。

static void noconn_bt_start(void)

无连接模式协议栈启动：clk_get("sys") → bt_pll_para(TCFG_CLOCK_OSC_HZ, sys_clk, 0, 0) → btstack_ble_start_before_init(NULL, 0) → btstack_init()。

static void noconn_app_start(void)

应用启动入口：打印 nonconn_24g demo 标识后初始化无连接数据模块（ble_noconn_deal）并启动周期广播。

static void noconn_set_soft_poweroff(void)

无连接模式软关机：置 noconn_is_active = 1、btstack_ble_exit(0) 退出协议栈，随即 app_power_set_soft_poweroff(NULL) 关机（无 GATT 链路需要等待，因此比多连接版本更简洁）。

失败模式、边界情况与并发

软关机时仍有 GATT 连接

多连接场景最典型的边界情况。若不做处理直接休眠，链路将等待超时断开，导致关机流程卡顿或体验异常。源码的解法是先 btstack_ble_exit(0) 主动断链，再按低功耗模式分流（见 app_multi_conn.c L85-L109）：

• SOFT_BY_POWER_MODE 下若断链事件迟迟不来（对端不响应），会一直等待——这是该模式的有意取舍（安全优先）。
• SOFT_MODE 用 WAIT_DISCONN_TIME_MS 定时兜底，避免无限等待，但可能在链路尚未真正断开时进入休眠。

Central + Peripheral 双角色同断

multi_set_soft_poweroff() 同时检查 GATT_ROLE_SERVER 与 GATT_ROLE_CLIENT 两条链路（|| 逻辑），只要任一条存在就进入等待分支——这是多连接特有的并发关注点：两条链路的断开事件可能先后到达，低功耗框架需在最后一条断开后才继续关机。

活动状态标志的并发一致性

multi_is_active / noconn_is_active 均声明为 volatile uint8_t，可被中断/任务上下文读写。该标志只用于低功耗准入判断，不承载数据一致性要求，因此 volatile 即可满足需求，无需加锁。

无连接模式无链路超时问题

由于不建立 GATT 连接，无连接传输天然规避了"链路未断开导致无法休眠"的问题，软关机可以立即执行（noconn_set_soft_poweroff() 中无任何等待分支）。

时钟配置错误导致射频不可用

bt_pll_para() 的输入 TCFG_CLOCK_OSC_HZ 若与实际晶振不符，PLL 计算偏差会使广播/接收完全失效，且无连接模式下无链路层错误提示，排障难度更高。开发时应优先核对晶振配置。

性能与运维注意事项

• 低功耗切换点：广播/扫描期间调用 multi_state_idle_set_active(1) 会阻止休眠，影响续航；建议仅在真正需要收发时开启活动标志，空闲即复位。
• 关机时延：SOFT_MODE 的关机时延受 WAIT_DISCONN_TIME_MS 约束，调小可加快关机但增加风险，需按实际链路表现权衡。
• 双角色资源占用：Central 与 Peripheral 同时运行时，CONFIG_BT_GATT_CLIENT_NUM 决定客户端实例数，直接影响内存与连接表占用；无连接传输不占连接表，适合资源受限场景。
• 日志定位：两示例分别使用 LOG_TAG "[MULTI_CONN]" 与 "[NCON_24G]"，开启 LOG_INFO_ENABLE 后可从串口日志快速区分两个传输模式的活动。

扩展点

• 新增角色模块：多连接结构按 adv/scan/central/peripheral 拆分，新增角色（如 Observer、Broadcaster 纯广播模式）可仿照 ble_multi_scan.c 新建模块并在 ble_multi.c 挂载。
• 自定义 GATT Profile：修改 ble_multi_profile.h 中的服务/特征定义即可扩展多连接业务数据通道。
• 无连接协议复用：ble_noconn_deal.c 与应用入口解耦，可整体移植到其它工程，仅需替换应用层的周期发送调度。
• RCSP 调试：两示例均预留 #if RCSP_BTMATE_EN 分支，使能后可接入杰理 RCSP 调试工具。
• 低功耗策略切换：通过切换 TCFG_LOWPOWER_PATTERN 即可在"快速关机"与"安全断链"两种策略间切换，无需改动业务代码。

Related Links

• trans_data 示例（单连接透传） —— 基于 GATT 的单连接数据透传实现
• at_char_com 示例（AT 指令透传） —— 通过 AT 指令控制 BLE 透传
• dongle 示例（USB Dongle） —— 基于 USB 的 BLE 桥接应用
• 源码目录：apps/demo/transfer/examples/multi_conn（含 ble_multi_adv.c、ble_multi_scan.c、ble_multi_central.c、ble_multi_peripheral.c、ble_multi.c、ble_multi_profile.h）
• 源码目录：apps/demo/transfer/examples/nonconn_trans（含 app_nonconn_trans.c、ble_noconn_deal.c）