kopia lustrzana https://github.com/espressif/esp-idf
218 wiersze
13 KiB
ReStructuredText
218 wiersze
13 KiB
ReStructuredText
![]() |
RF 共存
|
|||
|
==================
|
|||
|
:link_to_translation:`en:[English]`
|
|||
|
|
|||
|
概览
|
|||
|
-----
|
|||
|
|
|||
|
{IDF_TARGET_NAME} 只支持一路 RF,Bluetooth (BT 和 BLE)和 Wi-Fi 共享这一路 RF,无法同时收发数据,因此采用时分复用的方法进行收发数据包。
|
|||
|
|
|||
|
|
|||
|
{IDF_TARGET_NAME} 支持的共存场景
|
|||
|
------------------------------------
|
|||
|
.. only:: esp32c3 or esp32s3 or esp32
|
|||
|
|
|||
|
.. table:: 表 1 Wi-Fi 和 BLE 共存支持功能
|
|||
|
|
|||
|
+-------+--------+-----------+-----+------------+-----------+----------+
|
|||
|
| |BLE |
|
|||
|
+ +-----+------------+-----------+----------+
|
|||
|
| |Scan |Advertising |Connecting |Connected |
|
|||
|
+-------+--------+-----------+-----+------------+-----------+----------+
|
|||
|
| Wi-Fi |STA |Scan |Y |Y |Y |Y |
|
|||
|
+ + +-----------+-----+------------+-----------+----------+
|
|||
|
| | |Connecting |Y |Y |Y |Y |
|
|||
|
+ + +-----------+-----+------------+-----------+----------+
|
|||
|
| | |Connected |Y |Y |Y |Y |
|
|||
|
+ +--------+-----------+-----+------------+-----------+----------+
|
|||
|
| |SOFTAP |TX Beacon |Y |Y |Y |Y |
|
|||
|
+ + +-----------+-----+------------+-----------+----------+
|
|||
|
| | |Connecting |Y |Y |Y |Y |
|
|||
|
+ + +-----------+-----+------------+-----------+----------+
|
|||
|
| | |Connected |C1 |C1 |C1 |C1 |
|
|||
|
+ +--------+-----------+-----+------------+-----------+----------+
|
|||
|
| |Sniffer |RX |C2 |C2 |C2 |C2 |
|
|||
|
+ +--------+-----------+-----+------------+-----------+----------+
|
|||
|
| |ESP-NOW |RX |X |X |X |X |
|
|||
|
+ + +-----------+-----+------------+-----------+----------+
|
|||
|
| | |TX |Y |Y |Y |Y |
|
|||
|
+-------+--------+-----------+-----+------------+-----------+----------+
|
|||
|
|
|||
|
|
|||
|
.. only:: esp32
|
|||
|
|
|||
|
.. table:: 表 2 Wi-Fi 和经典蓝牙 (BT) 共存支持功能
|
|||
|
|
|||
|
+-------+--------+-----------+--------+-------------+-----+----------+-----------+
|
|||
|
| |BR/EDR |
|
|||
|
+ +--------+-------------+-----+----------+-----------+
|
|||
|
| |Inquiry |Inquiry scan |Page |Page scan | Connected |
|
|||
|
+-------+--------+-----------+--------+-------------+-----+----------+-----------+
|
|||
|
| Wi-Fi |STA |Scan |Y |Y |Y |Y |Y |
|
|||
|
+ + +-----------+--------+-------------+-----+----------+-----------+
|
|||
|
| | |Connecting |Y |Y |Y |Y |Y |
|
|||
|
+ + +-----------+--------+-------------+-----+----------+-----------+
|
|||
|
| | |Connected |Y |Y |Y |Y |Y |
|
|||
|
+ +--------+-----------+--------+-------------+-----+----------+-----------+
|
|||
|
| |SOFTAP |TX Beacon |Y |Y |Y |Y |Y |
|
|||
|
+ + +-----------+--------+-------------+-----+----------+-----------+
|
|||
|
| | |Connecting |Y |Y |Y |Y |Y |
|
|||
|
+ + +-----------+--------+-------------+-----+----------+-----------+
|
|||
|
| | |Connected |C1 |C1 |C1 |C1 |C1 |
|
|||
|
+ +--------+-----------+--------+-------------+-----+----------+-----------+
|
|||
|
| |Sniffer |RX |C2 |C2 |C2 |C2 |C2 |
|
|||
|
+ +--------+-----------+--------+-------------+-----+----------+-----------+
|
|||
|
| |ESP-NOW |RX |X |X |X |X |X |
|
|||
|
+ + +-----------+--------+-------------+-----+----------+-----------+
|
|||
|
| | |TX |Y |Y |Y |Y |Y |
|
|||
|
+-------+--------+-----------+--------+-------------+-----+----------+-----------+
|
|||
|
|
|||
|
|
|||
|
.. note::
|
|||
|
|
|||
|
Y:支持且性能稳定。
|
|||
|
C1:不能保证性能处于稳定状态。
|
|||
|
C2:sniffer 无法保证丢包率。
|
|||
|
X:不支持。
|
|||
|
|
|||
|
|
|||
|
共存机制与策略
|
|||
|
----------------------------------
|
|||
|
|
|||
|
共存机制
|
|||
|
^^^^^^^^^^^^^^
|
|||
|
|
|||
|
基于优先级抢占的 RF 资源分配机制,如下图所示,Bluetooth 模块和 Wi-Fi 模块向共存模块申请 RF 资源,共存模块根据二者的优先级高低裁决 RF 归谁使用。
|
|||
|
|
|||
|
.. blockdiag::
|
|||
|
:scale: 100%
|
|||
|
:caption: 共存机制
|
|||
|
:align: center
|
|||
|
|
|||
|
blockdiag {
|
|||
|
|
|||
|
# global attributes
|
|||
|
node_height = 60;
|
|||
|
node_width = 120;
|
|||
|
span_width = 100;
|
|||
|
span_height = 60;
|
|||
|
default_shape = roundedbox;
|
|||
|
default_group_color = none;
|
|||
|
|
|||
|
# node labels
|
|||
|
Wi-Fi [shape = box];
|
|||
|
Bluetooth [shape = box];
|
|||
|
Coexistence [shape = box, label = 'Coexistence module'];
|
|||
|
RF [shape = box, label = 'RF module'];
|
|||
|
|
|||
|
# node connections
|
|||
|
Wi-Fi -> Coexistence;
|
|||
|
Bluetooth -> Coexistence;
|
|||
|
Coexistence -> RF;
|
|||
|
}
|
|||
|
|
|||
|
|
|||
|
共存策略
|
|||
|
^^^^^^^^^^^^^^
|
|||
|
|
|||
|
共存周期和时间片
|
|||
|
"""""""""""""""""""
|
|||
|
|
|||
|
.. only:: esp32
|
|||
|
|
|||
|
Wi-Fi、BT、BLE 三者对于 RF 的使用,主要是按照时间片来划分的。在一个共存周期内,按照 Wi-Fi、BT、BLE 的顺序划分时间片。在 Wi-Fi 的时间片内,Wi-Fi 会向共存仲裁模块发出较高优先级的请求,同理,BT/BLE 在自己的时间片内会具有较高优先级。共存周期大小和各个时间片占比根据 Wi-Fi 的状态分成四类:
|
|||
|
|
|||
|
|
|||
|
.. only:: esp32c3 or esp32s3
|
|||
|
|
|||
|
Wi-Fi、BLE 二者对于 RF 的使用,主要是按照时间片来划分的。在 Wi-Fi 的时间片内,Wi-Fi 会向共存仲裁模块发出较高优先级的请求,在 Bluetooth 的时间片内,BLE 会具有较高优先级。共存周期大小和各个时间片占比根据 Wi-Fi 的状态分成四类:
|
|||
|
|
|||
|
|
|||
|
.. list::
|
|||
|
|
|||
|
:esp32: 1) IDLE 状态:BT 和 BLE 共存由 Bluetooth 模块控制。
|
|||
|
:esp32c3 or esp32s3: 1) IDLE 状态:RF 模块由 Bluetooth 模块控制。
|
|||
|
#) CONNECTED 状态:共存周期以目标信标传输时间 (Target Beacon Transmission Time, TBTT) 点为起始点,周期大于 100 ms。
|
|||
|
#) SCAN 状态:Wi-Fi 时间片以及共存周期都比在 CONNECTED 状态下的长。为了确保蓝牙的性能,蓝牙的时间片也会做相应的调整。
|
|||
|
#) CONNECTING 状态:Wi-Fi 时间片比在 CONNECTED 状态下的长。为了确保蓝牙的性能,蓝牙的时间片也会做相应的调整。
|
|||
|
|
|||
|
|
|||
|
共存逻辑会根据当前 Wi-Fi 和 Bluetooth 的使用场景来选取不同的共存周期和共存时间片的划分策略。对应一个使用场景的共存策略,我们称之为“共存模板”。比如,Wi-Fi CONNECTED 与 BLE CONNECTED 的场景,就对应有一个共存模板。在这个共存模板中,一个共存周期内 Wi-Fi 和 BLE 的时间片各占 50%,时间分配如下图所示:
|
|||
|
|
|||
|
.. figure:: ../../_static/coexist_wifi_connected_and_ble_connected_time_slice.png
|
|||
|
:align: center
|
|||
|
:alt: Wi-Fi CONNECTED 和 BLE CONNECTED 状态下时间片划分图
|
|||
|
:figclass: align-center
|
|||
|
|
|||
|
Wi-Fi CONNECTED 和 BLE CONNECTED 共存状态下时间片划分图
|
|||
|
|
|||
|
|
|||
|
动态优先级
|
|||
|
"""""""""""""""""""
|
|||
|
|
|||
|
共存模块对 Wi-Fi 和 Bluetooth 不同的状态赋予其不同的优先级。每种状态下的优先级并不是一成不变的,例如每 N 个广播事件 (Advertising event) 中会有一个广播事件使用高优先级。如果高优先级的广播事件发生在 Wi-Fi 时间片内,RF 的使用权可能会被 BLE 抢占。
|
|||
|
|
|||
|
|
|||
|
如何使用共存功能
|
|||
|
----------------------------------
|
|||
|
|
|||
|
共存 API 的使用
|
|||
|
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
|||
|
|
|||
|
在大多数共存情况下,{IDF_TARGET_NAME} 会自动进行共存状态切换,无需调用 API 对其进行干预。但是对于 BLE MESH 和 Wi-Fi 的共存,{IDF_TARGET_NAME} 对其提供了两个 API。当 BLE MESH 的状态发生变化时,应先调用 :code:`esp_coex_status_bit_clear` 对上一个状态进行清除,然后调用 :code:`esp_coex_status_bit_set` 设置当前状态。
|
|||
|
|
|||
|
BLE MESH 共存状态描述
|
|||
|
""""""""""""""""""""""""""""
|
|||
|
|
|||
|
由于 Wi-Fi 和 Bluetooth 固件无法获知当前的上层应用的场景,一些共存模板需要应用代码调用共存的 API 才能生效。BLE MESH 的工作状态就需要由应用层通知给共存模块,用于选择共存模板。
|
|||
|
|
|||
|
- ESP_COEX_BLE_ST_MESH_CONFIG:正在组网。
|
|||
|
- ESP_COEX_BLE_ST_MESH_TRAFFIC:正在传输数据。
|
|||
|
- ESP_COEX_BLE_ST_MESH_STANDBY:处于空闲状态,无大量数据交互。
|
|||
|
|
|||
|
|
|||
|
共存 API 错误代码
|
|||
|
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
|||
|
|
|||
|
所有共存 API 都有自定义的返回值,即错误代码。这些代码可分类为:
|
|||
|
|
|||
|
- 无错误,例如:返回值为 ESP_OK 代表 API 成功返回。
|
|||
|
- 可恢复错误,例如: 返回值为 ESP_ERR_INVALID_ARG 代表 API 参数错误。
|
|||
|
|
|||
|
|
|||
|
设置共存编译时选项
|
|||
|
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
|
|||
|
|
|||
|
.. list::
|
|||
|
|
|||
|
- 在完成共存程序编写的时候,您必须通过 menuconfig 选择 :ref:`CONFIG_ESP32_WIFI_SW_COEXIST_ENABLE` 打开软件共存配置选项,否则就无法使用上文中提到的共存功能。
|
|||
|
|
|||
|
:esp32: - 为了在共存情况下获得更好的 Wi-Fi 和蓝牙的通信性能,建议将 Wi-Fi 协议栈的 task 和蓝牙 Controller 以及 Host 协议栈的 task 运行在不同的 CPU 上。您可以通过 :ref:`CONFIG_BTDM_CTRL_PINNED_TO_CORE_CHOICE` 和 :ref:`CONFIG_BT_BLUEDROID_PINNED_TO_CORE_CHOICE` (或者 :ref:`CONFIG_BT_NIMBLE_PINNED_TO_CORE_CHOICE` )选择将蓝牙 controller 以及 host 协议栈的 task 放在同一个 CPU 上,再通过 :ref:`CONFIG_ESP32_WIFI_TASK_CORE_ID` 选择将 Wi-Fi 协议栈 task 放在另一个 CPU 上。
|
|||
|
|
|||
|
:esp32s3: - 为了在共存情况下获得更好的 Wi-Fi 和蓝牙的通信性能,建议将 Wi-Fi 协议栈的 task 和蓝牙 Controller 以及 Host 协议栈的 task 运行在不同的 CPU 上,您可以通过 :ref:`CONFIG_BT_CTRL_PINNED_TO_CORE_CHOICE` 和 :ref:`CONFIG_BT_BLUEDROID_PINNED_TO_CORE_CHOICE` (或者 :ref:`CONFIG_BT_NIMBLE_PINNED_TO_CORE_CHOICE` )选择将蓝牙 controller 以及 host 协议栈的 task 放在同一个 CPU 上,再通过 :ref:`CONFIG_ESP32_WIFI_TASK_CORE_ID` 选择将 Wi-Fi 协议栈 task 放在另一个 CPU 上。
|
|||
|
|
|||
|
:esp32: - 在共存情况下 BLE SCAN 可能会被 Wi-Fi 打断且 Wi-Fi 在当前的 BLE scan window 结束前释放了 RF 资源。为了使 BLE 在当前的 scan window 内再次获取 RF 资源,您可以通过 :ref:`CONFIG_BTDM_CTRL_FULL_SCAN_SUPPORTED` 选择打开 FULL SCAN 配置选项。
|
|||
|
|
|||
|
:esp32c3 or esp32s3: - 在 BLE 连接过程中使用了 LE Coded PHY 时,为了防止蓝牙数据包持续时间较长而对 Wi-Fi 的性能产生严重影响,您可以在 :ref:`CONFIG_BT_CTRL_COEX_PHY_CODED_TX_RX_TLIM` 的子选项中选择 `BT_CTRL_COEX_PHY_CODED_TX_RX_TLIM_EN` 选择打开对 TX/RX 最大时间的限制配置选项。
|
|||
|
|
|||
|
- 您可以通过修改以下 menuconfig 选项,以减小内存开销:
|
|||
|
|
|||
|
1) :ref:`CONFIG_BT_BLE_DYNAMIC_ENV_MEMORY` 选择打开蓝牙协议栈动态内存配置选项。
|
|||
|
#) :ref:`CONFIG_ESP32_WIFI_STATIC_RX_BUFFER_NUM` 选择减少 Wi-Fi 静态接收数据缓冲区的数量。
|
|||
|
#) :ref:`CONFIG_ESP32_WIFI_DYNAMIC_RX_BUFFER_NUM` 选择减少 Wi-Fi 动态接收数据缓冲区的数量。
|
|||
|
#) :ref:`CONFIG_ESP32_WIFI_TX_BUFFER` 选择使用动态分配发送数据缓冲区配置选项。
|
|||
|
#) :ref:`CONFIG_ESP32_WIFI_DYNAMIC_TX_BUFFER_NUM` 选择减少 Wi-Fi 动态发送数据缓冲区的数量。
|
|||
|
#) :ref:`CONFIG_ESP32_WIFI_TX_BA_WIN` 选择减少 Wi-Fi Block Ack TX 窗口的数量。
|
|||
|
#) :ref:`CONFIG_ESP32_WIFI_RX_BA_WIN` 选择减少 Wi-Fi Block Ack RX 窗口的数量。
|
|||
|
#) :ref:`CONFIG_ESP32_WIFI_MGMT_SBUF_NUM` 选择减少 Wi-Fi 管理短缓冲区的数量。
|
|||
|
#) :ref:`CONFIG_ESP32_WIFI_RX_IRAM_OPT` 选择关闭此配置选项,关闭此配置选项将会减少大约 17 KB 的 IRAM 内存。
|
|||
|
#) :ref:`CONFIG_LWIP_TCP_SND_BUF_DEFAULT` 选择减小 TCP 套接字默认发送缓存区大小。
|
|||
|
#) :ref:`CONFIG_LWIP_TCP_WND_DEFAULT` 选择减小 TCP 套接字默认接收窗口的大小。
|
|||
|
#) :ref:`CONFIG_LWIP_TCP_RECVMBOX_SIZE` 选择减小 TCP 接收邮箱的大小。
|
|||
|
#) :ref:`CONFIG_LWIP_UDP_RECVMBOX_SIZE` 选择减小 UDP 接收邮箱的大小。
|
|||
|
#) :ref:`CONFIG_LWIP_TCPIP_RECVMBOX_SIZE` 选择减小 TCPIP 任务接收邮箱大小。
|
|||
|
|
|||
|
.. note::
|
|||
|
|
|||
|
由于共存配置选项依赖于蓝牙配置选项,所以请先打开蓝牙配置选项,然后在 Wi-Fi 配置选项中打开共存配置选项。
|