BLEを下から見ていく(2)

 

だいぶ一般的になっているBLEについて。すごく概念的なことはあちこちに書いてある。が、下から上まで(むしろ下だけ)知りたいのに、資料少なすぎ。なので自力で調べる無茶な挑戦。第２回＝アドバタイズ波形を復号する

さて、前回アドバタイズ波形を観測してAccess Addressっぽいの得られたので、残り全部を数字に変えていく。
今回のBLEモジュールは1Mbpsでデータを送っているはずで、サンプリングが56MS/sなので、56回に１回データを取得すればいいことになる。で、その56カウントのゼロをどこから開始するのかってのが課題となるけど、まぁ業界の人はささっとやっちゃうんだろう。で、方針は
・適当にカウントを初めて、エッジが来たところでカウンタをゼロにする

・カウンタがTOP値になったらカウンタをゼロにする
・カウンタのTOP値は56-1なので(ゼロもカウントするから)、その半分の値int((56-1)/2)で値を保存する※
(※実際はint((56-1)/2)になる配列番号を抽出して、その番号の値を取り出す...numpyらしいやり方)
で、コードはこんな感じ(前回のコードに対して、2値化を反転して、値を抽出するってのを追加した)

1. import numpy as np
2. import matplotlib.pyplot as plt
3. from scipy import signal
4.  
5. f_sym=1e6 #
6. rx=np.load('o_rx_t.npy')
7. t=np.load('o_t.npy')
8. #rx=rx[235500:248000]
9. #t=t[235500:248000]
10. #rx=rx[208500:228500]
11. #t=t[208500:228500]
12. rx=rx[32800:54800]
13. t=t[32800:54800]
14. t=t-t[0]
15. t_0=t[:-1:]
16. t_1=t[1::]
17. t_samp=np.mean(t_1-t_0)
18. f_samp=1/t_samp
19. print(f_samp/1e6) # should be 56MHz
20.  
21. # フィルター係数生成
22. freq_cutoff=f_sym*2
23. w_cutoff=freq_cutoff/(f_samp/2)
24. b,a=signal.butter(1,w_cutoff,'lowpass')
25.  
26. # フィルター適用
27. rx=signal.lfilter(b,a,rx)
28.  
29. # demod
30. rx_t0=rx[:-1:]
31. rx_t1=rx[1::]
32. rx_dem=-1*np.angle(rx_t1/rx_t0)
33. rx_dem=np.append(0,rx_dem)
34. # normalization
35. rx_dem=rx_dem/(f_sym/f_samp*np.pi*1)
36. # digitization
37. rx_dig=np.where(rx_dem>0,0,1)
38.  
39. # counter top value
40. counter_top=56-1
41. counter_half=int(counter_top/2)
42. cnt_list=[]
43. cnt_list.append(int(0))
44. for i in range(rx_dig.size-1):
45.     dig_pres=rx_dig[i+1]
46.     dig_prev=rx_dig[i]
47.     if (dig_pres!=dig_prev):
48.         cnt_list.append(int(0))
49.     else:
50.         if (cnt_list[i]<counter_top):
51.             cnt_list.append(cnt_list[i]+int(1))
52.         else:
53.             cnt_list.append(int(0))
54. cnt=np.array(cnt_list)
55. smp_pos=np.where(cnt==counter_half)[0]
56. rd_dig_smp=rx_dig[smp_pos]
57. print(rd_dig_smp)
58.  
59. fig=plt.figure()
60. fig.add_subplot(3,1,1)
61. plt.plot(np.real(rx))
62. plt.plot(np.imag(rx))
63. fig.add_subplot(3,1,2)
64. plt.plot(rx_dem)
65. plt.ylim(-1,1)
66. fig.add_subplot(3,1,3)
67. plt.plot(rx_dig)
68. plt.plot(smp_pos,rd_dig_smp,linestyle='',marker='.')
69. plt.ylim(-0.5,1.5)
70. fig.tight_layout()
71. plt.show()

で、コンソールへの出力はこうなる

[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0

 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0

 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1

 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0

 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0

 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1

 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0

 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1

 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1

 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0]

で、グラフはこうなる

一番下のグラフが２値化した波形と、そのどの時点を値として取り込んだのかを示していて、拡大すると、こうなっている

まぁうまくいってそう。で、これをさらに8bitごとにLSBファーストで16進数化すればいいんだけど、どこまでがプリアンブルなのかとかを自動検出するコードを書くのがﾒﾝﾄﾞｸｻｲ(今回はプリアンブルとAccess Addressの相関が最大となる位置を探すだけなんだけど、それすらﾒﾝﾄﾞｸｻｲおじさんなのです)ので、この後は人力でやる。ちなみに8bitのことを1byteっていうことがあるけど、Bluetoothの世界では1octっていうらしい。byteはシステム依存で1byte=8bitとは限らないかららしい。

で、人力でしようとしていたんだけど、どうにもこうにも仕様と合わない、、、ｸｯｿｰ何か間違っているかもしれない。

上図の赤線部がどうもPDU Typeらしい。というのも、右側はD1R32のソフトをiBeaconに書き換えた後なので、ADV_SCAN_IND=0110になっているんだと思う。で、左はSCAN_REQ=0011なのかなと。が、それ以外がちっともわからん。新しいモジュールが来たら考える。、、、さっそく挫折しそう߹ㅁ߹)ｽﾏｿ

あぁ夏休みが終わるぅ(鬱)。明日から年間最長の平常運転期間が始まるので、精神的にはしんどい。ともかく巨大地震が来なくてよかった。