📚 课程目录第3章主动扫描与被动扫描

3. 主动扫描与被动扫描

任务说明

本案例基于nRF52832平台与Zephyr RTOS，实现BLE中心设备的主动扫描与被动扫描两种模式，通过对比扫描结果中是否包含扫描响应包（Scan Response）来理解两种扫描机制的本质区别。主动扫描会额外发送扫描请求（SCAN_REQ）以获取从设备的扫描响应数据，被动扫描则仅监听广播包。

实现原理

BLE扫描分为两种模式：被动扫描只监听广播信道上的ADV_IND/ADV_NONCONN_IND等广播包；主动扫描则在收到可连接广播包后，自动向从设备发送SCAN_REQ，从设备收到后回复SCAN_RSP（扫描响应包）。扫描响应包通常携带从设备的完整名称、附加服务UUID等额外数据。本案例通过配置Zephyr的BLE扫描参数，分别以两种模式扫描同一从设备，并打印收到的广播数据与扫描响应数据，从而直观对比差异。

代码实现


/* main.c - BLE主动扫描与被动扫描对比 */
#include <zephyr/kernel.h>
#include <zephyr/bluetooth/bluetooth.h>
#include <zephyr/bluetooth/hci.h>
#include <zephyr/sys/printk.h>

/* 扫描参数：被动扫描（不发送SCAN_REQ） */
static const struct bt_le_scan_param scan_param_passive = {
    .type       = BT_HCI_LE_SCAN_PASSIVE,
    .options    = BT_LE_SCAN_OPT_NONE,
    .interval   = BT_GAP_SCAN_FAST_INTERVAL,
    .window     = BT_GAP_SCAN_FAST_WINDOW,
};

/* 扫描参数：主动扫描（发送SCAN_REQ） */
static const struct bt_le_scan_param scan_param_active = {
    .type       = BT_HCI_LE_SCAN_ACTIVE,
    .options    = BT_LE_SCAN_OPT_NONE,
    .interval   = BT_GAP_SCAN_FAST_INTERVAL,
    .window     = BT_GAP_SCAN_FAST_WINDOW,
};

/* 解析并打印AD结构中的指定类型数据 */
static void parse_ad(struct bt_data *data, uint8_t len)
{
    for (uint8_t i = 0; i < len; i++) {
        if (data[i].type == BT_DATA_NAME_COMPLETE) {
            printk("  完整名称: %.*s\n", data[i].data_len, data[i].data);
        } else if (data[i].type == BT_DATA_NAME_SHORTENED) {
            printk("  短名称: %.*s\n", data[i].data_len, data[i].data);
        } else if (data[i].type == BT_DATA_UUID16_SOME) {
            printk("  UUID16(部分): ");
            for (uint8_t j = 0; j < data[i].data_len; j += 2) {
                printk("%04x ", sys_get_le16(&data[i].data[j]));
            }
            printk("\n");
        }
    }
}

/* 扫描回调：打印广播包与扫描响应包 */
static void scan_cb(const bt_addr_le_t *addr, int8_t rssi,
                    uint8_t adv_type, struct bt_data *ad,
                    uint8_t len)
{
    char addr_str[BT_ADDR_LE_STR_LEN];
    bt_addr_le_to_str(addr, addr_str, sizeof(addr_str));

    printk("设备: %s, RSSI: %d dBm\n", addr_str, rssi);

    if (adv_type == BT_GAP_ADV_TYPE_ADV_IND) {
        printk("  广播包(ADV_IND):\n");
    } else if (adv_type == BT_GAP_ADV_TYPE_ADV_SCAN_RSP) {
        printk("  扫描响应包(SCAN_RSP):\n");
    } else {
        printk("  广播类型: 0x%02x\n", adv_type);
    }

    parse_ad(ad, len);
    printk("\n");
}

/* 执行一次扫描，mode: 0=被动, 1=主动 */
static void do_scan(const struct bt_le_scan_param *param, const char *mode_name)
{
    int err;

    printk("===== %s扫描开始 =====\n", mode_name);

    err = bt_le_scan_start(param, scan_cb);
    if (err) {
        printk("扫描启动失败: %d\n", err);
        return;
    }

    /* 扫描5秒 */
    k_sleep(K_SECONDS(5));

    err = bt_le_scan_stop();
    if (err) {
        printk("扫描停止失败: %d\n", err);
    }

    printk("===== %s扫描结束 =====\n\n", mode_name);
}

int main(void)
{
    int err;

    printk("BLE主动/被动扫描对比示例启动\n");

    err = bt_enable(NULL);
    if (err) {
        printk("蓝牙初始化失败: %d\n", err);
        return err;
    }

    printk("蓝牙已就绪\n\n");

    /* 先执行被动扫描 */
    do_scan(&scan_param_passive, "被动");

    /* 再执行主动扫描 */
    do_scan(&scan_param_active, "主动");

    printk("示例完成\n");
    return 0;
}

工程配置


# prj.conf
CONFIG_BT=y
CONFIG_BT_CENTRAL=y
CONFIG_BT_OBSERVER=y
CONFIG_BT_SCAN_FILTER_ENABLE=n
CONFIG_SERIAL=y
CONFIG_CONSOLE=y

验证方法

使用另一块nRF52832开发板运行任意BLE广播示例（如Zephyr的peripheral_hr示例），确保广播包中包含完整设备名称。将本示例编译烧录到中心设备后，通过串口终端观察输出。预期结果：被动扫描阶段只打印ADV_IND广播包；主动扫描阶段会先打印ADV_IND广播包，随后打印SCAN_RSP扫描响应包。对比两种模式下同一从设备的打印信息，主动扫描会额外显示扫描响应包中携带的完整名称或附加UUID数据，而被动扫描无法获取这些信息。

判定标准

串口输出中被动扫描阶段无SCAN_RSP类型数据包打印；
主动扫描阶段出现SCAN_RSP类型数据包，且其中包含广播包中未出现的附加数据（如完整名称）；
两种模式均能正常扫描到目标从设备，且RSSI值合理（通常在-30～-90 dBm范围）。