計測  ·  18日 8月 2024

    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。

    カテゴリ： 現実