与蓝牙广播包相对应，蓝牙数据包是另一种Bluetooth LE packet。蓝牙数据包是蓝牙数据信道空中包的简称，表示空中包只在蓝牙数据信道上传输，即除37/38/39之外的其他37信道。从格式上来说，蓝牙数据包又分空包（empty packet）和普通数据包（data packet）两种，空包格式如下。

由图可见，空包整个payload为空，故名空包。

普通数据包格式如下所示：

Data header，即前述的LL header，在数据包中的定义如下所示：

• LLID（2bits）， link layer ID，对LL PDU进行分类：LL data PDU和LL control PDU。也就是说，普通的数据信道空中包包含LL数据包和LL控制包两种，具体定义如下所示。请大家注意分清data channel packet（数据信道空中包）和LL data packet（LL数据包）的区别，如前所示data channel packet包含LL data packet和LL control packet，LL data packet只是data channel packet的一种。在不引起上下文歧义的时候，我们把他们统一称作“数据包”。

LL Control PDU是在Link layer层直接进行交互的，也就是说他们不会经过后面的L2CAP层，Link layer支持如下control PDU：

• NESN/SN，NESN和SN各占1bit。SN全称为sequence number，表示当前发送的packet编号。NESN，next expected sequence number，用来告知对方下一个期待的packet的编号。Link layer使用SN来告知对方这个packet是新数据包还是重传包，用NESN来告诉对方你之前发我的包已经收到了（相当于ACK的作用），我现在期待下一个新的数据包了，因此Bluetooth LE没有专门的ACK包，它是通过NESN/SN来实现ACK和重传双重功能的。请参考如下表格，仔细揣摩NESN和SN是如何编码的，以同时完成ACK和重传功能。

空中包 编号	传输 方向	NESN	SN	NESNꞌ	SNꞌ
#1	M -> S	#1	#0	#1	#1
#2	S -> M	#1	#1	#2	#2
#3	M -> S	#0	#1	#1	#0
#4	S -> M	#0	#0	#1	#1

我们来分析#3数据包，#3是master发给slave的，那么#3的NESN和SN是如何确定的呢？其实#3的NESN和SN是通过比较#1和#2的NESN/SN的值来确定的，Master把#1传完之后，会把#1包的NESN和SN记录下来，即表格右边的NESNꞌ和SNꞌ。

然后Master会拿SNꞌ跟#2的NESN相比：

• 两者不等，说明slave已经收到了#1包，并期待master发一个新的包给它，此时Master会把SNꞌ增1，形成#3包的SN，表示这个数据包是一个新包，然后发出去；

• 两者相等，说明slave没有收到#1包，此时master需要重传。

Master还会拿NESNꞌ跟#2的SN相比：

• 两者相等，说明#2包为新包，然后Master会把NESNꞌ增1，形成#3包的NESN发出去，告诉slave我已经收到#2包了并期待你的下一个包；

• 两者不等，说明#2包为重传包。

注意：大家可以从上述表格发现一个规律，就是同一方向相邻的两个数据包，他们的NESN和SN与另一个包的NESN和SN是相反的，比如#3 NESN = #1 #NESN ，#3 SN = #1 #SN ，同样#2和#4 各自的NESN和SN是相互相反的。

我们可以用下面的流程图来描述上述过程。

• MD（1bit），more data，用来指示对方我还有数据包要传，请继续打开射频窗口准备接收。比如Nordic nRF51822一个connection interval可以发6个包或者更多的包（也就是说，一个connection event包含多个数据包交互），用的就是MD来实现的。以notify命令为例，设备（Server）notify第一个数据包并将MD置1，Client（比如手机）收到这个notify命令后，就知道Server还有数据包要传，此时手机可以继续发一个空包给设备，以让设备把第二个notify命令发过来，详情如下所示。注：Master为手机（Client），Slave为设备（Server）。

Payload Length or Data Length，BT4.0/4.1定义如下所示，这就是蓝牙4.0/4.1一个包只能传20个字节的根源。

BT4.2之后，Payload length 8 bits全部用来表示长度，这样的话，payload size最大可达251字节（255 – MIC size）。

Bluetooth LE连接建立之后，可以动态更改data length长度（默认为27字节），这个特性叫做Data Length Extension（DLE），DLE是通过Link layer命令：LL_LENGTH_REQ和LL_LENGTH_RSP来实现的。

Data length直接跟蓝牙芯片的射频能力有关，像Nordic的nRF51822只支持BT4.1的Data length，就是因为PHY层已经做死了，无法扩展，但Nordic最新的nRF52832和nRF52840，就都支持DLE，即data length最大可到251字节。

L2CAP length，2字节长度，表示后面information payload的长度，information payload最大长度除了受这个L2CAP length字段约束，同时还受MTU的限制。MTU，Maximum Transmission Unit，是ATT层与L2CAP层可以交互的最大数据长度，或者说是Client与Server可以交互的最大长度。

总结一下，蓝牙spec里面定义了2个长度字段：LL data length和L2CAP length，同时ATT层还定义了一个MTU，以限制ATT PDU最大长度。LL data length可以通过LL_LENGTH_REQ和LL_LENGTH_RSP来动态改变，MTU size则可以通过后面要讲到的Exchange MTU Request和Exchange MTU Response来改变，而L2CAP length无法动态改变，也就是说不能超过65535。

L2CAP CID，2字节长度，逻辑通道的ID，Bluetooth LE使用固定的通道编号，也就是说虽然蓝牙spec里面也允许Bluetooth LE使用connection oriented channel，但大部分Bluetooth LE协议栈实现的时候都是使用固定的通道编号，通道编号定义如下所示：