BLE 吞吐量測試¶

兩塊 IPRO7AI Reef EVK 燒錄同一個 ipro_throughput_test 韌體，一塊當 Slave（peripheral），另一塊當 Master（central），透過自訂 GATT 服務灌送資料。完成後您會得到兩個方向在 1M 與 2M PHY 下的吞吐量，並能與 SDK 在相同條件下的實測值比對：Reef 對 Reef、2M PHY 可達 1.34 Mbps，1M PHY 可達 747 kbps。

前置需求¶

兩塊 IPRO7AI Reef EVK，各自以 USB-C 供電，SW8 在 PWR。每塊板子的 U6 各接一個 IPRO Debug Probe（或 3.3 V USB 轉 UART 線），接法見 IPRO7AI Reef EVK。
已完成第一個 FreeRTOS 應用，並依準備開發環境安裝 IntelProCube 0.7.0.1 命令列燒錄工具。
每塊板子各開一個可輸入指令的序列埠終端程式（115200 8N1，見燒錄與序列埠）。

分清楚兩塊板子的序列埠

IPRO Debug Probe 在電腦上出現為 IPRO7 CMSIS_DAP，有兩個序列埠：名稱以 02 結尾的是板子的主控台（Reef 的 UART0），04 是 CCI 橋接。先只接第一塊板子的探針，記下出現的埠（macOS 執行 ls /dev/cu.*，Linux 執行 ls /dev/ttyACM* /dev/ttyUSB*，Windows 看裝置管理員的 COM 埠），再接第二塊。下文以「Slave 板」與「Master 板」稱呼兩塊板子，可以在兩塊板子上各貼標籤。

步驟¶

建置 Reef 設定：
```
make -C apps/bluetooth/ble/ipro_throughput_test DEFCONFIG=defconfig_reef
```
產出：apps/bluetooth/ble/ipro_throughput_test/build_reef/build_out/ipro_throughput_test_IPRO7.bin。連結器的記憶體用量表顯示約 360 KB Flash，以及 224 KB OCRAM 區域中的約 205 KB。

燒錄兩塊板子：兩塊板子燒錄同一個檔案，各用自己的序列埠，一次燒一塊。先讓板子進入下載模式：按住 SW1（BOOT）、按一下 SW2（RESET）、放開 SW1；板上韌體有 shell 時，也可以在它的主控台輸入 reboot_dl。再於 IntelProCube 目錄下執行：

macOSLinuxWindows

./ipro_iot_tool_macos --chipname ipro7 --chip-variant IPRO7AI \
    --port /dev/cu.usbserial-XXXX --baudrate 921600 \
    --firmware <SDK>/apps/bluetooth/ble/ipro_throughput_test/build_reef/build_out/ipro_throughput_test_IPRO7.bin

./ipro_iot_tool_linux --chipname ipro7 --chip-variant IPRO7AI \
    --port /dev/ttyUSB0 --baudrate 921600 \
    --firmware <SDK>/apps/bluetooth/ble/ipro_throughput_test/build_reef/build_out/ipro_throughput_test_IPRO7.bin

.\ipro_iot_tool.exe --chipname ipro7 --chip-variant IPRO7AI `
    --port COM5 --baudrate 921600 `
    --firmware <SDK>\apps\bluetooth\ble\ipro_throughput_test\build_reef\build_out\ipro_throughput_test_IPRO7.bin

兩次燒錄的輸出都要有 [All Success]（工具失敗時也以 0 結束）。燒錄前先關掉占用該序列埠的終端程式。

開啟兩個主控台並重置：兩個終端機都以 115200 baud 開啟，按各板的 SW2。重置後約 7 秒，主控台印出 BLE initialized：Reef 沒有 32.768 kHz 晶振，控制器先檢查 32 kHz 時脈來源，印出 XTAL32K rejected 後改用 RC32K，所以需要一點時間。以下訊息省略行首的等級、時間等欄位。

建立連線：先在 Slave 板輸入：

tp slave

TP_APP: Slave started - advertising as 'IPRO-TP-TEST'

再在 Master 板輸入：

tp master

Master 會掃描 IPRO-TP-TEST 並自動連線。等 Master 印出最後一行再繼續：

TP_APP: Found target: IPRO-TP-TEST RSSI:<訊號強度> Addr:<位址>
TP_APP: Connected: <位址>
...
TP_APP: MTU exchange complete: MTU=247
...
TP_APP: Notifications enabled - ready for test

設定連線參數與 PHY：在 Master 板輸入（tp conn 的單位是 1.25 ms，40 即 50 ms）：
```
tp conn 40 40
tp phy 2
tp status
```
兩塊板子都會印出 Connection params updated: interval=40 … 與 PHY updated: TX=2 RX=2；tp status 顯示 Connection Interval: 50.00 ms 與 PHY: 2M。

量測下行（Slave → Master，notification）：先在 Master 板輸入 tp stats 並記下 RX bytes，再在 Slave 板輸入：

tp start 244 10

測試期間 Slave 每秒印出一行統計，10 秒後印出總結：

[TP] TX: <封包數> pkts, <位元組數> bytes, <速率> Kbps | RX: 0 pkts, 0 bytes, 0.0 Kbps | Err: 0
...
=== Throughput Test Statistics ===
Duration: <毫秒> ms
TX: <封包數> packets, <位元組數> bytes, <速率> Kbps (<速率> KBps)
RX: 0 packets, 0 bytes, 0.00 Kbps (0.00 KBps)
Errors: 0
Connection: interval=50.00ms, PHY=2M
==================================

測試結束後再在 Master 板輸入一次 tp stats。

量測上行（Master → Slave，write without response）：反過來做一次：先在 Slave 板輸入 tp stats，再在 Master 板輸入 tp start 244 10，結束後於 Slave 板再輸入 tp stats。
改用 1M PHY 再量一次：在 Master 板輸入 tp phy 1，重複步驟 6 與 7。要同時量測兩個方向，就在兩塊板子上同時輸入 tp start 244 10。

確認結果¶

傳送端總結中的 TX 速率，是 Host 協定堆疊接受的封包數換算而來，與實際送達只差幾個封包。接收端的 RX 計數器會跨測試累加，總結中的 RX 速率沒有意義。要算出實際送達的速率，請用接收端測試前後兩次 tp stats 的 RX bytes 差值：

送達速率 (kbps) = (RX bytes 差值 × 8) ÷ 測試毫秒數

把結果與下一節的參考值比對。數值遠低於參考值時，先用 tp status 確認連線間隔與 PHY，再看影響吞吐量的因素。

參考值¶

以下是 SDK 隨附於 ipro_throughput_test README 的實測值（2026-10-07）：兩塊 IPRO7AI Reef EVK、預編譯 link2 控制器函式庫、ATT MTU 247、DLE 251 octets、244 bytes 酬載、灌送 8 秒，速率以接收端實際收到的封包計算。「下行」為 Slave → Master 的 notification，「上行」為 Master → Slave 的 write without response。

PHY	連線間隔	下行／上行，`CONFIG_IPRO7_BLE_HOTCODE=y`（隨附設定）	下行／上行，關閉該選項
2M	7.5 ms	1055／1056 kbps	891／957 kbps
2M	15 ms	1180／1180 kbps	921／930 kbps
2M	30 ms	1315／1315 kbps	737／788 kbps
2M	50 ms	1342／1333 kbps	593／642 kbps
1M	7.5 ms	526／525 kbps	437／492 kbps
1M	15 ms	656／656 kbps	559／554 kbps
1M	30 ms	722／721 kbps	584／551 kbps
1M	50 ms	747／746 kbps	535／568 kbps

兩個方向同時傳送時（CONFIG_IPRO7_BLE_HOTCODE=y，每個方向的速率）：2M PHY、50 ms 為 782／783 kbps，30 ms 為 719／719 kbps，15 ms 為 653／654 kbps；1M PHY、50 ms 為 389／390 kbps。以 20 bytes 酬載（對應 MTU 23）在 1M PHY 測試時約 165 kbps，Coded S8 PHY 下行約 34 kbps。

影響吞吐量的因素¶

空中時間：一個 251 octets 的資料 PDU 加上空的確認封包與兩段封包間隔，在 2M PHY 約 1.39 ms、1M PHY 約 2.47 ms，所以 244 bytes 酬載的上限約為 2M 1.40 Mbps、1M 790 kbps。
連線事件長度：控制器會提早結束每個連線事件以安排下一個，間隔越短，損失的比例越高。7.5 ms 間隔只容得下約四個 2M 封包（約 1.05 Mbps），所以大量資料傳輸適合 30–50 ms 間隔；在意延遲時用 15 ms，2M 仍有 1.18 Mbps。
CPU：程式碼在 Flash 上執行時，每個封包的處理時間比封包在空中的時間還長，吞吐量就受 CPU 限制。隨附設定的 CONFIG_IPRO7_BLE_HOTCODE=y 把 BLE 每封包的處理路徑放到 OCRAM 執行；這需要約 88 KB 的 OCRAM，而且不能與 AI+MM 記憶體配置或低功耗設定（CONFIG_HAL_LP、CONFIG_IPRO_PM_*、CONFIG_OCRAM_NORET_SPLIT）同時使用。
先看 CPU，再調緩衝區：在傳送端先輸入 tp cpu，開始測試，結束後再輸入一次 tp cpu。IDLE 的比例遠低於 50% 表示 CPU 是瓶頸，加大主機或控制器的緩衝區也沒有幫助。
小封包：ATT MTU 23（20 bytes 酬載）時連線間隔幾乎沒有影響，1M PHY 約 165 kbps。
Coded PHY 未調校：應用要求的最大傳送時間為 2120 µs，在 Coded S8 每個 PDU 只放得下約 27 octets。

defconfig_reef 只是把 .config 的 CONFIG_EVB=y 換成 Reef 板級設定，兩者的 BLE 設定相同：

apps/bluetooth/ble/ipro_throughput_test/defconfig_reef（節錄）

CONFIG_IPRO_BLE_CTLR_LIB="link2"
CONFIG_IPRO_BLE_CTLR_FEATURE="bt52"
CONFIG_BT_CONN=2
CONFIG_EM_SIZE=32
CONFIG_BT_L2CAP_TX_BUF_COUNT=10
CONFIG_BT_CONN_TX_MAX=10
CONFIG_IPRO7_BLE_HOTCODE=y
CONFIG_FREERTOS_TIMER_TASK_STACK_WORDS=1024

指令參考¶

指令	說明
`tp slave`	以 peripheral 啟動並開始廣播 `IPRO-TP-TEST`
`tp master [addr]`	以 central 啟動、掃描並連線；可指定位址 `XX:XX:XX:XX:XX:XX`
`tp start [size] [sec] [interval_ms]`	由本板開始傳送
`tp stop`	停止測試；未在測試時則中斷連線
`tp stats`	顯示統計
`tp status`	顯示角色、狀態、連線間隔與 PHY
`tp phy <1\\|2\\|3>`	要求 1M、2M 或 Coded PHY
`tp conn <min> <max>`	要求連線間隔，單位 1.25 ms（latency 0、supervision timeout 1 秒）
`tp interval <ms>`	變更進行中測試的傳送間隔
`tp cpu`	自上次 `tp cpu` 以來各任務的 CPU 比例與最小剩餘堆疊
`tp help`	顯示指令說明

tp start 的參數：size 預設 244（20–244 bytes）；sec 預設 10，0 表示直到 tp stop；interval_ms 省略時為灌送模式（flood），指定 1–1000 則為封包間隔。

疑難排解¶

症狀	原因	處理
燒錄出現 `flash jedec id: 00000000` 或 `IPRO FLASH MATCH TYPE FAIL`	Flash 腳位設定不符，或板子未進入下載模式	確認命令有 `--chip-variant IPRO7AI`，並先進入下載模式
燒錄時無法開啟序列埠	終端程式還開著同一個埠	先關掉終端程式再燒錄
每次重試都出現 `IPRO FLASH WRITE CHECK FAIL`	某些映像檔會發生	在 IntelProCube 的 ini 設定 `decompress_write = false` 後燒錄，完成後改回
Master 連到別塊板子	附近有多個 `IPRO-TP-TEST` 在廣播	關閉其他測試板，或用 `tp master XX:XX:XX:XX:XX:XX` 指定 Slave 的位址
`Cannot start test - notifications not enabled by client`	連線後的服務探索尚未完成	等 Master 印出 `Notifications enabled - ready for test` 再開始
速率遠低於參考值	連線間隔或 PHY 不如預期，或 CPU 滿載	用 `tp status` 確認間隔與 PHY，再用 `tp cpu` 檢查傳送端
`tp phy 3` 後約 1 秒斷線（reason 0x08）	切換到 Coded PHY 時偶爾發生	重新連線後再切換一次

下一步¶

BLE 開發：控制器函式庫（link1_periph、link1、link2、link4）與 Host 設定。
LE Audio 入門：在 Reef 上執行 LE Audio 耳機範例。
範例：其他 BLE 應用與其 Reef 設定。
測試你的應用：用 serial_monitor.py 對每塊板子送出指令並等待結果，把量測寫成腳本。