于忠军

于忠军

蓝牙协议栈专家

Thursday, 13 August 2020 08:37

传统蓝牙HCI流控(HCI flow control)

流控制用于在主机和主机控制器之间,避免传送到主机控制器的未应答远程设备的 ACL 数据溢出主机控制器数据缓冲区。主机(蓝牙协议栈)负责管理主机控制器(蓝牙芯片)的数据缓冲区。流控分为两种:

1)蓝牙协议栈到蓝牙芯片的流控

2)蓝牙芯片到蓝牙协议栈的流控

HCI event是蓝牙芯片发送给协议栈的事件
Thursday, 13 August 2020 08:27

蓝牙HCI command/event/acl/sco格式介绍

蓝牙协议栈跟蓝牙芯片都是使用统一的数据来交互的,由SIG规定(备注:部分芯片有HCI vendor命令),一般交互的有以下几种类型(注意:如果没有特别声明,所有的数据)

1) HCI command,由蓝牙协议栈给蓝牙芯片发送命令,来控制芯片行为,分几个OGF(Groups)在后面小节讲HCI command的时候会介绍。

2)HCI event,由蓝牙芯片上报事件给蓝牙协议栈的事件

3)HCI acl数据,蓝牙协议栈跟蓝牙芯片双向交互的L2CAP以及上层数据

4)HCI sco,蓝牙协议栈跟蓝牙芯片交互的SCO音频是数据

5)HCI iso,蓝牙协议栈跟蓝牙芯片交互的BLE audio的数据(Core 5.2才增加)

HCI提供了访问bluetooth host/control的统一接口,通俗来讲,就是定义了特定的格式由蓝牙协议栈来控制蓝牙芯片来做相应的动作(比如inquiry,connect,disconnect)。并且由蓝牙芯片回应蓝牙协议栈状态以及事件消息

我个人是把Wireshark分为以下几个部分

1)菜单栏位

2)工具栏位

3)视图栏位

4)选中包汇总栏位

5)选中包raw data栏位

Btsnoop用于记录蓝牙协议栈跟芯片交互的数据,一般用于在分析蓝牙问题的时候有很大的用途,能够快速定位问题所在,当然对于学习蓝牙协议栈也有很大的用途,我们后续的教程也是基于btsnoop来分析协议。

在android手机中也有开启btsnoop的功能,在开发者选项中勾中这个就开启了btsnoop功能。

蓝牙Transport就是蓝牙的硬件发送协议,硬件的传输介质有:UART/USB/SDIO,那么Transport就是在特定的硬件传输介质上增加了一些协议,比如我们本节将的H4就是在UART上增加了一个小协议,H4算是最简单的一个协议,只是在数据前面加一个Type,了解过蓝牙HCI的一般都会知道蓝牙协议栈(Host)跟芯片(Controller)一般是通过HCI数据来沟通,那么H4就是在HCI数据前面加上一个TYPE。一共有5中type,如下:

1)HCI COMMAND:由蓝牙协议栈发送给芯片的命令

2)HCI EVENT:由蓝牙芯片上报给蓝牙协议栈的事件

3)HCI ACL:蓝牙协议栈跟蓝牙芯片双向交互的普通数据

4)HCI SCO:蓝牙芯片跟蓝牙协议栈双向交互的通话/语音识别等音频数据

5)HCI ISO(这部分是在core5.2才添加):用于发送LE audio

架构图从最底下开始大概说明,在后续章节也会逐一展开

HW层:这里就是蓝牙芯片层,包含以下几个部分

1)RF(RADIO):射频层,本地蓝牙数据通过射频发送给远端设备,并且通过射频接收来自远端蓝牙设备的数据

2)BB(BASEBAND):基带层,进行射频信号与数字或语音信号的相互转化,实现基带协议和其它的底层连接规程。

3)LMP(LINK MANAGER PROTOCOL):链路管理层,负责管理蓝牙设备之间的通信,实现链路的建立、验证、链路配置等操作

4)HCI(HOST CONTROLLER INTERFACE):主机控制器接口层,HCI层在芯片以及协议栈都有,芯片层面的HCI负责把协议栈的数据做处理,转换为芯片内部动作,并且接收到远端的数据,通过HCI上报给协议栈。

5)BLE PHY:BLE的物理层

6)BLE LL:BLE的链路层

TRANSPORT层:此部分在硬件接口(UART/USB/SDIO)实现HOST跟CONTROLLER的交互,此部分会分为以下几个协议,在后续章节会对transport协议做详细的说明

1)H2:USB的transport

2)H4:  UART的transport

H4是UART传输种最简的一个Transport,只是在HCI raw data的前面加一个type就行,如下HCI一共有五种HCI data:

* HCI COMMAND:由蓝牙协议栈发送给芯片的命令

* HCI EVENT:由蓝牙芯片上报给蓝牙协议栈的事件

* HCI ACL:蓝牙协议栈跟蓝牙芯片双向交互的普通数据

* HCI SCO:蓝牙芯片跟蓝牙协议栈双向交互的通话/语音识别等音频数据

* HCI ISO(这部分是在core5.2才添加):LE audio用的数据包格式

市面上大致有这几种蓝牙,其中优缺点也是我个人见解,大家一看就好,至于有不同意见,可以交流。

1. SOC蓝牙单芯片方案

2. SOC蓝牙+MCU方案

3. 蓝牙host + controller分开方案 

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