Android Bluetooth架构_com.android.bluetooth

Android Bluetooth架构

Android系统蓝牙的整体架构

Applications：Android蓝牙应用程序，就是使用蓝牙的API的程序；
Framework：提供给应用使用的API，我们平时使用的BluetoothAdapter，BluetoothDevice，BluetoothSocket等；
Bluetooth Service：即Bluetooth APP(Bluetooth.apk)这个应该也是属于java framework范畴，不过由于它比较特殊，所以独立出来，提供所有的上层服务以及与Bluedroid底层进行交互。其中btAdapter主要提供蓝牙的基本操作，比如enable, disable, discovery, pair, unpair, createRfcomm等，其他的就都是Profile的各自的Service了；
Bluedroid：蓝牙协议栈，提供所有蓝牙的实际操作，开关蓝牙，蓝牙的管理，搜索管理，链路管理，各种profile的实现，包括HCI，ACL，SCO，L2CAP，各种profile等；

整个系统的架构很简单，因为大多的事情都是在Bluedroid层里面做的，上层只管去Call和Callback就是了，这部分我们在后面分析代码做详细分析。

Bluetooth Framework层介绍

Bluetooth framework层的作用只要是连接bluetooth service，为其它应用提供使用蓝牙的接口，起连接上下层的作用，没有太多的逻辑，下面只给出概要框图，不做过多描述。

From: https://blog.csdn.net/zjli321/article/details/52402968

BlueDroid架构介绍

From: https://blog.csdn.net/zjli321/article/details/52402968

BlueDroid主要分为3个部分：BTIF, BTA, Stack
BTIF：作为bluedroid与上层java framework的通道，提供bluedroid对外的接口，提供所有Bluetooth.apk需要的API
BTA：提供各种profile的实现和处理
Stack：协议实现与连接管理
BTE：提供具体芯片相关的fops
BTU：承接BTA与HCI
BTM：蓝牙配对与链路管理
HCI：读取或写入数据到蓝牙hw

下文未标注部分均来自: https://segmentfault.com/a/1190000002982295

Java Application/JNI

Bluetooth app运行于Java层，并通过JNI和协议栈的接口（stack’s Interface Layer，BTIF）进行如下交互：
JNI层的作用是将Java调用转化为C函数的调用，同时为应用和协议栈提供了调用/回调的交互能力。

BTIF (Bluetooth Profile Interface)

作为bluedroid与上层java framework的通道，提供了操作接口.
Bluetooth Profile Interface在Bluetooth Application task (BTA)和JNI层之间充当了胶水层的角色，对上层（JNI）提供了所有profile功能性的接口。这一层上有一个Bluetooth Interface Instance，所有Profile的操作函数都注册在其中（GAP, AV, DM, PAN, HF,HH, HL, Storage, Sockets）。Client应用通过操作这个Instance来操作Profile。

BTA

BTA用于和Bluetooth Application层交互，实现蓝牙设备管理、状态管理以及一些Profile的操作和状态机。
BTA是Bluetooth Application的缩写，从上层下来的请求都要经过这个BTA层，通过发送消息的方式将请求丢到BTA层中处理。
所有BTA消息送到BTU_TASK中，由bta_sys_event来处理；如果是Gatt相关的消息，由bta_gatt_hdl_event处理。

Profile状态机包含以下几个主要组成部分：
BTA_profilexx_act.c：包含对应Profile的“Action”函数，一般来说由Profile状态机调用。
BTA_profilexx_api.c: 对应Profile的API的具体实现。通常它们是提供给用户使用，完成usecase的函数和回调
BTA_profilexx_ci.c：对应Profile的“call-in”函数的实现（供Profile以外的模块调用）
BTA_profilexx_co.c: 对应Profile的“call-out”函数的实现（调用Profile以外的模块）
BTA_profilexx_main.c: 对应Profile的状态机和处理协议栈上传消息的handler的具体实现。主要负责维护Profile状态的变化及其引起的“Action”

BTE

BTE提供具体芯片相关的fops。通过HCI与厂商蓝牙芯片交互以实现了蓝牙协议栈的通用功能和相关协议。BTE还包括一个统一内核接口（GKI）。

HCI and HAL Layers

HCI层由libbt-hci共享库组成，负责通讯层（transport layer，如UART H4或者SMD channel）和协议栈之间的交互。HCI层抽象了BTE的ops，将BTE的ops抽象成bluedroid的接口。
HAL层libbt-vendor共享库组成，是各厂商的解决方案的特定实现。HAL层实现了各厂商对OPCODE的处理逻辑，这些OPCODE声明在HCI层的bt_vendor_lib.h中。

Core Stack

核心协议栈（Core Stack）会被编译成一个linux动态库，其中包含的模块如下图所示。每一个模块都由api函数和函数回调接口组成。

TASK管理

Bluedroid中，协议栈，蓝牙规范和蓝牙应用都运行在一个用户进程"com.android.bluetooth"之中。
蓝牙代码在以下四种task代表的上下文（context）中运行：

• BTIF_TASK
• BTU_TASK
• A2DP_MEDIA_TASK
• GKI_TIMER_TASK
  task之间通过消息（message）来交换信息。
  调用JNI层的API函数会通过消息转发机制，在BTIF_TASK中执行。
  JNI，HAL回调在BTIF_TASK中执行。
  有需要时，BTIF_TASK中的调用可切换到BTU_TASK中执行。
  蓝牙规范（Profiles）和协议的实现代码在BTU_TASK中执行。
  蓝牙传输驱动程序中有一条rx线程（bt_hc_worker_thread）负责从UART/SMD中读取数据。

GKI模块

内核统一接口。该层是一个适配层，适配了OS相关的进程、内存相关的管理，还可以用于线程间传递消息 。主要通过变量gki_cb实现对进程的统一管理。GKI模块在Bluedroid中主要用于线程间通信。

蓝牙总体流程图

从流程图我们可以看出来 蓝牙应用通过binder和系统蓝牙Service进行通讯 ,然后通过Jin与蓝牙HAL层进行通讯.
From: https://blog.csdn.net/ChaoLi_Chen/article/details/108285847

Bluetooth各模块总图

From: https://blog.csdn.net/javon_hzw/article/details/48731281

bluedroid的通用架构框图

From: https://blog.csdn.net/xiaojsj111/article/details/12647923

名词解释

HAL ：HardwareAbstraction Layer
Btif ：Bluetooth interface
Bta ：Bluetooth application
Btu ：Bluetooth uper layer
Bte ：Bluetooth embedded layer
Btm ：Bluetooth device manager
CO ： callout\CI: call in
HF ： Handsfree Profile
HH ：HID Host Profile
HL ：Health Device Profile
AV ：audio\vidio
Ag ：audiogateway
Ar ：audio/videoregi stration
Gattc ：GATT client
Gatts ：GATT server
BLE ：Bluetooth Low Energy