Android下bluedroid、bluetooth apk介绍_bluetooth bta

前言

本文档主要介绍android平台下bluetooth的应用层软件，先介绍bluetooth应用层的框架，接着分别介绍Bluedroid层软件、Bluetooth应用程序（Bluetooth.apk），Bluetooth framework层，最后完整分析一些蓝牙的操作流程。基于android 5.1的平台，涉及的bluetooth硬件为realtek的蓝牙。文档主要针对蓝牙的初学者，提供基础的学习指导。

1 Bluetooth应用层框架介绍

要介绍android平台bluetooth应用层的软件，首先介绍一下bluetooth的应用层整体框架，如图1为android下的bluetooth的框架。

图1 bluetooth应用层框架
 Applications：Android蓝牙应用程序，就是使用蓝牙的API的程序；
 java Framework：提供给应用使用的API，我们平时使用的BluetoothAdapter，BluetoothDevice，BluetoothSocket等；
 BluetoothAPP：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；
这里Bluedroid分为三部分：
 BTIF(Bluetooth Interface）：提供所有Bluetooth.apk需要的API（使用HAL）
 BTA(Bluetooth Application)：蓝牙应用，一般指蓝牙的Profile的Bluedroid实现。
 Stack：实现所有蓝牙底层的操作，其中还要分为btm(Bluetooth manager),btu(Bluetooth Upper Layer)等。

2 Bluedroid软件介绍

在第一节的bluetooth应用层框架图中，已可看到bluedroid的一个架构，但bluedroid与底层的接口就没表示出来。图2为bluedroid各层交互的框架图。

图2 bluedroid框架图
下面再看一下bluedroid下的目录结构及每个目录的功能。

图3 bluedroid目录结构
 audio_a2dp_hw: Implements hal for bluedroid a2dp audio device。 a2dp在bluedroid中的hal层实现。它通过socket与stack通信（通信机制实现参考udv目录下的uipc）；
 bta：buetooth application layer，实现应用层的一些接口，但都由Btif层进行管理和调用。
Ag：audio gateway (AG) subsystem of BTA
Ar：implementation for the audio/video registration module.
Av：implementation of the API for the advanced audio/video (AV)
* subsystem of BTA, Broadcom’s Bluetooth application layer for mobile
* phones.
Dm：API implementation file for the BTA device manager
Fs: implementation file for the file system call-in functions. //phone
Gattr: the GATT server and client implementation
Hh：host hid
 btif：all BTIF functions accessed from main bluetooth HAL（与android的Bluetooth apk的jni层通信的接口，真正的为app提供interface的接口）；
 conf：是Bluedroid的一些配置文件；
 embdrv: 主要负责sbc编码，SBC是由蓝牙特别兴趣组(SIG)提出的一种用于蓝牙设备标准音频编解码器的高效编码方法。在蓝牙技术的A2DP的音频数据规格中，SBC是用来保持互连能力的一个十分重要的音频数据编码方法，它是MP3和MPEG-4 AAC的规定选项；
 gki/osi：general kernel interface/os interface，针对os的移植层，包括多任务和timer实现，实际就是为stack代码提供一个抽象的多任务和时间控制环境，达到可移植的目的；
 hci：host control interface，实现hci的协议，并连接stack层与底层通信的实现;
 main：处理配置信息，各个模块的初始化，连接btif与hci，提供btif控制hci的接口;
 stack: 协议栈代码，各种profile；
 udrv：代码作用是跟a2dp端进行socket通信，处理命令和a2dp数据pcm流，media task调用这里的接口，实际就是跟audio_a2dp_hw 的audio hal通信；
 utils:杂项，很简单，目前就是提高a2dp任务优先级的函数；
 vnd: vendor specific feature for BLE；

其中还有一个bt vendor没包含在bluedroid中，对于realtek的蓝牙，都是使用相同的bluedroid，但不同的蓝牙模块有不同的bt vendor库，该vendor库的功能是给蓝牙模块上、掉电，打开、关闭、配置串口，download fw（usb接口蓝牙的download fw在驱动内实现）。

2.1 Bluedroid对上层接口

Bluedroid与上层有多个接口， bluedroid\btif\src\bluetooth.c为一个主要接口，负责蓝牙的开关及基本控制， bluedroid\audio_a2dp_hw\audio_a2dp_hw.c专门针对a2dp的控制，还有部分profile也提供一些接口，这些接口为不同profile的独立接口。其中bluetooth.c实现一系列接口，由上层调用来控制蓝牙，同时在初始化的时候，上层会传递过来一个回调接口，当bluedroid有消息或结果需要通知上层时，就通过该回调接口。但像蓝牙的opp、hid等profile的数据就不是通过接口传递的，都是创建socket接口来交互数据的。

\bluedroid\btif\src\bluetooth.c
static const bt_interface_t bluetoothInterface = {
    sizeof(bluetoothInterface),
    init,
    enable,
    disable,
    get_recv_byte,
    get_send_byte,
    cleanup,
    get_adapter_properties,
    get_adapter_property,
    set_adapter_property,
    get_remote_device_properties,
    get_remote_device_property,
    set_remote_device_property,
    get_remote_service_record,
    get_remote_services,
    start_discovery,
    cancel_discovery,
    create_bond,
    remove_bond,
    cancel_bond,
    get_connection_state,
    pin_reply,
    ssp_reply,
    get_profile_interface,
    dut_mode_configure,
    dut_mode_send,
#if BLE_INCLUDED == TRUE
    le_test_mode,
#else
    NULL,
#endif
    config_hci_snoop_log,
    set_os_callouts,
    read_energy_info,
};
hardware\libhardware\include\hardware\bluetooth.h
typedef struct {                                /* 蓝牙接口结构体定义 */
    /** set to sizeof(bt_interface_t) */
    size_t size;
    /**
     * Opens the interface and provides the callback routines
     * to the implemenation of this interface.
     */
    int (*init)(bt_callbacks_t* callbacks );

    /** Enable Bluetooth. */
    int (*enable)(void);

    /** Disable Bluetooth. */
    int (*disable)(void);
    /** Get Bluetooth recv */
    int (*get_recv_byte)(void);

    ……  /* 省略中间代码 */

    int (*read_energy_info)();
} bt_interface_t;
\bluedroid\btif\src\bluetooth.c
static int init(bt_callbacks_t* callbacks )   /* 初始化时，上层传递下来的回调接口结构体 */
{
ALOGI(“init”);

/* sanity check */
if (interface_ready() == TRUE)
        return BT_STATUS_DONE;

/* store reference to user callbacks */
    Bt_hal_cbacks = callbacks; 

    /* add checks for individual callbacks ? */

    bt_utils_init();

    /* init btif */
    btif_init_bluetooth();

    return BT_STATUS_SUCCESS;
}
hardware\libhardware\include\hardware\bluetooth.h
/** Bluetooth DM callback structure. */           /* 回调结构体 */
typedef struct {
    /** set to sizeof(bt_callbacks_t) */
    size_t size;
    adapter_state_changed_callback adapter_state_changed_cb;
    adapter_properties_callback adapter_properties_cb;
    remote_device_properties_callback remote_device_properties_cb;
    device_found_callback device_found_cb;
    discovery_state_changed_callback discovery_state_changed_cb;
    pin_request_callback pin_request_cb;
    ssp_request_callback ssp_request_cb;
    bond_state_changed_callback bond_state_changed_cb;
    acl_state_changed_callback acl_state_changed_cb;
    callback_thread_event thread_evt_cb;
    dut_mode_recv_callback dut_mode_recv_cb;
    le_test_mode_callback le_test_mode_cb;
    energy_info_callback energy_info_cb;
} bt_callbacks_t;
其中在get_profile_interface函数中会返回各种profile提供的接口。
\bluedroid\btif\src\bluetooth.c
static const void* get_profile_interface (const char *profile_id)
{
    ALOGI("get_profile_interface %s", profile_id);
    /* sanity check */
    if (interface_ready() == FALSE)
        return NULL;
    /* check for supported profile interfaces */
    if (is_profile(profile_id, BT_PROFILE_HANDSFREE_ID))
        return btif_hf_get_interface();
    if (is_profile(profile_id, BT_PROFILE_HANDSFREE_CLIENT_ID))
        return btif_hf_client_get_interface();
    if (is_profile(profile_id, BT_PROFILE_SOCKETS_ID))          /* rfcomm使用 */
        return btif_sock_get_interface();
    if (is_profile(profile_id, BT_PROFILE_PAN_ID))
        return btif_pan_get_interface();
    if (is_profile(profile_id, BT_PROFILE_ADVANCED_AUDIO_ID))
        return btif_av_get_src_interface();
    if (is_profile(profile_id, BT_PROFILE_ADVANCED_AUDIO_SINK_ID))
        return btif_av_get_sink_interface();
    if (is_profile(profile_id, BT_PROFILE_HIDHOST_ID))
        return btif_hh_get_interface();
    if (is_profile(profile_id, BT_PROFILE_HEALTH_ID))
        return btif_hl_get_interface();
    if (is_profile(profile_id, BT_PROFILE_MAP_CLIENT_ID))
        return btif_mce_get_interface();
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