藍牙工做流程

1 基礎知識介紹

1.1 縮略語

BTIF: Bluetooth Interface 
BTU : Bluetooth Upper Layer 
BTM: Bluetooth Manager 
BTE: Bluetooth embedded system 
BTA :Blueetooth application layer 
CO: call out\CI: call in 
HF : Handsfree Profile 
HH: HID Host Profile 
HL: Health Device Profile 
AV:audio\vidio 
ag: audio gateway 
ar: audio/video registration 
gattc: GATT client 
BLE: Bluetooth Low Energy

1.2 android藍牙結構

再把左邊的部分展開來看： 
 
再把它攤開來看： 

代碼分佈： 
frameworks/base/core/Java/Android/Bluetooth: 
frameworks/base/services/java/com/android/server/BluetoothManagerService.java: 
裏面提供java層使用的一些類和一些aidl文件，供其餘進程調用。打開和關閉藍牙的公共接口也在這裏面。 
packages/apps/Bluetooth：對應Bluetooth.apk，做爲系統的藍牙的核心進程而存在，com.android.bluetooth，調用framework的打開藍牙接口後會啓動該進程。其內部實現了多種上層藍牙模式：opp，hfp，a2dp，hdp，hid等，並經過JNI調用與hal層完成聯繫。 
/hardware/libhardware/include/hardware/bluetooth.h: hal層接口頭文件 
external/bluetooth/bluedroid：bluedroid官方協議棧 
packages/apps/Settings/src/com/android/settings/Bluetooth: setting中藍牙部分，界面相關 
bluedroid藍牙的調用方式：從apk到framework，framework再經過binder調用bluetooth應用，在經過應用層利用jni調用hal層實現藍牙的各類請求。

1.3 協議簡介

• Core Specification（核心規範），用於規定藍牙設備必須實現的通用功能和協議層次。它由軟件和硬件模塊組成，兩個模塊之間的信息和數據經過主機控制接口（HCI）的解釋才能進行傳遞。

• Profiles（藍牙應用規範），它從應用場景的角度爲藍牙技術的使用制定了不一樣的規範。這也是和大衆平常生活接觸最多的一部分。藍牙支持不少Profiles，下文將介紹幾種使用最普遍的藍牙應用規範

OPP：文件傳輸規範 
hfp：和電話相關，接聽、掛斷電話，以及鏈接sco通路 
a2dp：藍牙立體聲規範，其中包含avrcp規範，avrcp規範實現了聽歌時暫停、上下歌曲選擇等控制模式。目前藍牙耳機通常都支持這兩種規範。 
hid：人機交互規範，藍牙鼠標鍵盤等 
phap：電話號碼簿訪問協議 
hdp：藍牙醫療相關規範

2 打開藍牙

2.1 文件路徑

文件路徑： 
frameworks/base/core/java/android/bluetooth/BluetoothAdapter.java 
frameworks/base/services/java/com/android/server/BluetoothManagerService.java 
packages/apps/Bluetooth/src/com/android/bluetooth/btservice/AdapterService.java 
packages/apps/Bluetooth/src/com/android/bluetooth/btservice/AdapterState.java 
packages/apps/Bluetooth/jni/com_android_bluetooth_btservice_AdapterService.cpp 
hardware/libhardware/include/hardware/bluetooth.h 
external/bluetooth/bluedroid/btif/src/bluetooth.c

2.2 上層打開流程

先從framework提供的公共接口開始： 
打開藍牙使用BluetoothAdapter.java提供的方法getDefaultAdapter（），該方法中先獲取BluetoothManagerService.java提供的binder對象，而且用該對象建立BluetoothAdapter實例。 

獲取到BluetoothAdapter實例用，調用enable方法，BluetoothAdapter的enable方法會調用BluetoothManagerService.java的enable，直接看BluetoothManagerService.java，在其中enable方法會啓動一個service，這個service就是AdapterService。在啓動這個service以後，先不看這個service的具體動做，繼續看BluetoothManagerService會作什麼。 

在啓動這個AdapterService以後，先不看這個AdapterService的具體動做，繼續看BluetoothManagerService中的執行流程。在啓動AdapterService，會回調mConnection的onServiceConnected()方法，在該方法中發送MESSAGE_BLUETOOTH_SERVICE_CONNECTED 消息，在處理該消息時，作了下面三件事： 
一、獲得AdapterService返回的IBluetooth.aidl接口的實現類。 
mBluetooth = IBluetooth.Stub.asInterface(service) 
2.調用IBluetooth.aidl提供的接口註冊AdapterService的回調方法。 
這樣，不只BluetoothManagerService能夠經過aidl調用AdapterService中的方法，也實現了AdapterService能夠回調BluetoothManagerService中的方法。回調方法以下所示，記住這個回調方法，後面會講到。 
mBluetooth.registerCallback(mBluetoothCallback) 

三、第三件事就是調用IBluetooth.aidl提供的enable方法。下面就進入到AdapterService.java中。

下面就進入了package/apps下： 
首先看onBind方法，返回了一個對象mBinder。執行其中的enable方法， 

調用mAdapterStateMachine的sendMessage方法，發送USER_TURN_ON消息。。AdapterState.java是一個狀態機，有如下幾種狀態： 
mOffState：關閉 
mPendingCommandState：活動，打開中 
mOnState：打開 
初始狀態是mOffState。

發送消息後，在OffState狀態下處理消息，首先切換狀態到mPendingCommandState，而後調用adapterService.processStart()方法。 

繼續回到adapterService。執行以下代碼，啓動手機支持的全部profile， 

手機支持的全部profile以下： 
 
挨個啓動上面全部的服務。每一個服務啓動以後都會調用adapterService中的notifyProfileServiceStateChanged方法。該方法中發送MESSAGE_PROFILE_SERVICE_STATE_CHANGED消息。消息處理以下： 

若是全部服務都起來以後，給狀態機AdapterState發送消息AdapterState.STARTED。 
根據以上流程，如今狀態機在mPendingCommandState狀態，在該狀態下處理STARTED消息。代碼以下： 

終於看到native方法。 
對應的native方法在com_android_bluetooth_btservice_AdapterService.cpp中。調用了sBluetoothInterface結構體中的enable方法。該結構體的定義在bluetooth.h中，具體實如今bluetooth.c中。後面的代碼這裏不作具體分析。 

2.3 底層回調流程

回調主要使用 
HAL_CBACK(bt_hal_cbacks, device_found_cb, num_properties, properties); HAL_CBACK就是一宏定義，就是調用結構體中對應的方法。 

這裏重點看一下一個bt_callbacks_t結構體，定義在bluetooth.h中，以下 

初始化在bluetooth.c中，初始化的流程。

回到AdapterService.java，在服務啓動時調用了initNative方法。看下jni中的initNative方法： 

仍是sBluetoothInterface結構體，繼續看bluetooth.c文件，能夠看到init方法中將地址sBluetoothCallbacks賦值給bt_callbacks_t，也就是，回調結構體的地址指向了sBluetoothCallbacks，看下sBluetoothCallbacks的定義。任然在jni中定義。這樣在啓動AdapterService時將回調地址傳入了hal層。 
 
最後，在驅動層完成藍牙打開以後，會執行如下兩個回調方法： 
adapter_properties_callback：返回手機藍牙設備的地址、名稱、UUID等。 
adapter_state_change_callback：更新AdapterProperties中藍牙狀態，發送廣播通知藍牙狀態變化。

具體分析下adapter_state_change_callback。對應的jni方法爲：adapter_state_change_callback，方法執行如下方法。 
callbackEnv->CallVoidMethod(sJniCallbacksObj, method_stateChangeCallback, (jint)status); 
也就是回調java層代碼：JniCallback.java文件中stateChangeCallback方法。這時跳轉到AdapterState.java中，執行stateChangeCallback()方法；發送了ENABLED_READY消息。根據以上分析，這時狀態機還處於PendingCommandState，在該狀態下處理ENABLED_READY消息， 

作下面兩個動做：狀態切換到mOnState；更新adapterProperties中的藍牙狀態信息；通知藍牙狀態變爲打開。具體看下notifyAdapterStateChange方法。主要是調用了adapterService類的方法。 
adapterService.updateAdapterState(oldState, newState); 
來到adapterService類。 

能夠看到，看是執行該服務中註冊的回調方法。應該還能記得，以前在打開藍牙操做初期，在BluetoothManagerService中註冊了回調方法。所以又跳轉到framework中，執行回調方法。在該回調方法中，發送廣播通知藍牙狀態變化。

2.4 總結

藍牙打開的流程到這裏，藍牙打開從framework公共接口開始調用enable方法，執行到bluetooth.apk中，在該應用中經過jni註冊回調方法和調用hal層打開藍牙方法，在驅動層完成藍牙上電等操做後，經過hal-jni回調到應用層中，應用經過aidl回調通知framework藍牙狀態變化，framework發送廣播通知你們藍牙打開。

3 搜索藍牙

3.1 新增代碼路徑

packages/apps/Bluetooth/src/com/android/bluetooth/btservice/RemoteDevices.java 
packages/apps/Settings/src/com/android/settings/Bluetooth/*

3.2 搜索過程

BluetoothSettings.java中的startScanning命令，開始搜索。 
若是a2dp沒有在播放，就調用BluetoothAdapter.java中的startDiscovery()方法。 
而後又回到AdapterService中，調用startDiscovery方法。在該方法中直接進入到jni層。 

在jni層的函數中執行以下語句，依然是該結構體。 
int ret = sBluetoothInterface->start_discovery(); 
 
具體的底層搜索方法暫不往下追蹤。驅動層完成搜索以後，返回狀態，根據返回的消息進行處理。回調消息分以下幾種：包括搜索結果返回消息、搜索完成消息、搜索取消等。 
BTA_DM_INQ_RES_EVT 
BTA_DM_INQ_CMPL_EVT 
BTA_DM_DISC_RES_EVT 
BTA_DM_DISC_BLE_RES_EVT 
BTA_DM_DISC_CMPL_EVT 
BTA_DM_DI_DISC_CMPL_EVT 
BTA_DM_SEARCH_CANCEL_CMPL_EVT

當收到搜索結果放回消息以後，會執行如下回調方法。 
 
其中後面兩個參數：設備屬性個數和設備屬性。其中設備屬性包括：地址、名稱、信號強度等屬性。根據上面所講的回調方法初始化，直接找到jni層的對應回調方法，能夠看到會前後調用如下兩個方法。 

其中devicePropertyChangedCallback方法更新RemoteDevice類中的變量值。 
deviceFoundCallback方法發送BluetoothDevice.ACTION_FOUND廣播，通知setting中要更新界面顯示該設備。

4 藍牙配對

4.1 新增代碼路徑

packages/apps/Settings/src/com/android/settings/Bluetooth/* 
packages/apps/Bluetooth/src/com/android/bluetooth/btservice/ BondStateMachine.java 
packages/apps/Settings/src/com/android/settings/Bluetooth/BluetoothEventManager.java 
packages/apps/Settings/src/com/android/settings/Bluetooth/CachedBluetoothDevice.java

4.2 配對過程分析

在setting中點擊設備以後開始進行配對。調用BluetoothDevice的createBond方法，走到AdapterService.java中的createBond方法。驅動BondStateMachine中的狀態從StableState到 
PendingCommandState。而後調用jni層createBondNative方法。又來到hal層接口sBluetoothInterface： 
sBluetoothInterface->create_bond((bt_bdaddr_t *)addr); 
一樣，在底層完成配對以後進行回調： 

找到對應的回調方法，JniCallback.java中的 
void bondStateChangeCallback(int status, byte[] address, int newState) { 
mBondStateMachine.bondStateChangeCallback(status, address, newState); 
}

5 Opp文件傳輸

只有opp的彈框是bluetooth裏，其餘都是setting中彈框。

5.1 發送文件

點擊用藍牙分享文件後，會調用BluetoothOppLauncherActivity.java，其中會判斷當前藍牙是否打開，若是沒打開則進入BluetoothOppBtEnableActivity.java打開藍牙，若是已經打開，則直接進入BluetoothDevicePicker.java選擇傳輸文件設備選擇。

6 Map消息訪問profile

藍牙開啓後會啓動BluetoothMapService.java 
在BluetoothMapService.java調用了BluetoothMapMasInstance.java的startRfcommSocketListener（）方法，監聽rfcomm端的鏈接請求，若是有鏈接請求，調用BluetoothMapService 的 onConnect（）方法，在該方法裏發送廣播到setting中，setting彈框，用戶確認後發送廣播ACTION_CONNECTION_ACCESS_REPLY通知BluetoothMapService，BluetoothMapService收到廣播後調用onConnectHandler方法，調用startObexServerSession方法，啓動Obex傳輸通道。

7 AVRCP

1. 手機側主動改變狀態。註冊了一個RemoteControllerWeak（RemoteController），當手機端的播放器暫停、快進、快退、切歌等操做後，會調用遠程控制接口更新播放狀態、歌曲信息。mTrackChangedNT、mPlayStatusChangedNT、mPlayPosChangedNT三個變量的值決定是否會通知對端進行同步；這三個值有jni回調改變，即對端回調改變。

2. 對端主動改變狀態：1）快進、快退底層有回調handlePassthroughCmd，來通知avrcp實時更新進度條，並同步給對端。部分車載會上報快進、快退的keycode給手機端，播放器利用RemoteController更新狀態。2）播放、暫停，對端上報keycode，播放器RemoteController控制avrcp中狀態切換

8 Pbap

相似map，鏈接後彈框都是廣播給setting彈框

9 功耗

以前的audiopath比較複雜，要到DSP裏面去硬解碼。如今比較簡單了，從驅動角度看，收到AF寫下來的PCM數據後，經協議棧SBC編碼後經HCI接口寫入到藍牙芯片，而後就發出去了。 SBC編碼是針對藍牙設備的一種音頻編碼方式，壓縮率中等，可是cpu消耗低。電話對應HFP profile，音樂對應Profile。電話使用的是同步鏈路SCO，音樂時異步鏈路ACL，使用A2DP profile。另外還有其它profile，傳問題，獲取電話本，短信同步等。 使用A2DP時，先是進行音樂的解碼，而後再把解碼後的PCM進行SBC編碼。A2DP支持下行audio編碼採樣率範圍爲8k-48k。在高通的大多數方案裏面，SBC編碼是在DSP裏作的。 HFP，有兩個角色AG和HF，正常狀況下手機做爲AG，耳機做爲HF。可是手機代碼中也有HF部分的代碼 手機藍牙芯片是三合一的，包括BT，FM和WLAN，使用一根天線。藍牙耳機和藍牙模塊之間經過AT命令進行通訊，分爲master和slave，誰先連對方誰就是master。藍牙功耗待機1mA左右，傳文件要100多mA，聽音樂60左右，打電話30。