Android bluetooth介紹（二）： android 藍牙代碼架構及其uart 到rfcomm流程

作用

BluetoothAdapter

本地藍牙設備的適配類，所有的藍牙操作都要通過該類完成

BluetoothClass

用於描述遠端設備的類型，特點等信息

BluetoothDevice

藍牙設備類，代表了藍牙通訊過程中的遠端設備

BluetoothServerSocket

藍牙設備服務端，類似ServerSocket

BluetoothSocket

藍牙設備客戶端，類似Socket

BluetoothClass.Device

藍牙關於設備信息

BluetoothClass.Device.Major

藍牙設備管理

BluetoothClass.Service

藍牙相關服務

同樣下圖也是一張比較經典的藍牙代碼架構圖（google官方提供）

二、藍牙通過Hciattach啟動串口流程：
1、hciattach總體流程

2、展訊hciattach代碼實現流程：

三、具體代碼分析
1、initrc中定義
idh.code\device\sprd\sp8830ec_nwcn\init.sc8830.rc

service hciattach /system/bin/hciattach -n /dev/sttybt0 sprd_shark
    socket bluetooth stream 660 bluetooth bluetooth
    user bluetooth
    group wifi bluetooth net_bt_admin net_bt inet net_raw net_admin system
    disabled
oneshot

adb 下/dev/ttybt0(不同平台有所不同)

PS 進程中：hicattch

2、/system/bin/hciattach 執行的Main函數
idh.code\external\bluetooth\bluez\tools\hciattach.c
service hciattach /system/bin/hciattach -n /dev/sttybt0 sprd_shark
傳進兩個參數，/dev/sttybt0 和 sprd_shark

nt main(int argc, char *argv[])
{
………………
	for (n = 0; optind < argc; n++, optind++) {
		char *opt;

		opt = argv[optind];

		switch(n) {
		case 0://（1）、解析驅動的位置；
			dev[0] = 0;
			if (!strchr(opt, '/'))
				strcpy(dev, "/dev/");
			strcat(dev, opt);
			break;

		case 1://（2）、解析串口的配置相關參數；
			if (strchr(argv[optind], ',')) {
				int m_id, p_id;
				sscanf(argv[optind], "%x,%x", &m_id, &p_id);
				u = get_by_id(m_id, p_id);
			} else {
				u = get_by_type(opt);
			}

			if (!u) {
				fprintf(stderr, "Unknown device type or id\n");
				exit(1);
			}

			break;

		case 2://（3）、通過對前面參數的解析，把uart[i]中的數值初始化；
			u->speed = atoi(argv[optind]);
			break;

		case 3:
			if (!strcmp("flow", argv[optind]))
				u->flags |=  FLOW_CTL;
			else
				u->flags &= ~FLOW_CTL;
			break;

		case 4:
			if (!strcmp("sleep", argv[optind]))
				u->pm = ENABLE_PM;
			else
				u->pm = DISABLE_PM;
			break;

		case 5:
			u->bdaddr = argv[optind];
			break;
		}
	}

………………
	if (init_speed)//初始化串口速率；
		u->init_speed = init_speed;
………………
	n = init_uart(dev, u, send_break, raw);//（4）、初始化串口；
………………

	return 0;
}

（1）、解析驅動的位置；

			if (!strchr(opt, '/'))
				strcpy(dev, "/dev/");
service hciattach /system/bin/hciattach -n /dev/sttybt0 sprd_shark
dev = /dev/ttyb0

（2）、解析串口的配置相關參數；獲取參數對應的結構體；

	u = get_by_id(m_id, p_id);
static struct uart_t * get_by_id(int m_id, int p_id)
{
	int i;
	for (i = 0; uart[i].type; i++) {
		if (uart[i].m_id == m_id && uart[i].p_id == p_id)
			return &uart[i];
	}
	return NULL;
}

這個函數比較簡單，通過循環對比，如傳進了的參數sprd_shark和uart結構體中的對比，找到對應的數組。如果是其他藍牙芯片，如博通、RDA、BEKN等著到其相對應的初始化配置函數。

struct uart_t uart[] = {
	{ "any",        0x0000, 0x0000, HCI_UART_H4,   115200, 115200,
				FLOW_CTL, DISABLE_PM, NULL, NULL     },
	{ "sprd_shark",        0x0000, 0x0000, HCI_UART_H4,   115200, 115200,
				FLOW_CTL, DISABLE_PM, NULL, init_sprd_config     },

	{ "ericsson",   0x0000, 0x0000, HCI_UART_H4,   57600,  115200,
				FLOW_CTL, DISABLE_PM, NULL, ericsson },

………………
	{ "bk3211",    0x0000, 0x0000, HCI_UART_BCSP,   115200, 921600, 0, DISABLE_PM,   NULL, beken_init, NULL},
	{ NULL, 0 }
};

注意：init_sprd_config這個函數在uart_init中用到，這個函數其實對我們具體芯片的初始化配置。
注釋：HCI_UART_H4和HCI_UART_BCSP的區別如下圖。

（3）、通過對前面參數的解析，把uart[i]中的數值初始化；

			u->speed = atoi(argv[optind]);
			break;

（4）、初始化串口；

n = init_uart(dev, u, send_break, raw);
idh.code\external\bluetooth\bluez\tools\hciattach.c
/* Initialize UART driver */
int init_uart(char *dev, struct uart_t *u, int send_break)
{
 struct termios ti;
 int  fd, i;
 fd = open(dev, O_RDWR | O_NOCTTY);//打開串口設備，其中標志
//O_RDWR,可以對此設備進行讀寫操作；
//O_NOCTTY：告訴Unix這個程序不想成為“控制終端”控制的程序，不說明這個標志的話，任何輸入都會影響你的程序。
//O_NDELAY：告訴Unix這個程序不關心DCD信號線狀態，即其他端口是否運行，不說明這個標志的話，該程序就會在DCD信號線為低電平時停止。
//但是不要以控制 tty 的模式，因為我們並不希望在發送 Ctrl-C
 後結束此進程
 if (fd < 0) {
  perror(“Can’t open serial port”);
  return -1;
 }
 //drop fd’s data;
 tcflush(fd, TCIOFLUSH);//清空數據線
 if (tcgetattr(fd, &ti) < 0) {
  perror(“Can’t get port settings”);
  return -1;
 }
 cfmakeraw(&ti);
cfmakeraw sets the terminal attributes as follows://此函數設置串口終端的以下這些屬性，
termios_p->c_iflag &= ~(IGNBRK|BRKINT|PARMRK|ISTRIP
|INLCR|IGNCR|ICRNL|IXON);
termios_p->c_oflag &= ~OPOST;
termios_p->c_lflag &= ~(ECHO|ECHONL|ICANON|ISIG|IEXTEN);
termios_p->c_cflag &= ~(CSIZE|PARENB) ;
termios_p->c_cflag |=CS8;
 ti.c_cflag |= CLOCAL;//本地連接，無調制解調器控制
 if (u->flags & FLOW_CTL)
  ti.c_cflag |= CRTSCTS;//輸出硬件流控
 else
  ti.c_cflag &= ~CRTSCTS;
 if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &ti) < 0) {//啟動新的串口設置
  perror(“Can’t set port settings”);
  return -1;
 }
 /* Set initial baudrate */
 if (set_speed(fd, &ti, u->init_speed) < 0) {//設置串口的傳輸速率bps, 也可以使
//用 cfsetispeed 和 cfsetospeed 來設置
  perror(“Can’t set initial baud rate”);
  return -1;
 }
 tcflush(fd, TCIOFLUSH);//清空數據線
 if (send_break)
  tcsendbreak(fd, 0);
//int tcsendbreak ( int fd, int duration );Sends a break for
//the given time.在串口線上發送0值，至少維持0.25秒。
//If duration is 0, it transmits zero-valued bits for at least 0.25 seconds, and
//not more than 0.5seconds.
 //where place register u’s init function;
 if (u->init && u->init(fd, u, &ti) < 0)
//所有bluez支持的藍牙串口設備類型構成了一個uart結構數組，通過
//查找對應的uart類型，這個uart的init成員顯示了它的init調用方法；
struct uart_t uart[] = {
{ "any", 0x0000, 0x0000, HCI_UART_H4, 115200, 115200,FLOW_CTL, DISABLE_PM, NULL, NULL     },
{ "sprd_shark", 0x0000, 0x0000, HCI_UART_H4, 115200, 115200,FLOW_CTL, DISABLE_PM, NULL, init_sprd_config     },

{ "ericsson", 0x0000, 0x0000, HCI_UART_H4,   57600,  115200,FLOW_CTL, DISABLE_PM, NULL, ericsson },
………………
	{ "bk3211",    0x0000, 0x0000, HCI_UART_BCSP,   115200, 921600, 0, DISABLE_PM,   NULL, beken_init, NULL},
	{ NULL, 0的init函數名為bcsp,定義在本文件中＊＊；
  return -1;
 tcflush(fd, TCIOFLUSH);//清空數據線
 /* Set actual baudrate */
 if (set_speed(fd, &ti, u->speed) < 0) {
  perror(“Can’t set baud rate”);
  return -1;
 }
 /* Set TTY to N_HCI line discipline */
 i = N_HCI;
 if (ioctl(fd, TIOCSETD, &i) < 0) {//
TIOCSETD int *ldisc//改變到 i 行規，即hci行規
Change to the new line discipline pointed to by ldisc. The available line disciplines are listed in 
/* ioctl (fd, TIOCSERGETLSR, &result) where result may be as below */
/* line disciplines */
#define N_TTY  0
……
#define N_HCI  15  /* Bluetooth HCI UART */

  perror(“Can’t set line discipline”);
  return -1;
 }
 if (ioctl(fd, HCIUARTSETPROTO, u->proto) < 0) {
//設置hci設備的proto操作函數集為hci_uart操作集；
  perror(“Can’t set device”);
  return -1;
 }
 return fd;
}

這裡一個重要的部分是：u->init指向init_sprd_config
4、uart具體到芯片的初始化init_sprd_config（這部分根據不同的芯片，對應進入其相應初始化部分）
idh.code\external\bluetooth\bluez\tools\hciattach_sprd.c

int sprd_config_init(int fd, char *bdaddr, struct termios *ti)
{
	int i,psk_fd,fd_btaddr,ret = 0,r,size=0,read_btmac=0;
	unsigned char resp[30];
	BT_PSKEY_CONFIG_T bt_para_tmp;
	char bt_mac[30] = {0};
	char bt_mac_tmp[20] = {0};
	uint8 bt_mac_bin[32]     = {0};

	fprintf(stderr,"init_sprd_config in \n");
//（1）、這部分檢查bt_mac，如果存在，從文件中讀取，如果不存在，隨機生成，並寫入相應文件；
	if(access(BT_MAC_FILE, F_OK) == 0) {//這部分檢查bt_mac
		LOGD("%s: %s exists",__FUNCTION__, BT_MAC_FILE);
		fd_btaddr = open(BT_MAC_FILE, O_RDWR);// #define BT_MAC_FILE		"/productinfo/btmac.txt"
		if(fd_btaddr>=0) {
			size = read(fd_btaddr, bt_mac, sizeof(bt_mac));//讀取BT_MAC_FILE中的地址；
			LOGD("%s: read %s %s, size=%d",__FUNCTION__, BT_MAC_FILE, bt_mac, size);
			if(size == BT_RAND_MAC_LENGTH){
						LOGD("bt mac already exists, no need to random it");
						fprintf(stderr, "read btmac ok \n");
						read_btmac=1;
			}
…………
	}else{//如果不存在，就隨機生成一個bt_mac地址，寫入/productinfo/btmac.txt
		fprintf(stderr, "btmac.txt not exsit!\n");
		read_btmac=0;
		mac_rand(bt_mac);
		LOGD("bt random mac=%s",bt_mac);
		printf("bt_mac=%s\n",bt_mac);
		write_btmac2file(bt_mac);

		fd_btaddr = open(BT_MAC_FILE, O_RDWR);
		if(fd_btaddr>=0) {
			size = read(fd_btaddr, bt_mac, sizeof(bt_mac));
			LOGD("%s: read %s %s, size=%d",__FUNCTION__, BT_MAC_FILE, bt_mac, size);
			if(size == BT_RAND_MAC_LENGTH){
						LOGD("bt mac already exists, no need to random it");
						fprintf(stderr, "read btmac ok \n");
						read_btmac=1;
			}
			close(fd_btaddr);
…………
	}

	/* Reset the BT Chip */

	memset(resp, 0, sizeof(resp));
	memset(&bt_para_tmp, 0, sizeof(BT_PSKEY_CONFIG_T) );
	ret = getPskeyFromFile(  (void *)(&bt_para_tmp) );//ret = get_pskey_from_file(&bt_para_tmp);//（2）、PSKey參數、射頻參數的設定；
       if(ret != 0){//參數失敗處理
			fprintf(stderr, "get_pskey_from_file faill \n");
			/* Send command from hciattach*/
			if(read_btmac == 1){
				memcpy(bt_para_setting.device_addr, bt_mac_bin, sizeof(bt_para_setting.device_addr));// （3）、讀取失敗，把bt_para_setting中defaut參數寫入；
			}
			if (write(fd, (char *)&bt_para_setting, sizeof(BT_PSKEY_CONFIG_T)) != sizeof(BT_PSKEY_CONFIG_T)) {
				fprintf(stderr, "Failed to write reset command\n");
				return -1;
			}
        }else{//getpskey成功處理
			/* Send command from pskey_bt.txt*/
			if(read_btmac == 1){
				memcpy(bt_para_tmp.device_addr, bt_mac_bin, sizeof(bt_para_tmp.device_addr));
			}
…………
	return 0;
}

（1）、這部分檢查bt_mac，如果存在，從文件中讀取，如果不存在，隨機生成，並寫入相應文件/productinfo/btmac.txt；
（2）、PSKey參數、射頻參數的設定；
get_pskey_from_file(&bt_para_tmp);這個函數後面分析；
（3）、讀取失敗，把bt_para_setting中defaut參數寫入；頻率、主從設備設定等……

// pskey file structure default value
BT_PSKEY_CONFIG_T bt_para_setting={
5,
0,
0,
0,
0,
0x18cba80,
0x001f00,
0x1e,
{0x7a00,0x7600,0x7200,0x5200,0x2300,0x0300},
…………
};

5、get_pskey_from_file 解析相關射頻參數
idh.code\external\bluetooth\bluez\tools\pskey_get.c

int getPskeyFromFile(void *pData)
{
…………
        char *BOARD_TYPE_PATH = "/dev/board_type";//（1）、判斷PCB的版本；
        int fd_board_type;
        char board_type_str[MAX_BOARD_TYPE_LEN] = {0};
        int board_type;
        char *CFG_2351_PATH_2 = "/productinfo/2351_connectivity_configure.ini";//（2）、最終生成ini文件存儲的位置；
        char *CFG_2351_PATH[MAX_BOARD_TYPE];
		（3）、針對不同PCB版本，不同的ini配置文件；
        CFG_2351_PATH[0] = "/system/etc/wifi/2351_connectivity_configure_hw100.ini";
        CFG_2351_PATH[1] = "/system/etc/wifi/2351_connectivity_configure_hw102.ini";
        CFG_2351_PATH[2] = "/system/etc/wifi/2351_connectivity_configure_hw104.ini";

（4）、下面函數就不做具體分析，大致意識是，根據/dev/board_type中，讀取的PCB類型，設置不同的ini文件。

………………
	ret = chmod(CFG_2351_PATH_2, 0644);
	ALOGE("chmod 0664 %s ret:%d\n", CFG_2351_PATH_2, ret);	
	if(pBuf == pBuf2)
		free(pBuf1);
………………
}

（1）、判斷PCB的版本；
char *BOARD_TYPE_PATH = "/dev/board_type";

（2）、最終生成ini文件存儲的位置，就是系統運行時讀取ini文件的地方；
char *CFG_2351_PATH_2 ="/productinfo/2351_connectivity_configure.ini";
（3）、針對不同PCB版本，不同的ini配置文件；

        CFG_2351_PATH[0] = "/system/etc/wifi/2351_connectivity_configure_hw100.ini";
        CFG_2351_PATH[1] = "/system/etc/wifi/2351_connectivity_configure_hw102.ini";
        CFG_2351_PATH[2] = "/system/etc/wifi/2351_connectivity_configure_hw104.ini";

（4）、下面函數就不做具體分析，大致意識是，根據/dev/board_type中，讀取的PCB類型，設置不同的ini文件。 覆蓋到（2）中的文件。
四、HCI_UART_H4和H4層的加入

uart->hci_uart->Uart-H4->hci:從uart開始分析，介紹整個驅動層數據流(涉及tty_uart中斷, 線路層ldisc_bcsp、tasklet、work queue、skb_buffer的等)

這是數據的流動過程，最底層的也就是和硬件打交道的是uart層了，它的存在和起作用是通過串口驅動來保證的，這個請參閱附錄,但是其它的層我們都不知道什麼時候work的，下面來看。

1、idh.code\kernel\drivers\bluetooth\hci_ldisc.c

static int __init hci_uart_init(void)
{
	static struct tty_ldisc_ops hci_uart_ldisc;
	int err;
	/* Register the tty discipline */

	memset(&hci_uart_ldisc, 0, sizeof (hci_uart_ldisc));
	hci_uart_ldisc.magic		= TTY_LDISC_MAGIC;
	hci_uart_ldisc.name		= "n_hci";
	hci_uart_ldisc.open		= hci_uart_tty_open;
	hci_uart_ldisc.close		= hci_uart_tty_close;
	hci_uart_ldisc.read		= hci_uart_tty_read;
	hci_uart_ldisc.write		= hci_uart_tty_write;
	hci_uart_ldisc.ioctl		= hci_uart_tty_ioctl;
	hci_uart_ldisc.poll		= hci_uart_tty_poll;
	hci_uart_ldisc.receive_buf	= hci_uart_tty_receive;
	hci_uart_ldisc.write_wakeup	= hci_uart_tty_wakeup;
	hci_uart_ldisc.owner		= THIS_MODULE;

	if ((err = tty_register_ldisc(N_HCI, &hci_uart_ldisc))) {//（1）、這部分完成ldisc的注冊；
		BT_ERR("HCI line discipline registration failed. (%d)", err);
		return err;
	}

#ifdef CONFIG_BT_HCIUART_H4
	h4_init();//（2）、我們藍牙芯片用的是H4，這部分完成H4的注冊；
#endif
#ifdef CONFIG_BT_HCIUART_BCSP
	bcsp_init();
#endif
………………
	return 0;
}

（1）、這部分完成ldisc的注冊；
tty_register_ldisc(N_HCI,&hci_uart_ldisc)
注冊了一個ldisc，這是通過把新的ldisc放在一個ldisc的數組裡面實現的，tty_ldiscs是一個全局的ldisc數組裡面會根據序號對應一個ldisc，這個序號就是上層通過ioctl來指定的，比如我們在前面已經看到的：
i = N_HCI;
ioctl(fd, TIOCSETD, &i) < 0
可以看到這裡指定的N_HCI剛好就是這裡注冊的這個號碼15；
（2）、藍牙芯片用的是H4，這部分完成H4的注冊；
h4_init();
hci_uart_proto結構體的初始化：

idh.code\kernel\drivers\bluetooth\hci_h4.c

static struct hci_uart_proto h4p = {
	.id		= HCI_UART_H4,
	.open		= h4_open,
	.close		= h4_close,
	.recv		= h4_recv,
	.enqueue	= h4_enqueue,
	.dequeue	= h4_dequeue,
	.flush		= h4_flush,
};

H4的注冊：
idh.code\kernel\drivers\bluetooth\hci_h4.c

int __init h4_init(void)
{
	int err = hci_uart_register_proto(&h4p);

	if (!err)
		BT_INFO("HCI H4 protocol initialized");
	else
		BT_ERR("HCI H4 protocol registration failed");

	return err;
}

這是通過hci_uart_register_proto(&bcsp)來完成的，這個函數非常簡單，本質如下：
hup[p->id]= p;其中static struct hci_uart_proto*hup[HCI_UART_MAX_PROTO];也就是說把對應於協議p的id和協議p連接起來，這樣設計的好處是hci uart層本身可以支持不同的協議，包括h4、bcsp等，通過這個數組連接這些協議，等以後有數據的時候調用對應的協議來處理，這裡比較關鍵的是h4裡面的這些函數。
五、HCI層的加入
hci的加入是通過hci_register_dev函數來做的，這時候用戶通過hciconfig就可以看到有一個接口了，通過這個接口用戶可以訪問底層的信息了，hci0已經生成；至於它在何時被加入的，我們再看看hciattach在內核裡面的處理過程；

1、TIOCSEATD的處理流程

Ioctl的作用是設置一個新的ldisc;
2、HCIUARTSETPROTO的處理流程：

這部分比較重要，注冊生成hci0, 初始化3個工作隊列，hci_rx_work、hci_tx_work、hci_cmd_work;完成hci部分數據、命令的接收、發送。
六、數據在驅動的傳遞流程
1、uart數據接收
這部分流程比較簡單，其實就是注冊一個tty驅動程序和相對應的函數，注冊相應的open\close\ioctl等方法，通過應用open /dev/ttyS*操作，注冊中斷接收函數，接收處理藍牙模塊觸發中斷的數據。

在這個中斷函數裡面會接受到來自於藍牙模塊的數據；在中斷函數裡面會先讀取串口的狀態寄存器判斷是否是data准備好，如果准備好就調用serial_sprd_rx_chars函數來接收數據，下面看看這個函數是如何處理的：

那就是把數據一個個的加入到uart層的緩沖區，直到底層不處於dataready狀態，或者讀了maxcount個數，當讀完後就調用tty層的接口把數據傳遞給tty層，tty層則把數據交給了ldisc，於是控制權也就交給了hci_uart層；

七、Hci_uart的數據接收
它基本上就是要個二傳手，通過：

         spin_lock(&hu->rx_lock);
         hu->proto->recv(hu,(void *) data, count);
         hu->hdev->stat.byte_rx+= count;
         spin_unlock(&hu->rx_lock);

如圖：

九、HCI以上的處理

這裡的hci_rx_work前面已經看到它了，它是一個工作隊列用來處理hci層的數據接收的；先看是否有進程打開hci的socket用來監聽數據，如果有的話，就把數據的一個copy發送給它，然後根據包的類型調用不同的處理函數，分別對應於event、acl、sco處理；
hci_event_packet是對於事件的處理，裡面包含有包括掃描，信號，授權，pin碼，總之基本上上層所能收到的事件，基本都是在這裡處理的，它的很多信息都是先存起來，等待上層的查詢然後才告訴上層；
hci_acldata_packet是一個經常的情況，也就是說上層通常都是使用的是l2cap層的接口，而l2cap就是基於這個的，如下圖所示：

到這裡如果有基於BTPROTO_L2CAP的socket，那麼這個socket就可以收到數據了；再看看BTPROTO_RFCOMM的流程：

十、 數據流程的總結
簡單總結一下，數據的流程，
"基本上是：
1， uart口取得藍牙模塊的數據；
2， uart口通過ldisc傳給hci_uart；
3， hci_uart傳給在其上的h4；
4， h4傳給hci層；
5， hci層傳給l2cap層
6， l2cap層再傳給rfcomm；