藍芽核心技術概述（四）：藍芽協議規範（HCI、L2CAP、SDP、RFOCMM）

阿新 • • 發佈：2019-01-18

關鍵詞：藍芽核心技術協議 HCI L2CAP SDP RFCOMM

作者：xubin341719(歡迎轉載，請註明作者，請尊重版權，謝謝！)歡迎指正錯誤，共同學習、共同進步！！

一、主機控制介面協議 HCI
藍芽主機-主機控模型

藍芽軟體協議棧堆的資料傳輸過程：

1、藍芽控制器介面資料分組：指令分組、事件分組、資料分組
（1）、指令分組

如：Accpet Connection Request
Opcode為：0x0409
引數長度為: 07
引數中藍芽地址為：00:0d:fd:5f:16:9f
角色為：從裝置 0x01
大端資料模式
指令為：09 04 07 9f 16 5f fd 0d 00 01
（2）、事件分組

如上圖：
Opcode :0x0409
狀態： 0x00
總長度： 4位元組
命令狀態：0x0f
（3）、資料分組

ACL 資料分組

連線控制代碼（12bit）	PB(2bit)	BC(2bit)	資料長度（16bit）
資料…………

注：PB Packet_Boundary BC Broadcast Flag
SCO 資料分組

連線控制代碼（12bit）	保留（4bit）	資料長度（16bit）
資料…………

（4）、RS232分組指示器:

HCI 分組型別	RS232分組指示器
HCI指令分組	0x01
HCI ACL資料分組	0x02
HCI SCO資料分組	0x03
HCI事件分組	0x04
HCI錯誤訊息分組	0x05
HCI協商分組	0x06

2、HCI控制命令

（1）、鏈路控制指令

命令	OCF	概述
Inquiry	0x0001	藍芽裝置進入查詢模式，搜尋臨近裝置
Inquiry Cancel	0x0002	退出查詢模式
Periodic Inquiry Mode	0x0003	藍芽裝置在指定週期內自動查詢
Exit Periodic Inquiry Mode	0x0004	退出自動查詢模式
Create Connection	0x0005	按指定藍芽裝置的BD_ADDR建立ACL鏈路
Disconnect	0x0006	終止現有連線
Add SCO Connection	0x0007	利用連線控制代碼引數指定的ACL連線建立SCO
Cancel Create Connection	0x0008
Accept Connection Request	0x0009	接收新的呼入連線請求
Reject Connection Request	0x000A	拒絕新的呼入連線請求
Link Key Request Reply	0x000B	應答從主機控制器發出的鏈路金鑰請求事件，並指定儲存在主機上的鏈路金鑰做為與BD_ADDR指定的藍芽裝置進行連線使用的鏈路金鑰請求事件
Link Key Request Negative Reply	0x000C	如果主機上沒有儲存鏈路金鑰，作為與BD_ADDR指定的藍芽裝置進行連線使用的鏈路金鑰，就應答從主機控制器發出的鏈路金鑰請求事件
PIN Code Request Reply	0x000D	應答從主機控制器發出的PIN請求事件，並指定用於連線的PIN
PIN Code Request Negative Reply	0x000E	當主機不能指定連線的PIN時，應回答從機控制器發出的PIN請求事件
Change Connection Packet Type	0x000F	改變正在建立連線的分組型別
Authentication Request	0x0011	指定連線控制代碼關聯的兩個藍芽裝置之間建立身份鑑權
Set Connection Encryption	0x0013	建立取消連線加密
Change Connection Link Key	0x0015	強制關聯了連線控制代碼的兩個裝置建立連線，並生成一個新的鏈路金鑰
Master Link Key	0x0017	強制關聯了連線控制代碼的兩個裝置利用主裝置時鏈路金鑰或常規金鑰
Remote Name Request	0x0019	獲取遠端裝置的名稱
Cancel Remote Name Request
Read Remote Supported Features	0x001B	請求遠端裝置所支援的特性列表
Read Remote Extended Features
Read Remote Version Information	0x001D	從遠端裝置讀取版本資訊
Read Clock Offset	0x001F	讀取遠端的時鐘資訊

（2）、鏈路策略指令

命令	OCF	簡介
Hold Mode	0x0001	改變LM狀態和本地及遠端裝置為主模式的LM位置
Sniff Mode	0x0003	改變LM狀態和本地及遠端裝置為呼吸模式的LM位置
Exit Sniff Mode	0x0004	結束連線控制代碼在當前呼吸模式裡的呼吸模式
Park State	0x0005	改變LM狀態和本地及遠端裝置為休眠模式的LM位置
Exit Park State	0x0006	切換從休眠模式返回到啟用模式的藍芽裝置
QoS Setup	0x0007	指出連線控制代碼的服務質量引數
Role Discovery	0x0009	藍芽裝置連線後確定自己的主從角色
Switch Role	0x000B	角色互換
Read Link Policy Settings	0x000C	為指定連線控制代碼讀鏈路策略設定。鏈路策略設定允許主機控制器指定用於連線控制代碼的LM連線模式
Write Link Policy Settings	0x000D	為指定連線控制代碼寫鏈路策略設定。鏈路策略設定允許主機控制器指定用於連線控制代碼的LM連線模式
Read Default Link Policy Settings	0x000E
Write Default Link Policy Settings	0x000F
Flow Specification	0X0010

（3）、主機控制器與基帶指令

Set Event Mark	0x0001	使能主機過濾HCI產生的事件
Reset	0x0003	復位藍芽控制器、鏈路管理器、基帶鏈路管理器
Set Event Filter	0x0005	使能主機指定不同事件過濾
Flush	0x0008	針對指定的藍芽控制代碼，放棄所有作為當前待傳輸資料，甚至當前是屬於多個在主機控制器裡的L2CAP指令的資料塊
Read PIN Type	0x0009	主機讀取指定主機的PIN型別是可變的還是固定的
Write PIN Type	0x000A	主機寫入指定主機的PIN型別是可變的還是固定的
Create New Unit Key	0x000B	建立新的單一金鑰
Read Stored Link Key	0x000D	讀取存放在藍芽控制器中的單個或者多個金鑰
Write Stored Link Key	0x0011	寫入存放在藍芽控制器中的單個或者多個金鑰
Delete Stored Link Key	0x0012	刪除存放在藍芽控制器中的單個或者多個金鑰
Write Local Name	0x0013	修改藍芽裝置名稱
Read Local Name	0x0014	讀取藍芽裝置名稱
Read Connection Accept Timeout	0x0015	讀連線識別超時引數值，定時器終止後藍芽硬體自動拒絕連線
Write Connection Accept Timeout	0x0016	寫連線識別超時引數值，定時器終止後藍芽硬體自動拒絕連線
Read Page Timeout	0x0017	讀尋呼超時引數值，本地裝置返回連線失敗前，該值是允許藍芽硬體定義等待遠端裝置連線申請時間
Write Page Timeout	0x0018	寫尋呼超時引數值，本地裝置返回連線失敗前，該值是允許藍芽硬體定義等待遠端裝置連線申請時間
Read Scan Enable	0x0019	寫出掃描允許引數值---用來控制藍芽裝置週期性查詢
Write Scan Enable	0x001A	讀出掃描允許引數值---用來控制藍芽裝置週期性查詢
Read Page Scan Activity	0x001B	讀尋呼掃描間隔、尋呼掃描區間引數
Write Page Scan Activity	0x001C	寫尋呼掃描間隔、尋呼掃描區間引數
Read Inquiry Scan Activity	0x001D	讀查詢掃描間隔、查詢掃描區間引數
Write Inquiry Scan Activity	0x001E	寫查詢掃描間隔、查詢掃描區間引數
Read Authentication Enable	0x001F	讀取鑑權允許引數---控制藍芽裝置是否對每個連線進行鑑權
Write Authentication Enable	0x0020	寫取鑑權允許引數---控制藍芽裝置是否對每個連線進行鑑權
Read Encryption Mode	0x0021	讀加密模式數值---控制藍芽裝置是否對每個連線進行加密
Write Encryption Mode	0x0022	寫加密模式數值---控制藍芽裝置是否對每個連線進行加密
Read Class Of Device	0x0023	讀取裝置型別引數值，用於區別裝置能力
Write Class Of Device	0x0024	寫裝置型別引數值，用於區別裝置能力
Read Voice Setting	0x0025	讀取語音設定引數值，控制語音連線的各種設定
Write Voice Setting	0x0026	寫語音設定引數值，控制語音連線的各種設定
Read Automatic Flush Timeout	0x0027	對指定控制代碼，讀取重新整理超時值
Write Automatic Flush Timeout	0x0028	對指定控制代碼，寫入重新整理超時值
Read Num Broadcast Retransmissions	0x0029	讀取裝置的廣播重複傳送次數，重複傳送提高廣播訊息的可靠性
Write Num Broadcast Retransmissions	0x002A	寫入裝置的廣播重複傳送次數，重複傳送提高廣播訊息的可靠性
Read Hold Mode Activity	0x002B	讀取Hold Mode Activity的引數值，用來確定Hold掛起的時間
Write Hold Mode Activity	0x002C	寫入Hold Mode Activity的引數值，用來確定Hold掛起的時間
Read Transmit Power Level	0x002D	對指定控制代碼，讀取傳輸功率的引數值
Read Synchronous Flow Control Enable	0x002E	讀取SCO流量控制設定。通過使用該設定，主機控制器決定是否主機控制器傳送與SCO連線控制代碼相關的完成分組事件的數量
Write Synchronous Flow Control Enable	0x002F	讀寫入SCO流量控制設定。通過使用該設定，主機控制器決定是否主機控制器傳送與SCO連線控制代碼相關的完成分組事件的數量
Set Host Controller To Host Flow Control	0x0031	主機控制器的開啟、關閉，主機控制器到主機的流量控制
Host Buffer Size	0x0033	主機通知主機控制器自己的ACL、SCO資料緩衝區大小。主機控制器分段傳輸資料，而資料不會超出這個範圍
Host Number Of Completed Packets	0x0035	當主機對於任何連線的控制代碼準備接受較多的HCI指令時，該指令用於通過主機指出主機控制器
Read Link Supervision Timeout	0x0036	讀取連線管理超時引數。主從藍芽裝置用該引數監視鏈路丟失情況
Write Link Supervision Timeout	0x0037	寫入連線管理超時引數。主從藍芽裝置用該引數監視鏈路丟失情況
Read Number of Supported IAC	0x0038	讀取查詢掃描期間本地藍芽掃描的查詢識別碼（ICA）的數值
Read Current IAC LAP	0x0039	讀取建立在查詢掃描期間本地藍芽裝置正同時掃描的藍芽識別碼的LAP
Write Current IAC LAP	0x003A	寫入建立在查詢掃描期間本地藍芽裝置正同時掃描的藍芽識別碼的LAP
Read Page Scan Period Mode	0x003B	讀取本地藍芽裝置的強制尋呼掃描區間模式
Write Page Scan Period Mode	0x003C	寫入本地藍芽裝置的強制尋呼掃描區間模式
Read Page Scan Mode	0x003D	讀取本地藍芽裝置的預設尋呼掃描區間模式
Write Page Scan Mode	0x003E	寫入本地藍芽裝置的預設尋呼掃描區間模式

（4）、資訊指令引數

Read Local Version Information	0x0001	讀取本地藍芽版本資訊
Read Local Supported Features	0x0003	讀取本地藍芽裝置特徵表
Read Local Extended Features	0x0004
Read Buffer Size	0x0005	返回HCI緩衝容量。緩衝容量用於傳輸緩衝資料
Read Country Code [Deprecated]	0x0007	讀取國家程式碼狀態引數值
Read BD ADDR	0x0009	讀取BD_ADDR的引數值

（5）、狀態指令引數

Read Failed Contact Count	0x0001	讀取對於其他裝置特殊連線的Failed Contact Count引數值。Failed Contact Count記錄在重新整理時終止及當前正在傳輸的L2CAP資料指令被自動重新整理後，主單元或從單元不能連續響應事件次數
Reset Failed Contact Count	0x0002	復位時對於其他裝置的連線的Failed Contact Count的引數值。Failed Contact Count記錄在重新整理時終止及當前正在傳輸的L2CAP資料指令被自動重新整理後，主單元或從單元不能連續響應事件次數
Get Link Quality	0x0003	讀取指定連線控制代碼的Link Quality的值
Read RSSI	0x0005	讀取對於其他藍芽裝置連線控制代碼的接收訊號強度指示
Read AFH Channel Map	0x0007
Read BD Clock	0x0009

（6）、測試指令

Read Loopback Mode	0x0001	讀取主機端控制器會送模式的設定值。回送模式設定可以確定資訊傳送路徑
Write Loopback Mode	0x0002	寫入主機控制器會送模式的設定值。回送模式設定可以確定資訊傳送路徑
Enable Device Under Test Mode	0x0003	允許本地藍芽裝置模組通過LMP測試指令接入測試模式。當主機要求本地裝置作為待測試裝置，實現藍芽測試模式檔案中規定測試場景，則傳送該指令

（7）、錯誤程式碼

錯誤程式碼	錯誤含義	錯誤程式碼	錯誤含義
0x01	位置HCI指令	0x14	由於另一端引起連線中斷：資源限制
0x02	不能連線	0x15	由於另一端引起連線中斷：關機
0x03	硬體故障	0x16	本機中斷連線
0x04	尋呼超時	0x17	重複嘗試
0x05	身份驗證失敗	0x18	不允許匹配
0x06	鍵丟失	0x19	未知LMP PDU
0x07	儲存器已滿	0x1A	不支援遠端特性
0x08	連線超時	0x1B	拒絕SCO補償
0x09	最大連線數	0x1C	拒絕SCO間歇模式
0x0A	連線到裝置A的最大SCO連線數	0x1D	拒絕SCO無線模式
0x0B	ACL連線已存在	0x1E	非法鏈路管理引數
0x0C	指令非法	0x1F	未特別指明錯誤
0x0D	由於資源有限，主機被拒絕	0x20	不支援鏈路管理器協議引數
0x0E	由於安全原因，主機被拒絕	0x21	不允許角色改變
0x0F	由於遠端裝置單連線裝置，主機拒絕	0x22	鏈路管理響應超時
0x10	主機超時	0x23	鏈路管理錯誤處理事務衝突
0x11	不支援特性或引數值	0x24	不允許LMP PDU
0x12	非法主機控制介面指令	0x25~0xFF	保留
0x13	由於另一端引起連線中斷：使用者中斷連線

二、邏輯鏈路控制與適配協議 L2CAP
L2CAP位於基帶之上，將基帶的資料分組轉換為便於高層應用的資料分組格式，並提供協議複用和服務質量交換等功能。L2CAP只支援ACL資料傳輸，不支援SCO資料。
L2CAP本身不提供加強通道可靠性和保證資料完整性的機制，其通道的可靠性依靠基帶提供。

1、協議複用：底層傳輸協議沒有提供對高層協議的複用機制，因而L2CAP支援高層協議複用，L2CAP層可以區分其上的SDP、RFCOMM、TCS等。

2、分段重組：L2CAP層幫助實現基帶的短PDU和高層的長PDU相互傳輸，L2CAP本身不完成任何PDU的分段重組，具體的分段重組有低層和高層來完成。

3、服務質量 Qualityof Serivce 資訊的交換：藍芽建立連線的過程中，L2CAP允許互動藍芽所期望的服務質量，建立完成後，通過監視資源的使用情況，來保證服務質量。

4、組抽象：L2CAP忽略地址組概念，他只關心資料。

L2CAP通道有三種類型：

A、面向連線通道：Connection-OrientedCO，用於兩個裝置之間的資料通訊。

B、無連線通道：Connection-LessCL，用來向一組裝置廣播方式傳輸資料。CID為固定值：0x0002。

C、信令通道：Signaling，用於建立CO通道，可以通過協商改變CO通道的特性。

CL通道的L2CAP_PDU

長度（2bytes）

通道ID（0x0002）

PSM(最小為2bytes)

有效載荷

PSM為協議/服務複用器Protocol/Service Multiplexer，一般為SDP、RFCOMM、TCS等中介協議複用。小於0x1000的值，0x0001對應SDP，0x0003對應RFCOMM、0x0005對應TCS。
（1）、藍芽邏輯鏈路控制與適配協議信令：
L2CAP的信令通道的CID為0x0001

信令指令分組：

長度（2byte）	CID(0x0001)	指令1	指令2	……………	指令n
L2CAP 分組頭部分

信令指令格式：

程式碼（1byte）	識別符號（1byte）	長度(2byte)	資料
信令指令頭

如上圖所示，一條L2CAP信令，1為L2CAP分組頭，2為信令指令頭，3為資料部分。

L2CAP:

Role:Master

Address:11

PDULength: 6 //指令的長度，值為06 00

ChannelID: 0x0001 (Signaling)//L2CAP的信令通道，值為01 00

Code:Information request//資訊請求，值為0a

Identifier:1//識別符號，值為01

CommandLength: 2//命令長度，值為02 00

InfoType:Extended features supported//02 00

所以這條指令完整的為：

06 00 01 00 0a 01 02 00 02 00

信令的其他操作如下：

L2CAP信令指令碼：

Code	Description
0x00	RESERVED	保留
0x01	Command reject	拒絕命令
0x02	Connection request	連線請求
0x03	Connection response	連線響應
0x04	Configure request	配置請求
0x05	Configure response	配置響應
0x06	Disconnection request	斷開請求
0x07	Disconnection response	斷開響應
0x08	Echo request
0x09	Echo response
0x0A	Information request	資訊請求
0x0B	Information response	資訊響應

1）、連線請求Connection_Request Code=0x02

程式碼（0x02）

識別符號（1位元組）

長度（2位元組）

PSM（2位元組）

源CID（2位元組）

例如：SDP 連線請求

如上紅框所示：

程式碼（0x02）	識別符號（1位元組）	長度（2位元組）	PSM（2位元組）	源CID（2位元組）
0x02	3	4	SDP	0x0040

2）、連線相應Connection_Response Code=0x03

程式碼（0x03）

識別符號

長度

目標CID

源CID

結果

狀態

例如：SDP請求響應

如上面紅框所示：

程式碼（0x03）	識別符號	長度	目標CID	源CID	結果	狀態
0x03	3	8	0x0040	0x0040	0x0000

（2）、MTU MAXIMUMTRANSMISSION UNIT最大傳輸單元

MTU最大傳輸單元，L2CAP應用必須支援最小為48位元組的MTU，預設值為672

（3）、QoS 服務質量

三、服務發現協議 SDP

SDP兩種服務發現模式：
1）、服務搜尋：查詢具有特定服務屬性的服務；
2）、服務瀏覽：簡單的瀏覽全部可用服務。
（1）、PDU 格式：（協議資料單元）

PDU ID（1byte）	Transaction ID（2byte）	引數長度（2byte）	引數1	……	引數N
Header

不同PDU ID實現SDP的不同功能，概述如下表格：

Value	Parameter Descirption
0x00	Reserved	保留
0x01	SDP_ErrorResponse	錯誤響應
0x02	SDP_ServiceSearchRequest	服務搜尋請求
0x03	SDP_ServiceSearchResponse	服務搜尋響應
0x04	SDP_ServiceAttributeRequest	服務屬性請求
0x05	SDP_ServiceAttributeResponse	服務屬性響應
0x06	SDP_ServiceSearchAttributeRequest	服務搜尋屬性請求
0x07	SDP_ServiceSearchAttributeResponse	服務搜尋屬性響應
0x08-0xff	Reserved	保留

（2）、服務記錄表
SDP的服務記錄表對每一個服務進行描述，每條記錄包含服務控制代碼、一組服務屬性：

Service Record Attributes：服務記錄；
Service Record Handle 服務控制代碼；
Attribute 服務屬性；

四、串列埠模擬協議 RFCOMM

為建立在串列埠之上的傳統應用提供環境介面，使他們可以做比較少協議改動就可以在藍芽無線通訊無線鏈路上工作。多路串列埠模擬是RFCOMM的重要功能，通過多路複用器(multiplexer)，一條L2CAP鏈路可以同時多個序列應用。
兩臺裝置間的串列埠模擬:

RFCOMM 兩個藍芽裝置之間可以支援多達60多路模擬串列埠。

RFCOMM幀型別如下：

SABM	非同步平衡模式設定指令
UA	未加編號的確認響應
DM	斷開連線模式響應
DISC	斷開連線指令
UIH	帶頭校驗的未編號資訊命令和響應

藍芽核心技術概述（四）：藍芽協議規範（HCI、L2CAP、SDP、RFOCMM）

藍芽核心技術概述（四）：藍芽協議規範（HCI、L2CAP、SDP、RFOCMM）

藍芽核心技術概述（二）:藍芽使用場景

藍芽核心技術概述（二）:藍芽使用場景（轉載）

藍芽核心技術概述（一）:藍芽概述

藍牙核心技術概述

1、藍芽核心技術瞭解（藍芽協議、架構、硬體和軟體筆記）

藍芽核心技術瞭解（藍芽協議、架構、硬體和軟體筆記）

藍芽協議學習整理（四）藍芽協議規範（irOBEX、BNEP、AVDTP、AVCTP）

Redis核心技術進階四（Java開發）

藍芽核心技術瞭解

藍芽協議學習整理（二）藍芽協議規範（射頻、基帶鏈路控制、鏈路管理）

演算法導論第四章：遞迴式筆記（代換法、遞迴樹方法、主方法、主定理的證明）

程序（四）：程序間通訊 —— Queue（佇列）和Pipe（管道）

第四講：感知機+SVM+LR（下）

區塊鏈技術基礎語言（三十一）：Go語言網路程式設計（上）

第四課：兩種監聽器方法（基於AndroidStudio3.2）

【鏈塊技術50期】區塊鏈技術基礎語言（三十二）：Go語言網路程式設計（下）

SpringBoot（四）：SpringBoot與資料訪問（未完待續）

EventBus原始碼分析（四）：執行緒模型分析（2.4版本）

【Java多執行緒程式設計核心技術】第四章 Lock的使用

藍芽核心技術概述（四）：藍芽協議規範（HCI、L2CAP、SDP、RFOCMM）

相關推薦