Android蓝牙协议栈fluoride(四) - 设备管理(bt interface)

设备管理的接口实现了蓝牙的开/关、属性设置、发现设备、获取profile的接口等等。

接口声明

接口声明如下：

// include/hardware/bluetooth.h
typedef struct {
   
  // 打开接口并注册回调函数
  int (*init)(bt_callbacks_t* callbacks, bool is_atv);
  // 关闭接口
  void (*cleanup)(void);
  
  // 打开蓝牙
  int (*enable)(bool guest_mode);
  // 关闭蓝牙
  int (*disable)(void);
  
  // 获取所有属性
  int (*get_adapter_properties)(void);
  // 获取指定type的属性
  int (*get_adapter_property)(bt_property_type_t type);
  // 设置属性
  int (*set_adapter_property)(const bt_property_t* property);
  // 获取指定对端设备的所有属性
  int (*get_remote_device_properties)(RawAddress* remote_addr);
  // 获取指定对端设备的指定属性
  int (*get_remote_device_property)(RawAddress* remote_addr, bt_property_type_t type);
  // 设置指定对端设备的属性
  int (*set_remote_device_property)(RawAddress* remote_addr, const bt_property_t* property);
  // 获取对端设备指定UUID的服务
  int (*get_remote_service_record)(const RawAddress& remote_addr,const bluetooth::Uuid& uuid);
  // 获取对端设备所有服务
  int (*get_remote_services)(RawAddress* remote_addr);
  
  // 开始扫描周围的设备
  int (*start_discovery)(void);
  // 取消扫描
  int (*cancel_discovery)(void);

  // 发起配对
  int (*create_bond)(const RawAddress* bd_addr, int transport);
  int (*create_bond_out_of_band)(const RawAddress* bd_addr, int transport, const bt_out_of_band_data_t* oob_data);
  // 删除已配对设备
  int (*remove_bond)(const RawAddress* bd_addr);
  // 取消配对
  int (*cancel_bond)(const RawAddress* bd_addr);
  // 获取制定设备的连接状态
  int (*get_connection_state)(const RawAddress* bd_addr);
  // 传统配对的pincode 输入
  int (*pin_reply)(const RawAddress* bd_addr, uint8_t accept, uint8_t pin_len, bt_pin_code_t* pin_code);
  // 简单安全配对的 pass key输入，包括Just Works, Numeric Comparison, Passkey
  int (*ssp_reply)(const RawAddress* bd_addr, bt_ssp_variant_t variant, uint8_t accept, uint32_t passkey);

  // 获取profile的interface
  const void* (*get_profile_interface)(const char* profile_id);
  bluetooth::avrcp::ServiceInterface* (*get_avrcp_service)(void);
  ...
} bt_interface_t;

typedef struct {
   
  // 蓝牙打开/关闭时状态变化BT_STATE_OFF、BT_STATE_ON
  adapter_state_changed_callback adapter_state_changed_cb;
  // 获取/设置属性时回调
  adapter_properties_callback adapter_properties_cb;
  // 获取/设置对端设备属性时回调
  remote_device_properties_callback remote_device_properties_cb;
  // 发现设备时回调
  device_found_callback device_found_cb;
  // 发现状态变化时回调BT_DISCOVERY_STOPPED、BT_DISCOVERY_STARTED
  discovery_state_changed_callback discovery_state_changed_cb;
  // 传统配对 请求pincode时回调，通过bt_interface_t中的pin_reply向协议栈设置pincode
  pin_request_callback pin_request_cb;
  // 简单安全配对 请求passkey时回调，通过bt_interface_t中的ssp_reply向协议栈设置passkey
  ssp_request_callback ssp_request_cb;
  // 绑定状态变化时回调，主要是create_bond, cancel_bond, remove_bond几个函数调用时
  bond_state_changed_callback bond_state_changed_cb;
  // ACL连接状态变化
  acl_state_changed_callback acl_state_changed_cb;
  ...
} bt_callbacks_t;

bt_callbacks_t在framwork中实现，调用init函数时注册到协议栈。bt_interface_t在btif/src/bluetooth.cc中实现，对外提供的名称时bluetoothInterface。

#define BLUETOOTH_INTERFACE_STRING "bluetoothInterface"

EXPORT_SYMBOL bt_interface_t bluetoothInterface = {
   
    sizeof(bluetoothInterface),
    init,
    enable,
    disable,
    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,
    create_bond_out_of_band,
    remove_bond,
    cancel_bond,
    get_connection_state,
    pin_reply,
    ssp_reply,
    get_profile_interface,
    dut_mode_configure,
    dut_mode_send,
    le_test_mode,
    set_os_callouts,
    read_energy_info,
    dump,
    dumpMetrics,
    config_clear,
    interop_database_clear,
    interop_database_add,
    get_avrcp_service,
};

接下来将重点梳理几个接口，其他接口也是类似的。

init()

init()
 -> stack_manager_get_interface()->init_stack()
  -> event_init_stack()
   -> btif_init_bluetooth()
    -> bte_main_boot_entry()
     -> hci_layer_get_interface()->set_data_cb(post_to_hci_message_loop)
    -> run_message_loop()

init 接口通过set_data_cb向hci层注册了收到HCI数据包的回调，后续协议栈接收hci的数据都是通过这个回调，然后启动一个message loop。此外，init函数中还加载了一些动态库，在此处不具体列出。

enable()

// 上层调用
enable()
 -> stack_manager_get_interface()->start_up_stack_async()
  -> bte_main_enable()
  -> event_signal_stack_up()
   ->  callback->adapter_state_changed_cb(BT_STATE_ON)

// bte_main_enable中初始化协议栈完成后调用
-> btif_init_ok()
 -> BTA_EnableBluetooth(bte_dm_evt)

打开蓝牙分两个部分：

• 协议栈的各个模块和profile初始化，入口为bte_main_enable
• 蓝牙服务启动，同时注册dm 事件的回调

get_adapter_properties、get_adapter_property、set_adapter_property

// 获取所有属性
get_adapter_properties()
 -> btif_get_adapter_properties()
  -> execute_storage_request(BTIF_CORE_STORAGE_ADAPTER_READ_ALL)
   -> btif_in_get_adapter_properties()
    -> btif_storage_get_adapter_property()
    -> btif_storage_get_adapter_property()
    -> bt_callbacks_t::adapter_properties_cb()

// 获取指定属性
get_adapter_property(type)
 -> btif_get_adapter_property(type)
  -> execute_storage_request(BTIF_CORE_STORAGE_ADAPTER_READ)
   -> btif_storage_get_adapter_property()
    -> bt_callbacks_t::adapter_properties_cb()

// 设置指定属性
set_adapter_property()
 -> btif_set_adapter_property()
  -> case BT_PROPERTY_BDNAME:
   -> BTA_DmSetDeviceName()
  -> case BT_PROPERTY_ADAPTER_SCAN_MODE:
   -> BTA_DmSetVisibility()
  -> case BT_PROPERTY_xxx:
  -> execute_storage_request(BTIF_CORE_STORAGE_ADAPTER_WRITE)
   -> btif_storage_set_adapter_property()
   -> bt_callbacks_t::adapter_properties_cb()

属性获取主要是从本次存储的配置文件中获取，设置时会先设置到蓝牙协议栈然后保存到配置文件中，对端设备属性的设置与获取也是类似的，此处不具体列出。
支持的属性类型如下：

typedef enum {
   
  /*******************************以上类型是本地设备和对端设备共用*********************************/
  // 设备名称，本地设备的可以获取/设置，对端设备的只能获取
  BT_PROPERTY_BDNAME = 0x1,
  // 设备地址， 只能获取
  BT_PROPERTY_BDADDR,
  // 服务的UUID, 只能获取
  BT_PROPERTY_UUIDS,
  // BR/EDR设备类别，只能获取
  BT_PROPERTY_CLASS_OF_DEVICE,
  // 蓝牙类型：BREDR, BLE, DUAL Mode, 只能获取
  BT_PROPERTY_TYPE_OF_DEVICE,
  // 服务记录， 只能获取
  BT_PROPERTY_SERVICE_RECORD,
  /******************************************************************************************/
  /***********************************以下类型是仅本地设备使用***********************************/
  // 扫描模式，可获取/设置
  BT_PROPERTY_ADAPTER_SCAN_MODE,
  // 已绑定/配对的设备列表，只能获取
  BT_PROPERTY_ADAPTER_BONDED_DEVICES,
  // 扫描超时时间，可以获取/设置
  BT_PROPERTY_ADAPTER_DISCOVERY_TIMEOUT,
  
  /***********************************以下类型是仅对端设备使用***********************************/
  // 可读性高的设备名称，可获取/设置
  BT_PROPERTY_REMOTE_FRIENDLY_NAME,
  // 信号强度，只能获取
  BT_PROPERTY_REMOTE_RSSI,
  // 版本信息，可获取/设置
  BT_PROPERTY_REMOTE_VERSION_INFO,
  /******************************************************************************************/
} bt_property_type_t;

start_discovery、cancel_discovery

start_discovery()
 -> btif_dm_start_discovery()
  -> BTA_DmSearch(&inq_params, services, bte_search_devices_evt)

cancel_discovery()
 -> btif_dm_cancel_discovery()
  -> BTA_DmSearchCancel()

bte_search_devices_evt()
 -> btif_dm_search_devices_evt()
  -> case BTA_DM_DISC_RES_EVT
   -> btif_storage_set_remote_device_property()
   -> bt_callbacks_t::remote_device_properties_cb()
  -> case BTA_DM_INQ_RES_EVT
   -> btif_storage_add_remote_device()
   -> bt_callbacks_t::device_found_cb()
  -> case BTA_DM_DISC_CMPL_EVT
   -> bt_callbacks_t::discovery_state_changed_cb(BT_DISCOVERY_STOPPED)
  -> case BTA_DM_SEARCH_CANCEL_CMPL_EVT
   -> bt_callbacks_t::discovery_state_changed_cb(BT_DISCOVERY_STOPPED)

发现周围设备和取消发现过程都是调用dm模块提供的api，结果通过bte_search_devices_evt上报，其中BTA_DM_DISC_RES_EVT事件表示是已发现设备的属性有更新，BTA_DM_INQ_RES_EVT事件表示发现的是新的设备。

create_bond

发起配对请求。

create_bond()
 -> btif_dm_create_bond()
  -> btif_dm_generic_evt(BTIF_DM_CB_CREATE_BOND)
   -> case BTIF_DM_CB_CREATE_BOND
    -> btif_dm_cb_create_bond()
     -> bond_state_changed()
      -> bt_callbacks_t::bond_state_changed_cb(BT_BOND_STATE_BONDING)
      -> BTA_DmBondByTransport()

ssp_reply

简单安全配对时的reply，包括Just Works, Numeric Comparison, Passkey Entry。

ssp_reply()
 -> btif_dm_ssp_reply()
  -> BTA_DmConfirm()

bte_dm_evt

在调用enable打开蓝牙时，注册了设备管理的事件处理回调bte_dm_evt，其回调后处理流程如下：

bte_dm_evt()
 -> btif_dm_upstreams_evt()
  -> case BTA_DM_ENABLE_EVT  //打开蓝牙的事件
   -> BTA_DmSetDeviceName()
   -> btif_in_execute_service_request() //enable各个profile
   -> btif_enable_bluetooth_evt()
    -> bt_callbacks_t::adapter_properties_cb(BT_PROPERTY_BDADDR)
    -> btif_sock_init()
     -> btsock_rfc_init()
     -> btsock_l2cap_init()
     -> btsock_sco_init()
  -> case BTA_DM_DISABLE_EVT //关闭蓝牙事件
   -> btif_in_execute_service_request() //disable各个profile
   -> btif_disable_bluetooth_evt()
    -> bte_main_disable()
  -> case BTA_DM_PIN_REQ_EVT //请求pincode获取
   -> btif_dm_pin_req_evt()
    -> bt_callbacks_t::pin_request_cb()
  -> case BTA_DM_AUTH_CMPL_EVT // 身份认证完成事件
   -> btif_dm_auth_cmpl_evt()
    -> btif_storage_add_bonded_device()
    -> bt_callbacks_t::bond_state_changed_cb(BT_BOND_STATE_BONDED)
  -> case BTA_DM_SP_CFM_REQ_EVT //请求用户确认简单安全配对的事件
   -> btif_dm_ssp_cfm_req_evt()
    -> bt_callbacks_t::bond_state_changed_cb(BT_BOND_STATE_BONDING)
    -> bt_callbacks_t::ssp_request_cb(BT_SSP_VARIANT_PASSKEY_CONFIRMATION)
  -> case BTA_DM_SP_KEY_NOTIF_EVT // 简单安全配对的passkey通知事件
   -> btif_dm_ssp_key_notif_evt()
    -> bt_callbacks_t::bond_state_changed_cb(BT_BOND_STATE_BONDING)
  	-> ssp_request_cb(BT_SSP_VARIANT_PASSKEY_NOTIFICATION)
  -> case BTA_DM_DEV_UNPAIRED_EVT // 解除配对事件
   -> btif_storage_remove_bonded_device()
    -> bt_callbacks_t::bond_state_changed_cb(BT_BOND_STATE_NONE)
  -> case BTA_DM_LINK_UP_EVT //ACL连接事件
   -> bt_callbacks_t::bond_state_changed_cb(BT_ACL_STATE_CONNECTED)
  -> case BTA_DM_LINK_DOWN_EVT //ACL断开事件
   -> bt_callbacks_t::bond_state_changed_cb(BT_ACL_STATE_DISCONNECTED)