BlueTooth: 蓝牙核心协议与蓝牙芯片结构

关注

转载最新推荐文章于 2026-01-21 08:46:47 发布 6.1k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

蓝牙开发那些事儿（1）——从抓包数据开始从今天起，会开一个新的专栏。面向初学者试着讲讲蓝牙，网上好像有很多讲解移植蓝牙协议栈btstack的，但是都表示移植好了，对蓝牙协议还是一知半解，网上的那些讲蓝牙协议的，大多都是粘贴来粘贴去，没有深入，对初学者很不友好。我想找一个新的角度，试着去帮助初学者入门，尝试一下，如果效果好，能帮助到其他人，那么还是有动力坚持写下去的。一般网上讲协议栈的，都是分层去讲，先来看一下网上找到的这张协议栈的图这个是bluelet协议栈的框图，看上去很晕是不是，对初学者很不友好。这里可以稍微解释一下，在. 阅读详情

1 Bluetooth Core System Protocol（蓝牙核心协议）

蓝牙技术规范(specification)包括核心协议(protocol)和应用规范(profile)两个部分。

核心协议包含蓝牙协议栈中最低的4个Layer,和一个基本的服务协议SDP(Service Discover Protocol)，以及所有应用profile的基础Profile GAP(General Acess Profile)。核心协议是蓝牙协议栈中必不可少的。

除了核心协议外，蓝牙规范必须包含一些其他的应用层的服务和协议--应用层profile。

蓝牙协议栈通常有如下内容：

蓝牙5

而蓝牙的核心系统协议为最低的4个Layer，再加上应用层profile SDP，包括：RF,LC(link control),LM（Link Manager),L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol)，SDP。核心系统的架构图如下，为简明起见，没有画出SDP。

蓝牙6

最低的3个Layer经常也看作一个子系统，叫Bluetooth Controler。Bluetooth Controler和包括L2CAP在内上层Profile之间的通信，是通过HCI(Host to Controler Interface)进行。HCI以下的内容Bluetooth Controler由蓝牙芯片实现，以上的内容由Bluetooth Host（比如手机Baseband）实现。

蓝牙核心系统通过一系列Service Access Point（如上图的椭圆部分所示）提供服务，这些服务包含了对蓝牙核心系统的最基本和原始的控制。可以分为3种类型：Device Control Service，修改蓝牙Device的行为，状态和模式；Tansport Control Sevice，创建修改和释放traffic bearers（信道和链接）；Data Service，在Traffic bearers上进行数据传输。

由于蓝牙架构通过HCI将Controler和Host独立开来，所以对Controler做了一些基本假设。假定与Host相比，蓝牙Controler的数据buffer能力有限。所以L2CAP会对host传输给Controler的数据做预处理，数据包大小适合蓝牙Controler的buffer能力；L2CAP还会对数据进行质量控制和纠错。

对蓝牙核心系统协议的测试通过TCI（Test Control Interface)进行。

2 蓝牙芯片(Bluetooth Controler)结构

蓝牙芯片，即上一节所说的Controler，实现的是蓝牙协议栈中最底3层的协议，RF,LC,LMP。用在Feature Phone上时，蓝牙芯片作为Slave挂在BB上(不知Smart Phone是不是挂在AP上)。他是一个相对独立完整的子系统，拥有自己的RF,基带，CPU，数据总线和存储设备。通过USB或UART（通常是UART）与Host通信，上一节架构图的HCI，物理上所依赖的便是UART或USB。如下图所示：

蓝牙7

其中蓝牙基带控制器是蓝牙硬件模块的关键模块。其主要功能是在微处理器控制下，实现蓝牙基带部分的所有实时处理功能，包括负责对接收的bit流进行符号定时提取和恢复；分组头及净荷的循环冗余度校验(CRC)，分组头及净荷的前向纠错码FEC处理，加密和解密处理等，且能提供从基带控制器到其它芯片的接口等。CPU一般采用RISC结构的嵌入式微处理器，如ARM7TDMI微处理器，才能满足对蓝牙核心协议的高速处理和大量数据bit流的处理。Flash 存储器用于存放基带和链路管理层中的所有协议软件。SRAM作为CPU 的运行空间，在工作时把Flash中的软件调入SRAM中处理。射频收发器负责接收或发送高频的通信信号。UART和USB接口提供到HCI的主机控制器接口传输层的物理连接，是上层协议与蓝牙硬件模块进行通信的通道。蓝牙测试模块主要提供无线层和基带层的认证和一致性规范，同时还管理产品的生产和售后的测试，为可选模块。

3 蓝牙源码和移植

由上2节的内容可知，蓝牙芯片（Bluetooth Controler）实现的是协议栈最底下的3层，即HCI以下的部分；而Host实现HCI以上的内容，其中属于蓝牙核心协议的L2CAP和SDP是必须实现的，其他的Profile是可选的。

因此，除了蓝牙芯片厂商（如博通，CSR）外，其他使用蓝牙芯片的厂商不需要关注Bluetooth Controler(Slave端)的内容，而只是实现Host端的内容。当蓝牙芯片挂到不同的软硬件平台上时，软硬件只需要处理HCI相关的部分。

现在用得很广的Bluetooth源码是Linux下的BlueZ，源码包可以在BlueZ的官网http://www.bluez.org/download/下载到。将BlueZ移植到具体的硬件平台时，只需要关注HCI部分，HCI所依赖的硬件是UART或USB，大多数情况下是UART，所以移植蓝牙源码仅需要需要关注UART 驱动；另外加上电源开关。以Android为例：
（1）UART 驱动
BlueZ内核子系统通过守护进程hciattach 与特定硬件的UART驱动进行绑定。
以MSM7201A为例，参考drivers/serial/msm_serial.c。你可能还需要编辑init.rc 中hciattach 的命令行选项。

（2）蓝牙电源开关
Android V1.0与之前的版本采用不同的方式控制蓝牙芯片的电源开关。
1.0：Android 框架向/sys/modules/board_[PLATFORM]/parameters/bluetooth_power_on 写0或1.
Post1.0: Android 框架使用 linux中 rfkill 的API。
可以参考 arch/arm/mach-msm/board-trout-rfkill.c。