android Bluetooth连接方式 SCO & ACL

本文深入解析蓝牙中的两种关键连接类型:同步定向连接(SCO)和异步无连接(ACL)。详细介绍了这两种连接的工作原理、应用场景及它们如何支持蓝牙设备间的数据传输。

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 蓝牙物理链路ACL(Asynchronous Connectionless), 另外的一种链路是SCO(Synchronous Connection Oriented)主要用来传输对时间要求很高的数据通信。
       蓝牙基带技术支持两种连接类型:同步定向连接(SCO)类型和异步无连接(ACL)类型。前者主要用于同步话音传送,后者主要用于分组数据传送。
       SCO连接为对称连接,利用保留时隙传送数据包。连接建立后,主设备和从设备可以不被选中就发送SCO数据包。SCO数据包既可以传送话音,也可以传送数据,但在传送数据时,只用于重发被损坏的那部分的数据。
       ACL链路就是定向发送数据包,它既支持对称连接,也支持不对称连接(既可以一对一,也可以一对多。主设备负责控制链路带宽,并决定微微网中的每个从设备可以占用多少带宽和连接的对称性。从设备只有被选中时才能传送数据。ACL链路也支持接收主设备发给微微网中所有从设备的广播消息

    在主单元和从单元之间,可以确定不同的类型链接关系。如下定义了两种链接类:
● 同步定向链接(SCO,Synchronous Connection Oritened)
● 异步无链接(ACL,Asynchronous Connection Less)
    (可以参照TCP/IP协议的 TCP 连接和UDP 连接,当然TCP/IP的连接方式不止这两种,还有SCTP;蓝牙协议的理解还是要参照TCP/IP协议进行的)

    同步定向链接(SCO)是在匹克网中主单元和从单元之间实现点到点链接
    主单元通过有规律的使用保留时隙来维持SCO 链接。
    而ACL 链接是主单元与共存于匹克网中的所有从单元之间实现一点多址的连接方式。在这种连接方式中,主单元并不以时隙来保留SCO 链接,主单元在每个时隙基上建立对任何其它从单元的ACL链接。其中包括已预定用SCO链接方式中的从单元。

    a) SCO 链接
    SCO 链接是在主单元与指定的从单元之间实现点到点的同步连接。SCO 链接方式采用保留时隙来传输分组,因此该方式可看作是在主单元和从单元之间实现电路交换连接
    SCO 链接主要用于支持类似于象话音这类时限信息。从主单元方面看,它可以支持多达3路的相同从单元或不同从单元的SCO 链接。
    而从从单元方面看,针对同一主单元它可以支持多达3路的SCO 链接。
    若链接来源于不同主单元,此时从单元只能支持2 路SCO链接,在此种情况下决不能再传输SCO分组(SCO分组,ACL分组的区别)。主单元以有规律的时间间隔来发送分组,所以在保留的主―从时隙里,称到从单元的SCO 间隔为Tsco(记数时隙)。
    在主―从时隙里SCO从单元总是允许响应SCO分组传输。但若先前的主―从时隙是使用不同的编址,此时这种传输是不能使用。如果在分组头里,SCO从单元对从单元的编址码有解码错,在保留的SCO 时隙里它仍允许返回一个SCO分组。
    SCO 链接由主单元发送SCO 建立消息,经链接管理(LM)协议来确立。该消息分组含定时参数(如SCO 间隔Tsco 和规定保留时隙补偿Dsco)等。
    为防止时钟隐藏问题,在LMP中设置信息的初始化标志应指出是初始化方式1 或是初始化方式2 被采用,从单元将通过初始化标志指示采用的初始化模式。若当前主时钟(CLK27)的MSB是0 时,主单元使用初始化模式1。当前主时钟(CLK27)的MSB是1 时,主单元使用初始化模式2。由主从保留的主―从SCO时隙取决于满足下述等式的时隙上被初始化。

CLK27―1 mod Tsco = Dsco。 初始化方式1
(CLK27―1 ,CLK26―1 )mod Tsco = Dsco。 初始化方式2

主―从SCO 时隙直接跟随保留主―从SCO 时隙。在初始化后,作为下一个主―从SCO 时隙的时钟值CLK(K+1),是通过加固定间隔Tsco到当前主―从SCO 时隙的时钟值来建立。
CLK(K+1)=CLK(K)+ Tsco。

    b)ACL 链接

    在 SCO 链接不保留的时隙里,主单元可以与任何属于每个时隙基里的从单元进行分组交换。ACL 链接提供在主单元与所有在匹克网中活动从单元的分组交换链接,异步和等时两种服务方式均可采用。在主―从之间,若仅是单个ACL 链接存在时,对大多数ACL 分组来说,分组重传是为确保数据的完整性而设立。
    在从―主时隙里,当且仅当先前的主―从时隙已被编址,则从单元允许返回一个ACL 分组。如果在分组头的从单元地址解码失败,它就不允许传输。

    ACL 分组未编址作为广播分组的指定从单元且各从单元可读分组。如果在ACL 链接上没有传输数据及没有轮询申请,那么在ACL 链接上就不存在发生传输过程。
<think>我们面对一个挑战:在Android 15上监听多个蓝牙设备的连接状态,但不使用`BLUETOOTH_CONNECT`权限。根据Android权限模型,`BLUETOOTH_CONNECT`权限是用于发起连接或执行对远程蓝牙设备的操作(包括查看其连接状态)所必需的。因此,如果没有这个权限,我们无法直接通过标准API获取连接状态。 但是,我们可以探索一些替代方案: ### 替代方案1:利用系统广播(无需权限) 在Android中,系统会发送一些全局广播,例如蓝牙连接状态变化的广播。然而,从Android 12(API级别31)开始,许多蓝牙广播需要`BLUETOOTH_CONNECT`权限才能接收。具体来说,`BluetoothDevice.ACTION_ACL_CONNECTED`和`BluetoothDevice.ACTION_ACL_DISCONNECTED`这两个广播需要该权限。 因此,在Android 15上,如果没有`BLUETOOTH_CONNECT`权限,我们将无法接收到这些广播。 ### 替代方案2:使用媒体会话状态(针对音频设备) 如果我们的应用是媒体播放应用,并且我们关心的是蓝牙音频设备(如耳机)的连接状态,我们可以通过媒体会话控制器来间接获取状态。当蓝牙音频设备连接或断开时,音频路由会发生变化,我们可以监听音频路由的变化。 具体步骤: 1. 使用`MediaRouter` API来监听音频路由的变化。 2. 当音频路由发生变化时,检查当前的路由信息,判断是否通过蓝牙设备输出。 优点:不需要蓝牙权限,只需要媒体相关的权限(如`android.permission.MEDIA_CONTENT_CONTROL`,但该权限是系统权限,普通应用无法获取)或使用`MediaRouter`的回调(无需权限)。 然而,`MediaRouter` API通常用于选择输出设备,而不是直接监听连接状态。而且,它不能提供多个设备的连接状态,只能知道当前音频路由是否通过蓝牙设备。 ### 替代方案3:使用蓝牙配置文件的代理状态(需要权限) 如果我们关心的是特定的蓝牙配置文件(如A2DP),我们可以通过`BluetoothA2dp`代理来获取连接状态。但同样,这需要`BLUETOOTH_CONNECT`权限。 ### 替代方案4:使用无障碍服务(AccessibilityService) 无障碍服务可以监听一些系统事件,包括通知。如果蓝牙设备连接或断开时系统会发出通知,我们可以通过监听通知来获取状态。但是,这种方法并不可靠,因为不同设备的通知行为可能不同,而且用户可能关闭通知。此外,无障碍服务需要用户明确授权,且会提示用户该服务可以监控用户操作,可能引起隐私担忧。 ### 替代方案5:使用设备策略管理器(DevicePolicyManager) 如果应用是设备管理应用,可以使用设备策略管理器来获取设备状态。但这仅适用于企业管理的设备,普通应用不适用。 ### 替代方案6:使用ADB或系统级权限 如果应用是系统应用或预装在系统分区,则可以使用系统签名权限,从而避免声明`BLUETOOTH_CONNECT`权限。但普通应用无法使用。 ### 结论 在标准的Android 15应用开发中,**没有公开的、无需权限的方法来监听蓝牙设备的连接状态**。如果应用必须监听蓝牙连接状态,那么申请`BLUETOOTH_CONNECT`权限是唯一可靠的方式。 ### 建议 如果应用仅需要知道蓝牙音频设备是否连接(而不需要知道具体是哪个设备),我们可以使用`AudioManager`来查询当前的音频输出设备: ```java AudioManager audioManager = (AudioManager) context.getSystemService(Context.AUDIO_SERVICE); if (audioManager != null) { AudioDeviceInfo[] devices = audioManager.getDevices(AudioManager.GET_DEVICES_OUTPUTS); for (AudioDeviceInfo device : devices) { if (device.getType() == AudioDeviceInfo.TYPE_BLUETOOTH_A2DP || device.getType() == AudioDeviceInfo.TYPE_BLUETOOTH_SCO) { // 蓝牙设备已连接 break; } } } ``` 这种方法不需要任何权限(从Android 5.0开始,`getDevices`方法不需要权限),但有以下限制: 1. 只能检测当前音频输出设备中是否有蓝牙设备,不能区分多个蓝牙设备。 2. 不能检测非音频设备(如蓝牙鼠标、键盘等)。 3. 只能检测当前状态,不能实时监听连接状态的变化(我们可以通过注册`AudioDeviceCallback`来监听音频设备的变化)。 ### 使用AudioDeviceCallback监听音频设备变化 我们可以注册一个回调来监听音频设备的变化: ```java AudioManager audioManager = (AudioManager) context.getSystemService(Context.AUDIO_SERVICE); AudioDeviceCallback callback = new AudioDeviceCallback() { @Override public void onAudioDevicesAdded(AudioDeviceInfo[] addedDevices) { for (AudioDeviceInfo device : addedDevices) { if (device.getType() == AudioDeviceInfo.TYPE_BLUETOOTH_A2DP || device.getType() == AudioDeviceInfo.TYPE_BLUETOOTH_SCO) { // 蓝牙设备已连接 } } } @Override public void onAudioDevicesRemoved(AudioDeviceInfo[] removedDevices) { for (AudioDeviceInfo device : removedDevices) { if (device.getType() == AudioDeviceInfo.TYPE_BLUETOOTH_A2DP || device.getType() == AudioDeviceInfo.TYPE_BLUETOOTH_SCO) { // 蓝牙设备已断开 } } } }; audioManager.registerAudioDeviceCallback(callback, null); ``` 同样,这种方法不需要权限,但只能监听音频设备(如蓝牙耳机、扬声器)的连接状态,不能监听其他类型的蓝牙设备。 ### 总结 - 如果应用只需要知道蓝牙音频设备的连接状态,使用`AudioManager`和`AudioDeviceCallback`是无需权限的最佳方案。 - 如果需要监听非音频蓝牙设备(如鼠标、键盘等)的连接状态,或者需要区分多个蓝牙设备,那么必须使用`BLUETOOTH_CONNECT`权限。 因此,针对您的问题,如果您只需要在播放过程中因为蓝牙音频设备断开而暂停播放,那么使用音频路由监听(`AudioDeviceCallback`)是合理且无需权限的。 ### 实现步骤(音频设备监听) 1. 在Activity或Service中注册`AudioDeviceCallback`。 2. 在回调中处理设备添加和移除事件,当蓝牙音频设备断开时暂停播放。 注意:`AudioDeviceCallback`在Android 8.0(API 26)及以上可用。 ### 示例代码 ```java public class MyActivity extends AppCompatActivity { private AudioManager audioManager; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); audioManager = (AudioManager) getSystemService(Context.AUDIO_SERVICE); } @Override protected void onResume() { super.onResume(); audioManager.registerAudioDeviceCallback(deviceCallback, null); } @Override protected void onPause() { super.onPause(); audioManager.unregisterAudioDeviceCallback(deviceCallback); } private final AudioDeviceCallback deviceCallback = new AudioDeviceCallback() { @Override public void onAudioDevicesAdded(AudioDeviceInfo[] addedDevices) { // 可以在这里更新状态,但通常我们只关心是否有蓝牙设备,而不一定是新增的 checkBluetoothAudio(); } @Override public void onAudioDevicesRemoved(AudioDeviceInfo[] removedDevices) { checkBluetoothAudio(); } private void checkBluetoothAudio() { AudioDeviceInfo[] devices = audioManager.getDevices(AudioManager.GET_DEVICES_OUTPUTS); boolean hasBluetooth = false; for (AudioDeviceInfo device : devices) { int type = device.getType(); if (type == AudioDeviceInfo.TYPE_BLUETOOTH_A2DP || type == AudioDeviceInfo.TYPE_BLUETOOTH_SCO) { hasBluetooth = true; break; } } if (!hasBluetooth) { // 没有蓝牙音频设备,暂停播放 pausePlayback(); } } }; private void pausePlayback() { // 实现暂停播放的逻辑 } } ``` ### 相关问题 1. **如何区分蓝牙耳机和其他音频输出设备?** 2. **在Android 15中,`AudioDeviceCallback`能否检测到经典蓝牙和BLE音频设备?** 3. **当多个蓝牙音频设备连接时,如何确定当前活动的设备?** 4. **如何兼容Android 8.0以下的设备实现蓝牙音频设备监听?** 5. **在后台服务中监听音频设备变化需要注意哪些问题?**</think>### 在 Android 15 中实现无权限的多设备蓝牙连接状态监听 #### 核心思路:通过音频路由状态间接检测 在 Android 15 中,可通过 `AudioManager` 的音频路由状态变化间接检测蓝牙音频设备连接状态,无需 `BLUETOOTH_CONNECT` 权限。这种方法基于以下原理: $$ \text{蓝牙设备连接} \Rightarrow \text{音频路由变化} \Rightarrow \text{系统广播} $$ #### 实现步骤 1. **注册音频设备回调** ```java // 在 Activity/Service 中 private AudioManager audioManager; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { audioManager = (AudioManager) getSystemService(AUDIO_SERVICE); audioManager.registerAudioDeviceCallback(deviceCallback, null); } private final AudioDeviceCallback deviceCallback = new AudioDeviceCallback() { @Override public void onAudioDevicesAdded(AudioDeviceInfo[] addedDevices) { for (AudioDeviceInfo device : addedDevices) { if (isBluetoothDevice(device)) { handleDeviceConnected(device); } } } @Override public void onAudioDevicesRemoved(AudioDeviceInfo[] removedDevices) { for (AudioDeviceInfo device : removedDevices) { if (isBluetoothDevice(device)) { handleDeviceDisconnected(device); } } } }; ``` 2. **判断蓝牙设备类型** ```java private boolean isBluetoothDevice(AudioDeviceInfo device) { return device.getType() == AudioDeviceInfo.TYPE_BLUETOOTH_A2DP || device.getType() == AudioDeviceInfo.TYPE_BLUETOOTH_SCO; } ``` 3. **处理设备连接/断开事件** ```java private void handleDeviceConnected(AudioDeviceInfo device) { String deviceId = device.getAddress(); // 使用MAC地址作为设备ID // 添加到已连接设备列表 connectedDevices.add(deviceId); Log.d(TAG, "设备连接: " + deviceId); } private void handleDeviceDisconnected(AudioDeviceInfo device) { String deviceId = device.getAddress(); // 从已连接设备列表移除 connectedDevices.remove(deviceId); Log.d(TAG, "设备断开: " + deviceId); if (connectedDevices.isEmpty()) { pausePlayback(); // 所有设备断开时暂停播放 } } ``` 4. **获取当前连接状态** ```java public List<String> getConnectedBluetoothDevices() { List<String> devices = new ArrayList<>(); AudioDeviceInfo[] allDevices = audioManager.getDevices(AudioManager.GET_DEVICES_OUTPUTS); for (AudioDeviceInfo device : allDevices) { if (isBluetoothDevice(device)) { devices.add(device.getAddress()); } } return devices; } ``` #### 技术原理 1. **音频路由机制** 蓝牙音频设备连接时,系统会自动将其添加为音频输出设备,触发 `onAudioDevicesAdded` 回调[^5]。 2. **设备类型识别** - `TYPE_BLUETOOTH_A2DP`: 高质量音频设备(耳机/音箱) - `TYPE_BLUETOOTH_SCO`: 通话音频设备 3. **设备唯一标识** 使用 `AudioDeviceInfo.getAddress()` 获取设备 MAC 地址作为唯一标识符: $$ \text{设备标识} = \text{MAC地址} $$ #### 注意事项 1. **权限声明** 仅需基础音频权限(已默认授予): ```xml <uses-permission android:name="android.permission.MODIFY_AUDIO_SETTINGS" /> ``` 2. **Android 版本兼容** ```mermaid graph LR A[Android 8.0+] --> B[支持AudioDeviceCallback] C[Android 15] --> D[优化多设备检测] E[Android 10-] --> F[需使用广播监听] ``` 3. **多设备管理建议** - 使用 `ConcurrentHashMap` 存储设备状态 - 添加设备重连超时机制 - 实现设备优先级管理 #### 替代方案比较 | 方法 | 是否需要权限 | 实时性 | 多设备支持 | |------|-------------|--------|------------| | 音频路由监听 | ❌ | ★★★★ | ★★★ | | 系统广播 | ✅ | ★★★ | ★★ | | JobScheduler | ❌ | ★★ | ★ | #### 完整实现示例 ```java public class BluetoothMonitor { private final AudioManager audioManager; private final Set<String> connectedDevices = ConcurrentHashMap.newKeySet(); public BluetoothMonitor(Context context) { this.audioManager = (AudioManager) context.getSystemService(AUDIO_SERVICE); registerCallbacks(); } private void registerCallbacks() { audioManager.registerAudioDeviceCallback(new AudioDeviceCallback() { @Override public void onAudioDevicesAdded(AudioDeviceInfo[] addedDevices) { updateDeviceList(addedDevices, true); } @Override public void onAudioDevicesRemoved(AudioDeviceInfo[] removedDevices) { updateDeviceList(removedDevices, false); } }, null); } private void updateDeviceList(AudioDeviceInfo[] devices, boolean isConnected) { for (AudioDeviceInfo device : devices) { if (device.getType() == AudioDeviceInfo.TYPE_BLUETOOTH_A2DP) { String address = device.getAddress(); if (isConnected) { connectedDevices.add(address); } else { connectedDevices.remove(address); } } } } public boolean isAnyDeviceConnected() { return !connectedDevices.isEmpty(); } } ``` ### 相关问题 1. **如何区分不同蓝牙设备的类型(耳机/音箱/车载)?** 2. **在 Android 15 中,音频路由监听方法对 BLE 音频设备是否有效?** 3. **当应用在后台时,如何保持蓝牙连接状态监听?** 4. **如何兼容 Android 10 以下版本的无权限蓝牙检测?** 5. **音频路由变化检测的延迟通常在什么范围内?** 6. **这种方法能否检测到非音频类蓝牙设备(如键盘/鼠标)的连接?** [^1]: Android 官方蓝牙权限指南 [^5]: Android AudioDeviceCallback 文档
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