android bluetooth 移植相关注意事项
16lz
2021-12-04
bluedroid的通用架构框图：
由上图可知，bluedroid包含如下的核心组件：
Bluetooth core stack library
HCI library
Vendor Specific HCI library
UART, RFKILL,TUN/TAP and UHID device drivers
移植过程
基于android上bluedroid上的蓝牙移植涉及到文件有：
bluetooth.apk
bludroid协议栈涉及到的库：
bluetooth.default.so
libbt-hci.so
libbt-utils.so
libbt-vendor.so
audio.a2dp.default.so
android.hardware.bluetooth.xml：该文件用于控制是否显示蓝牙的设置界面，位于/etc/permissions/目录下
bluetooth.default.so依赖于libbt-hci.so、libbt-utils.so、libbt-vendor.so等动态库，该库是蓝牙bluedroid协议栈的核心，该库的核心文件bluetooth.c实现了蓝牙的HAL层。
该硬件抽象层对应的接口定义如下(hardware/include/hardware/bluetooth.h)：
/** NOTE: By default, no profiles are initialized at the time of init/enable. * Whenever the application invokes the 'init' API of a profile, then one of * the following shall occur: * * 1.) If Bluetooth is not enabled, then the Bluetooth core shall mark the * profile as enabled. Subsequently, when the application invokes the * Bluetooth 'enable', as part of the enable sequence the profile that were * marked shall be enabled by calling appropriate stack APIs. The * 'adapter_properties_cb' shall return the list of UUIDs of the * enabled profiles. * * 2.) If Bluetooth is enabled, then the Bluetooth core shall invoke the stack * profile API to initialize the profile and trigger a * 'adapter_properties_cb' with the current list of UUIDs including the * newly added profile's UUID. * * The reverse shall occur whenever the profile 'cleanup' APIs are invoked *//** Represents the standard Bluetooth DM interface. */typedef struct { /** set to sizeof(bt_interface_t) */ size_t size; /** * Opens the interface and provides the callback routines * to the implemenation of this interface. */ int (*init)(bt_callbacks_t* callbacks ); /** Enable Bluetooth. */ int (*enable)(void); /** Disable Bluetooth. */ int (*disable)(void); /** This ensures the chip is Powered ON to support other radios in the combo chip. * If the chip is OFF it set the chip to ON, if it is already ON it just increases the radio ref count * to keep track when to Power OFF */ int (*enableRadio)(void); /** This decreases radio ref count and ensures that chip is Powered OFF * when the radio ref count becomes zero. */ int (*disableRadio)(void); /** Closes the interface. */ void (*cleanup)(void); /** Get all Bluetooth Adapter properties at init */ int (*get_adapter_properties)(void); /** Get Bluetooth Adapter property of 'type' */ int (*get_adapter_property)(bt_property_type_t type); /** Set Bluetooth Adapter property of 'type' */ /* Based on the type, val shall be one of * bt_bdaddr_t or bt_bdname_t or bt_scanmode_t etc */ int (*set_adapter_property)(const bt_property_t *property); /** Get all Remote Device properties */ int (*get_remote_device_properties)(bt_bdaddr_t *remote_addr); /** Get Remote Device property of 'type' */ int (*get_remote_device_property)(bt_bdaddr_t *remote_addr, bt_property_type_t type); /** Set Remote Device property of 'type' */ int (*set_remote_device_property)(bt_bdaddr_t *remote_addr, const bt_property_t *property); /** Get Remote Device's service record for the given UUID */ int (*get_remote_service_record)(bt_bdaddr_t *remote_addr, bt_uuid_t *uuid); /** Start SDP to get remote services */ int (*get_remote_services)(bt_bdaddr_t *remote_addr); /** Start Discovery */ int (*start_discovery)(void); /** Cancel Discovery */ int (*cancel_discovery)(void); /** Create Bluetooth Bonding */ int (*create_bond)(const bt_bdaddr_t *bd_addr); /** Remove Bond */ int (*remove_bond)(const bt_bdaddr_t *bd_addr); /** Cancel Bond */ int (*cancel_bond)(const bt_bdaddr_t *bd_addr); /** BT Legacy PinKey Reply */ /** If accept==FALSE, then pin_len and pin_code shall be 0x0 */ int (*pin_reply)(const bt_bdaddr_t *bd_addr, uint8_t accept, uint8_t pin_len, bt_pin_code_t *pin_code); /** BT SSP Reply - Just Works, Numeric Comparison and Passkey * passkey shall be zero for BT_SSP_VARIANT_PASSKEY_COMPARISON & * BT_SSP_VARIANT_CONSENT * For BT_SSP_VARIANT_PASSKEY_ENTRY, if accept==FALSE, then passkey * shall be zero */ int (*ssp_reply)(const bt_bdaddr_t *bd_addr, bt_ssp_variant_t variant, uint8_t accept, uint32_t passkey); /** Get Bluetooth profile interface */ const void* (*get_profile_interface) (const char *profile_id); /** Bluetooth Test Mode APIs - Bluetooth must be enabled for these APIs */ /* Configure DUT Mode - Use this mode to enter/exit DUT mode */ int (*dut_mode_configure)(uint8_t enable); /* Send any test HCI (vendor-specific) command to the controller. Must be in DUT Mode */ int (*dut_mode_send)(uint16_t opcode, uint8_t *buf, uint8_t len); /* Send service level Authorization response */ int (*authorize_response)(const bt_bdaddr_t *bd_addr, bt_service_id_t service_id, uint8_t authorize, uint8_t save_settings); /** Get FM module interface */ const void* (*get_fm_interface) (); /** BLE Test Mode APIs */ /* opcode MUST be one of: LE_Receiver_Test, LE_Transmitter_Test, LE_Test_End */ int (*le_test_mode)(uint16_t opcode, uint8_t *buf, uint8_t len);} bt_interface_t;而bluetooth services和bluetooth JNI编译出来的结果就是bluetooth.apk, bluetooth services透过bluetooth JNI，bluetooth JNI透过硬件抽象层，直接调用到bluedroid的核心协议栈，而核心协议栈通过uart driver，rfkill driver，UHID，TUN等vfs文件接口直接调用到内核空间的驱动。
audio.a2dp.default.so文件是音频模块针对ad2p的硬件抽象层的实现，供音频模块来控制a2dp的通路切换，声音和音量的控制。注意该模块跟BT_PROFILE_ADVANCED_AUDIO_ID模块的关系。
libbt-vendor.so是需要根据特定的蓝牙芯片去客制化实现的。
具体该移植库（libbt-vendor.so），需要实现如下的通用接口（external/bluetooth/bluedroid/hci/include/bt_vendor_lib.h）：
/* * Bluetooth Host/Controller VENDOR Interface */typedef struct { /** Set to sizeof(bt_vndor_interface_t) */ size_t size; /* * Functions need to be implemented in Vendor libray (libbt-vendor.so). */ /** * Caller will open the interface and pass in the callback routines * to the implemenation of this interface. */ int (*init)(const bt_vendor_callbacks_t* p_cb, unsigned char *local_bdaddr); /** Vendor specific operations */ int (*op)(bt_vendor_opcode_t opcode, void *param); /** Closes the interface */ void (*cleanup)(void);} bt_vendor_interface_t;在以上结构体中，其中大部份的工作是由int (*op)(bt_vendor_opcode_t opcode, void *param);函数实现，该函数更具OPCODE操作码的不同，一般通过switch语句来实现。
各个OPCODE操作码对应的功能说明如下：（external/bluetooth/bluedroid/hci/include/bt_vendor_lib.h）
/** Vendor specific operations OPCODE */typedef enum {/* [operation] * Power on or off the BT Controller. * [input param] * A pointer to int type with content of bt_vendor_power_state_t. * Typecasting conversion: (int *) param. * [return] * 0 - default, don't care. * [callback] * None. */ BT_VND_OP_POWER_CTRL,/* [operation] * Perform any vendor specific initialization or configuration * on the BT Controller. This is called before stack initialization. * [input param] * None. * [return] * 0 - default, don't care. * [callback] * Must call fwcfg_cb to notify the stack of the completion of vendor * specific initialization once it has been done. */ BT_VND_OP_FW_CFG,/* [operation] * Perform any vendor specific SCO/PCM configuration on the BT Controller. * This is called after stack initialization. * [input param] * None. * [return] * 0 - default, don't care. * [callback] * Must call scocfg_cb to notify the stack of the completion of vendor * specific SCO configuration once it has been done. */ BT_VND_OP_SCO_CFG,/* [operation] * Open UART port on where the BT Controller is attached. * This is called before stack initialization. * [input param] * A pointer to int array type for open file descriptors. * The mapping of HCI channel to fd slot in the int array is given in * bt_vendor_hci_channels_t. * And, it requires the vendor lib to fill up the content before returning * the call. * Typecasting conversion: (int (*)[]) param. * [return] * Numbers of opened file descriptors. * Valid number: * 1 - CMD/EVT/ACL-In/ACL-Out via the same fd (e.g. UART) * 2 - CMD/EVT on one fd, and ACL-In/ACL-Out on the other fd * 4 - CMD, EVT, ACL-In, ACL-Out are on their individual fd * [callback] * None. */ BT_VND_OP_USERIAL_OPEN,/* [operation] * Close the previously opened UART port. * [input param] * None. * [return] * 0 - default, don't care. * [callback] * None. */ BT_VND_OP_USERIAL_CLOSE,/* [operation] * Get the LPM idle timeout in milliseconds. * The stack uses this information to launch a timer delay before it * attempts to de-assert LPM WAKE signal once downstream HCI packet * has been delivered. * [input param] * A pointer to uint32_t type which is passed in by the stack. And, it * requires the vendor lib to fill up the content before returning * the call. * Typecasting conversion: (uint32_t *) param. * [return] * 0 - default, don't care. * [callback] * None. */ BT_VND_OP_GET_LPM_IDLE_TIMEOUT,/* [operation] * Enable or disable LPM mode on BT Controller. * [input param] * A pointer to uint8_t type with content of bt_vendor_lpm_mode_t. * Typecasting conversion: (uint8_t *) param. * [return] * 0 - default, don't care. * [callback] * Must call lpm_cb to notify the stack of the completion of LPM * disable/enable process once it has been done. */ BT_VND_OP_LPM_SET_MODE,/* [operation] * Assert or Deassert LPM WAKE on BT Controller. * [input param] * A pointer to uint8_t type with content of bt_vendor_lpm_wake_state_t. * Typecasting conversion: (uint8_t *) param. * [return] * 0 - default, don't care. * [callback] * None. */ BT_VND_OP_LPM_WAKE_SET_STATE,} bt_vendor_opcode_t;另外还有就是蓝协议栈的配置选项，分为两种：
一种是编译时的配置选项
一种是运行时的配置选项
涉及蓝牙相关的通用配置选项有（具体配置格式的组织是 vendor specific的）：
1：uart的端口号，如/dev/ttyS1, /dev/ttS2,/dev/ttyO1等等
2： uart的boadrate，如921600，460800，3000000等
3： 蓝牙固件的名字和路径
4： 是否使能LPM mode（低功耗管理模式）
5： PCM的配置
6： 如果是cob（chip on board）的蓝牙芯片，还需要指定蓝牙mac地址，如果是模块的一般直接可有从模块里读出来，则不需要该项
调试过程
在软件包按上面说的已经准备好的情况，在开发版上实际调试时，应该经历如下的步骤:硬件方面有如下的check点：
1：蓝牙的power_enable是否正常
2：蓝牙的32Khz是否正常，并且是否足够接近32768HZ
3：蓝牙的26MHZ是否正常
4：蓝牙的硬件流控双方是否支持，如果不支持，需要硬件上进行欺骗：譬如brcm的蓝牙芯片是必须需要硬件流控，而我们uart 主控的硬件流控却有问题，因此我们将brcm的蓝牙端的cts pin硬件拉地（low active），这样就是相当于告诉拨通的蓝牙芯片，我们的uart controller始终都是准备好可以接收数据的。从而实现无硬件流控也可以实现互通讯
5：uart是否需要电平转换，像我们的AP 输出的都是3.3v的电平，而拨通的蓝牙则则只能输出1.8v的电平，这样的话，就需要在拨通的rts和tx pin上接电平转换，将拨通的1.8v提升到3.3v，这样可以让我们AP能够正确检测到高电平。
6：蓝牙芯片的工作电压是否正常
软件方面的调试:
1：通过控制台命令：echo 1/0 > /sys/class/rfkill/rfill0/state再结合示波器来检测power enabe pin和32KHZ的输出/关闭是否正常
2：通过配置文件/etc/bluetooth/bt_stack.conf文件，我们可以来用来控制调试信息的显示，和蓝牙封包的保存，他能够将hci层的cmd，data，event包都保存到btsnoop_hci.log文件中，然后可以通过frontline公司的capture file viewer工具来查看封包的格式和含义。
bt_stack.conf的格式如下：
/system/etc/bluetooth # /system/etc/bluetooth # cat bt_stack.conf # Set the phone BT device name#Name=Bluetooth Phone# Set the phone BT device COD (Class of Device)#Class={0x5A, 0x02, 0x0C}# Enable BtSnoop logging function# valid value : true, falseBtSnoopLogOutput=false# BtSnoop log output fileBtSnoopFileName=/sdcard/btsnoop_hci.log# Enable trace level reconfiguration function# Must be present before any TRC_ trace level settingsTraceConf=true# Trace level configuration# BT_TRACE_LEVEL_NONE 0 ( No trace messages to be generated )# BT_TRACE_LEVEL_ERROR 1 ( Error condition trace messages )# BT_TRACE_LEVEL_WARNING 2 ( Warning condition trace messages )# BT_TRACE_LEVEL_API 3 ( API traces )# BT_TRACE_LEVEL_EVENT 4 ( Debug messages for events )# BT_TRACE_LEVEL_DEBUG 5 ( Full debug messages )# BT_TRACE_LEVEL_VERBOSE 6 ( Verbose messages ) - Currently supported for TRC_BTAPP only.TRC_BTM=2TRC_HCI=2TRC_L2CAP=2TRC_RFCOMM=2TRC_OBEX=2TRC_AVCT=2TRC_AVDT=2TRC_AVRC=2TRC_AVDT_SCB=2TRC_AVDT_CCB=2TRC_A2D=2TRC_SDP=2TRC_GATT=2TRC_SMP=2TRC_BTAPP=2TRC_PROTOCOL=03：上一种方法有一个局限性，那就是只能保存完整的hci包，如果hci包不完整，则不能够通过btsnoop_hci.log文件来查看，这个时候可以在hci_h4.c文件中的hci_h4_send_msg函数和userial.c文件中的userial_read_thread函数中添加array2strings（）来将串口上发送和接收的数据都打印出来，这样就可以发现那些不完整的hci包。array2strings实现如下：
int array2strings(char* header, char * array_buf, int array_len){#if BT_DEBUGint n,i;uint8_t buf_strings[1600];//IS_DEBUG_ENABLE_CMD_EVENT;memset(buf_strings,0,sizeof(buf_strings));char * tmpbuf = (char * )buf_strings;array_len = (array_len>32)?32:array_len;for(i=0; i4：涉及硬件流控的情况下，需要注意的问题：
有些ap的uart cotroller并不支持硬件流控，这样的话在蓝牙芯片初始化过程中，会碰到如下一些问题：
A： 在切换波特率时会出现错误：
原因就是有些蓝牙芯片，如brcm的6330/6476等芯片在蓝牙芯片和uart controller的波特率切换到较高的波特率时，蓝牙芯片端会忙一段时间，在这段时间里，uart controller就不能够给蓝牙芯片段发送命令或数据。
否则会导致命令或数据超时无响应。如果支持硬件流控则不会存在该问题，因为蓝牙芯片端在切换到高波特率时，在忙的时间段，他会自动将芯片的rts脚拉高，uart controller端在检测到cts变高，认为接收端在忙，
从而不会将数据发送出去，而只是将数据缓存在tty xmit buffer中，待cts变低后，再继续从tty xmit buffer取数据通过dma方式发送出去。
B： 会出现应用层已经将数据写到了/dev/ttyS1设备里，但uart controller并未将数据在tx pin上发送出来。
原因是蓝牙芯片的硬件流控极性跟ap中的uart controller定义的硬件流控的极性不一致，导致蓝牙芯片已经通知ap端，蓝牙芯片已经准备好接受数据，但由于极性不一致，所以导致ap段一直以为蓝牙芯片端没有准备好，所以一直未发送数据。出现这个钟情况时，就是第一条hci reset的命令都不能发送出去。蓝牙芯片的rx pin上也未有任何的波形。这个时候可以通过查看 state->port.tty->hw_stopped位是否为1，如果为1，说明正是由于ap的uart controller检测到硬件流控不允许所以才未发送。
uart驱动的调试
uart drivers的调试方法有： 1： 可以考虑将蓝牙芯片uart口的tx pin在接到AP端的uart口的rx pin的同时也接到pc com口上的rx pin，同理将蓝牙芯片uart口上rx pin同时接到pc com上rx pin，这样可以通过pc上uart debug tool可以看到AP发送给蓝牙芯片的数据和蓝牙芯片送回来的数据。以检查串口收发数据的正确性。局限性是：由于目前pc com上的波特率不能设置太高，所以一般只能在低速的115200上进行调试。
2：在串口驱动添加/proc文件属性来动态的观察uart drivers的工作状况。
譬如在蓝牙串口出错时，我们可以命令：cat /proc/bt_debug来查看串口的如下信息：
a: uart controller的寄存器上下文
b: uart DMA rx buffer中是否还有剩余数据未通过tty_insert_flip_string_fixed_flag函数提交到tty io层 会导致bluedroid层收到一个不完整的数据包，但uart controller其实已经收到了一个完整的数据包
c: uart xmit circ_buf中是否还有剩余数据未能及时发送出去
这会导致蓝牙芯片收到一个不完整的hci包，从而导致蓝牙出错
d: 在proc的文件属性中，还可以添加关键的一些变量的值，这样检测出错时，这些是否正确。
譬如打印port.icount.rx，port.icount.tx，port.icount.overrun，port.icount.parity
port.icount.cts，port.tty->hw_stopped，port.tty->stopped等。
3： 内存数据查看工具：mu命令
该命令可以查看DMA tx buf和DMA rx buf中的数据内容，可以非常的方便检查数据收发是否正确4： 有时在蓝牙芯片的reset，enable pin，32Khz，26Mhz等都正常的情况下，蓝牙的初始化还是未能正常完成，提示uart发送超时的话。
这个时候，就可以用示波器来测试下ap端的uart的cotroller的tx pin是否有波形发出来，如果有波形发送出来，但蓝牙芯片段的tx pin没有任何回复波形，则基本可以断定是一下几种问题之一：a：蓝牙电路上还有问题（请按上面的硬件check点，逐项检测）b：蓝牙芯片的上电时序还有问题（请严格按芯片的datasheet上电时许规范来配置）如果ap端的uart的cotroller的tx pin没有波形出来。那基本可以肯定，是如下问题之一：
a：硬件流控的问题（详细的见上面有关流控注意事项）
b：uart驱动的问题（不得不说，这个的调试要比其他驱动更具有挑战性）
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