Android BlueDroid（一）(二)（三）

转自：https://blog.csdn.net/xubin341719/article/details/40378205

感谢原作者的分享，转载仅供方便查阅~~

Android BlueDroid（一）：BlueDroid概述

一、名词解释：(有用信息增加中……)

BTI F: Bluetooth Interface
BTU : Bluetooth Upper Layer
BTM: Bluetooth Manager
BTE :Bluetooth embedded system
BTA :Blueetooth application layer
CO: call out\CI: call in
HF : Handsfree Profile
HH: HID Host Profile
HL: Health Device Profile
AV:audio\vidio
ag: audio gateway
ar: audio/video registration
gattc: GATT client
BLE:

二、 BlueDroid && BlueZ
Android 4.2之前，Google一直使用的是Linux官方蓝牙协议栈BlueZ。BlueZ实际上是由高通公司在2001年5月基于GPL协议发布的一个开源项目，做为Linux 2.4.6内核的官方蓝牙协议栈。随着Android设备的流行，BlueZ也得到了极大的完善和扩展。例如Android 4.1中BlueZ的版本升级为4.93，它支持蓝牙核心规范4.0，并实现了绝大部分的Profiles。
从Android 4.2开始，Google便在Android源码中推出了它和博通公司一起开发的BlueDroid以替代BlueZ。BlueZ的创始者，高通公司也将在基于其芯片的Android参考设计中去除BlueZ，支持BlueDroid。
相比BlueZ，BlueDroid最值得称道的地方就是其框架结构变得更为简洁和清晰。对我们工程师来说这也是个不错的福利，清晰、简洁的架构使我们在debug过程中思路更清晰；
1、Android 4.2中BlueDroid的框架结构图：（Google官方提供）。

（1）、应用程序通过android.bluetooth package下的API来调用系统的Bluetooth功能。
（2）、应用层空间增加了一个名为Bluetooth的App。它做为系统的bluetooth核心进程而存在。其内部将通过JNI来调用Bluetooth HAL层以完成各种蓝牙请求。
（3）、Bluetooth HAL也属于Android 4.2新增模块，它由蓝牙核心规范硬件抽象层和蓝牙应用规范硬件抽象层组成。由于HAL层的隔离作用，上层代码可轻松移植到不同芯片平台。
（4）、作为整个蓝牙服务的核心，Bluetooth Stack模块则由Bluetooth Application Layer（缩写为BTA）和Bluetooth Embedded System（缩写为BTE）两大部分组成。BTA实现了蓝牙设备管理、状态管理及一些应用规范。而BTE则通过HCI与厂商蓝牙芯片交互以实现了蓝牙协议栈的通用功能和相关协议。另外，BTE还包括一个统一内核接口（GKI），蓝牙芯片厂商可借助GKI快速轻松得移植蓝牙协议栈到其他操作系统或手机平台上。
（５）、Vendor Extentions（厂商扩展）：开发者可以添加自定义扩展以实现厂商特定的模块和组件。
（６）、bluedroid 整体协议栈架构：

Android BlueDroid（一）(二)（三）
整个系统的架构很简单，因为大多的事情都是在Bluedroid层里面做的，上层只管去Call和Callback就是了，这部分我们在后面分析代码做详细分析。
2、BlueZ 代码架构
和Bluedroid类似，BlueZ也是按照标准流程从应用一直走下来，不过两者唯一的区别是BlueZ的DBUS。blueDroid中取出DBUS是代码结构变的更加清晰，看起来跟顺畅。如下图蓝牙代码架构（Google官方提供）：

Android BlueDroid（一）(二)（三）
3、BlueDrod PK BlueZ
BlueDroid虽然对BlueZ大有取而代之的趋势，但现在它对蓝牙应用规范的支持还不够完善。例如BlueDroid仅支持AVRCP 1.0，而非最新的AVRCP 1.5。所以，国内某些芯片或手机厂商若能及早完成BlueZ相关模块到BlueDroid的移植工作，相信能帮助它们在竞争日趋白日化的移动世界中拔得先机。另外，作为一种成熟、低功耗无线通信技术的先锋，蓝牙未来在可穿戴设备领域中也将扮演越来越重要的作用。

Android BlueDroid（二）：BlueDroid蓝牙开启过程init

一、蓝牙开启流程概述，如下图所示：init、enable

和一般的函数调用相同，android上层通过APP-->Native-->JNI-->bluetoothinterface-->bluetooth HCIinterface。HCI interface中实现了init、set_power、preload相应函数
init、enable函数主要实现的功能：
（1）、创建：btif_task/BTIF_TASK
（2）、初始化BTE
（3）、创建：btu_task/BTU_TASK
（4）、初始化HCI、串口相关，启动HCI工作主线程：bt_hc_callback，芯片上电、RF参数初始化、蓝牙地址名称相关设定；
（5）、创建：bt_hc_worker_thread蓝牙工作主线程，发送接收命令；
（6）、初始化蓝牙协议栈；
二、initNative函数的的实现
这部分主要启动相应sock、协议栈初始化、启动btif_task,监听处理蓝牙接口相关的状态消息。实现流程如下所示。

Android BlueDroid（一）(二)（三）

1、应用部分函数调用（从adatper开始）
packages\apps\Bluetooth\src\com\android\bluetooth\btservice\ AdapterService.java

public void onCreate() {
super.onCreate();
if (DBG) debugLog("onCreate");
mBinder = new AdapterServiceBinder(this);
mAdapterProperties = new AdapterProperties(this);
mAdapterStateMachine = AdapterState.make(this, mAdapterProperties);
mJniCallbacks = new JniCallbacks(mAdapterStateMachine, mAdapterProperties);
initNative();//调用initNative函数；
mNativeAvailable=true;
mCallbacks = new RemoteCallbackList<IBluetoothCallback>();
//Load the name and address
getAdapterPropertyNative(AbstractionLayer.BT_PROPERTY_BDADDR);
getAdapterPropertyNative(AbstractionLayer.BT_PROPERTY_BDNAME);
}
private native boolean initNative();

2、JNI函数的实现,这部分跟其他JNI实现相同。
packages\apps\Bluetooth\jni\com_android_bluetooth_btservice_AdapterService.cpp

static JNINativeMethod sMethods[] = {
/* name, signature, funcPtr */
{"classInitNative", "()V", (void *) classInitNative},
{"initNative", "()Z", (void *) initNative},//Native函数实现
…………
}

packages\apps\Bluetooth\jni\com_android_bluetooth_btservice_AdapterService.cpp
initNative函数的具体实现，通过bt_interface_t结构体，调用到C中的init函数实现。同时传入sBluetoothCallbacks回调函数结构体。这个函数结构体比较重要，底层的状态变化都是通过这个回调函数结构体中的函数实现。

static const bt_interface_t *sBluetoothInterface = NULL;
static bool initNative(JNIEnv* env, jobject obj) {
sJniCallbacksObj = env->NewGlobalRef(env->GetObjectField(obj, sJniCallbacksField));
if (sBluetoothInterface) {
int ret = sBluetoothInterface->init(&sBluetoothCallbacks);//调用到C的相应接口函数
if (ret != BT_STATUS_SUCCESS) {//如果出错，错误处理；
ALOGE("Error while setting the callbacks \n");
sBluetoothInterface = NULL;
return JNI_FALSE;
}
if ( (sBluetoothSocketInterface = (btsock_interface_t *)
sBluetoothInterface->get_profile_interface(BT_PROFILE_SOCKETS_ID)) == NULL) {
ALOGE("Error getting socket interface");
}
return JNI_TRUE;
}
return JNI_FALSE;
}

3、JNI调用C中函数实现
C语言实现了上层调用的函数，最终实现了JAVA调用C函数的动作。这是android系统对kernel操作的具体步骤。如果是初学者，建议把这部分内容搞清楚，整个android系统对底层的操作都是通过这种方法实现。
external\bluetooth\bluedroid\btif\src\bluetooth.c

static const bt_interface_t bluetoothInterface = {//蓝牙接口函数对应的函数
sizeof(bluetoothInterface),
init,//C函数中对init函数的实现；
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,
remove_bond,
cancel_bond,
pin_reply,
ssp_reply,
get_profile_interface,
dut_mode_configure,
dut_mode_send,
#if BLE_INCLUDED == TRUE
le_test_mode,
#else
NULL,
#endif
config_hci_snoop_log
};

4、蓝牙接口函数中Init函数实现过程
external\bluetooth\bluedroid\btif\src\bluetooth.c

static int init(bt_callbacks_t* callbacks )
{
ALOGI("init");
/* sanity check */
if (interface_ready() == TRUE)//检查接口函数是否准备好；
return BT_STATUS_DONE;
/* store reference to user callbacks */
bt_hal_cbacks = callbacks;//把相应的回调函数，保存，这个非常重要，刚开始看代码是忽略这部分，我们单独一节讲解这部分回调函数的实现和作用；
/* add checks for individual callbacks ? */
bt_utils_init();//工具集初始化，初始化一个互斥锁。
/* init btif */
btif_init_bluetooth();//初始化蓝牙接口bluetoothinterface
return BT_STATUS_SUCCESS;
}

5、蓝牙接口初始化具体实现，btif_init_bluetooth创建BTIF任务，准备蓝牙开启相关调度程序。
具体实现流程如下所示，我们下面对代码做详细解释。主要完成了：
（1）、bt_config.xml文件中的蓝牙名称等处理;
（2）、GKI初始化，这部分后面单一节做详细分析；
（3）、BlueHCLibInterface初始化，实现power\preload\等函数，BlueDreoid log等级设定；
（4）、BTIF_TASK线程创建，这个部分也比较重要。
Android BlueDroid（一）(二)（三）

external\bluetooth\bluedroid\btif\src\btif_core.c

bt_status_t btif_init_bluetooth()
{
UINT8 status;
btif_config_init();//创建sock线程，初始化初始化/data/misc/bluedroid/
bt_config.xml中相关数据；
bte_main_boot_entry();//（1）、BTE芯片协议栈入口API，蓝牙协议栈/芯片初始化，GKI init；
/* As part of the init, fetch the local BD ADDR */
memset(&btif_local_bd_addr, 0, sizeof(bt_bdaddr_t));//取蓝牙地址写入相关文件；
btif_fetch_local_bdaddr(&btif_local_bd_addr);
/* start btif task */
status = GKI_create_task(btif_task, BTIF_TASK, BTIF_TASK_STR,
(UINT16 *) ((UINT8 *)btif_task_stack + BTIF_TASK_STACK_SIZE),
sizeof(btif_task_stack));
//（2）、Creates BTIF task and prepares BT scheduler for startup 创建蓝牙任务接口，为开启做调度准备
if (status != GKI_SUCCESS)
return BT_STATUS_FAIL;
return BT_STATUS_SUCCESS;
}

（1）、BTE芯片协议栈入口API，蓝牙协议栈/芯片初始化，GKI init；
external\bluetooth\bluedroid\main\bte_main.c

void bte_main_boot_entry(void)
{
/* initialize OS */
GKI_init();//1）、GKI初始化，只在初始化的时候调用一次。
bte_main_in_hw_init();//2）、初始化结构体static bt_hc_interface_t *bt_hc_if=NULL;
bte_load_conf(BTE_STACK_CONF_FILE);//3）、初始化bluedroid调试信息等级；
#if (BTTRC_INCLUDED == TRUE)//相关打印信息初始化；
/* Initialize trace feature */
BTTRC_TraceInit(MAX_TRACE_RAM_SIZE, &BTE_TraceLogBuf[0], BTTRC_METHOD_RAM);
#endif
}

1）、GKI初始化，只在初始化的时候调用一次
参考互斥锁：http://blog.csdn.net/kingmax26/article/details/5338065 ；
external\bluetooth\bluedroid\gki\ulinux\gki_ulinux.c

void GKI_init(void)
{
pthread_mutexattr_t attr;
tGKI_OS *p_os;
memset (&gki_cb, 0, sizeof (gki_cb));
gki_buffer_init();//1））、GKI 缓冲、缓冲池初始化；
gki_timers_init();//2））、GKI定时器初始化；
gki_cb.com.OSTicks = (UINT32) times(0);
pthread_mutexattr_init(&attr);//3））、初始化pthread_mutexattr_t结构；
#ifndef __CYGWIN__
pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP);//4））、设置互斥锁类型
#endif
p_os = &gki_cb.os;
pthread_mutex_init(&p_os->GKI_mutex, &attr);//5））、初始化互斥量GKI_mutex；
/* pthread_mutex_init(&GKI_sched_mutex, NULL); */
#if (GKI_DEBUG == TRUE)
pthread_mutex_init(&p_os->GKI_trace_mutex, NULL);// 6））、初始化互斥量GKI_trace_mutex；
#endif
/* pthread_mutex_init(&thread_delay_mutex, NULL); */ /* used in GKI_delay */
/* pthread_cond_init (&thread_delay_cond, NULL); */
/* Initialiase GKI_timer_update suspend variables & mutexes to be in running state.
* this works too even if GKI_NO_TICK_STOP is defined in btld.txt */
p_os->no_timer_suspend = GKI_TIMER_TICK_RUN_COND;
pthread_mutex_init(&p_os->gki_timer_mutex, NULL);7））、初始化互斥量gki_timer_mutex；
#ifndef NO_GKI_RUN_RETURN
pthread_cond_init(&p_os->gki_timer_cond, NULL);
#endif
}

2）、初始化结构体static bt_hc_interface_t *bt_hc_if=NULL;
bte_main_in_hw_init();
给bt_hc_if赋值：

static const bt_hc_interface_t bluetoothHCLibInterface = {
sizeof(bt_hc_interface_t),
init,//HCI LIB中init函数的实现；
set_power,
lpm,
preload,
postload,
transmit_buf,
set_rxflow,
logging,
cleanup
};

3）、初始化bluedroid调试信息等级
bte_load_conf(BTE_STACK_CONF_FILE);
解析bt_stack.conf文件中的配置信息。
（2）、创建蓝牙任务接口，为开启做调度准备Creates BTIF task and prepares BT scheduler for startup

status = GKI_create_task(btif_task, BTIF_TASK, BTIF_TASK_STR,
(UINT16 *) ((UINT8 *)btif_task_stack + BTIF_TASK_STACK_SIZE),
sizeof(btif_task_stack));

6、btif_task进程相关处理函数
external\bluetooth\bluedroid\btif\src\btif_dm.c
btif_task 等待接收bta_sys_sendmsg发送的相应的状态做相应处理。

static void btif_task(UINT32 params)
{
………………
for(;;)
{
/* wait for specified events */
event = GKI_wait(0xFFFF, 0);//GKI进程间通信后面单开一节介绍；
if (event == BT_EVT_TRIGGER_STACK_INIT)//协议栈初始化完成；
…………
if (event == BT_EVT_HARDWARE_INIT_FAIL)//硬件初始化错误
…………
if (event & EVENT_MASK(GKI_SHUTDOWN_EVT))//收到关闭信息；
…………
if(event & TASK_MBOX_1_EVT_MASK)
…………
}
}