android bluetooth 移植相关注意事项

android bluetooth 移植相关注意事项

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androidlinuxbluedroid brcmap6330

2013-10-12 20:15
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android linux bluetooth（5）


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目录(?)[+]

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

[b]libbt-vendor.so[/b]

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)：

[cpp]
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/** 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;  

bluetooth.c和bluetooth.h对应到上面图1中的libhardware层。

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）：

[cpp]
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/* 
 * 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）

[cpp]
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/** 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;  

以上注释中说明了各个操作码的功能，也就是我们基于bluedroid进行蓝牙移植的最主要的工作量。easy吧？呵呵！简单就是美。

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：

[cpp]
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/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, false  
BtSnoopLogOutput=false  
  
# BtSnoop log output file  
BtSnoopFileName=/sdcard/btsnoop_hci.log  
  
# Enable trace level reconfiguration function  
# Must be present before any TRC_ trace level settings  
TraceConf=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=2  
TRC_HCI=2  
TRC_L2CAP=2  
TRC_RFCOMM=2  
TRC_OBEX=2  
TRC_AVCT=2  
TRC_AVDT=2  
TRC_AVRC=2  
TRC_AVDT_SCB=2  
TRC_AVDT_CCB=2  
TRC_A2D=2  
TRC_SDP=2  
TRC_GATT=2  
TRC_SMP=2  
TRC_BTAPP=2  
TRC_PROTOCOL=0  

3：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：

[cpp]
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int array2strings(char* header, char * array_buf, int array_len)  
{  
#if BT_DEBUG  
    int 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; i<array_len; i++)  
    {  
        n = sprintf(tmpbuf,"0x%x ",array_buf[i]);  
        tmpbuf += n;  
    }  
    ALOGD("%s:len=%d %s", header, array_len, buf_strings);  
#endif  
    return 0;  
}  

4：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）