藍牙幾種不同接口的傳輸協議(yi)：H2/H4/H5/BCSP/SDIO及(ji)區別

H2：基于USB的傳輸
H4：基于五線UART(RX/TX/CTS/RTS/GND帶硬件流控)的傳輸，最簡單的傳輸方式，只在HCI raw data前面加上一個type;
H5: 基于三線UART(RX/TX/GND)的傳輸,需要軟件協議層加一個數據完整性校驗機制;
BCSP: 基于UART的傳輸
SDIO ：基于SDIO的傳輸

TRANSPORT層：在硬件接口（UART/USB/SDIO）實現HOST跟CONTROLLER的(de)交互

H2： USB的transport

H4：UART的transport（是UART傳輸種最簡的一個Transport，只是在HCI raw data的前面加一個type就行，如下HCI一共有五種HCI data）
        * HCI COMMAND:由藍牙協議棧發送給芯片的命令
        * HCI EVENT:由藍牙芯片上報給藍牙協議棧的事件
        * HCI ACL:藍牙協議棧跟(gen)藍牙芯片雙向交互的普通數據

        * HCI SCO:藍牙芯片跟藍牙協議棧雙向交互的通話/語音識別等音頻數據
        * HCI ISO（這(zhe)部分(fen)是在core5.2才添加）:LE audio用的數據包格式(shi)

 

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藍牙傳輸介質Transport UART H4（RS232）介紹

//www.52bluetooth.com/portal.php?mod=view&aid=179&mobile=no

Transport H4介紹(shao)

1. 概念(nian)介紹

整(zheng)個(ge)Transport在藍牙架構(gou)中的(de)位置如下圖紅框(kuang)位置：

 

藍牙Transport就(jiu)是(shi)(shi)藍牙的(de)硬(ying)件發送協(xie)(xie)(xie)議(yi)(yi)，硬(ying)件的(de)傳輸介質有(you)：UART/USB/SDIO，那么(me)(me)Transport就(jiu)是(shi)(shi)在(zai)特定的(de)硬(ying)件傳輸介質上增加了一(yi)些(xie)協(xie)(xie)(xie)議(yi)(yi)，比(bi)如我們(men)本節將的(de)H4就(jiu)是(shi)(shi)在(zai)UART上增加了一(yi)個(ge)小協(xie)(xie)(xie)議(yi)(yi)，H4算是(shi)(shi)最(zui)簡(jian)單的(de)一(yi)個(ge)協(xie)(xie)(xie)議(yi)(yi)，只是(shi)(shi)在(zai)數(shu)據(ju)前(qian)面(mian)加一(yi)個(ge)Type，了解(jie)過藍牙HCI的(de)一(yi)般(ban)都會知道藍牙協(xie)(xie)(xie)議(yi)(yi)棧（Host）跟(gen)芯片（Controller）一(yi)般(ban)是(shi)(shi)通(tong)(tong)過HCI數(shu)據(ju)來溝通(tong)(tong)，那么(me)(me)H4就(jiu)是(shi)(shi)在(zai)HCI數(shu)據(ju)前(qian)面(mian)加上一(yi)個(ge)TYPE。一(yi)共有(you)5中type,如下(xia)：

1）HCI COMMAND:由藍牙(ya)協議棧(zhan)發送(song)給(gei)芯片的命(ming)令(ling)

2）HCI EVENT:由藍(lan)牙芯片上報(bao)給(gei)藍(lan)牙協議棧的事件

3）HCI ACL:藍牙(ya)協議棧跟藍牙(ya)芯片雙向交(jiao)互的普通數(shu)據

4）HCI SCO:藍牙(ya)芯片跟藍牙(ya)協(xie)議棧雙向交互的通話/語音識別等音頻數據

5）HCI ISO（這部(bu)分是在core5.2才(cai)添加(jia)）:用于發(fa)送LE audio

在Core文檔(dang)截圖如下：

交互(hu)數據格(ge)式(shi)為：

所(suo)以(yi)我們看(kan)下代碼在(zai)這部分的實現：

1）通過(guo)宏配置協議(yi)棧(zhan)的TRANSPORT type，可(ke)以看到以下代碼(ma)是配置的H4

 

/** BT_PBUF_TRANSPORT_H2 = 0x01,BT_PBUF_TRANSPORT_H4 = 0x02,BT_PBUF_TRANSPORT_H5 = 0x03,BT_PBUF_TRANSPORT_BCSP = 0x04,*/
 
#define BT_TRANSPORT_TYPE 0x02

 

2）舉例說(shuo)明HCI reset發(fa)送（HCI raw data為0x03 0x0c 0x00）

err_t hci_reset(void)
{
    struct bt_pbuf_t *p;
    
    /* 申(shen)請(qing)Transport的buffer，比(bi)HCI數據多了一個byte */
    if((p = bt_pbuf_alloc(BT_TRANSPORT_TYPE, HCI_RESET_PLEN, BT_PBUF_RAM)) == NULL)
    {
        BT_HCI_TRACE_ERROR("ERROR:file[%s],function[%s],line[%d] bt_pbuf_alloc fail\n",__FILE__,__FUNCTION__,__LINE__);
 
        return BT_ERR_MEM;
    }
 
    /* Assembling command packet */
    p = hci_cmd_ass(p, HCI_RESET, HCI_HOST_C_N_BB, HCI_RESET_PLEN);
    pcb->timer = utimer_create(HCI_RESET_TIMEOUT, hci_reset_timeout, 0);
    /* Assembling cmd prameters */
 
    /* 發送HCI raw data在底層(ceng)處理增(zeng)加了1個byte */
    phybusif_output(p, p->tot_len,PHYBUSIF_PACKET_TYPE_CMD);
    bt_pbuf_free(p);
 
    return BT_ERR_OK;
}

3）到了Transport的處理

void phybusif_output(struct bt_pbuf_t *p, uint16_t len,uint8_t packet_type)
{
    /* 后退1個byte */
    bt_pbuf_header(p, 1);
 
    /* 填寫上type */
    ((uint8_t *)p->payload)[0] = packet_type;
 
 
    uint8_t *tx_buffer = bt_get_tx_buffer();
    bt_pbuf_copy_partial(p, tx_buffer, p->tot_len, 0);
 
    BT_TRANSPORT_TRACE_DEBUG("BT TX LEN:%d\n",p->tot_len);
    bt_hex_dump(tx_buffer,p->tot_len);
 
    /* 通過UART發(fa)送(song)出去 */
    uart_bt_send(tx_buffer,p->tot_len);
}

2. 硬件要求

UART硬件配置要求總(zong)結：

1）數據位8bit

2）無奇偶校驗

3）停止位1bit

4）需要有硬件流控

所以(yi)MCU跟藍牙芯(xin)片的接線需要：

我們來看下代碼的實現：

1）在STM32的UART初始化(hua)(只貼(tie)出關鍵位置)

/******************************************************************************
 * func name   : hw_uart_bt_init
 * para        : baud_rate(IN)  --> Baud rate of uart1
 * return      : hw_uart_bt_init result
 * description : Initialization of USART2.PA0->CTS PA1->RTS PA2->TX PA3->RX
******************************************************************************/
uint8_t hw_uart_bt_init(uint32_t baud_rate,uint8_t reconfig)
{
    .............
 
    /* Data format :1:8:1, no parity check, hardware flow control */
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = baud_rate;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; 
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_RTS_CTS;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
 
    .........
 
    return BT_ERR_OK;
 
}

 

2）在Linux的UART初始化(hua)(只貼(tie)出(chu)關鍵(jian)位置)

uint8_t hw_uart_bt_init(uint32_t baud_rate,uint8_t reconfig)
{
    ......
 
    // 8N1
    toptions.c_cflag &= ~CSTOPB;
    toptions.c_cflag |= CS8;
 
    toptions.c_cflag |= CREAD | CLOCAL | CRTSCTS;
    toptions.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY);
    toptions.c_cflag &= ~PARENB;
 
    toptions.c_cc[VMIN]  = 1;
    toptions.c_cc[VTIME] = 0;
 
    .......
 
    return BT_ERR_OK;
 
}

 

3. 糾錯

如果主(zhu)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)或(huo)主(zhu)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器在 RS232 通(tong)信上失(shi)(shi)去同(tong)步,則需要復位(wei)。失(shi)(shi)去同(tong)步意味著已(yi)檢測(ce)到錯誤(wu)的 HCI 分組指示器,或(huo) HCI 分組的長度(du)域(yu)超出范圍(wei)。如果在主(zhu)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)到主(zhu)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器的通(tong)信中丟失(shi)(shi) UART 同(tong)步，那(nei)么主(zhu)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器將發(fa)送(song)硬件故障（HCI hardware error）事件，以(yi)將同(tong)步錯誤(wu)告訴主(zhu)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)。主(zhu)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器將需要從主(zhu)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)接收一個HCI_RESET 指令(ling)以(yi)執行復位(wei)。主(zhu)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器也將在從主(zhu)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)到主(zhu)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器的字節流(liu)中使用 HCI-RESET 指令(ling)，以(yi)實(shi)現重新同(tong)步。

 

如果(guo)在從主機(ji)(ji)控制(zhi)器(qi)(qi)到主機(ji)(ji)的(de)通信中(zhong)失去 UART 同步，主機(ji)(ji)將發送 HCL_RESET指(zhi)令(ling)(ling)以復位(wei)主機(ji)(ji)控制(zhi)器(qi)(qi)。主機(ji)(ji)也將通過在從主機(ji)(ji)控制(zhi)器(qi)(qi)到主機(ji)(ji)的(de)字節流中(zhong)查(cha)找HCI_Reset 指(zhi)令(ling)(ling)的(de) HCL 指(zhi)令(ling)(ling)完(wan)成(cheng)事件,進行重新同步