传统蓝牙HCI流控(HCI flow control)
一. 声明
本专栏文章我们会以连载的方式持续更新,本专栏计划更新内容如下:
第一篇:蓝牙综合介绍 ,主要介绍蓝牙的一些概念,产生背景,发展轨迹,市面蓝牙介绍,以及蓝牙开发板介绍。
第二篇:Transport层介绍,主要介绍蓝牙协议栈跟蓝牙芯片之前的硬件传输协议,比如基于UART的H4,H5,BCSP,基于USB的H2等
第三篇:传统蓝牙controller介绍,主要介绍传统蓝牙芯片的介绍,包括射频层(RF),基带层(baseband),链路管理层(LMP)等
第四篇:传统蓝牙host介绍,主要介绍传统蓝牙的协议栈,比如HCI,L2CAP,SDP,RFCOMM,HFP,SPP,HID,AVDTP,AVCTP,A2DP,AVRCP,OBEX,PBAP,MAP等等一系列的协议吧。
第五篇:低功耗蓝牙controller介绍,主要介绍低功耗蓝牙芯片,包括物理层(PHY),链路层(LL)
第六篇:低功耗蓝牙host介绍,低功耗蓝牙协议栈的介绍,包括HCI,L2CAP,ATT,GATT,SM等
第七篇:蓝牙芯片介绍,主要介绍一些蓝牙芯片的初始化流程,基于HCI vendor command的扩展
第八篇:附录,主要介绍以上常用名词的介绍以及一些特殊流程的介绍等。
另外,开发板如下所示,对于想学习蓝牙协议栈的最好人手一套。以便更好的学习蓝牙协议栈,相信我,学完这一套视频你将拥有修改任何协议栈的能力(比如Linux下的bluez,Android下的bluedroid)。
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二. 传统蓝牙HCI流控(flow control)
流控制用于在主机和主机控制器之间,避免传送到主机控制器的未应答远程设备的 ACL 数据溢出主机控制器数据缓冲区。主机(蓝牙协议栈)负责管理主机控制器(蓝牙芯片)的数据缓冲区。流控分为两种:
1)蓝牙协议栈到蓝牙芯片的流控
2)蓝牙芯片到蓝牙协议栈的流控
下面我们来一一介绍下:
1. 蓝牙协议栈到蓝牙芯片的流控
从host到Controller的数据流控分为两种:Packet-based Data Flow Control和Data-Block-Based Data Flow Control。通过HCI_Write_Flow_Control_Mode 命令来切换,
但是Packet-based data flow control对于BR/EDR芯片来说是默认的,所以你可以不下这个命令。但是我们既然讲到这个命令,还是看下这个命令的格式,如下图:
这个命令看截图已经很清晰了,一笔带过就好了,我们重点来说下协议栈到蓝牙芯片的流控原理(只说传统蓝牙的Packet-baseddata flow control):
在初始化时,主机将发送 Read_Buffer_Size 指令。通过该指令返回的两参数可以确定从主机发往主机控制器的 HCI ACL 和 SCO 数据分组(不包括报头)的最大长度。另有两返回参数表示主机控制器可以缓存等待传输的 HCI ACL 和SCO 数据分组数。在至少有一个连接或处于本地回送的情况下,主机控制器利用Number Of Completed Packets 事件控制从主机发来的数据流。事件分组包括一个连接句柄列表, 以及自从前一个事件返回后已经完成的 HCI 数据分组的相应数目(如果对于一个特定的连接句柄,没有事件返回发生,就从连接建立的时间算起 )。发送完成是指数据分组的传输、清除和回送至主机。根据该事件返回的信息和
Read Buffer Size 命令返回的参数(该参数决定可以存储在主机控制器中的 HCI ACL 和 SCO 数据分组的总数目)主机决定哪个连接句柄的 HCI 数据分组应该发送。在 HCI 每次发送数据分组后,它就假设在主机控制器上所对应链路类型的存储空间减少一个 HCI 分组的量,当主机收到一个新的能提供关于有多少 HCI 数据分组已经完成的 Number Of Completed Packets 事件后,它就可以得到从上一次事件返回后缓冲器数量的减少信息,并可以计算当前的缓冲器的使用量。当主机控制器在其缓存中存放有 HCI 数据分组时,它必须向主机周期性持续发送Number Of Completed Packets 事件, 直到最终所有 ACL 数据分组都已发送完毕或溢出。事件发送频率由厂商指定。注意:如果 SCO 流控制失效,则 Number OfCompleted Packets 就不能在 SCO 连接句柄中进行报告。
看概念可能我们不会那么清晰,我们就以一个举一个列子,根据btsnoop的flow来说明下吧:
Step 1)协议栈初始化的时候会采用Read_Buffer_Size来读取acl,sco的个数,以及acl,sco的每包size.如图,那此步骤分为切开两个小节:
①协议栈发送给芯片read buffer size command,截图如下
②蓝牙芯片回应协议栈comand complete的event携带acl,sco的个数,以及acl,sco的每包size等信息,截图如下:
Step 2)协议栈发送给蓝牙芯片ACL数据,acl的buffer size-1(注意此部分是维护在协议栈中),
而且只有通过frontline能看到剩余的acl buffer size(我试过ellisys以及Wireshark都不会显示,是因为Frontline的软件工具有算法会自动显示)
如图:在初始化的时候我们读到的acl buffer size是10,所以我们发送了一个acl数据,此部分变为9.
Step 3)蓝牙协议栈收到蓝牙芯片回送的Num of complete packet event后,协议栈更新acl buffer size数量。
可以看到收到后就把acl数据个数+1,重新回到10
Step 4)断开后
当host接收到HCI_Disconnection_Complete后,host应该认为controller里面与相关handle有关的packetbuffer都已经被释放,而且controller也不会发送HCI_Number_Of_Completed_Packets event给host。
2. 蓝牙芯片到蓝牙协议栈的流控
在某种情况下,必须在主机控制器到主机的方向上采用流控制。我们来直接上流程吧:
Step 1)初始化的时候协议栈给蓝牙芯片发送Set Controller To Host Flow Control command命令,决定来开启acl或者sco流控,具体命令如下:
可以看到默认是acl跟sco流控都是关闭的,可以单独打开acl或者sco的流控,也可以把两者同时打开
step 2)初始化的时候通过Host Buffer Size command由蓝牙协议栈发送给芯片acl,sco packet num,以及length,命令如下:
Step 3)协议栈收到acl后发送给芯片Host Number Of Completed Packets command
Step 4)断开后,芯片自己维护重新计数
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