蓝牙开发那些事儿（1）——从抓包数据开始

从今天起，会开一个新的专栏。面向初学者试着讲讲蓝牙，网上好像有很多讲解移植蓝牙协议栈btstack的，但是都表示移植好了，对蓝牙协议还是一知半解，网上的那些讲蓝牙协议的，大多都是粘贴来粘贴去，没有深入，对初学者很不友好。

我想找一个新的角度，试着去帮助初学者入门，尝试一下，如果效果好，能帮助到其他人，那么还是有动力坚持写下去的。

一般网上讲协议栈的，都是分层去讲，先来看一下网上找到的这张协议栈的图

这个是bluelet协议栈的框图，看上去很晕是不是，对初学者很不友好。

这里可以稍微解释一下，在transport layer以下，是controller的部分，controller可以是一个蓝牙模块，那么transport层就根据这个蓝牙模块有什么接口，串口还是usb口等等来具体实现，比如说插在电脑上的usb 蓝牙dongle，他的transport就是usb的，比如说以前市场上用得很多的，rda5876蓝牙芯片，他的transport层就是uart的。

controller也可以是一个内嵌在芯片里的基带，这样transport layer就是一个虚拟的连接层。所谓移植协议，大部分工作，就是在这个transport layer。

看下面的Chipset，各家的芯片包括csr、高通、博通、ti等等，接口都各不相同，即使同样是串口，也存在H2，H4，H5等差别，这个驱动是需要去写的。

然后，各家芯片在初始化的时候，需要配置寄存器，这个配置的文件叫做pskey，一般是通过各家蓝牙厂家自定义的hci命令写入蓝牙芯片的，这个也需要另外写驱动的。

比如说，串口的初始波特率是115200，这个波特率显然是不足以支撑EDR的2.1Mbps速率的，各家芯片一般也是有专用的命令去配置新的波特率，一般需要921600才能满足需求。

Transport层以上，看上去五花八门，其实蓝牙的核心只有两层，HCI和L2CAP。

HCI是HOST协议栈和controller沟通的桥梁。

L2CAP是蓝牙数据链路层协议，所以上层的应用都必须经过L2CAP，这个下文会展开。

再上层的协议一般我们称之为profile，profile用中文比较难翻译，一般我们认为是一种应用，比如说最常用的也是我们以后介绍的重点，a2dp协议，就是蓝牙音箱的主要应用。

比如说SPP，就是传输文件所需要的profile，这里插一句，苹果公司比较恶心，苹果手机的SPP是封闭的，想使用SPP服务是必须额外配置Mfi芯片的。

不过现在有了BLE，基本都用BLE传输数据了，SPP有点鸡肋。

HFP\HSP是免提电话协议。

这里面其实任意一个点拿出来都可以大讲特讲，比如说HCI，在蓝牙core spec里，一共就有1000来页：

大量的数据格式、标准，如果没玩过蓝牙的人，会看得云里雾里。

所以我希望换一个视角，我们从数据的角度出发，从代码的角度出发，去看一次经典蓝牙连接的全过程，可能结合实例去理解，对于初学者来说更容易一点。

这里的数据是指的hcilog，一般来说研究通信，空中包很重要，但是抓包设备贵啊，而且hcilog一般情况下也就够用了，为什么呢？看一下架构图就明白了：

蓝牙协议栈被hci分成了Host和Controller两部分，狭义上的协议栈是指的Host，其实Controller也有一部分协议栈的，包括LC、LMP等等。

Controller就是蓝牙模块，最终会操作到射频的硬件寄存器等部分，还包括LMP、LC层等偏底层的协议，这个一般我们是不用管的，厂家提供的模块都封装好了的。

所以Host中上层profile所需要发送或者接收的包都是通过HCI接口和controller交互，你可以把hci理解为快递的自提点，Host需要发送的包放到自提点，剩下的controller什么时候发，controller会根据一个链路策略在合适的时机发送给peer端，同样的，controller收到peer端的包裹后也会通过hci接口发给Host。（HCI ACL data包）

所以空中包大多数通过hci接口都是能查看到的，除了少部分LMP包看不到，但是关系不大，后面会讲到。

HCILOG的取得还是比较容易的，Btstack是直接可以抓取hcilog的，运行BTStack程序时，会生成hci_dump.pklg文件，可以使用WireShark打开此文件。

具体的代码可以参考hci_dump_packetlogger_setup_header，其中是把数据格式做了一些转换的，同时printf_timestamp可以把时间戳附着在数据包里。

我们在电脑上插一个蓝牙dongle，然后跑一下btstack，生成的hci_dump.pklg打开后如图所示

代码方面我们选择的是Btstack。

Btstack是开源免费的协议栈，关键点是：免费！

当然，如果要商用的话，也是要收费的。

我前几年用btstack开发的时候，坑的确是蛮多的，不过这个坑的问题，就看你怎么去看了。

好多公司花几十万买的商用协议栈，坑倒是少一点，但是开发了半天，你也不懂蓝牙呀不是。

我还是比较赞成大唐双龙传的思想，要练级，以战养战的方法是最好的，你不填几个坑，经验值也不会增长不是。

话说回来，这么多年过去了，我们也必须用发展的眼光去看问题。人家btstack也是一直在发展的，看看人家现在也是支持了a2dp了，原先只实现了l2cap以下的核心层，外加一个rfcomm而已。

还有没有坑，我没有趟过，不好说了。

操作系统的话，如果在unix系统，需要git，make，python等工具。如果是windows，需要

Mingw64的gcc环境

啥也不说了，前方的路虽然太凄迷，请在笑容里为我祝福吧！

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