蓝牙系列七:开源蓝牙协议栈BTStack数据处理(Wireshark抓包分析)

本文主要是介绍蓝牙系列七:开源蓝牙协议栈BTStack数据处理(Wireshark抓包分析),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

继续蓝牙系列的研究。

在上篇博客,通过阅读BTStack的源码,大体了解了其框架,对于任何一个BTStack的应用程序都有一个main函数,这个main函数是统一的。这个main函数做了某些初始化之后,最终会调用到应用程序提供的btstack_main,在btstack_main里面首先做一些初始化,然后调用hci_power_on函数去打开蓝牙模块。

一. 数据类型

运行BTStack程序时,会生成hci_dump.pklg文件,可以使用WireShark打开此文件,截图如下:

怎么理解上图中的数据呢?

BTStack中涉及的数据有2类:

1.从硬件上获得的数据、发给硬件的数据

2.为更新系统状态而虚构的数据

1. 跟硬件相关的数据有4类:

① 发送给蓝牙控制器的Command

② 从蓝牙控制器获得的Event,蓝牙控制器收到Command后会回复Event

③ ACL数据,这涉及收、发两个方向

④ SCO数据,这涉及收、发两个方向

注意:ACL、SCO数据的含义以后再讲。

这4种数据类型,用一个头部信息来表示,参考bluetooth.h:

#define HCI_COMMAND_DATA_PACKET 0x01

#define HCI_ACL_DATA_PACKET       0x02

#define HCI_SCO_DATA_PACKET       0x03

#define HCI_EVENT_PACKET           0x04

但是在程序中,单凭这4个数值无法分辨数据的流向,比如ACL数据的类型是0x03,我们单凭0x03无法知道这数据是发给硬件、还是从硬件读到。

为了便于调试,BTStack在打印Log信息时,把这些硬件数据类型转换为新数值:

参考函数: hci_dump_packetlogger_setup_header

1. Command :  0x00

2. Event:       0x01

3. ACL out     0x02

4. ACL in      0x03

5. SCO out    0x08

6. SCO in     0x09

7. Log Message 0xfc

我们可以使用WireShark打开Log文件hci_dump.pklg时,观察里面原始数据。

2. 为更新系统状态而虚构的数据:

有很多种虚构的数据,下面举几个例子:

① 提示状态发生了变化:

在BTStack中,可能有很多层对hci_stack->state感兴趣,所以当hci_stack->state发生变化时,可以使用hci_emit_state发送一个虚拟的Event数据包,这会导致这些层的处理函数被调用。

BTStack中使用下面函数发送state信息:

在WireShark中看到的原始数据为:01 60 01 xx,

第1个01表示Event,60表示BTSTACK_EVENT_STATE,第2个01表示数据长度为1, xx表示数据即state值。

② 当一个数据包已经成功发给硬件之后,我们要通知上层:你可以继续发送数据给硬件了。这通过hci_emit_transport_packet_sent函数来实现:

在WireShark中看到的原始数据为:01 6e 00,

第1个01表示Event,6e表示HCI_EVENT_TRANSPORT_PACKET_SENT,00表示后续数据长度为0。

二、状态机:

我们常说:初始化好蓝牙模块后,就可以使用它了。

仔细琢磨这句话,蓝牙模块至少有这2个状态:

1. 初始化状态:HCI_STATE_INITIALIZING

2. 工作状态:HCI_STATE_WORKING

当然,还有其他状态,在代码中如下表示(hci_cmd.h):

在HCI_STATE_INITIALIZING状态下,需要跟蓝牙模块多次交互,才可以完成蓝牙模块的初始化。使用“子状态”来表示这些多次交互,在代码中如下表示(hci.h):

 举个例子,子状态中有“HCI_INIT_SEND_RESET”和“HCI_INIT_W4_SEND_RESET”:

1.当子状态为HCI_INIT_SEND_RESET时:

我们发送复位命令给蓝牙模块,然后子状态变为HCI_INIT_W4_SEND_RESET,它的意思是“wait for”,等待收到复位命令的回复信息。

2.收到该回复信息后,子状态变为HCI_INIT_SEND_READ_LOCAL_VERSION_INFORMATION:

于是继续给蓝牙模块发送“read loacal version”命令,然后子状态变为HCI_INIT_W4_SEND_READ_LOCAL_VERSION_INFORMATION,表示等待回复信息

如此继续,直到子状态变为“HCI_INIT_DONE”,初始化才结束,蓝牙模块的“状态”才放为HCI_STATE_WORKING。

代码中有一个结构体:

static hci_stack_t * hci_stack

hci_stack->state表示“状态”,hci_stack->substate表示“子状态”。

BTStack的代码有函数hci_run,它就是根据hci_stack结构体中的这些状态、其他值来收发数据的。

注意:hci.c中的hci_run是核心函数,它根据hci_stack的状态进行不同的处理。

举例说明:

1.例子1:hci_power_control(HCI_POWER_ON);

hci_stack->state初始值为0,即HCI_STATE_OFF;

调用hci_power_transition_to_initializing后,各状态值如下:

// set up state machine

hci_stack->num_cmd_packets = 1; // assume that one cmd can be sent

hci_stack->hci_packet_buffer_reserved = 0;

hci_stack->state = HCI_STATE_INITIALIZING;

hci_stack->substate = HCI_INIT_SEND_RESET;

接着调用如下代码:

// trigger next/first action

hci_run();

hci_run函数中,在hci_stack->state等于HCI_STATE_INITIALIZING时,调用:hci_initializing_run();

hci_initializing_run()函数内部,会根据hci_stack->substate等于HCI_INIT_SEND_RESET而发出复位命令,并令substate等于HCI_INIT_W4_SEND_RESET,这表示等待收到该命令的回复信息。

在等待过程中,程序休眠。

当收到数据时,程序的主循环继续执行,根据上节内容,将会调用hci.c中的event_handler函数来处理

该函数有如下代码:

    // handle BT initialization

    if (hci_stack->state == HCI_STATE_INITIALIZING){

        hci_initializing_event_handler(packet, size);

}

……

hci_run( );

模块的当前状态仍为HCI_STATE_INITIALIZING,进而调用hci_initializing_event_handler(packet, size)。

hci_initializing_event_handler将调用hci_initializing_next_state(),把subsate设置为HCI_INIT_SEND_READ_LOCAL_VERSION_INFORMATION。

后续的hci_run会根据这个substate发出READ_LOCAL_VERSION_INFORMATION的命令。

这篇关于蓝牙系列七:开源蓝牙协议栈BTStack数据处理(Wireshark抓包分析)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/802116

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