小米公司聯合創始人王川等人作序推薦側重於工程項目和開發實戰，凸顯實用性和通用性全面涵蓋小米公司電視部門低功耗藍牙技術的產品化細節低功耗藍牙是藍牙技術聯盟設計和銷售的一種個人局域網技術，旨在用於醫療保健、運動健身、信標、安防、家庭娛樂等領域的新興應用。低功耗藍牙技術憑借其具備的良好特性（比如低功耗、低成本、抗干擾能力強等）贏得了廣大的開發人員和用戶的認可，已經成為主流的低功耗、近距離無線通信技術。本書內容源自作者多年的工作經驗總結，側重於開發實戰，從“低功耗藍牙體繫結構及協議棧等

●第1章 低功耗藍牙簡介 1
1.1 概述 1
1.2 藍牙歷史版本介紹 1
1.2.1 藍牙1.1標準和1.2標準 1
1.2.2 藍牙2.0標準 2
1.2.3 藍牙2.1+EDR標準 2
1.2.4 藍牙3.0+HS標準 3
1.2.5 藍牙4.0標準 3
1.2.6 藍牙4.1標準 3
1.2.7 藍牙4.2標準 4
1.2.8 藍牙5.0標準 5
1.2.9 藍牙2016年技術藍圖 5
1.2.10 藍牙版本演進編年史 6
1.3 藍牙4.0概述 7
1.3.1 什麼是藍牙4.0 7
1.3.2 藍牙4.0的架構 7
1.3.3 藍牙4.0協議增加的新特性 7
1.4 藍牙4.0核心架構分析 8
1.4.1 低功耗藍牙概述 8
1.4.2 核心繫統架構 10
1.4.3 核心構架模塊介紹 13
1.5 基於Bluetooth 4.0的新應用 14
1.6 BLE、ZigBee和WiFi的介紹和選擇 16
1.6.1 ZigBee技術介紹 16
1.6.2 WiFi技術介紹 17
1.6.3 BLE、ZigBee和WiFi的選擇 17
第2章 Android藍牙繫統框架和代碼結構 19
2.1 概述 19
2.2 Application Framework 20
2.3 Bluetooth Process 21
2.4 Bluetooth JNI 21
2.5 Bluetooth HAL 21
2.6 Bluedroid Stack 21
2.7 Bluedroid的代碼結構分析 22
2.7.1 MAIN 22
2.7.2 BTA 23
2.7.3 BTIF 23
2.7.4 HCI 27
2.7.5 STACK 29
第3章 GKI模塊簡介 31
3.1 概述 31
3.2 GKI事件的原理 31
3.3 GKI主要數據結構 31
3.4 GKI管理的線程 35
3.5 線程相關主要函數 36
3.6 消息相關主要函數介紹 39
3.6.1 GKI_wait()函數 39
3.6.2 GKI_send_event()函數 41
3.6.3 GKI_send_msg()函數 42
3.6.4 GKI_read_mbox()函數 43
3.6.5 pthread_cond_wait()函數 43
3.7 動態內存池管理主要函數 44
第4章 Bluedroid的消息傳遞機制 45
4.1 概述 45
4.2 消息傳遞相關結構體的定義 46
4.3 消息的動態內存的獲取 46
4.4 消息的初始化及發送 49
4.5 消息的讀取和處理 51
4.6 消息的完整數據結構剖析 54
第5章 TASK簡介 57
5.1 概述 57
5.1.1 TASK之間的消息傳遞 57
5.1.2 事件的類型 58
5.2 TASK處理消息的流程 58
第6章 Bluedroid狀態機簡介 66
6.1 Profile狀態機介紹 66
6.2 Profile狀態機的結構設計 67
6.3 狀態機的注冊 69
6.4 狀態機的驅動力來源 70
6.5 Action函數列表 71
6.6 狀態機的狀態集合 72
6.7 Event處理函數介紹 74
第7章 HCI接口層簡介 76
7.1 概述 76
7.2 接口間的函數調用關繫 76
7.3 bt_hc_if接口的定義和獲取 77
7.3.1 bt_hc_if接口定義 77
7.3.2 bt_hc_if接口的獲取 78
7.4 hc_callbacks函數集合的定義和注冊 78
7.4.1 hc_callbacks函數集合的定義 78
7.4.2 hc_callbacks函數集合的注冊 79
7.5 bluetoothHCLibInterface的init()函數介紹 80
7.6 libbt-vendor接口的獲取、初始化和使用 81
7.6.1 libbt-vendor的接口函數集合 81
7.6.2 libbt-vendor接口的獲取和使用 82
7.6.3 libbt-vendor的初始化 83
7.7 命令和數據的發送與接收 84
7.7.1 命令和數據的發送接口 84
7.7.2 命令處理結果和數據的接收接口 86
7.7.3 H4層接收解析函數的分析 89
7.8 HCI裸數據的分析 95
7.9 本章總結 96
第8章 L2CAP簡介 98
8.1 概述 98
8.2 L2CAP的組成部分和功能 99
8.2.1 L2CAP的兩個組成部分 99
8.2.2 L2CAP的功能 99
8.3 設備間的操作 100
8.3.1 操作模式 100
8.3.2 L2CAP連接類型 100
8.4 L2CAP數據包 100
8.4.1 L2CAP數據包格式 101
8.4.2 信號包格式 101
8.5 L2CAP的使用 102
8.6 LE數據包格式分析 102
8.7 L2CAP的CSM（Channel State Machine）介紹 104
8.7.1 子狀態機介紹 105
8.7.2 OPEN子狀態機處理函數 107
8.8 Profile在L2CAP的注冊和函數回調機制 111
8.8.1 Profile的注冊 111
8.8.2 Profile的注冊回調函數集合的回調機制 114
8.9 L2CAP的數據的發送和接收過程 115
8.9.1 數據的發送 115
8.9.2 數據的接收 116
第9章 Bluedroid的初始化流程 122
9.1 概述 122
9.2 協議棧的bluetoothInterface接口的獲取過程 122
9.3 打開藍牙的接口的調用 123
9.4 第一階段：前期準備階段 124
9.5 第二階段：藍牙Firmware的加載階段 127
9.5.1 Firmware加載的總體思想 127
9.5.2 發起Firmware加載的入口 128
9.5.3 Firmware加載的過程 128
9.6 第三階段：後期初始化階段 131
9.6.1 底層協議棧的初始化 132
9.6.2 上層協議棧的初始化 136
第10章 藍牙設備的掃描流程 145
10.1 概述 145
10.2 JNI層掃描入口和協議棧回調機制 145
10.2.1 掃描入口 145
10.2.2 回調機制 147
10.3 藍牙掃描流程的啟動過程 147
10.4 藍牙設備的Inquiry過程 152
10.5 藍牙設備的Discover過程 156
10.6 本章總結 158
第11章 SMP簡介 160
11.1 什麼是SMP 160
11.2 SM在Host側的位置 161
11.3 SMP的流程介紹 161
11.3.1 SM第1階段—配對特征的交換 162
11.3.2 第2階段—根據特征信息配對 165
11.3.3 第3階段—Key的分發過程 173
11.4 SMP協議包分析 173
11.5 問和答 175
第12章 LE屬性協議簡介 177
12.1 概述 177
12.2 屬性的構成 177
12.3 屬性值的介紹 179
12.4 屬性數據庫的構建過程 180
12.4.1 Gatt Profile分層設計 180
12.4.2 Gatt Service的構建 181
12.4.3 特性的構建 182
12.5 獲取屬性數據庫的過程 183
12.5.1 GATT服務的獲取和設置過程 183
12.5.2 服務的查詢過程 188
12.5.3 包含服務、特性和特性描述的查詢過程 191
第13章 LE屬性數據庫掃描過程的代碼分析 195
13.1 Discover過程的發起 195
13.2 主要服務的Discover過程 197
13.3 Discover過程回調函數的注冊過程 210
13.4 包含服務的Discover過程 211
13.5 特性的Discover過程 216
13.6 特性描述的Discover過程 218
13.7 Discover過程的結束 224
13.8 服務的上報過程 226
13.8.1 服務的查詢和發起上報過程 226
13.8.2 上報服務的回調函數的注冊過程 227
13.8.3 服務的上報過程 230
13.8.4 服務上報過程的日志分析 237
第14章 低功耗藍牙HID設備的連接過程分析 242
14.1 概述 242
14.2 連接過程的發起 242
14.3 Hid服務的特性、特性描述的讀取和存儲 248
14.3.1 查詢和存儲過程 248
14.3.2 查詢結果列表和分析 252
14.4 連接過程的完成和輸入設備的創建 254
14.4.1 連接過程的完成和創建輸入設備 254
14.4.2 Hid按鍵的上報 257
第15章 Find Me功能的實現 260
15.1 概述 260
15.2 Find Me功能的技術原理 260
15.3 Find Me功能的代碼實現 261
15.3.1 Find Me功能的觸發函數 261
15.3.2 BluetoothGatt接口的獲取 262
15.3.3 Hid設備列表的獲取 262
第16章 低功耗藍牙電池服務和電量的讀取 264
16.1 概述 264
16.2 電量讀取和電量變化回調函數的注冊 264
16.3 電量讀取的發起和電量變化特性配置描述的設置 266
16.4 電池電量讀取的btsnoop數據解析 267
第17章 LE設備接近配對的實現 269
17.1 概述 269
17.2 RSSI與LQI、接收距離之間的關繫 270
17.3 接近配對的簡化實現 271
17.4 接近配對代碼示例 272
第18章 基於LE廣播的無線電子設備的喚醒方法 275
18.1 概述 275
18.2 無線電子設備的喚醒的硬件原理 276
18.3 無線電子設備的喚醒的軟件實現 276
18.3.1 無線電子設備關機後喚醒的軟件邏輯實現 276
18.3.2 無線電子設備通電後喚醒的軟件邏輯實現 278
18.4 傳輸喚醒白名單列表和啟動喚醒功能的命令的定義 278
18.5 喚醒廣播包的數據格式 279
18.6 喚醒廣播包的處理邏輯 281
18.6.1 主機的處理邏輯 281
18.6.2 設備的廣播邏輯 282
18.7 喚醒廣播包的數據分析 283
第19章 基於LE廣播的繫統Recovery的操作實現 284
19.1 概述 284
19.2 小米電視和盒子的繫統恢復模式的介紹 284
19.3 基於接收廣播按鍵信息的Recovery繫統框架 285
19.4 廣播包按鍵信息的定義 286
19.5 進入Recovery的方法 286
19.6 按鍵廣播包的接收、解析和上報的代碼分析 287
第20章 藍牙HID設備OTA升級的設計和實現 297
20.1 概述 297
20.2 Hid設備OTA升級總體流程設計 297
20.3 Hid設備OTA升級命令定義 298
20.4 Hid設備OTA升級的總體程序設計 305
20.4.1 總體設計 305
20.4.2 Kernel層Hidraw getReport()的實現過程 306
20.4.3 Kernel層Hidraw setReport()的實現過程 307
20.4.4 JNI層Hidraw getReport函數的實現 308
20.4.5 JNI層Hidraw setReport函數的實現 310
20.5 Java層OTA升級程序示例 312
20.6 Hidraw setReport、getReport命令的數據分析 320
第21章 加速度傳感器在低功耗藍牙設備上的應用 325
21.1 概述 325
21.2 藍牙輸入相關子繫統、G-Sensor子繫統簡介 325
21.3 加速度傳感器設備的創建過程 326
21.3.1 Bluedroid發起的設備注冊過程 326
21.3.2 Kernel中Hid設備的創建過程 327
21.4 加速度傳感器的驅動注冊過程 330
21.5 Sensor數據從Bluedroid到傳感器驅動的傳輸過程 336
第22章 LE繫統快速更新連接參數的設計和實現 340
22.1 概述 340
22.2 更新連接參數的常規方法、快速更新連接參數踫到的困難及解決思路 343
22.2.1 更新連接參數的常規方法介紹 343
22.2.2 快速更新連接參數踫到的困難及解決思路 345
22.3 快速更新連接參數的實現及應用 345
22.3.1 快速更新連接參數的實現方法 345
22.3.2 快速更新連接參數在語音傳輸中的應用 348
第23章 LE語音編解碼和傳輸 350
23.1 概述 350
23.2 音頻采集、處理和藍牙傳輸的軟硬件過程 351
23.3 ADPCM介紹 353
23.3.1 ADPCM的概念 353
23.3.2 ADPCM編碼框圖 354
23.4 遙控器語音傳輸的總體流程 354
23.5 主機端的語音數據的接收處理流程 356
23.5.1 傳統語音數據的接收處理流程 356
23.5.2 基於Hidraw接口的語音數據的接收處理流程 356
23.6 基於ADPCM的一種語音壓縮編碼數據的傳輸格式定義 357
23.6.1 語音壓縮編碼數據起始幀的定義 357
23.6.2 語音壓縮編碼數據楨的第1部分定義 358
23.6.3 語音壓縮編碼數據楨其他部分定義 358
23.6.4 語音壓縮編碼數據結束幀的定義 358
23.6.5 完整語音壓縮編碼數據楨的格式定義 359
23.7 基於ADPCM的一種語音壓縮編碼數據的接收數據的格式解析 359
23.7.1 語音壓縮編碼數據起始幀的接收數據格式解析 359
23.7.2 語音壓縮編碼數據的數據幀的第1幀的第1部分的接收數據格式解析 360
23.7.3 語音壓縮編碼數據的數據幀第2幀的第1部分的接收數據格式解析 361
23.7.4 語音壓縮編碼數據結束幀的接收數據格式解析 362
23.8 基於Hidraw的語音壓縮編碼數據的接收和處理的代碼示例 362
23.8.1 /dev/hidrawX設備的尋找過程 362
23.8.2 ADPCM語音壓縮編碼數據的讀取和解碼的代碼示例 364
第24章 開發工具 372
24.1 概述 372
24.2 Ellisys藍牙協議分析儀 372
24.3 Ellisys HCI分析 375
24.4 Ellisys頻譜分析 376
24.5 Ellisys時序和邏輯分析 377
24.6 Ellisys空中抓包 378
24.7 Ellisys組網分析 380
24.8 Ellisys集成化音頻分析 380
24.9 其他 381
第25章 藍牙繫統Bug分析 383
25.1 概述 383
25.2 內存操作越界引發藍牙重啟的一個Bug分析 384
25.2.1 內存操作越界Bug描述 384
25.2.2 內存操作越界引發藍牙重啟的Bug分析過程 385
25.3 繫統IO繁忙時寫btsnoop日志效率低導致藍牙通信卡頓的Bug分析 389
25.3.1 寫btsnoop日志效率低的Bug描述 389
25.3.2 寫btsnoop日志效率低的Bug分析 389
25.3.3 Bug的解決方法 390
25.4 藍牙數據總線丟失數據導致藍牙重啟 391
25.4.1 導致藍牙重啟的Bug描述 391
25.4.2 導致藍牙重啟的日志分析 391
25.4.3 解決問題的方法 394
25.5 藍牙核心協議規範關於斷連接流程的設計缺陷 39
25.5.1 斷連接流程的設計缺陷引發的Bug描述 395
25.5.2 問題背景介紹 395
25.5.3 Bug分析過程 396
25.5.4 解決問題的方法 398

低功耗藍牙技術憑借著低功耗、低帶寬、低成本、低復雜性、低時延、強抗干擾能力、強大的安全性、良好的拓撲結構等特點，贏得了廣大開發人員和用戶的認可，已經成為主流的低功耗、近距離無線通信技術。《低功耗藍牙智能硬件開發實戰》共分為25章，內容分別涵蓋了藍牙的發展歷史、低功耗藍牙的核心繫統架構、幾種短距離無線通信技術的簡單介紹和選擇方法、Bluedroid協議棧的架構和功能模塊的分析、SMP的3個階段介紹、LE屬性協議、LE屬性數據庫的構建和查詢方法及查詢代碼分析、BLEHid設備的連接過程、Findme功能的實現、電池服務和電量的讀取、LE設備接近配對的實現、基於LE廣播的無線電子設備的喚醒方法、基於LE廣播的繫統Recovery的操作實現、藍牙HID設備OTA升級的設計和實現、加速度傳感器在低功耗藍牙設備上的應用、LE繫統快速更新連接參數的設計和實現、LE語音編解碼和傳輸、開發工具介紹、藍牙繫統等

譚康喜 著