ARM平台上蓝牙协议栈Bluez的移植使用和配置

作者：刘旭晖 Raymond转载请注明出处Email：colorant@163.com BLOG：http://blog.csdn.net/colorant/主页：http://rgbbones.googlepages.com/ Bluez作为当前最成熟的开源蓝牙协议栈，在Linux的各大发行版中已经得到了广泛的应用。在桌面环境下，使用Bluez应该已经没有太大的问题，本文的主

彩色蚂蚁

35007人浏览 · 2008-06-27 09:28:00

彩色蚂蚁 · 2008-06-27 09:28:00 发布

作者：刘旭晖 Raymond转载请注明出处

Email：colorant@163.com

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主页：http://rgbbones.googlepages.com/

Bluez作为当前最成熟的开源蓝牙协议栈，在Linux的各大发行版中已经得到了广泛的应用。在桌面环境下，使用Bluez应该已经没有太大的问题，本文的主要目的是介绍在嵌入式平台上，搭建和配置Bluez的各个Profile运行所需做的工作，讨论可能遇到的问题，介绍一些工具的使用和工作原理。因为本人的能力和测试时间有限，可能下文中有些理解、分析不一定准确，欢迎联系指正。

1 相关说明

1.1 网站资源

Bluez的官方网址：http://www.bluez.org/ 这里提供最新的源码下载，最近服务器崩溃了一次，有些东西没了。。。。

Bluez的Wiki：http://wiki.bluez.org/wiki/ 这里提供Bluez相关的Howto等文档资源

1.2 工作环境

个人感觉，使用Bluez最大的问题就是文档的欠缺，除了Wiki上的有限资料以外，很难找到其它有用的文档。

由于Bluez的代码实现更新变化得很快，网上的许多文档介绍的都是早期版本的使用，再有的文章多数是基于成熟的Linux发行版，来讨论蓝牙设备的配置和使用，对于嵌入系统开发，自己编译，搭建和配置相关环境的文章很少。此外和具体蓝牙芯片相关的资料也很难找到。

这里我不打算也没有能力写一个完整的指南，只能基于前段时间在自己的板子上所做的工作，总结一下相关的步骤和所遇到的各类问题以及这期间所掌握的各种相关知识。希望能给有类似开发需求的朋友一些有益的帮助，下面是这篇文章所基于的工作环境：

Ø 硬件平台：基于ARM的嵌入式板子

Ø 蓝牙芯片：CSR BC4 ROM 版本芯片，不带eeprom

Ø 软件环境：Linux 2.6.21 ，自制文件系统

Ø Bluez版本：bluez-libs 3.22 bluez-utils 3.22

2 编译

2.1 内核

相信多数人使用的都是2.6的内核了，在2.6的内核中要支持Bluez，只要你的内核版本不是太旧，无需打Patch，直接配置好就OK了，内核里面的代码相对比较稳定了。当然，Bluez对一些Bluetooth协议栈新特性的支持，还是需要更新kernel代码的。你应该确认你使用的kernel版本是否以及包含了对应的支持。

内核的配置，基本上把 networking下 --- Bluetooth subsystem support 里的以下几项全部选上即可：

L2CAP protocol support

SCO links support

RFCOMM protocol support

RFCOMM TTY support

BNEP protocol support

HIDP protocol support

此外，在Bluetooth device drivers里选上你所需要支持的Bluetooth设备。我使用的CSR的chip是我们直接build在板子上，通过串口和cpu通讯的，芯片默认使用BCSP作为通讯协议，所以我选择了：

HCI UART driver

BCSP protocol support

如果你是通过usb接口使用蓝牙适配器，需要选择

HCI USB driver

2.2 Bluez Lib / Utils

Bluez Lib的编译比较简单，而Bluez-Utils所依赖的库就比较多了，大体包括 dbus alsa hal gstreamer openobex xml等等，仔细观察./configure 的输出，将所需要的包先安装或者build好。

值得注意的一点是：

如果你需要打开所有的功能模块的支持，需要在 ./configure 参数中添加 --enable-all --enable-audio --enable-input --enable-network –enable-serial 等，在3.22版本中 --enable-all 居然不包括 audio等相关模块的service的编译，不知道是否是因为还保留了daemon和service等不同方案的缘故。不过，这至少与他的configure --help 对于 --enable-all 的描述是不符合的。

3 蓝牙硬件初始化及基础服务启动

如果在PC环境下，使用Ubuntu，调用 /etc/init.d/bluetooth start 应该就能完成这一步的工作了。下面叙述一下在我的嵌入式环境下，如何手动完成这一步骤。

3.1 何谓硬件初始化

硬件初始化，指的是配置蓝牙芯片，将其置于一个能够正常通讯的状态。

对于CSR的芯片来说，就是通过设置PSKEY，设置其晶振频率，UART波特率等等一些关键参数。如果使用的是USB形式的适配器，因为其EEPROM存储了相关的默认参数，这一步很可能不需要做，而我使用的是不带EEPROM的ROM版本芯片，如何正确完成初始化工作着实让我折腾了一阵。

对于其它芯片，没有太多研究，不过，据我有限的了解，TI的芯片在hciattach时也需要完成一些额外的初始化工作，其它如ST的芯片则可能需要下载firmware。

3.2 硬件初始化步骤

通常蓝牙芯片的初始化和协议绑定可以通过 hciattach 来完成（通过配置bluez的启动脚本，可以不需要使用hciattach，标准发行版应该都是不用hciattach，如何配置，还没有研究。。。 8 ）

Hciattach 需要的参数主要包括 TTY节点，设备类型，波特率等。多数类型的设备的初始化工作，在选择了正确的设备类型参数后，都由hciattach在init_uart函数中调用具体的初始化函数所完成。

很遗憾的是，因为要重新设置晶振频率和波特率，并同步BCSP协议，这种方式好像处理不了我所使用的芯片（不排除我没有找到正确的解决方案的可能性），我最终的解决办法是在hciattach之前，使用Bluez-utils里的BCCMD工具先完成这些PSKEY的设置工作。

具体命令是：

bccmd -t bcsp -d /dev/ttyS1 psload -r csr.psr

在这时，由于HCI接口还没有启动，所以只能使用BCSP协议来进行通讯，我的设备是暴露在ttyS1下，你的可能不一样，-r参数指明在psload完成 PSKEY的批量加载操作之后，对芯片进行Warmreset，否则这些参数的修改不会起作用。

Csr.psr的内容取决与你的芯片，我的大致如下：

// PSKEY_ANA_FREQ

&01fe = 9C 40 // 相当于 40M 的晶振

// PSKEY_UART_BAUD_RATE

&01be = 0EBF // 921600的波特率

// PSKEY_UART_SEQ_WINSIZE

&0407 = 0006

// BDADDR

&0001 = 1122 3344 5566 7788

。。。

这里有个问题，你会发现，通过bccmd -t bcsp psset 命令理论上应该是可以单步设置每一个PSKEY的，但是从我实践看来，单步的操作在两次对bccmd的调用过程中，上一次对PSKEY的修改，都会在下一次调用之前被复位，从代码上看估计和BCSP协议的同步过程有关。

3.2.1 关于PSKEY的获取

如何获得正确的完整的PSKEY参数，大概会有几个途径：

Ø 通过CSR的网站下载boot_strap包，这是CSR自己的BCHS协议栈所使用的初始化代码，在里面找到你所需要的pskey值。

Ø 下载CSR的bluesuite工具，里面包含了一个叫pstool的工具，可以用它来读写CSR的Casira开发板或其它BT设备的PSKEY设置，试验并找出你能用的参数。

Ø 找CSR或模组厂商支持 8 ）

不过，基本上来说，如果只是要让芯片通过串口能够和Bluez协议栈正常通讯上，只需要设置PSKEY_ANA_FREQ 和 PSKEY_UART_BAUD_RATE 这两个PSKEY就可以了。

3.3 Daemon进程的启动

早先的版本里，Bluez的Daemon很多，但是最近的版本，很多daemon都转为service的形式来做了，3.22 里面包括了以下这几个Service，其它profile貌似还保留着daemon的形式。

bluetoothd-service-serial

bluetoothd-service-network

bluetoothd-service-audio

bluetoothd-service-input

这几个Service的启动依赖于hcid的启动以及相关的配置文件

主要配置文件位于：/etc/bluetooth/

此外，通常还需要启动SDP来提供服务查询，另外，Bluez本身还依赖于Dbus daemon的运行。

所以，整体上来说，我的手动启动Bluez的全过程如下：（其中内核代码是以模块形式编译的）

insmod bluetooth.ko

insmod hci_uart.ko

insmod l2cap.ko

insmod rfcomm.ko

insmod sco.ko

insmod hidp.ko

/etc/rc2.d/S20dbus start

bccmd -t bcsp -d /dev/ttyS1 psload -r csr.psr

hciattach -s 921600 /dev/ttyS1 bcsp 921600

hciconfig hci0 up

sdpd

hcid –d

4 Paring配对

4.1 Passkey_agent

在正常使用一个蓝牙设备前，通常都需要对该设备进行配对绑定的操作。

Bluez的配对机制貌似也修改了几次，2.x版本中通过pin_helper来处理pin code的应答，3.22版本里使用的配对机制，其API是基于Dbus来实现的，需要向dbus注册一个agent，PC的发行版通常都会有一些基于各种图形库的passkey_agent，对于嵌入式系统，这部分代码可以想象，应该是要按照相应的API自己实现一个，为了测试，我直接使用了bluez-utils/daemon 目录下的passkey-agent

这是一个命令行下的可以使用预先设定的pin code进行配对的程序

为了使用它，我的文件系统里 /etc/Bluetooth/hcid.conf 中 option一节类似如下：

# HCId options

options {

# Automatically initialize new devices

autoinit yes;

# Security Manager mode

# none - Security manager disabled

# auto - Use local PIN for incoming connections

# user - Always ask user for a PIN

security user;

# Pairing mode

pairing multi;

# Do the same as "hciconfig hci0 down" when SetMode("off")

# is called.

offmode devdown;

# Default PIN code for incoming connections

passkey "1234";

}

4.2 关于自动配对和请求的发起

配对的发起，这里主要是从请求的发起者是谁的角度来说。

通常可能不需要关心配对请求是由本地还是由远端发起的，使用passkey_agent都能够正确处理。

不过如果在hcid.conf中将 Security Manager mode 设置为 auto，则Bluez会将passkey后面的字符串作为默认的Pin code，自动答复远端发起的配对请求。这是在没有使用passkey_agent的情况下的一种配对方式。

在这种情况下，Bluez可以处理远端的配对请求，但是对于本地发起的配对请求，将无法正确处理，我没有仔细的分析原因，或许是代码特意设计成这种工作方式。所以在无法明确知道谁将会主动先发起配对请求的情况下，使用Atuo模式，可能就会出现有些时候设备能绑定有些时候不能绑定的现象。

通常如果是由本地设备搜索发现的新设备，配对绑定的操作应该也是由本地发起。

另外可以观察到，对远端一个非PC类的蓝牙设备，如蓝牙耳机，如果上次绑定过，在耳机启动时会主动发起连接请求，如果本地的link key丢失了，也就会再走一次绑定的流程，这种情况下配对请求就是由远端设备发起的。

5 A2DP

A2DP蓝牙立体声应该是蓝牙最常见的Profile之一。

2.x版本的Bluez，对A2DP的支持是通过BTSCO来实现的，3.22的版本通过bluetoothd-service-audio来支持。

对Bluez A2DP profile的支持，还依赖于Alsa或Gstreamer。

5.1 配置

测试A2DP的时候，我使用的是aplay，同时在相关的配置文件里面写死了蓝牙耳机的地址

主要的配置文件包括：

/etc/asound.conf ：

pcm.bluetooth{

type bluetooth

device 00:02:5B:00:C1:A0

profile "hifi"

}

/etc/bluetooth/audio.conf ：

[General]

# disable=Sink

SCORouting=PCM

[Headset]

DisableHFP=true

[A2DP]

SourceCount=2

配置好这些以后，使用 aplay -D bluetooth sample.wav 进行测试。

值得注意的是，使用Aplay打开蓝牙设备进行播放，需要有如下两个Alsa的plugin：

/usr/lib/alsa-lib/libasound_module_pcm_bluetooth.so

/usr/lib/alsa-lib/libasound_module_ctl_bluetooth.so

这两个so文件可以在bluez-utils 里面找到。需要注意他们和libasound 的版本匹配。

5.2 问题

在测试中发现，如果连接的耳机是由PC上的蓝牙适配器提供的AV耳机服务，那么配对可以完成，但是连接会失败，真正的耳机则没有这个问题，不知道是否是因为以上的方法还存在缺陷？尝试使用由DBUS发起命令的形式来连接PC的AV耳机服务，也是一样的问题。是否连接PC模拟的AV耳机服务，首先要切换设备的role？

没有测试Ctl接口

如何动态选择不同的耳机，而不是写死在脚本里？（这个想来估计是要自己基于Alsa的API编程处理，aplay无法直接完成测试）

播放大文件会出现under run错误，需要测试是由与波特率设置不够高造成，还是SBC编码效率不够，还是这个版本里存在的bug。

6 DUN的使用

Dun profile运行于rfcomm之上，主要是通过蓝牙接口暴露一个Modem的接口，用于提供拨号上网服务。

在这里所讨论的不是提供拨号上网服务本身，而是使用外部设备所提供的这个服务，进行网络连接。

6.1 系统配置

通常为了使用DUN，或者任何一个其它类型的Modem，我们会通过PPP协议来拨号和建立网络连接。

首先需要内核的支持，可以简单的把 device drivers -> Network device support 下面的PPP相关的内容全部选上。

其次，要编译应用层的PPP包，我的测试是基于ppp- 2.4.4

主要的两个ppp配置文件：

/etc/ppp/peers/gprs：

/dev/rfcomm0

115200

defaultroute

usepeerdns

nodetach

noauth

local

debug

connect "/usr/sbin/chat -v -f /etc/ppp/chat-gprs"

/etc/ppp/chat-gprs：

TIMEOUT 10

ABORT 'BUSY'

ABORT 'NO ANSWER'

ABORT 'ERROR'

"" 'ATZ'

SAY 'Init..../n'

OK 'AT+CGDCONT=1,"IP","CMWAP"'

ABORT 'NO CARRIER'

SAY 'Dialing..../n'

OK 'ATD*99***1#'

CONNECT ''

前面一个配置文件基本就是那样了，后面一个，这两句要根据你的SIM卡的实际情况来处理：

OK 'AT+CGDCONT=1,"IP","CMWAP"'

OK 'ATD*99***1#'

这里我设置的是使用中国移动的CMWAP。

此外，使用CMWAP还需要设置你的浏览器的代理服务器： 10.0.0 .172 端口9201

6.2 连接步骤

首先是要查找提供dun服务的设备，将服务提供在哪个channel通道上。这可以通过sdptool来查看，在我的设备上查询的结果是在channel 1上：

~ # ./sdptool browse 00:08:C6:77:A0: 6C

Browsing 00:08:C6:77:A0: 6C ...

Service Name: Dial-upnetworking

Service RecHandle: 0x10000

Service Class ID List:

"Dialup Networking" (0x1103)

"Generic Networking" (0x1201)

Protocol Descriptor List:

"L2CAP" (0x0100)

"RFCOMM" (0x0003)

Channel: 1

Profile Descriptor List:

"Dialup Networking" (0x1103)

Version: 0x0100

其次，如果rfcomm所需设备节点不存在，将其创建：

mknod -m 666 /dev/rfcomm 0 c 216 0

然后就是拨号了，如果该设备之前没有绑定，这过程中会自动发起绑定操作：

pppd debug dump call gprs &

完成以后就可以看到 ppp0这样一个网络接口了。

~ # ifconfig

ppp0 Link encap:Point-to-Point Protocol

inet addr:10.154.76.82 P-t-P:192.200.1.21 Mask:255.255.255.255

UP POINTOPOINT RUNNING NOARP MULTICAST MTU:1500 Metric:1

RX packets:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

TX packets:6 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

collisions:0 txqueuelen:3

RX bytes:64 (64.0 B) TX bytes:101 (101.0 B)

7 Bluez相关的各种tools的使用

在这一段折腾Bluez的时间里，越来越发现Bluez相关的许多工具做得还是挺好用的，主要在Bluez-utils/tools 目录下。只是有一点让我很遗憾，除了man以外很难找到更多的帮助文档，而man文档本身对一些功能的描述也不是很详细。

其中有些选项，如果你不了解蓝牙协议栈，或者没有查阅过相关蓝牙芯片的一些文档，很难搞明白是什么意思，甚至有些选项的具体参数值的设定，如果不读源码你都无从得知有哪些备选值。。。。

能力有限，下面所写的只是我所用过的有限的几个工具的一些使用经验，希望能有所帮助。

7.1 Bccmd

Bccmd是用来和CSR的芯片进行BCCMD（Bluecore command protocol）通讯的一个工具。BCCMD并非蓝牙协议栈的标准，而是CSR芯片的专属协议

Bccmd的调用格式为：bccmd [-t <transport>] [-d <device>] <command> [<args>]

Tansport类型包括 HCI USB BCSP H4等，常用的估计就是HCI和BCSP两种。需要注意一下他们的使用场合：

HCI是一个抽象的标准的蓝牙通讯接口，在基于HCI协议调用BCCMD时，需要在Bluez已经建立好hci接口的基础上使用。

BCSP（Bluecore Serial Protocol）是CSR自己制定的传输层协议，主要目的是用来加强在没有使用CTS、RTS进行流量控制的情况下进行可靠的数据传输的能力。其概念是相对H3 , H4而言，（具体分析，请参考下面杂项一章中相应的小节）

BCCMD的主要用途就是用来读写pskey，这里以 psset 这个command来介绍一下格式：

Psset 格式如下： psset [-r] [-s <stores>] <key> <value>

其它都好理解，关键是-s参数之后跟的store具体的含义。这个参数可以是数值也可以是字符串

查询CSR的BCCMD相关的文档，可以找到具体的含义如下：

0x0000 Default

0x0008 psram

0x0001 psi

0x0002 psf

0x0004 psrom

0x0003 psi then psf

0x0007 psi, psf then psrom

0x0009 psram then psi

0x000b psram, psi then psf

0x 000f psram, psi, psf then psrom

CSR的蓝牙芯片中，PSKEY可能存储在 rom flash eeprom ram等介质里，这里的数值指明了psset/get命令操作PSKEY时所针对的存储介质及其优先顺序，通常我们会用 –s 0x0 或 –s “default” 来使用该命令，0x0的含义与0xf一样。

值得注意的是，哪个参数是有效的，还取决于哪一类的存储介质实际存在于蓝牙芯片中，此外，只读类的介质对写操作类的命令也是无效的。

基本上来说，所修改的都是位于psram中的pskey，此外，pskey修改以后要起作用，还要一并使用 –r参数，或直接用warmreset命令将蓝牙芯片进行warm reset。

7.2 Hciattach

Hciattach主要用来初始化蓝牙设备，它的命令格式如下：

hciattach [-n] [-p] [-b] [-t timeout] [-s initial_speed] <tty> <type | id> [speed] [flow|noflow] [bdaddr]

其中最重要的参数就是 type和speed，type决定了要初始化的设备的型号，可以使用 hciattach –l 来列出所支持的设备型号。

并不是所有的参数对所有的设备都是适用的，有些设备会忽略一些参数设置，例如：查看hciattach的代码就可以看到，多数设备都忽略bdaddr参数。

Hciattach命令内部的工作步骤是：首先打开制定的tty设备，然后做一些通用的设置，如flow等，然后设置波特率为initial_speed，然后根据type调用各自的初始化代码，最后将波特率重新设置为speed。所以调用hciattach时，要根据你的实际情况，设置好initial_speed和speed。

对于type BCSP来说，它的初始化代码只做了一件事，就是完成BCSP协议的同步操作，它并不对蓝牙芯片做任何的pskey的设置。同步操作的具体流程和规范可以参考CSR的相关文档： BCSP Link Establishment Protocol

7.3 其它

下面几个，使用了，但是没有太多研究

7.3.1 Hcidump

Hcidump不在bluez-utils包里，而是在单独的hcidump包里。主要用来分析捕获和分析HCI数据包，如果使用bluez过程中出了什么问题，用hcidump往往可以发现一些出错的线索，原因。参数很多，基本上hcidump –X –V 就可以帮你获得详细的经过格式解析的数据包。

7.3.2 Hcitool

主要用hcitool来scan远端的设备，显示设备地址，名称等。

例如：Hcitool scan， hcitool inq

7.3.3 Sdptool

主要用来浏览远端设备SDP服务，或者管理本地的SDPD维护的数据库。

常用的应该就是查找远端设备的服务了

例如：

sdptool browse 00:02:72:B0:00:26 浏览地址为00:02:72:B0:00:26的设备所提供的服务

sdptool search 0x1112 00:02:72:B0:00:26 查找地址为00:02:72:B0:00:26的设备上的Headset Audio Gateway服务。

./sdptool search 0x1112 00:02:72:B0:00:26

Class 0x1112

Inquiring ...

Searching for 0x1112 on 00:02:72:B0:00:26 ...

Service Name: Headset Audio Gateway

Service RecHandle: 0x1001d

Service Class ID List:

"Headset Audio Gateway" (0x1112)

"Generic Audio" (0x1203)

。。。

7.3.4 Hciconfig

这个就不用多说了，格式上很类似于ifconfig，用来设置HCI设备的参数

例如

hciconfig hci0 up 启动hci0接口

hciconfig hci0 iscan 使能位于hci0接口的蓝牙芯片的inquery scan模式（使得设备能被其它蓝牙设备发现）

8 杂项

8.1 使用Dbus-send进行测试

由于Bluez使用dbus进行进程间通讯，所以我们可以使用dbus-send命令直接发送命令进行一些查询，试验的工作。

Bluez每个Daemon或service所支持的Dbus接口API描述文本，可以在各自的目录下找到，例如Audio的API写在 audio/audio-api.txt中。

以Audio为例，可以参考 http://wiki.bluez.org/wiki/HOWTO/AudioDevices 中的描述

8.2 HCI、H4、USB、BCSP 之间的关系

个人理解，严格的说HCI和其它几种protocol并不是可以对比的同一层次的东西。

HCI protocol 并不考虑在实际传输载体以及其中的纠错等问题，只是一个抽象的传输层或叫做接口。USB，H3，H4等才是具体的transport layer（此外还有SD Transport layer）。HCI数据包需要附着在这些具体的Transport Layer的协议包中。

以BCSP为例，4种类型的HCI数据包各自使用了一个BCSP通道，做为这些通道的payload封装在BCSP的协议包里，需要通过TTY的lldsic层走一次，并由hci_uart模块做相应的封装工作。而BCSP还通过其它通道支持其它的一些自定的Protocol。BCSP作为一个具体的传输层协议，还支持了校验，同步等功能。

H4机制类似，SD和USB transport好像区别比较大一点。具体可以参考 Bluetooth Specification Volume 4.

8.3 BCSP数据包结构

HCI数据包的结构，在bluetooth的spec里面有详细定义，不过，CSR自己的BCSP，BCCMD等一系列协议，又添加了一堆的东西，其中，HCI数据包是作为BCSP的payload，而BCCMD又是作为HCI的payload，所以测试过程中，发觉要分析清楚bluez通过kernel最后到底往蓝牙芯片的串口发送了什么数据，特别是想要自己手工构建一串数据，着实要看上一堆spec，拼凑起来才能完成。