蓝牙基础知识进阶——Link manager对连接的控制

1、连接的控制

对连接的控制涉及到很多方面，而最直接的必然是连接的建立和连接的断开。

1.1 连接的建立

连接建立的过程如下图2-1所示：

图2-1 连接的建立

         在page过程和一系列的信息交互之后就是连接的建立。master（paging的设备）就会发送LMP_host_connection_req来请求建立连接，slave可以回应LMP_accepted或者LMP_not_accepted来完成或者拒绝连接的建立。在这之间，其实还可能有一个role switch的过程，一般而言，是在slave收到LMP_host_conenction_req之后发送slot_offset和switch_req的PDU。若是role_switch失败，连接的建立仍然需要继续，除非paged一方不支持成为slave的角色，会回应low resource并断开连接。

         1.2 连接的断开

         蓝牙设备的断开是可以发生在任何时刻的，它可以由master发起也可以由slave发起。不过有一点，就是他必须有一个理由。因此断开连接的PDU——LMP_detach有一个error code的部分。

         在断开连接之前，需要先把ACL-U的链路暂停，然后把LMP_detach放入到传输的队列中，紧接着发动断开的一端启动了一个6*Tpoll的timer，若是在这个timer超时前得到对方的ack，则启动一个3*Tpoll的timer，在3*Tpoll的timer超时后，LT_ADDR能够被re_use（发动断开端是master）。若是在6*Tpoll的timer超时后还没有得到ack，则丢弃link，启动一个新的Tlinksupervisiontimeout，这个timeout后LT_ADDR被re_use（发动断开端是master）。

       至于在接收端，若是接收端是master，则启动一个6*Tpoll的timer，若是slave，则启动3*Tpoll的timer。这个timer超时后，连接断开，然后若接收端是master，则LT_ADDR能够被再次使用。

       1.3 Power的控制

         power的控制是link manager的另外一个重要的工作，虽然说power level是physical link的一个特性，而link manager是对逻辑链路的控制，因此这里的power控制是physical link上的特定logical link的power level，他不会影响同一physical link上别的logical link的power level。

         Power的控制有两种策略，一种是legacy power control，另外一种是enhanced power control。支持enhanced的设备必须同时也支持legacy的控制策略。

         legacy的power control所涉及的PDU如图2-2所示：

图2-2 legacy power control的PDU

         很清楚地可以看到incr_power_req就是要求power level增加一格，decr_power_req就是要求power level减少一格。当对端处于max power的时候，你再发送incr_power_req的时候就会回复max_power，同样的道理若是处于min power的时候，也会回复min_power。还有一种情况就是对端不支持power control，则它也会对incr的req回复max power，而对decr的req回复min power，当然也有可能回复unsupported LMP feature的error code。

         enhanced power control所涉及的PDU如图2-3所示：

图2-3 enhanced power control的PDU

         毫无疑问，enhanced power control只有在两个设备都支持的情况下才会使用。在发送LMP_power_control_req之后，接收端会根据power_adjustment_request的内容来决定是提升一格的power level还是降低一格的power level或者就是直接max power。所以，这个参数有三个值：one step up，one step down或者all the way to the max power level。对应的response参数就比较简单了，它就是用来表示变化后的power level。

         1.4 自适应跳频（AFH）

         自适应跳频机制在蓝牙中特别重要，他可以降低同样ISM 2.4G的其它设备的干扰。AFH的PDU如下图2-4所示。

图2-4 AFH PDU

         这个PDU的三个参数意义如下:

         AFH_Instant: hopset 切换的时机，其实就是切换的间隔了。他至少要6*Tpoll的大小，且需是偶数。当然了，他的值还需要小于12小时。

AFH_Mode：表明AFH是使能还是不使能。

AFH_Channel_Map: 就是AFH使用的channel map。

在收到LMP_set_AFH的第一步就是查看AFH_Instant是否已经到了，若没有则立即启动一个定时器，若是已经到了就立即重设。当AFH_Mode是enable的时候，就是用来使能或者刷新AFH的。若是disable的时候，channel map参数的值就不再重要了。

1.5 通道的类别

AFH就是基于channel的一种机制，通俗地来讲我们希望一直在“干净”的通道上进行这些传输，那什么是“干净”的通道？除了所谓的“干净”的通道，还有别的什么通道呢？这里就是来说明通道都有哪些类型的。

通道类别的交互使用的PDU如下图2-5所示：

图2-5 通道类别的PDU

         显然req就是请求通道类别的信息了，他有三个参数：

         AFH_Reporting_Mode：用来确定slave是在AFH_reporting_enable还是AFH_reporting_disable的state。若是在disable的state，slave不会产生任何的channel classification。即使是enable的状态，若是channel classification没有改变，也无需回复LMP_channel_classification的PDU。

         AFH_Min_Interval以及max interval用来定义以两次req command之间的时间间隔。

         1.6 Link Supervision

         这个就是我们通常所说的link supervision timeout了，这个timer就是用来探测物理链路是否丢失，而这个timer时间的设置就是通过如下PDU来实现的：

图2-6 设置supervision timeout的PDU

         1.7 通道质量引起的数据速率的变化（CQDDR）

         我们知道对于同一个packet type，数据传输的速率取决于RF通道的质量。当然，我们也可以根据不同的通道质量来传输不同的packet type以优化数据传输的速率。相关的PDU如下图2-7所示：

图2-7 通道质量导致的传输速率改变的PDU

         设备A首先发送LMP_auto_rate PDU来通知设备B，这个功能是使能了，然后设备B就可以通过LMP_preferred_rate这个PDU来设置它所希望的packet type，当然设备A并不一定就要传输他希望的packet type，只要传输的packet type不比data rate所设置的值大即可。

         1.8 服务质量（QoS）

         Tpoll我们之前一直在谈，他就是master和一个特定slave之间传输的最大时间间隔。这个值设置就是通过如下图2-8所示的PDU来实现的。

图2-8 服务质量的PDU

         这里有两种PDU，一个是LMP_quality_of_service，他是一个比较霸道的PDU，就是从master发出，通知slave，而slave不能拒绝，他必须得接受。另外一个则相对比较温和一点，quality_of_service_req，毕竟有个request，这个PDU可以有master发出也可以由slave发出。不同之处至于，slave发出的req的PDU中Nbc的值是无效的，直接忽略。但是master发出的req，slave是可以接受也可以拒绝的。这就可以形成一个协商的效果。

         1.9 Paging Scheme Parameters

         LMP还可以协商paging scheme参数。它使用的PDU如下图2-9所示：

图2-9 Paging Scheme请求的PDU

         page_mode_req就是设备A告诉设备B，我page你的时候使用的paging scheme，设备B可以接收也可以拒绝，拒绝后就仍然使用原来的scheme。而page_scan_mode_req相比而言则多了一个设置，它不仅是A告诉B，Apage的时候使用的paging scheme，还设置了B page的时候使用的paing scheme。

         1.10 多slot packet的控制

         我们知道一个设备可以联系多个slot进行传输，不过这个连续的数目是有限制的。当然也是可以设置，设置这个数目的PDU如下图2-10所示。

图2-10 多个slot packet控制的PDU

         这两个PDU和QoS中的两个PDU是一样的，就不多解释了。

         1.11 Enhanced Data Rate

         这个是用来改变packet type table的，同样的不同的type就意味着不同的调制模式可能会被选择。这个改变的是ACL logical传输，不会影响相应的SCO或eSCO链路。若想改变EDR的eSCO链路，在后面也会有介绍。这个PDU的格式如图2-11所示

图2-11 EDR PDU

         1.12 封装的LMP PDUs

         有时我们传输的LMP payload可能比16byte要长，那么就需要使用封装的LMP PDU来进行传输，他的格式如下：

图2-12 封装的LMP PDUs

         当需要发送封装的LMP PDU的时候，我们会先发送LMP_encapsulated_header。对应这个header，若是major type和minor type，对端不能接收，就可以reject。若是accept，则会继续发送encapsulated_payload，对每一个payload都可以accept或者reject，每个payload的长度是16byte（最后一个用0填充）。

 

 

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