蓝牙学习笔记之L2CAP协议（二）
目录
L2CAP协议浅述
L2CAP简介
通用操作
信道标识符
两个设备间操作
层级间操作
信道工作模式
数据包传输格式
面向连接通讯
无连接通讯
在重传、流控、流模式下的面向连接的通讯
在LE credit模式下的面向连接的通讯
信道命令传输格式
信道命令分析
状态机
L2CAP协议数据分析
L2CAP协议浅述
L2CAP简介
L2CAP全称为逻辑链路与适配协议，其为高层协议如SDP、RFCOMM的提供了复用接口，并提供数据的分割/重组和高品质服务信息的传输。
下面我将基于远端和协议层级操作、数据包格式、信道命令格式、状态机进行分别说明。
其整体的结果图如下：
通用操作
信道标识符
L2CAP传输是基于信道的概念，类似于fifo的通信通道，他是一个点对点的通道，每个通道都有一个独立的信道标识符（channel identifier，CID），以下简称CID。学习L2CAP，理解信道是非常重要的，在HCI层的配置信息交互完成之后，信道就会被建立，在ACL链路中通常会建立一个信令信道，如CID号为0x0001，用于发送控制指令。
CID由一个字标识，即两个bytes，其中0x0000不使用，0x0001--0x003f有固定的用途，具体可以去查相关描述的表格，在0x003f之后的可以动态分配，一般做为数据传输的cid，下面给出特定cid的用途：
上面描述的cid命名空间可用于ACL、ASB和AMP链路，下图中的命名空间则用于LE链路：
两个设备间操作
下图说明了不同设备之间的L2CAP实体间通信的使用方式。
在面向连接的数据信道（如语音通话数据通道）提供了两设备间的连接，而CID则用于标识信道的每一端。无连接信道（如短信）限制数据向单一方向的流动。
有一些信道是作为特殊用途的，如信令信道，固定的CID=0x0001（LE固定为0x0005）。该信道用于创建和建立面向连接的数据信道，并可对这些信道的特性变化进行协商。当两端协商好配置信息之后，会动态分配另一个信道，从上一小节我们可以知道0x0040之后都是为动态分配的信道，这些信道用于上层的数据传输。
层级间操作
层级间用请求-确认、i指示-回复模型通讯，即上层通过向下层发出请求，下层处理完成之后会给出确认；同时下层通过指示的方式通知上层，上层处理完之后会给出回复，其过程如下图所示：
信道工作模式
逻辑信道可以工作在5种不同的模式下（可以理解为5种不同的使用场景），最后一种是LE设备特有的：
- Basic L2CAP Mode(equivalent to L2CAP specification in Bluetooth v1.1) 默认模式，在未选择其他模式的情况下，用此模式。
- Flow Control Mode 此模式下不会进行重传，但是丢失的数据能够被检测到，并报告丢失。
- Retransmission Mode 此模式确保数据包都能成功的传输给对端设备。
- Enhanced Retransmission Mode 此模式和重传模式类似，加入了Poll-bit等提高恢复效率。
- Streaming Mode 此模式是为了真实的实时传输，数据包被编号但是不需要ACK确认。设定一个超时定时器，一旦定时器超时就将超时数据冲掉。
- LE Credit Based Flow Control Mode 被用于LE设备通讯。
数据包传输格式
L2cap协议通讯是建立在信道基础上的数据包，其数据包的类型具体有四种，下面我们将分别做出介绍。
-
面向连接通讯
首先我们介绍一下面向连接和无连接通讯的区别：面向连接的服务是按顺序，保证传输质量的，可恢复错误和流量控制的可靠的连接；无连接服务是不按顺序，不保证传输质量的，不可恢复错误不进行流量控制的不可靠连接。举一个简单的例子说明，打电话是面向连接通讯，短消息则是无连接通讯。
面向连接通讯工作在默认模式下，其的数据格式如下图：
Length为数据包的长度，Channel ID（CID）为上文中介绍的通道标示符。
-
无连接通讯
Length为数据包长度，CID固定为0x0002，PSM指明上层协议的类型如RFCOMM、SDP、ATT等。
-
在重传、流控、流模式下的面向连接的通讯
Length为数据包的长度，Channel ID为通道标示符，L2CAP SDU Length表示数据单元的长度，FCS（Frame Check Sequence）帧校验序列，Control字段根据不同的架构和功能分为三种格式：
1）、Standard Control Field Formats
该格式一般用于重传模式和流控模式，字段描述如下：
2）、Enhanced Control Field Formats
该格式一般用于加强重传模式和流模式，字段描述如下：
3）、Extended Control Field Formats
该格式一般用于加强重传模式和流模式，字段描述如下：
- X表示留给将来使用，
- ReqSeq（Receive sequence number）接收的连续数据包的编号
- TxSeq（Send sequence number）发送的连续数据包的编号
- R（Retransmission Disable Bit）使能重传
- SAR（Segmentation and Reassembly）代表分割重组控制，描述如下：
- S（supervisory function）用来标记S-frame的类型，有四种，如下：
- P（poll）请求一个回复
- F（final）回复的时候将其置一
-
在LE credit模式下的面向连接的通讯
参数类型在上文中已经介绍过了。
信道命令传输格式
命令信道是用于建立连接、配置协商、信道管理等作用的信道，固定ACL链路用CID=0x0001，LE链路用CID=0x0005。当下层连接已建立，且l2cap传输使能这两个信道就能被使用。其通讯机制是request和response的方式，协议包的框架根据上面的描述可以看出，为默认模式C-freme（control frame）框架，如下图所示：
其中荷载的字段通用描述为：
Identifer 标识数据包，用于匹配请求包和回复包，Lenght 数据长度，Data 数据荷载（可选），Code为标识命令的类型，具体描述如下：
信道命令分析
下面对信道命令具体的举几个例子进行分析：
1）、Command Reject（在core_v5.0的 Vol 3，Part A ，4.1节）
拒绝指令用于回复指令错误其他原因导致的错误，其荷载具体的格式如下图所示：
其中code、identifier、length我们已在上文中介绍，reason是拒绝原因，描述如下：
Data字段根据reason的不同也会有锁区别，描述如下：
2）、Connection Request（在core_v5.0的 Vol 3，Part A ，4.2节）
此指令用于在两个设备间创建一个l2cap 的channel，其荷载具体的格式如下图所示：
PSM为Protocol/Service Multiplexer，指明上层协议的类型，source CID为请求方的CID。
3）、Connection Response（在core_v5.0的 Vol 3，Part A ，4.3节）
此指令用于对创建一个l2cap 的channel请求的回复，其荷载具体的格式如下图所示：
Result 字段代表请求的结果，其值的描述如下：
Status字段只有在result=0x0001是才有效，描述如下：
由于指令比较多，其他指令这里不在一一叙述，有兴趣可以去看蓝牙核心规范。
状态机
L2cap共有12中状态：
CLOSED：channel未连接
WAIT_CONNECT：发出一个连接请求，收到操作被挂起的回复
WAIT_CONNECT_RSP：发出一个连接请求，没有收到回复
CONFIG：配置项正在协商
OPEN：数据可以传输
WAIT_DISCONNECT：发出了一个断开连接请求，但没有收到回复
WAIT_CREATE：发出一个建立通道的请求，收到操作被挂起的回复
WAIT_CREATE_RSP：发出一个建立通道的请求，但没有收到回复
WAIT_MOVE：发出了移除当前通道的请求，收到操作被挂起的回复
WAIT_MOVE_RSP：发出了移除当前通道的请求，但没有收到回复
WAIT_MOVE_CONFIRM：已经对移除通道的请求做了回复，等待对端的确认
WAIT_CONFIRM_RSP：对移除通道回复的确认，等待确认回复
下面是状态机的转换图：
上面就是对l2cap的简单描述，当然核心规范中还有关于分割/重组、重传、流控模式的具体操作流程描述，大家有兴趣的可以去深入了解。下面对抓去的数据进行具体的分析。
L2CAP协议数据分析
分析的log使用手机进行抓取，log会在此文档的附件中。
其中蓝色的部分是hci的数据，上一篇已经说过了，有兴趣可以看我的hci协议分析，红色为具体的l2cap的数据，在这里我举四个例子，附件文档解析到sdp开始建立为止。
1）、Master：signaling，Information request
00000010 00000011 00100000 00001010 00000000 00000110 00000000 00000001 00000000 00001010 00000010 00000010 00000000 00000010 00000000
PDU length：00000110 00000000（0x0006=6，包长度为6，不包括CID）
CID：00000001 00000000（0x0001，signaling）
Code：00001010（0x0a，Information request ）
Identifier：00000010（0x02）
Command Length；00000010 00000000（0x0002=2，数据长度为2）
data：00000010 00000000（0x0002，Extended features supported）
2）、Slave：signaling，Information response
00000010 00000011 00100000 00010000 00000000 00001100 00000000 00000001 00000000 00001011 00000010 00001000 00000000 00000010 00000000 00000000 00000000 10000000 00000000 00000000 00000000
PDU length：00001100 00000000（0x000c=12，包长度为12，不包括CID）
CID：00000001 00000000（0x0001，signaling）
Code：00001011（0x0b，Information response）
Identifier：00000010（0x02）
Command Length；00001000 00000000（0x0008=8，数据长度为8）
Info type：00000010 00000000（0x0002，Extended features supported）
Result：00000000 00000000（0x0000，success）
Extended feature mask：10000000 00000000 00000000 00000000（其描述在核心规范L2CAP章节的4.12 EXTENDED FEATURE MASK）
3）、Master：signaling，Information request
00000010 00000011 00100000 00001010 00000000 00000110 00000000 00000001 00000000 00001010 00000011 00000010 00000000 00000011 00000000
PDU length：00000110 00000000（0x0006=6，包长度为6，不包括CID）
CID：00000001 00000000（0x0001，signaling）
Code：00001010（0x0a，Information request ）
Identifier：00000011（0x03）
Command Length；00000010 00000000（0x0002=2，数据长度为2）
data：00000011 00000000（0x0003，Fixed Channels supported）
4）、Slave：signaling，Information response
00000010 00000011 00100000 00010100 00000000 00010000 00000000 00000001 00000000 00001011 00000011 00001100 00000000 00000011 00000000 00000000 00000000 00000010 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000
PDU length：00010000 00000000（0x0010=16，包长度为16，不包括CID）
CID：00000001 00000000（0x0001，signaling）
Code：00001011（0x0b，Information response）
Identifier：00000011（0x03）
Command Length；00001100 00000000（0x000c=12，数据长度为12）
Info type：00000011 00000000（0x0003，Fixed Channels supported）
Result：00000000 00000000（0x0000，success）
Extended feature mask：00000010 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000（其描述在核心规范L2CAP章节的4.13 FIXED CHANNELS SUPPORTED）
具体的协议的log以及数据分析，以及相关资料，请到我的博客<蓝牙学习笔记（序）>最下面的网盘链接中下载！