TI_BLE软件开发者指导6——L2CAP（笔记）

Texas Instruments CC2540/41
Bluetooth® Low Energy
Software Developer’s Guide
v1.3.2
Document Number：SWRU271F

《低功耗蓝牙开发权威指南》
Robin Heydon著，陈灿峰、刘嘉 译
机械工业出版社
2014.6

TI_BLE软件开发笔记6-L2CAP

标签：读书笔记 BLE

Logical Link Control and Adaptation Protocol，L2CAP是个复用层，可以让BLE复用三条不同的信道。也支持数据的分割和重组功能，使得较大的报文可以在底层无线电中传输。

1 背景

和经典蓝牙完全不同，低功耗蓝牙的一个基本概念在于无连接模式。用户只在需要发送数据的时候才建立连接，其他时候设备可以长期处于断开连接状态。为了实现该功能，无连接模式必须扩展到L2CAP层，并且只能使用固定信道。这是由于固定信道无需配置任何的参数，一旦底层链路建立连接，固定信道便可立即投入使用，免去了建立信道耗费的额外时间。
在经典蓝牙中，信道分为两种类型：固定信道和面向连接信道。只要两个设备建立连接，固定信道就已经存在。固定信道主要作为信令信道。面向连接信道可以随时建立，只需要给对端发送一些L2CAP信令即可。

2 L2CAP信道

信道是指一个数据包序列，连接两个设备上的一对服务。在两个设备间允许同时启用多条信道。
BLE只支持固定信道。固定信道指的是两个设备一建立连接就已经存在的、没有任何配置参数的信道。得益于未来扩展的灵活性，还可以日后根据需要添加面向连接信道。
L2CAP信道标识符如下所示：

信道标识符	用法
0x0000	保留：不能使用
0x0001	经典蓝牙信令信道
0x0002	“无连接”信道
0x0003	AMP管理协议
0x0004	属性协议
0x0005	低功耗信令信道
0x0006	安全管理协议
0x0007 ~ 0x003E	保留：日后可能使用
0x003F	AMP测试协议
0x0040 ~ 0xFFFF	面向连接信道

信道标识符0x0003用于当需要高速率传输数据时所使用的Alternate MAC/PHY协议。信道标识符0x003F用于测试Alternate MAC/PHY控制器。
BLE一共使用了3条信道：0x0004用于属性协议；0x0005用于低功耗蓝牙信令信道；0x0006用于安全管理。

3 L2CAP数据包结构

每个L2CAP数据包的净荷前端都包含一个32位比特报头。假设使用分割和重组，那么数据包的长度信息必须包含在包头中，以便判断数据包的结束。使用分割和重组机制需要为每个通过HCI接口的数据包打上标记，分为开始数据包还是延续数据包。
L2CAP数据包结构如下所示：

长度字段表示报头后的信息载荷字节数。在所有BLE信道上，信息载荷均始于23字节的最大传输单元（Maximum Transmission Unit，MTU）。MTU表示在一个L2CAP信道中信息载荷的最大字节数。这意味着，所有BLE设备必须支持在空间传输27字节数据包——4字节包头+23字节信息载荷。

4 低功耗信令信道

低功耗信令信道用于主机层级的信令。L2CAP命令数据包如下所示：

每个低功耗信令信道的数据包均含有一操作码，随后为各种参数。低功耗信令信道支持的命令操作码如下：

• 命令拒绝
• 连接参数更新请求
• 连接参数更新响应

无论什么时候发送信令命令，其信息载荷总是包含一标识符。该标识符长度仅1字节，用于匹配请求和响应。例如，如果请求的标识符为0x35，则响应该请求的数据包也必须使用0x35作为标识符。如此一来，只要每个请求有不同的标识符，多个请求便能同时发送。由于在用完所有标识符之前不允许重复使用，实现时一般会采用增量操作以确保符合该规定，但有一个例外：不嗯能够使用标识符0x00.
在BLE中，由于只定义一种请求命令类型，并且该请求命令仅用于没有其他请求发送的情况，标识符的逻辑相对简单。

4.1 命令拒绝

“命令拒绝”用于拒绝设备收到的不支持的信息包。包含一个原因代码以及相关信息。其中的原因代码可以是“命令不理解”或“信令MTU溢出”。当接收到的命令大于23字节时可以使用“信令MTU溢出”原因代码。

4.2 连接参数更新请求和响应

“连接参数更新请求”命令可以让从设备更新链路层连接参数，这些参数包括连接事件间隔、从设备延迟以及监控超时，过程如下：

    participant 主设备
    participant 从设备
    从设备->主设备:L2CAP连接参数更新请求
    主设备->从设备:L2CAP连接参数更新响应
    从设备->主设备:链路层连接更新请求（瞬时）
    Note left of 主设备:瞬时
    Note over 主设备,从设备:启用新连接参数

在连接中，如果从设备希望修改当前的连接参数则可以使用该命令。连接参数更新请求命令仅用于从设备向主设备发送，因为主设备随时都能启动链路层连接参数更新控制规程。如果该命令有主设备发送，从设备会将其视为一个错误，并返回带有“命令不理解”原因代码的“命令拒绝”命令。
从设备可以在任何时候发送给命令。收到该信息的主设备如果可以修改连接参数，则将返回“连接参数更新响应”，其中的结果代码设为“接收”，随后主设备将会启动链路层连接参数更新控制规程。如果主设备不同意从设备的请求参数，可以发送结果代码为“拒绝”的连接参数更新响应命令以拒绝请求。此时从设备有两个选择，要么接受主设备希望的正在使用的连接参数，要么终止连接。