HCI-UART

1. HCI 传输层的比较

HCI 层位于蓝牙高层协议和低层协议之间，其目的是实现主机设备与蓝牙模块之间的互操作，即HCI 是蓝牙主机与主机控制器间软硬件接口。

HCI 为蓝牙硬件中基带控制器和链接管理器提供了命令接口，从 而实现对硬件状态注册器和控制寄存器的访问，提供了对蓝牙基带的统一访问模式。 

目前，HCI 的传输层主要有三种：USB，RS-232，UART。

此外，还有一种PC 卡传输层，其没有定义在 蓝牙标准中，而是在蓝牙SIG 于1999 年8 月发表的蓝牙PC 卡传输层1.0 版白皮书中描述的。

蓝牙没有规 定PC 卡传输层实现的具体细节，而是要求制造商提供传输驱动程序，以配合主机上的HCI 驱动程序[5]。

不 同传输层对HCI 事件处理没有影响。

（1）USB 传输层在蓝牙硬件上使用USB 硬件接口（该硬件接口有两种嵌入方式：一种是作为USB 加/ 解密芯片，另一种是集成到PC 机主板上）[6]。这一种类编码要求不管使用哪一厂商生产的设备，都能加载 合适的驱动程序栈；同时它还保证了通过控制终端的HCI 指令和USB 指令有所区别。其缺点是软件协议复 杂，软件开销巨大。

（2）RS-232 传输层：通过位于主机和主控制器之间的物理RS-232 接口实现。事件包和数据包通过该 层，但该层并不对它们进行解码。该传输层支持的是主机控制器和不同实体中的主机的通信情况，通信距 离较远，传输层特别规定了电气特性，并采用了更为精细的链路协议以应对较高的线路误码率，但在硬件 上需要增加电平转换电路。

（3）UART 传输层跟RS-232 传输层类似，也是采用一个UART 的串行通信方式在主控制器与主机之间 进行数据传输。应用环境主要是针对主控制器和主机位于同一个电路板上，传输层假定UART 通信无线性 错误。与其它的相比，UART 传输层方式比较灵活，其应用环境决定其连接错误相对较少，可以采用简单的 复位恢复机制实现失步时的复步。由于主机和主控制器都处于同一块电路板上，因而传输层不需要规定电 气信号，可以直接采用TTL、LV－CMOS 等IC 端电压，应用较多。同时，UART 传输层避开了RS-232 传输层 所要求的较繁琐的协商和同步机制。UART 性能和数据吞吐率水平与USB 接口相当，而传输协议却较为简单， 减少了软件开销，是一种更为经济高效的全硬件解决方案。

2. HCI 分组

两个蓝牙设备间进行数据通信是通过HCI 分组实现的，HCI 是通过分组的方式来进行信息交换的。

HCI 分组有三种类型: 指令分组(Command Packet)、事件分组(Event Packet)和数据分组(Data Packet)

（1）指令分组

      只从主机发向主机控制器，分为链路控制指令、链路策略指令、主机控制指令与基带指令、信息参数 指令、状态参数指令和测试指令。

      HCI 指令分组由操作码(OpCode)、参数总长(Parameter Total Length) 和参数列表(Parameters)三部分组成。
（2）事件分组
只从主机控制器发向主机，用以说明指令分组的执行情况，是主机控制器向主机报告各种事件的分组。 包括通用事件(包括指令完成事件和指令状态事件)、测试事件、出错事件三种。
 （3）数据分组
它是在主机和主机控制器间双向传输，一般分为ACL(Asynchronization Connectionless)数据分组和 SCO (Synchronization Connection Oriented)数据分组两种。

二者之间的区别在于：ACL 链路支持对称和非对称传输，分组交换和多点连接，适用于传送数据；

SCO 链路支持对称传输,电路交换和点到点连接， 适用于传输语音。

3. UART 基本原理

UART(Universal Asynchronous Receive Transmitter)又称通用型异步接收及发送接口，是一种异 步通信传输方式。

其通信协议帧格式包括五个部分：空闲状态(idle，高电平)、起始位(start，低电平)、 5～8 位数据位、奇偶校验位(parity，可选)和停止位(Stop，位数可为1，1.5 和2 位)。

这种格式是由起 始位和停止位来实现字符的同步，其中奇偶校验位的有无和数据位的长度由通信双方约定。

一帧数据传输完毕后可以继续传输下一帧数据，也可以继续保持为高电平，两帧之间保持高电平，持续时间可以任意长。 

例如有的通信协议帧格式为：1 位起始位(start，低电平)、8 位数据位（d0～d7）、1 位奇偶校验位(parity) 和1 位停止位(stop，高电平).

如图所示：

    图1 UART 通信协议帧格式