Android中的蓝牙系统

蓝牙（Bluetooth）提供移动设备及其配件之间低功耗、低成本的无线通信连接。蓝牙技术的核心，是根据蓝牙标准所实现的蓝牙协议栈。蓝牙能同时进行异步数据及同步语音传输，它的底层协议层包括众多协议，如逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）、服务发现协议（SDP）、串口模拟协议（RFCOMM）等，一起为上层提供传输支持。而主要控制接口则由主机控制接口层（HCI）体现，它是蓝牙协议中软硬件之间的接口。在各种协议及HCI之上，是蓝牙的上层应用框架，框架里每个应用模式称之为一个Profile，供给外部不同的设备访问，如无线立体声耳机使用的A2DP（Advanced Audio Distribution Profile）以及打印机使用的无线打印机服务等，服务有数十种之多。

    1.蓝牙基本架构

    Android提供了对蓝牙的支持。蓝牙系统的内容包括：

    ·Linux内核的蓝牙驱动程序

    ·Linux内核的蓝牙协议层

    ·bluez（蓝牙在用户空间的库）

    ·bluez适配层

    ·android.bluetooth包中的各个类（蓝牙在框架层的内容）

    ·蓝牙相关的应用程序

    Android的蓝牙部分的结构如下：

    2.蓝牙用户空间库bluez

    Android所采用的蓝牙用户空间库是bluez，它是Linux平台上一套完整的蓝牙协议栈开源实现。在Android中，bluez提供了很多分散的应用，包括守护进程和一些工具；bluez通过D-BUS IPC机制来提供应用层接口。需要注意的是，bluez的底层协议实现在kernel代码中，并不属于用户空间。

    D-BUS是一套应用广泛的进程间通信机制，相对于Socket等底层IPC，它是更加复杂的IPC机制，支持更系统化的服务名、函数名等，同时也能对众多服务进程和客户端进行管理，调度通信消息的传递。D-BUS和Binder类似，但是应用范围更广泛。

    bluez的主要体现结构如下：

    3.bluez适配层

    bluez在Android中的使用，需要经过Android的bluez适配层的封装来实现，bluez适配层源代码及头文件路径为：system/bluetooth/。该目录除了包含生成适配层库libbluedroid.so的源码之外，还包含bluez头文件、bluez配置文件等目录。由于bluez使用D-BUS作为与上层沟通的接口，因此适配层构造比较简单，封装了蓝牙的开关功能以及射频开关。

    4.蓝牙的JNI和Java部分

    蓝牙的JNI源代码文件为：frameworks/base/core/jni/android_bluetooth_*.cpp。蓝牙部分的JNI带有android_bluetooth_前缀，它们将提供android.bluetooth包中多个类的支持，这些内容会与其它模块JNI部分一起生成libandroid_runtime.so。

    蓝牙的Java源代码路径为：

    · frameworks/base/core/java/android/server：蓝牙的服务部分

    · frameworks/base/core/java/android/bluetooth/：Android的蓝牙类

    Android支持蓝牙设备的发现、配对、服务查找等基础功能，服务方面支持耳机（Headset）、免提（Handsfree）和立体声（A2DP）等部分。

    ①核心组成

    框架核心组成部分是android.bluetooth包中以IBluetoothDevice.aidl为接口的IBinder服务器端BluetoothDeviceService、客户端BluetoothDevice以及android.server包中的BluetoothEventLoop。

     BluetoothDeviceService实现蓝牙功能的开启/关闭、设备的发现和配对、服务的发现和绑定等功能，android_server_BluetoothDeviceService.cpp对其提供JNI本地代码支持。

    ·开关功能通过直接调用bluez适配层提供的开关功能来实现

    ·服务发现和绑定等功能，均通过D-BUS调用bluez接口来实现。BluetoothDevice中其它的访问服务流程与此类似。

    Android蓝牙Java部分和底层的关系如下：

    ②耳机及免提服务

    对于服务实现部分的代码，主要是耳机和免提。两者都支持通话，区别在于免提可以支持一些操作按键，如拒接电话等，而耳机则不行。Android要支持这两个服务，则需要支持两种途径：一是通过SDP发布这两个服务，让配对的蓝牙设备可以发现这两个服务并主动进行连接；二是Android通过SDP判断设备是否支持连接到这两个服务，如果支持则主动去连接设备。连接方式都是通过RFCOMM协议完成的。最终的音频通道数据则由SCO协议传输。Android蓝牙的耳机及免提服务的结构如下：

    ③A2DP服务

    A2DP服务对蓝牙立体声耳机提供支持，相比SCO，它能传输更好音质的音频数据。A2DP更多地用在音乐播放方面，而SCO则更多地用在电话语音等方面。A2DP结构如下：

    bluez对A2DP的支持很好， A2DP部分主要围绕IBluetooth A2DP来实现，Service部分通过D-BUS与bluez的Audio部分通信，主要的控制接口是Audio的sink组件，sink用来连接支持 A2DP的Headset设备。如果Headset设备支持 A2DP，Android可以自动完成SCO和 A2DP的切换。