• Android博通BCM libbt-vendor.so 分析蓝牙初始化流程

    一. 声明

    本专栏文章我们会以连载的方式持续更新，本专栏计划更新内容如下：

    第一篇:蓝牙综合介绍 ，主要介绍蓝牙的一些概念，产生背景，发展轨迹，市面蓝牙介绍，以及蓝牙开发板介绍。

    第二篇:Transport层介绍,主要介绍蓝牙协议栈跟蓝牙芯片之前的硬件传输协议,比如基于UART的H4,H5,BCSP，基于USB的H2等

    第三篇:传统蓝牙controller介绍，主要介绍传统蓝牙芯片的介绍，包括射频层（RF），基带层（baseband），链路管理层（LMP）等

    第四篇:传统蓝牙host介绍，主要介绍传统蓝牙的协议栈，比如HCI,L2CAP,SDP,RFCOMM,HFP,SPP,HID,AVDTP,AVCTP,A2DP,AVRCP,OBEX,PBAP,MAP等等一系列的协议吧。

    第五篇：低功耗蓝牙controller介绍，主要介绍低功耗蓝牙芯片，包括物理层（PHY），链路层（LL）

    第六篇：低功耗蓝牙host介绍，低功耗蓝牙协议栈的介绍，包括HCI,L2CAP,ATT,GATT,SM等

    第七篇：蓝牙芯片介绍，主要介绍一些蓝牙芯片的初始化流程，基于HCI vendor command的扩展

    第八篇：附录，主要介绍以上常用名词的介绍以及一些特殊流程的介绍等。

    另外，开发板如下所示，对于想学习蓝牙协议栈的最好人手一套。以便更好的学习蓝牙协议栈，相信我，学完这一套视频你将拥有修改任何协议栈的能力（比如Linux下的bluez，Android下的bluedroid）。

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    蓝牙交流扣扣群(已满)：970324688

    蓝牙交流扣扣群：765961169

    Github代码：https://github.com/sj15712795029/bluetooth_stack

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    二.BCM(博通)的初始化流程介绍

    步骤1：发送HCI Reset command，等待芯片回复

    步骤2: 提升uart波特率，准备下载固件

    步骤3: 读取芯片名称，匹配固件名称

    步骤4：告知芯片准备下载固件

    步骤5：Write RAM

    步骤6：Launch RAM

    步骤7：降低串口波特率，重新发送HCI reset

    步骤8: 提升uart波特率，准备后续交互command

    步骤9：修改蓝牙地址

    步骤10：告知协议栈下载固件完毕，协议栈进入正常初始化流程

    下面我们就来一一介绍下具体的步骤：

    步骤1：发送HCI Reset command，等待芯片回复

    在收到协议栈给vendor发送的BT_VND_OP_FW_CFG opcode后，执行hw_config_start后发送hci reset

    1. void hw_config_start(void)
    2. {
    3.     HC_BT_HDR  *p_buf = NULL;
    4.     uint8_t     *p;
    5.  
    6.     hw_cfg_cb.state = 0;
    7.     hw_cfg_cb.fw_fd = -1;
    8.     hw_cfg_cb.f_set_baud_2 = FALSE;
    9.  
    10.     /* Start from sending HCI_RESET */
    11.  
    12.     if (bt_vendor_cbacks)
    13.     {
    14.         p_buf = (HC_BT_HDR *) bt_vendor_cbacks->alloc(BT_HC_HDR_SIZE + \
    15.                                                        HCI_CMD_PREAMBLE_SIZE);
    16.     }
    17.  
    18.     if (p_buf)
    19.     {
    20.         p_buf->event = MSG_STACK_TO_HC_HCI_CMD;
    21.         p_buf->offset = 0;
    22.         p_buf->layer_specific = 0;
    23.         p_buf->len = HCI_CMD_PREAMBLE_SIZE;
    24.  
    25.         p = (uint8_t *) (p_buf + 1);
    26.         UINT16_TO_STREAM(p, HCI_RESET);
    27.         *p = 0; /* parameter length */
    28.  
    29.         hw_cfg_cb.state = HW_CFG_START;
    30.  
    31.         bt_vendor_cbacks->xmit_cb(HCI_RESET, p_buf, hw_config_cback);  // 通过HCI接口发送HCI reset
    32.     }
    33.     else
    34.     {
    35.         if (bt_vendor_cbacks)
    36.         {
    37.             ALOGE("vendor lib fw conf aborted [no buffer]");
    38.             bt_vendor_cbacks->fwcfg_cb(BT_VND_OP_RESULT_FAIL);
    39.         }
    40.     }
    41. }

    也就是btsnoop中的packet 1~2

    NOTED:此命令是标准的HCI command，一般芯片都要在初始化的时候下一个HCI reset的command

    步骤2: 提升uart波特率，准备下载固件

    ① 代码分析

    在发送完毕步骤1的HCI Reset后，我们会进入hw_config_cback callback函数中，通过hw_cfg_cb.state我们进入以下case

    1. case HW_CFG_START:
    2.     if (UART_TARGET_BAUD_RATE > 3000000)
    3.     {
    4.         /* set UART clock to 48MHz */
    5.         UINT16_TO_STREAM(p, HCI_VSC_WRITE_UART_CLOCK_SETTING);
    6.         *p++ = 1; /* parameter length */
    7.         *p = 1; /* (1,"UART CLOCK 48 MHz")(2,"UART CLOCK 24 MHz") */
    8.  
    9.         p_buf->len = HCI_CMD_PREAMBLE_SIZE + 1;
    10.         hw_cfg_cb.state = HW_CFG_SET_UART_CLOCK;
    11.  
    12.         is_proceeding = bt_vendor_cbacks->xmit_cb( \
    13.                                                   HCI_VSC_WRITE_UART_CLOCK_SETTING, \
    14.                                                   p_buf, hw_config_cback);
    15.         break;
    16.     }
    17. /* fall through intentionally */
    18. case HW_CFG_SET_UART_CLOCK:
    19.     /* set controller's UART baud rate to 3M */
    20.     UINT16_TO_STREAM(p, HCI_VSC_UPDATE_BAUDRATE);
    21.     *p++ = UPDATE_BAUDRATE_CMD_PARAM_SIZE; /* parameter length */
    22.     *p++ = 0; /* encoded baud rate */
    23.     *p++ = 0; /* use encoded form */
    24.     UINT32_TO_STREAM(p, UART_TARGET_BAUD_RATE);
    25.  
    26.     p_buf->len = HCI_CMD_PREAMBLE_SIZE + \
    27.                                  UPDATE_BAUDRATE_CMD_PARAM_SIZE;
    28.     hw_cfg_cb.state = (hw_cfg_cb.f_set_baud_2) ? \
    29.                                 HW_CFG_SET_UART_BAUD_2 : HW_CFG_SET_UART_BAUD_1;
    30.  
    31.     is_proceeding = bt_vendor_cbacks->xmit_cb(HCI_VSC_UPDATE_BAUDRATE, \
    32.                                                         p_buf, hw_config_cback);
    33. break;

    由于我们设定的UART_TARGET_BAUD_RATE是3M，所以我们跑到case HW_CFG_SET_UART_CLOCK中，所以我们可以看到改变波特率的HCI VS command的组包过程

    1. UINT16_TO_STREAM(p, HCI_VSC_UPDATE_BAUDRATE);
    2. *p++ = UPDATE_BAUDRATE_CMD_PARAM_SIZE; /* parameter length */
    3. *p++ = 0; /* encoded baud rate */
    4. *p++ = 0; /* use encoded form */
    5. UINT32_TO_STREAM(p, UART_TARGET_BAUD_RATE);

    其中几个宏定义为：

    1. #define HCI_VSC_UPDATE_BAUDRATE                 0xFC18
    2. #define UPDATE_BAUDRATE_CMD_PARAM_SIZE          6
    3. #define UART_TARGET_BAUD_RATE           3000000

    以上是发送串口波特率的HCI vs command，但是别忘了，我们收到command complete后要改变本地的驱动的波特率，代码如下：

    1. userial_vendor_set_baud( \
    2.                     line_speed_to_userial_baud(UART_TARGET_BAUD_RATE) \

    至此，芯片以及驱动层面的波特率都改变完毕了！

    ② 命令格式分析

    NOTED:这里询问过CYW，暂时无法拿到4349的VS command & event文档，所以无法截图，但是看code来说一共有6个byte：

    1个byte的encoded baud rate + 1个byte的use encoded form + 4个byte的波特率

    也就是btsnoop中的packet 3~4

    步骤3: 读取芯片名称，匹配固件名称

    读取芯片名称,NOTED:这个是标准的HCI commmand

    ① 代码分析

    1. /* read local name */
    2. UINT16_TO_STREAM(p, HCI_READ_LOCAL_NAME);
    3. *p = 0; /* parameter length */
    4.  
    5. p_buf->len = HCI_CMD_PREAMBLE_SIZE;
    6. hw_cfg_cb.state = HW_CFG_READ_LOCAL_NAME;
    7.  
    8. is_proceeding = bt_vendor_cbacks->xmit_cb(HCI_READ_LOCAL_NAME, \
    9.                                                     p_buf, hw_config_cback);

    然后匹配到config patch的文件名称

    也就是btsnoop中的packet 5~6

    步骤4：告知芯片准备下载固件

    找到芯片名称，匹配到fireware后，host会给controller下一个HCI VS command，这个command的作用是告知controller，我们准备要下载fw了

    ① 代码分析

    1.  /* vsc_download_minidriver */
    2. UINT16_TO_STREAM(p, HCI_VSC_DOWNLOAD_MINIDRV);
    3. *p = 0; /* parameter length */
    4.  
    5. p_buf->len = HCI_CMD_PREAMBLE_SIZE;
    6. hw_cfg_cb.state = HW_CFG_DL_MINIDRIVER;
    7.  
    8. is_proceeding = bt_vendor_cbacks->xmit_cb( \
    9.                                             HCI_VSC_DOWNLOAD_MINIDRV, p_buf, \
    10.                                             hw_config_cback);

    其中HCI_VSC_DOWNLOAD_MINIDRV的定义为：

    #define HCI_VSC_DOWNLOAD_MINIDRV                0xFC2E

    ② 命令格式分析

    也就是btsnoop中的packet 7~8

    步骤5：Write RAM

    收到Download Minnidriver的command complete后，会读取fireware文件来把数据从host下到controller中，代码如下：

    1. p_buf->len += read(hw_cfg_cb.fw_fd, \
    2.               p+HCI_CMD_PREAMBLE_SIZE,\
    3.               *(p+HCD_REC_PAYLOAD_LEN_BYTE));
    4. STREAM_TO_UINT16(opcode,p);
    5. is_proceeding = bt_vendor_cbacks->xmit_cb(opcode, \
    6.                p_buf, hw_config_cback);

    ② 命令格式分析

    也就是btsnoop中的packet 9~782

    步骤6：Launch RAM

    通过Write RAM下载完固件后，通过Launch RAM来启动固件

    NOTED:Write RAM跟Launch RAM这些都在firewware固件本身中

    也就是btsnoop中的packet 783~784

    步骤7：降低串口波特率，重新发送HCI reset

    ① 代码分析

    在收到lanuch ram后，降低波特率为115200，重新发送hci reset，流程如下：

    1. /* Normally the firmware patch configuration file
    2. * sets the new starting baud rate at 115200.
    3. * So, we need update host's baud rate accordingly.
    4. */
    5. ALOGI("bt vendor lib: set UART baud 115200");
    6. userial_vendor_set_baud(USERIAL_BAUD_115200);
    7.  
    8. /* Next, we would like to boost baud rate up again
    9.                  * to desired working speed.
    10.                  */
    11. hw_cfg_cb.f_set_baud_2 = TRUE;
    12.  
    13. /* Check if we need to pause a few hundred milliseconds
    14.                  * before sending down any HCI command.
    15.                  */
    16. delay = look_up_fw_settlement_delay();
    17. ALOGI("Setting fw settlement delay to %d ", delay);
    18. ms_delay(delay);
    19.  
    20. p_buf->len = HCI_CMD_PREAMBLE_SIZE;
    21. UINT16_TO_STREAM(p, HCI_RESET);
    22. *p = 0; /* parameter length */
    23. hw_cfg_cb.state = HW_CFG_START;
    24. is_proceeding = bt_vendor_cbacks->xmit_cb(HCI_RESET, p_buf, hw_config_cback);

    也就是btsnoop中的packet 785~786

    步骤8: 提升uart波特率，准备后续交互command

    这里又通过HCI vs commad把波特率从115200提升到3M，然后收到command complete后把串口驱动的波特率提升

    1. UINT16_TO_STREAM(p, HCI_VSC_UPDATE_BAUDRATE);
    2. *p++ = UPDATE_BAUDRATE_CMD_PARAM_SIZE; /* parameter length */
    3. *p++ = 0; /* encoded baud rate */
    4. *p++ = 0; /* use encoded form */
    5. UINT32_TO_STREAM(p, UART_TARGET_BAUD_RATE);
    6.  
    7. p_buf->len = HCI_CMD_PREAMBLE_SIZE + \
    8.                              UPDATE_BAUDRATE_CMD_PARAM_SIZE;
    9. hw_cfg_cb.state = (hw_cfg_cb.f_set_baud_2) ? \
    10.                             HW_CFG_SET_UART_BAUD_2 : HW_CFG_SET_UART_BAUD_1;
    11.  
    12. is_proceeding = bt_vendor_cbacks->xmit_cb(HCI_VSC_UPDATE_BAUDRATE, \
    13.                                                     p_buf, hw_config_cback);
    14. userial_vendor_set_baud(line_speed_to_userial_baud(UART_TARGET_BAUD_RATE));

    也就是btsnoop中的packet 787~788

    步骤9：修改蓝牙地址

    收到波特率改变成功的command complete的event后，我们通过HCI VS command来改变蓝牙地址

    1. static uint8_t hw_config_set_bdaddr(HC_BT_HDR *p_buf)
    2. {
    3.     uint8_t retval = FALSE;
    4.     uint8_t *p = (uint8_t *) (p_buf + 1);
    5.  
    6.     ALOGI("Setting local bd addr to %02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X",
    7.         vnd_local_bd_addr[0], vnd_local_bd_addr[1], vnd_local_bd_addr[2],
    8.         vnd_local_bd_addr[3], vnd_local_bd_addr[4], vnd_local_bd_addr[5]);
    9.  
    10.     UINT16_TO_STREAM(p, HCI_VSC_WRITE_BD_ADDR);
    11.     *p++ = BD_ADDR_LEN; /* parameter length */
    12.     *p++ = vnd_local_bd_addr[5];
    13.     *p++ = vnd_local_bd_addr[4];
    14.     *p++ = vnd_local_bd_addr[3];
    15.     *p++ = vnd_local_bd_addr[2];
    16.     *p++ = vnd_local_bd_addr[1];
    17.     *p = vnd_local_bd_addr[0];
    18.  
    19.     p_buf->len = HCI_CMD_PREAMBLE_SIZE + BD_ADDR_LEN;
    20.     hw_cfg_cb.state = HW_CFG_SET_BD_ADDR;
    21.  
    22.     retval = bt_vendor_cbacks->xmit_cb(HCI_VSC_WRITE_BD_ADDR, p_buf, \
    23.                                  hw_config_cback);
    24.  
    25.     return (retval);
    26. }

    ② 命令格式分析

    也就是btsnoop中的packet 787~788

    步骤10：告知协议栈下载固件完毕，协议栈进入正常初始化流程

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/XiaoXiaoPengBo/article/details/127542945