低功耗蓝牙智能硬件开发实战谭康喜 pdf下载

基本信息

书名:低功耗蓝牙智能硬件开发实战

定价：99.00元

作者:谭康喜

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2018-12-01

ISBN：9787115494443

字数：555000

页码：398

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：

编辑推荐

小米公司联合创始人王川等人作序推荐侧重于工程项目和开发实战，凸显实用性和通用性全面涵盖小米公司电视部门低功耗蓝牙技术的产品化细节低功耗蓝牙是蓝牙技术联盟设计和销售的一种个人局域网技术，旨在用于医疗保健、运动健身、信标、安防、家庭娱乐等领域的新兴应用。低功耗蓝牙技术凭借其具备的良好特性（比如低功耗、低成本、抗干扰能力强等）赢得了广大的开发人员和用户的认可，已经成为主流的低功耗、近距离无线通信技术。本书内容源自作者多年的工作经验总结，侧重于开发实战，从“低功耗蓝牙体系结构及协议栈分析”、“开发实例讲解”和“蓝牙调试”三个方面对低功耗蓝牙进行了全方位的介绍。本书适合蓝牙应用工程师、蓝牙协议栈工程师、蓝牙固件开发工程师阅读，也适合对物联网和智能硬件感兴趣的读者阅读。系统篇低功耗蓝牙简介Android蓝牙系统框架和代码结构GKI模块简介Bluedroid的消息传递机制TASK简介Bluedroid状态机简介HCI接口层简介L2CAP简介Bluedroid的初始化流程蓝牙设备的扫描流程SMP简介LE属性协议简介LE属性数据库扫描过程的代码分析低功耗蓝牙HID设备的连接分析过程开发篇Find Me功能的实现LE设备接近配对的实现基于LE广播的无线电子设备的唤醒方法基于LE广播的系统Recovery的操作实现蓝牙HID设备OTA升级的设计和实现加速度传感器在低功耗蓝牙设备上的应用LE系统快速更新连接参数的设计和实现LE语音编解码和传输调试篇开发工具蓝牙系统Bug分析

内容提要

低功耗蓝牙技术凭借着低功耗、低带宽、低成本、低复杂性、低时延、强抗干扰能力、强大的安全性、良好的拓扑结构等特点，赢得了广大开发人员和用户的认可，已经成为主流的低功耗、近距离无线通信技术。《低功耗蓝牙智能硬件开发实战》共分为25章，内容分别涵盖了蓝牙的发展历史、低功耗蓝牙的核心系统架构、几种短距离无线通信技术的简单介绍和选择方法、Bluedroid协议栈的架构和功能模块的分析、SMP的3个阶段介绍、LE属性协议、LE属性数据库的构建和查询方法及查询代码分析、BLE Hid设备的连接过程、Find me功能的实现、电池服务和电量的读取、LE设备接近配对的实现、基于LE广播的无线电子设备的唤醒方法、基于LE广播的系统Recovery的操作实现、蓝牙HID设备OTA升级的设计和实现、加速度传感器在低功耗蓝牙设备上的应用、LE系统快速更新连接参数的设计和实现、LE语音编解码和传输、开发工具介绍、蓝牙系统Bug分析。《低功耗蓝牙智能硬件开发实战》侧重于实战，低功耗蓝牙体系结构及协议栈分析、开发实例讲解和蓝牙调试3个方面的内容详细丰富，适合蓝牙应用工程师、蓝牙协议栈工程师、蓝牙固件工程师阅读，也适合对BLE、人工智能、物联网和智能硬件感兴趣的读者阅读。

目录

章 低功耗蓝牙简介1 1.1  概述  1 1.2  蓝牙历史版本介绍  1 1.2.1  蓝牙1.1标准和1.2标准  1 1.2.2  蓝牙2.0标准  2 1.2.3  蓝牙2.1+EDR标准  2 1.2.4  蓝牙3.0+HS标准  3 1.2.5  蓝牙4.0标准  3 1.2.6  蓝牙4.1标准  3 1.2.7  蓝牙4.2标准  4 1.2.8  蓝牙5.0标准  5 1.2.9  蓝牙2016年技术蓝图  5 1.2.10  蓝牙版本演进编年史  6 1.3  蓝牙4.0概述  7 1.3.1  什么是蓝牙4.0  7 1.3.2  蓝牙4.0的架构  7 1.3.3  蓝牙4.0协议增加的新特性  7 1.4  蓝牙4.0核心架构分析  8 1.4.1  低功耗蓝牙概述  8 1.4.2  核心系统架构  10 1.4.3  核心构架模块介绍  13 1.5  基于Bluetooth 4.0的新应用  14 1.6  BLE、ZigBee和WiFi的介绍和选择  16 1.6.1  ZigBee技术介绍  16 1.6.2  WiFi技术介绍  17 1.6.3  BLE、ZigBee和WiFi的选择  17 第  2章 Android蓝牙系统框架和代码结构  19 2.1  概述  19 2.2  Application Framework  20 2.3  Bluetooth Process  21 2.4  Bluetooth JNI  21 2.5  Bluetooth HAL  21 2.6  Bluedroid Stack  21 2.7  Bluedroid的代码结构分析  22 2.7.1  MAIN  22 2.7.2  BTA  23 2.7.3  BTIF  23 2.7.4  HCI  27 2.7.5  STACK  29 第3章  GKI模块简介  31 3.1  概述  31 3.2  GKI事件的原理  31 3.3  GKI主要数据结构  31 3.4  GKI管理的线程  35 3.5  线程相关主要函数  36 3.6  消息相关主要函数介绍  39 3.6.1  GKI_wait函数  39 3.6.2  GKI_send_event函数  41 3.6.3  GKI_send_msg函数  42 3.6.4  GKI_read_mbox函数  43 3.6.5  pthread_cond_wait函数  43 3.7  动态内存池管理主要函数  44 第4章  Bluedroid的消息传递机制  45 4.1  概述  45 4.2  消息传递相关结构体的定义  46 4.3  消息的动态内存的获取  46 4.4  消息的初始化及发送  49 4.5  消息的读取和处理  51 4.6  消息的完整数据结构剖析  54 第5章  TASK简介  57 5.1  概述  57 5.1.1  TASK之间的消息传递  57 5.1.2  事件的类型  58 5.2  TASK处理消息的流程  58 第6章  Bluedroid状态机简介  66 6.1  Profile状态机介绍  66 6.2  Profile状态机的结构设计  67 6.3  状态机的注册  69 6.4  状态机的驱动力来源  70 6.5  Action函数列表  71 6.6  状态机的状态集合  72 6.7  Event处理函数介绍  74 第7章  HCI接口层简介  76 7.1  概述  76 7.2  接口间的函数调用关系  76 7.3  bt_hc_if接口的定义和获取  77 7.3.1  bt_hc_if接口定义  77 7.3.2  bt_hc_if接口的获取  78 7.4  hc_callbacks函数集合的定义和注册  78 7.4.1  hc_callbacks函数集合的定义  78 7.4.2  hc_callbacks函数集合的注册  79 7.5  bluetoothHCLibInterface的init函数介绍  80 7.6  libbt-vendor接口的获取、初始化和使用  81 7.6.1  libbt-vendor的接口函数集合  81 7.6.2  libbt-vendor接口的获取和使用  82 7.6.3  libbt-vendor的初始化  83 7.7  命令和数据的发送与接收  84 7.7.1  命令和数据的发送接口  84 7.7.2  命令处理结果和数据的接收接口  86 7.7.3  H4层接收解析函数的分析  89 7.8  HCI裸数据的分析  95 7.9  本章总结  96 第8章  L2CAP简介  98 8.1  概述  98 8.2  L2CAP的组成部分和功能  99 8.2.1  L2CAP的两个组成部分  99 8.2.2  L2CAP的功能  99 8.3  设备间的操作  100 8.3.1  操作模式  100 8.3.2  L2CAP连接类型  100 8.4  L2CAP数据包  100 8.4.1  L2CAP数据包格式  101 8.4.2  信号包格式  101 8.5  L2CAP的使用  102 8.6  LE数据包格式分析  102 8.7  L2CAP的CSM（Channel State Machine）介绍  104 8.7.1  子状态机介绍  105 8.7.2  OPEN子状态机处理函数  107 8.8  Profile在L2CAP的注册和函数回调机制  111 8.8.1  Profile的注册  111 8.8.2  Profile的注册回调函数集合的回调机制  114 8.9  L2CAP的数据的发送和接收过程  115 8.9.1  数据的发送  115 8.9.2  数据的接收  116 第9章  Bluedroid的初始化流程  122 9.1  概述  122 9.2  协议栈的bluetoothInterface接口的获取过程  122 9.3  打开蓝牙的接口的调用  123 9.4  第 一阶段：前期准备阶段  124 9.5  第二阶段：蓝牙Firmware的加载阶段  127 9.5.1  Firmware加载的总体思想  127 9.5.2  发起Firmware加载的入口  128 9.5.3  Firmware加载的过程  128 9.6  第三阶段：后期初始化阶段  131 9.6.1  底层协议栈的初始化  132 9.6.2  上层协议栈的初始化  136 0章 蓝牙设备的扫描流程  145 10.1  概述  145 10.2  JNI层扫描入口和协议栈回调机制  145 10.2.1  扫描入口  145 10.2.2  回调机制  147 10.3  蓝牙扫描流程的启动过程  147 10.4  蓝牙设备的Inquiry过程  152 10.5  蓝牙设备的Discover过程  156 10.6  本章总结  158 1章 SMP简介  160 11.1  什么是SMP  160 11.2  SM在Host侧的位置  161 11.3  SMP的流程介绍  161 11.3.1  SM阶段—配对特征的交换  162 11.3.2  第 2阶段—根据特征信息配对  165 11.3.3  第3阶段—Key的分发过程  173 11.4  SMP协议包分析  173 11.5  问和答  175 2章 LE属性协议简介  177 12.1  概述  177 12.2  属性的构成  177 12.3  属性值的介绍  179 12.4  属性数据库的构建过程  180 12.4.1  Gatt Profile分层设计  180 12.4.2  Gatt Service的构建  181 12.4.3  特性的构建  182 12.5  获取属性数据库的过程  183 12.5.1  GATT服务的获取和设置过程  183 12.5.2  服务的查询过程  188 12.5.3  包含服务、特性和特性描述的查询过程  191 3章 LE属性数据库扫描过程的代码分析  195 13.1  Discover过程的发起  195 13.2  主要服务的Discover过程  197 13.3  Discover过程回调函数的注册过程  210 13.4  包含服务的Discover过程  211 13.5  特性的Discover过程  216 13.6  特性描述的Discover过程  218 13.7  Discover过程的结束  224 13.8  服务的上报过程  226 13.8.1  服务的查询和发起上报过程  226 13.8.2  上报服务的回调函数的注册过程  227 13.8.3  服务的上报过程  230 13.8.4  服务上报过程的日志分析  237 4章 低功耗蓝牙HID设备的连接过程分析  242 14.1  概述  242 14.2  连接过程的发起  242 14.3  Hid服务的特性、特性描述的读取和存储  248 14.3.1  查询和存储过程  248 14.3.2  查询结果列表和分析  252 14.4  连接过程的完成和输入设备的创建  254 14.4.1  连接过程的完成和创建输入设备  254 14.4.2  Hid按键的上报  257 5章 Find Me功能的实现  260 15.1  概述  260 15.2  Find Me功能的技术原理  260 15.3  Find Me功能的代码实现  261 15.3.1  Find Me功能的触发函数  261 15.3.2  BluetoothGatt接口的获取  262 15.3.3  Hid设备列表的获取  262 6章 低功耗蓝牙电池服务和电量的读取  264 16.1  概述  264 16.2  电量读取和电量变化回调函数的注册  264 16.3  电量读取的发起和电量变化特性配置描述的设置  266 16.4  电池电量读取的btsnoop数据解析  267 7章 LE设备接近配对的实现  269 17.1  概述  269 17.2  RSSI与LQI、接收距离之间的关系  270 17.3  接近配对的简化实现  271 17.4  接近配对代码示例  272 8章 基于LE广播的无线电子设备的唤醒方法  275 18.1  概述  275 18.2  无线电子设备的唤醒的硬件原理  276 18.3  无线电子设备的唤醒的软件实现  276 18.3.1  无线电子设备关机后唤醒的软件逻辑实现  276 18.3.2  无线电子设备通电后唤醒的软件逻辑实现  278 18.4  传输唤醒白名单列表和启动唤醒功能的命令的定义  278 18.5  唤醒广播包的数据格式  279 18.6  唤醒广播包的处理逻辑  281 18.6.1  主机的处理逻辑  281 18.6.2  设备的广播逻辑  282 18.7  唤醒广播包的数据分析  283 9章 基于LE广播的系统Recovery的操作实现  284 19.1  概述  284 19.2  小米电视和盒子的系统恢复模式的介绍  284 19.3  基于接收广播按键信息的Recovery系统框架  285 19.4  广播包按键信息的定义  286 19.5  进入Recovery的方法  286 19.6  按键广播包的接收、解析和上报的代码分析  287 第  20章 蓝牙HID设备OTA升级的设计和实现  297 20.1  概述  297 20.2  Hid设备OTA升级总体流程设计  297 20.3  Hid设备OTA升级命令定义  298 20.4  Hid设备OTA升级的总体程序设计  305 20.4.1  总体设计  305 20.4.2  Kernel层Hidraw getReport的实现过程  306 20.4.3  Kernel层Hidraw setReport的实现过程  307 20.4.4  JNI层Hidraw getReport函数的实现  308 20.4.5  JNI层Hidraw setReport函数的实现  310 20.5  Java层OTA升级程序示例  312 20.6  Hidraw setReport、getReport命令的数据分析  320 第  21章 加速度传感器在低功耗蓝牙设备上的应用  325 21.1  概述  325 21.2  蓝牙输入相关子系统、G-Sensor子系统简介  325 21.3  加速度传感器设备的创建过程  326 21.3.1  Bluedroid发起的设备注册过程  326 21.3.2  Kernel中Hid设备的创建过程  327 21.4  加速度传感器的驱动注册过程  330 21.5  Sensor数据从Bluedroid到传感器驱动的传输过程  336 第  22章 LE系统快速更新连接参数的设计和实现  340 22.1  概述  340 22.2  更新连接参数的常规方法、快速更新连接参数碰到的困难及解决思路  343 22.2.1  更新连接参数的常规方法介绍  343 22.2.2  快速更新连接参数碰到的困难及解决思路  345 22.3  快速更新连接参数的实现及应用  345 22.3.1  快速更新连接参数的实现方法  345 22.3.2  快速更新连接参数在语音传输中的应用  348 第  23章 LE语音编解码和传输  350 23.1  概述  350 23.2  音频采集、处理和蓝牙传输的软硬件过程  351 23.3  ADPCM介绍  353 23.3.1  ADPCM的概念  353 23.3.2  ADPCM编码框图  354 23.4  遥控器语音传输的总体流程  354 23.5  主机端的语音数据的接收处理流程  356 23.5.1  传统语音数据的接收处理流程  356 23.5.2  基于Hidraw接口的语音数据的接收处理流程  356 23.6  基于ADPCM的一种语音压缩编码数据的传输格式定义  357 23.6.1  语音压缩编码数据起始帧的定义  357 23.6.2  语音压缩编码数据桢的部分定义  358 23.6.3  语音压缩编码数据桢其他部分定义  358 23.6.4  语音压缩编码数据结束帧的定义  358 23.6.5  完整语音压缩编码数据桢的格式定义  359 23.7  基于ADPCM的一种语音压缩编码数据的接收数据的格式解析  359 23.7.1  语音压缩编码数据起始帧的接收数据格式解析  359 23.7.2  语音压缩编码数据的数据帧的帧的部分的接收数据格式解析  360 23.7.3  语音压缩编码数据的数据帧第 2帧的部分的接收数据格式解析  361 23.7.4  语音压缩编码数据结束帧的接收数据格式解析  362 23.8  基于Hidraw的语音压缩编码数据的接收和处理的代码示例  362 23.8.1  /dev/hidrawX设备的寻找过程  362 23.8.2  ADPCM语音压缩编码数据的读取和解码的代码示例  364 第  24章 开发工具  372 24.1  概述  372 24.2  Ellisys蓝牙协议分析仪  372 24.3  Ellisys HCI分析  375 24.4  Ellisys频谱分析  376 24.5  Ellisys时序和逻辑分析  377 24.6  Ellisys空中抓包  378 24.7  Ellisys组网分析  380 24.8  Ellisys集成化音频分析  380 24.9  其他  381 第  25章 蓝牙系统Bug分析  383 25.1  概述  383 25.2  内存操作越界引发蓝牙重启的一个Bug分析  384 25.2.1  内存操作越界Bug描述  384 25.2.2  内存操作越界引发蓝牙重启的Bug分析过程  385 25.3  系统IO繁忙时写btsnoop日志效率低导致蓝牙通信卡顿的Bug分析  389 25.3.1  写btsnoop日志效率低的Bug描述  389 25.3.2  写btsnoop日志效率低的Bug分析  389 25.3.3  Bug的解决方法  390 25.4  蓝牙数据总线丢失数据导致蓝牙重启  391 25.4.1  导致蓝牙重启的Bug描述  391 25.4.2  导致蓝牙重启的日志分析  391 25.4.3  解决问题的方法  394 25.5  蓝牙核心协议规范关于断连接流程的设计缺陷  39 25.5.1  断连接流程的设计缺陷引发的Bug描述  395 25.5.2  问题背景介绍  395 25.5.3  Bug分析过程  396 25.5.4  解决问题的方法  398

作者介绍

谭康喜，小米公司高 级软件工程师，从事Android应用、Linux驱动、蓝牙、WiFi和蓝牙外设的开发工作，目前的主要工作方向是低功耗蓝牙；是较早从事低功耗蓝牙研究和开发的一批人之一；申请外发明专利120余项，目前已授权12项，美国已授权1项。

序言