低功耗藍牙技術(shù)憑借著低功耗、低帶寬、低成本、低復雜性、低時延、強抗干擾能力、強大的安全性、良好的拓撲結(jié)構(gòu)等特點，贏得了廣大開發(fā)人員和用戶的認可，已經(jīng)成為主流的低功耗、近距離無線通信技術(shù)。
《低功耗藍牙智能硬件開發(fā)實戰(zhàn)》共分為25章，內(nèi)容分別涵蓋了藍牙的發(fā)展歷史、低功耗藍牙的核心系統(tǒng)架構(gòu)、幾種短距離無線通信技術(shù)的簡單介紹和選擇方法、Bluedroid協(xié)議棧的架構(gòu)和功能模塊的分析、SMP的3個階段介紹、LE屬性協(xié)議、LE屬性數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建和查詢方法及查詢代碼分析、BLE Hid設(shè)備的連接過程、Find me功能的實現(xiàn)、電池服務(wù)和電量的讀取、LE設(shè)備接近配對的實現(xiàn)、基于LE廣播的無線電子設(shè)備的喚醒方法、基于LE廣播的系統(tǒng)Recovery的操作實現(xiàn)、藍牙HID設(shè)備OTA升級的設(shè)計和實現(xiàn)、加速度傳感器在低功耗藍牙設(shè)備上的應(yīng)用、LE系統(tǒng)快速更新連接參數(shù)的設(shè)計和實現(xiàn)、LE語音編解碼和傳輸、開發(fā)工具介紹、藍牙系統(tǒng)Bug分析。
《低功耗藍牙智能硬件開發(fā)實戰(zhàn)》側(cè)重于實戰(zhàn)，低功耗藍牙體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議棧分析、開發(fā)實例講解和藍牙調(diào)試3個方面的內(nèi)容詳細豐富，適合藍牙應(yīng)用工程師、藍牙協(xié)議棧工程師、藍牙固件工程師閱讀，也適合對BLE、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和智能硬件感興趣的讀者閱讀。
小米公司聯(lián)合創(chuàng)始人王川等人作序推薦
側(cè)重于工程項目和開發(fā)實戰(zhàn)，凸顯實用性和通用性
全面涵蓋小米公司電視部門低功耗藍牙技術(shù)的產(chǎn)品化細節(jié)
低功耗藍牙是藍牙技術(shù)聯(lián)盟設(shè)計和銷售的一種個人局域網(wǎng)技術(shù)，旨在用于醫(yī)療保健、運動健身、信標、安防、家庭娛樂等領(lǐng)域的新興應(yīng)用。低功耗藍牙技術(shù)憑借其具備的良好特性（比如低功耗、低成本、抗干擾能力強等）贏得了廣大的開發(fā)人員和用戶的認可，已經(jīng)成為主流的低功耗、近距離無線通信技術(shù)。
本書內(nèi)容源自作者多年的工作經(jīng)驗總結(jié)，側(cè)重于開發(fā)實戰(zhàn)，從低功耗藍牙體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議棧分析、開發(fā)實例講解和藍牙調(diào)試三個方面對低功耗藍牙進行了全方位的介紹。本書適合藍牙應(yīng)用工程師、藍牙協(xié)議棧工程師、藍牙固件開發(fā)工程師閱讀，也適合對物聯(lián)網(wǎng)和智能硬件感興趣的讀者閱讀。
系統(tǒng)篇
低功耗藍牙簡介
Android藍牙系統(tǒng)框架和代碼結(jié)構(gòu)
GKI模塊簡介
Bluedroid的消息傳遞機制
TASK簡介
Bluedroid狀態(tài)機簡介
HCI接口層簡介
L2CAP簡介
Bluedroid的初始化流程
藍牙設(shè)備的掃描流程
SMP簡介
LE屬性協(xié)議簡介
LE屬性數(shù)據(jù)庫掃描過程的代碼分析
低功耗藍牙HID設(shè)備的連接分析過程
開發(fā)篇
Find Me功能的實現(xiàn)
LE設(shè)備接近配對的實現(xiàn)
基于LE廣播的無線電子設(shè)備的喚醒方法
基于LE廣播的系統(tǒng)Recovery的操作實現(xiàn)
藍牙HID設(shè)備OTA升級的設(shè)計和實現(xiàn)
加速度傳感器在低功耗藍牙設(shè)備上的應(yīng)用
LE系統(tǒng)快速更新連接參數(shù)的設(shè)計和實現(xiàn)
LE語音編解碼和傳輸
調(diào)試篇
開發(fā)工具
藍牙系統(tǒng)Bug分析
譚康喜，小米公司高 級軟件工程師，從事Android應(yīng)用、Linux驅(qū)動、藍牙、WiFi和藍牙外設(shè)的開發(fā)工作，目前的主要工作方向是低功耗藍牙；是國內(nèi)較早從事低功耗藍牙研究和開發(fā)的一批人之一；申請國內(nèi)外發(fā)明專利120余項，目前國內(nèi)已授權(quán)12項，美國已授權(quán)1項。
第 1章 低功耗藍牙簡介1
1.1 概述 1
1.2 藍牙歷史版本介紹 1
1.2.1 藍牙1.1標準和1.2標準 1
1.2.2 藍牙2.0標準 2
1.2.3 藍牙2.1 EDR標準 2
1.2.4 藍牙3.0 HS標準 3
1.2.5 藍牙4.0標準 3
1.2.6 藍牙4.1標準 3
1.2.7 藍牙4.2標準 4
1.2.8 藍牙5.0標準 5
1.2.9 藍牙2016年技術(shù)藍圖 5
1.2.10 藍牙版本演進編年史 6
1.3 藍牙4.0概述 7
1.3.1 什么是藍牙4.0 7
1.3.2 藍牙4.0的架構(gòu) 7
1.3.3 藍牙4.0協(xié)議增加的新特性 7
1.4 藍牙4.0核心架構(gòu)分析 8
1.4.1 低功耗藍牙概述 8
1.4.2 核心系統(tǒng)架構(gòu) 10
1.4.3 核心構(gòu)架模塊介紹 13
1.5 基于Bluetooth 4.0的新應(yīng)用 14
1.6 BLE、ZigBee和WiFi的介紹和選擇 16
1.6.1 ZigBee技術(shù)介紹 16
1.6.2 WiFi技術(shù)介紹 17
1.6.3 BLE、ZigBee和WiFi的選擇 17
第 2章 Android藍牙系統(tǒng)框架和代碼結(jié)構(gòu) 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的代碼結(jié)構(gòu)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模塊簡介 31
3.1 概述 31
3.2 GKI事件的原理 31
3.3 GKI主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 31
3.4 GKI管理的線程 35
3.5 線程相關(guān)主要函數(shù) 36
3.6 消息相關(guān)主要函數(shù)介紹 39
3.6.1 GKI_wait()函數(shù) 39
3.6.2 GKI_send_event()函數(shù) 41
3.6.3 GKI_send_msg()函數(shù) 42
3.6.4 GKI_read_mbox()函數(shù) 43
3.6.5 pthread_cond_wait()函數(shù) 43
3.7 動態(tài)內(nèi)存池管理主要函數(shù) 44
第4章 Bluedroid的消息傳遞機制 45
4.1 概述 45
4.2 消息傳遞相關(guān)結(jié)構(gòu)體的定義 46
4.3 消息的動態(tài)內(nèi)存的獲取 46
4.4 消息的初始化及發(fā)送 49
4.5 消息的讀取和處理 51
4.6 消息的完整數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)剖析 54
第5章 TASK簡介 57
5.1 概述 57
5.1.1 TASK之間的消息傳遞 57
5.1.2 事件的類型 58
5.2 TASK處理消息的流程 58
第6章 Bluedroid狀態(tài)機簡介 66
6.1 Profile狀態(tài)機介紹 66
6.2 Profile狀態(tài)機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 67
6.3 狀態(tài)機的注冊 69
6.4 狀態(tài)機的驅(qū)動力來源 70
6.5 Action函數(shù)列表 71
6.6 狀態(tài)機的狀態(tài)集合 72
6.7 Event處理函數(shù)介紹 74
第7章 HCI接口層簡介 76
7.1 概述 76
7.2 接口間的函數(shù)調(diào)用關(guān)系 76
7.3 bt_hc_if接口的定義和獲取 77
7.3.1 bt_hc_if接口定義 77
7.3.2 bt_hc_if接口的獲取 78
7.4 hc_callbacks函數(shù)集合的定義和注冊 78
7.4.1 hc_callbacks函數(shù)集合的定義 78
7.4.2 hc_callbacks函數(shù)集合的注冊 79
7.5 bluetoothHCLibInterface的init()函數(shù)介紹 80
7.6 libbt-vendor接口的獲取、初始化和使用 81
7.6.1 libbt-vendor的接口函數(shù)集合 81
7.6.2 libbt-vendor接口的獲取和使用 82
7.6.3 libbt-vendor的初始化 83
7.7 命令和數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收 84
7.7.1 命令和數(shù)據(jù)的發(fā)送接口 84
7.7.2 命令處理結(jié)果和數(shù)據(jù)的接收接口 86
7.7.3 H4層接收解析函數(shù)的分析 89
7.8 HCI裸數(shù)據(jù)的分析 95
7.9 本章總結(jié) 96
第8章 L2CAP簡介 98
8.1 概述 98
8.2 L2CAP的組成部分和功能 99
8.2.1 L2CAP的兩個組成部分 99
8.2.2 L2CAP的功能 99
8.3 設(shè)備間的操作 100
8.3.1 操作模式 100
8.3.2 L2CAP連接類型 100
8.4 L2CAP數(shù)據(jù)包 100
8.4.1 L2CAP數(shù)據(jù)包格式 101
8.4.2 信號包格式 101
8.5 L2CAP的使用 102
8.6 LE數(shù)據(jù)包格式分析 102
8.7 L2CAP的CSM（Channel State Machine）介紹 104
8.7.1 子狀態(tài)機介紹 105
8.7.2 OPEN子狀態(tài)機處理函數(shù) 107
8.8 Profile在L2CAP的注冊和函數(shù)回調(diào)機制 111
8.8.1 Profile的注冊 111
8.8.2 Profile的注冊回調(diào)函數(shù)集合的回調(diào)機制 114
8.9 L2CAP的數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程 115
8.9.1 數(shù)據(jù)的發(fā)送 115
8.9.2 數(shù)據(jù)的接收 116
第9章 Bluedroid的初始化流程 122
9.1 概述 122
9.2 協(xié)議棧的bluetoothInterface接口的獲取過程 122
9.3 打開藍牙的接口的調(diào)用 123
9.4 第 一階段：前期準備階段 124
9.5 第二階段：藍牙Firmware的加載階段 127
9.5.1 Firmware加載的總體思想 127
9.5.2 發(fā)起Firmware加載的入口 128
9.5.3 Firmware加載的過程 128
9.6 第三階段：后期初始化階段 131
9.6.1 底層協(xié)議棧的初始化 132
9.6.2 上層協(xié)議棧的初始化 136
第 10章 藍牙設(shè)備的掃描流程 145
10.1 概述 145
10.2 JNI層掃描入口和協(xié)議�；卣{(diào)機制 145
10.2.1 掃描入口 145
10.2.2 回調(diào)機制 147
10.3 藍牙掃描流程的啟動過程 147
10.4 藍牙設(shè)備的Inquiry過程 152
10.5 藍牙設(shè)備的Discover過程 156
10.6 本章總結(jié) 158
第 11章 SMP簡介 160
11.1 什么是SMP 160
11.2 SM在Host側(cè)的位置 161
11.3 SMP的流程介紹 161
11.3.1 SM第 1階段配對特征的交換 162
11.3.2 第 2階段根據(jù)特征信息配對 165
11.3.3 第3階段Key的分發(fā)過程 173
11.4 SMP協(xié)議包分析 173
11.5 問和答 175
第 12章 LE屬性協(xié)議簡介 177
12.1 概述 177
12.2 屬性的構(gòu)成 177
12.3 屬性值的介紹 179
12.4 屬性數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建過程 180
12.4.1 Gatt Profile分層設(shè)計 180
12.4.2 Gatt Service的構(gòu)建 181
12.4.3 特性的構(gòu)建 182
12.5 獲取屬性數(shù)據(jù)庫的過程 183
12.5.1 GATT服務(wù)的獲取和設(shè)置過程 183
12.5.2 服務(wù)的查詢過程 188
12.5.3 包含服務(wù)、特性和特性描述的查詢過程 191
第 13章 LE屬性數(shù)據(jù)庫掃描過程的代碼分析 195
13.1 Discover過程的發(fā)起 195
13.2 主要服務(wù)的Discover過程 197
13.3 Discover過程回調(diào)函數(shù)的注冊過程 210
13.4 包含服務(wù)的Discover過程 211
13.5 特性的Discover過程 216
13.6 特性描述的Discover過程 218
13.7 Discover過程的結(jié)束 224
13.8 服務(wù)的上報過程 226
13.8.1 服務(wù)的查詢和發(fā)起上報過程 226
13.8.2 上報服務(wù)的回調(diào)函數(shù)的注冊過程 227
13.8.3 服務(wù)的上報過程 230
13.8.4 服務(wù)上報過程的日志分析 237
第 14章 低功耗藍牙HID設(shè)備的連接過程分析 242
14.1 概述 242
14.2 連接過程的發(fā)起 242
14.3 Hid服務(wù)的特性、特性描述的讀取和存儲 248
14.3.1 查詢和存儲過程 248
14.3.2 查詢結(jié)果列表和分析 252
14.4 連接過程的完成和輸入設(shè)備的創(chuàng)建 254
14.4.1 連接過程的完成和創(chuàng)建輸入設(shè)備 254
14.4.2 Hid按鍵的上報 257
第 15章 Find Me功能的實現(xiàn) 260
15.1 概述 260
15.2 Find Me功能的技術(shù)原理 260
15.3 Find Me功能的代碼實現(xiàn) 261
15.3.1 Find Me功能的觸發(fā)函數(shù) 261
15.3.2 BluetoothGatt接口的獲取 262
15.3.3 Hid設(shè)備列表的獲取 262
第 16章 低功耗藍牙電池服務(wù)和電量的讀取 264
16.1 概述 264
16.2 電量讀取和電量變化回調(diào)函數(shù)的注冊 264
16.3 電量讀取的發(fā)起和電量變化特性配置描述的設(shè)置 266
16.4 電池電量讀取的btsnoop數(shù)據(jù)解析 267
第 17章 LE設(shè)備接近配對的實現(xiàn) 269
17.1 概述 269
17.2 RSSI與LQI、接收距離之間的關(guān)系 270
17.3 接近配對的簡化實現(xiàn) 271
17.4 接近配對代碼示例 272
第 18章 基于LE廣播的無線電子設(shè)備的喚醒方法 275
18.1 概述 275
18.2 無線電子設(shè)備的喚醒的硬件原理 276
18.3 無線電子設(shè)備的喚醒的軟件實現(xiàn) 276
18.3.1 無線電子設(shè)備關(guān)機后喚醒的軟件邏輯實現(xiàn) 276
18.3.2 無線電子設(shè)備通電后喚醒的軟件邏輯實現(xiàn) 278
18.4 傳輸喚醒白名單列表和啟動喚醒功能的命令的定義 278
18.5 喚醒廣播包的數(shù)據(jù)格式 279
18.6 喚醒廣播包的處理邏輯 281
18.6.1 主機的處理邏輯 281
18.6.2 設(shè)備的廣播邏輯 282
18.7 喚醒廣播包的數(shù)據(jù)分析 283
第 19章 基于LE廣播的系統(tǒng)Recovery的操作實現(xiàn) 284
19.1 概述 284
19.2 小米電視和盒子的系統(tǒng)恢復模式的介紹 284
19.3 基于接收廣播按鍵信息的Recovery系統(tǒng)框架 285
19.4 廣播包按鍵信息的定義 286
19.5 進入Recovery的方法 286
19.6 按鍵廣播包的接收、解析和上報的代碼分析 287
第 20章 藍牙HID設(shè)備OTA升級的設(shè)計和實現(xiàn) 297
20.1 概述 297
20.2 Hid設(shè)備OTA升級總體流程設(shè)計 297
20.3 Hid設(shè)備OTA升級命令定義 298
20.4 Hid設(shè)備OTA升級的總體程序設(shè)計 305
20.4.1 總體設(shè)計 305
20.4.2 Kernel層Hidraw getReport()的實現(xiàn)過程 306
20.4.3 Kernel層Hidraw setReport()的實現(xiàn)過程 307
20.4.4 JNI層Hidraw getReport函數(shù)的實現(xiàn) 308
20.4.5 JNI層Hidraw setReport函數(shù)的實現(xiàn) 310
20.5 Java層OTA升級程序示例 312
20.6 Hidraw setReport、getReport命令的數(shù)據(jù)分析 320
第 21章 加速度傳感器在低功耗藍牙設(shè)備上的應(yīng)用 325
21.1 概述 325
21.2 藍牙輸入相關(guān)子系統(tǒng)、G-Sensor子系統(tǒng)簡介 325
21.3 加速度傳感器設(shè)備的創(chuàng)建過程 326
21.3.1 Bluedroid發(fā)起的設(shè)備注冊過程 326
21.3.2 Kernel中Hid設(shè)備的創(chuàng)建過程 327
21.4 加速度傳感器的驅(qū)動注冊過程 330
21.5 Sensor數(shù)據(jù)從Bluedroid到傳感器驅(qū)動的傳輸過程 336
第 22章 LE系統(tǒng)快速更新連接參數(shù)的設(shè)計和實現(xiàn) 340
22.1 概述 340
22.2 更新連接參數(shù)的常規(guī)方法、快速更新連接參數(shù)碰到的困難及解決思路 343
22.2.1 更新連接參數(shù)的常規(guī)方法介紹 343
22.2.2 快速更新連接參數(shù)碰到的困難及解決思路 345
22.3 快速更新連接參數(shù)的實現(xiàn)及應(yīng)用 345
22.3.1 快速更新連接參數(shù)的實現(xiàn)方法 345
22.3.2 快速更新連接參數(shù)在語音傳輸中的應(yīng)用 348
第 23章 LE語音編解碼和傳輸 350
23.1 概述 350
23.2 音頻采集、處理和藍牙傳輸?shù)能浻布^程 351
23.3 ADPCM介紹 353
23.3.1 ADPCM的概念 353
23.3.2 ADPCM編碼框圖 354
23.4 遙控器語音傳輸?shù)目傮w流程 354
23.5 主機端的語音數(shù)據(jù)的接收處理流程 356
23.5.1 傳統(tǒng)語音數(shù)據(jù)的接收處理流程 356
23.5.2 基于Hidraw接口的語音數(shù)據(jù)的接收處理流程 356
23.6 基于ADPCM的一種語音壓縮編碼數(shù)據(jù)的傳輸格式定義 357
23.6.1 語音壓縮編碼數(shù)據(jù)起始幀的定義 357
23.6.2 語音壓縮編碼數(shù)據(jù)楨的第 1部分定義 358
23.6.3 語音壓縮編碼數(shù)據(jù)楨其他部分定義 358
23.6.4 語音壓縮編碼數(shù)據(jù)結(jié)束幀的定義 358
23.6.5 完整語音壓縮編碼數(shù)據(jù)楨的格式定義 359
23.7 基于ADPCM的一種語音壓縮編碼數(shù)據(jù)的接收數(shù)據(jù)的格式解析 359
23.7.1 語音壓縮編碼數(shù)據(jù)起始幀的接收數(shù)據(jù)格式解析 359
23.7.2 語音壓縮編碼數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀的第 1幀的第 1部分的接收數(shù)據(jù)格式解析 360
23.7.3 語音壓縮編碼數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀第 2幀的第 1部分的接收數(shù)據(jù)格式解析 361
23.7.4 語音壓縮編碼數(shù)據(jù)結(jié)束幀的接收數(shù)據(jù)格式解析 362
23.8 基于Hidraw的語音壓縮編碼數(shù)據(jù)的接收和處理的代碼示例 362
23.8.1 /dev/hidrawX設(shè)備的尋找過程 362
23.8.2 ADPCM語音壓縮編碼數(shù)據(jù)的讀取和解碼的代碼示例 364
第 24章 開發(fā)工具 372
24.1 概述 372
24.2 Ellisys藍牙協(xié)議分析儀 372
24.3 Ellisys HCI分析 375
24.4 Ellisys頻譜分析 376
24.5 Ellisys時序和邏輯分析 377
24.6 Ellisys空中抓包 378
24.7 Ellisys組網(wǎng)分析 380
24.8 Ellisys集成化音頻分析 380
24.9 其他 381
第 25章 藍牙系統(tǒng)Bug分析 383
25.1 概述 383
25.2 內(nèi)存操作越界引發(fā)藍牙重啟的一個Bug分析 384
25.2.1 內(nèi)存操作越界Bug描述 384
25.2.2 內(nèi)存操作越界引發(fā)藍牙重啟的Bug分析過程 385
25.3 系統(tǒng)IO繁忙時寫btsnoop日志效率低導致藍牙通信卡頓的Bug分析 389
25.3.1 寫btsnoop日志效率低的Bug描述 389
25.3.2 寫btsnoop日志效率低的Bug分析 389
25.3.3 Bug的解決方法 390
25.4 藍牙數(shù)據(jù)總線丟失數(shù)據(jù)導致藍牙重啟 391
25.4.1 導致藍牙重啟的Bug描述 391
25.4.2 導致藍牙重啟的日志分析 391
25.4.3 解決問題的方法 394
25.5 藍牙核心協(xié)議規(guī)范關(guān)于斷連接流程的設(shè)計缺陷 39
25.5.1 斷連接流程的設(shè)計缺陷引發(fā)的Bug描述 395
25.5.2 問題背景介紹 395
25.5.3 Bug分析過程 396
25.5.4 解決問題的方法 398
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