android7藍芽筆記

2020-10-25 15:00:24

1 程式碼位置 魔窟

藍芽協定目錄:system/bt
藍芽vendor層目錄:hardware/broadcom/libbt

2 啟動 萬惡之源

system/bt/hci/src/hci_layer.c

static future_t *start_up(void) {
.......
 startup_timer = alarm_new("hci.startup_timer");
 .......
 alarm_set(startup_timer, startup_timeout_ms,startup_timer_expired, NULL);
......  
vendor->set_callback(VENDOR_CONFIGURE_FIRMWARE, firmware_config_callback);.
......
  int power_state = BT_VND_PWR_OFF;
#if (defined (BT_CLEAN_TURN_ON_DISABLED) && BT_CLEAN_TURN_ON_DISABLED == TRUE)
  LOG_WARN(LOG_TAG, "%s not turning off the chip before turning on.", __func__);
  // So apparently this hack was needed in the past because a Wingray kernel driver
  // didn't handle power off commands in a powered off state correctly.

  // The comment in the old code said the workaround should be removed when the
  // problem was fixed. Sadly, I have no idea if said bug was fixed or if said
  // kernel is still in use, so we must leave this here for posterity. #sadpanda
#else
  // cycle power on the chip to ensure it has been reset
  vendor->send_command(VENDOR_CHIP_POWER_CONTROL, &power_state);
#endif
  power_state = BT_VND_PWR_ON;
  vendor->send_command(VENDOR_CHIP_POWER_CONTROL, &power_state);
  ......
    thread_post(thread, event_finish_startup, NULL);
  return local_startup_future;
  }

程式碼解釋:
1 建立startup_timer
2 啟動startup_timer
3 reset 藍芽模組
4 event_finish_startup 將startup最後過程放到執行緒中執行
startup_timer 定時器:設定藍芽設定時間,如果超時則認為設定失敗 。

先power off 再power on,完成對藍芽模組的reset。event_finish_startup 過程線上程中做,如果在startup_timer定義的時間內沒有完成則認為失敗,將重複整個初始化過程。

3設定 絞肉廠

上一步結尾的函數event_finish_startup 就是設定的開始

  static void event_finish_startup(UNUSED_ATTR void *context) {
  LOG_INFO(LOG_TAG, "%s", __func__);
  hal->open();
  vendor->send_async_command(VENDOR_CONFIGURE_FIRMWARE, NULL);
}

程式碼簡單,但程式中越簡單,越折磨人。
hal是 hci_hal_t 型別的結構體:

typedef struct hci_hal_t {
  bool (*init)(const hci_hal_callbacks_t *upper_callbacks, thread_t *upper_thread);
  bool (*open)(void);
  void (*close)(void);
  size_t (*read_data)(serial_data_type_t type, uint8_t *buffer, size_t max_size);
  void (*packet_finished)(serial_data_type_t type);
  uint16_t (*transmit_data)(serial_data_type_t type, uint8_t *data, uint16_t length);
} hci_hal_t;

非常熟悉的配方,linux 中太多這種定義介面的方式了。
hci_hal_t 是HCI呼叫hal層的介面,及我將要用到這些函數,hal 層去實現至於怎麼實現這裡不關心.
藍芽晶片與CPU通訊方式是多樣的,可以是串列埠、usb、pcie等等,具體通訊介面是哪一種hci 層是不關心的,所以HCI層定義hci_hal_t 介面但不實現。

vendor 是vendor_t 結構體:

typedef struct vendor_t{
  bool (*open)( const uint8_t *local_bdaddr,const hci_t *hci_interface);
  void (*close)(void);
  int (*send_command)(vendor_opcode_t opcode, void *param);
  int (*send_async_command)(vendor_async_opcode_t opcode, void *param);
  void (*set_callback)(vendor_async_opcode_t opcode, vendor_cb callback);
} vendor_t;

多麼熟悉的配方,與hal類似,也是介面。
vendor開啟的是so庫,這個由hardware/broadcom/libbt 生成,當然不同的廠商生成不同的so,這裡用的是broadcom的晶片,所以用到的是hardware/broadcom/libbt 生成的so庫
介面的作用根據名字基本就能判斷,這裡不展開了。
執行完 vendor->send_async_command(VENDOR_CONFIGURE_FIRMWARE, NULL);初始化過程就算完成了,剩下的事情,交給vendor層去處理。

hci層的start_up雖然執行完了,但是並不代表設定成功,因為
vendor->send_async_command(VENDOR_CONFIGURE_FIRMWARE, NULL);
是放到執行緒中執行的,那hci 怎麼知道設定是否成功呢?
這就用到了startup_timer了。

//啟動定時器
//startup_timer 定時器
// startup_timeout_ms 超時時間,
//startup_timer_expired 超時回撥函數,
alarm_set(startup_timer, startup_timeout_ms,startup_timer_expired, NULL);

當定時器超時呼叫startup_timer_expired 則設定失敗。那怎樣才算成功呢?

//設定VENDOR_CONFIGURE_FIRMWARE 命令的回撥函數為firmware_config_callback
vendor->set_callback(VENDOR_CONFIGURE_FIRMWARE, firmware_config_callback);.

看看firmware_config_callback函數:

static void firmware_config_callback(UNUSED_ATTR bool success) {
  LOG_INFO(LOG_TAG, "%s", __func__);

  alarm_cancel(startup_timer);

  pthread_mutex_lock(&commands_pending_response_lock);

  if (startup_future == NULL) {
    // The firmware configuration took too long - ignore the callback
    pthread_mutex_unlock(&commands_pending_response_lock);
    return;
  }

  firmware_is_configured = true;
  future_ready(startup_future, FUTURE_SUCCESS);
  startup_future = NULL;

  pthread_mutex_unlock(&commands_pending_response_lock);
}

所以在VENDOR_CONFIGURE_FIRMWARE執行完後會地用
firmware_config_callback
而firmware_config_callback中會執行
alarm_cancel(startup_timer);
此時就會停止startup_timer定時器,startup_timer_expired就不會被呼叫

4 vendor 層初始化 王婆

就是對vendor_t 結構體的填充

  typedef struct vendor_t{
  /××××××
  ×開啟so庫
  ×local_bdaddr 不知道神碼用
  ×hci_interface 這個是hci層提供給vendor層的介面(又是介面),比較重要
  ×××××××××××××/
  bool (*open)( const uint8_t *local_bdaddr,const hci_t *hci_interface); 
  /××××××××××××
  ×關閉 沒什麼好講的
  ××××××××××××××××/
  void (*close)(void);
  /×××××××××××××
  ×傳送同步命令,param是命令攜帶引數
  ××××××××××××××/
  int (*send_command)(vendor_opcode_t opcode, void *param);
  /×××××××××××××
  ×傳送非同步命令,param是命令攜帶引數
  ××××××××××××××/
  int (*send_async_command)(vendor_async_opcode_t opcode, void *param);
  /×××××××××××××
  ×設定命令的回撥函數
  ××××××××××××××/
  void (*set_callback)(vendor_async_opcode_t opcode, vendor_cb callback);
} vendor_t;

程式碼這裡就不貼了,大概說明一下:
程式碼位置hci/source/vendor.c
open函數主要是開啟so 庫:
static const char *VENDOR_LIBRARY_NAME = 「libbt-vendor.so」;
並賦值給lib_interface ,

  lib_handle = dlopen(VENDOR_LIBRARY_NAME, RTLD_NOW);
  lib_interface = (bt_vendor_interface_t *)dlsym(lib_handle, VENDOR_LIBRARY_SYMBOL_NAME);
 

該so中提供三個函數:

/*
 * Bluetooth Host/Controller VENDOR Interface
 */
typedef struct {
    size_t          size;
    int   (*init)(const bt_vendor_callbacks_t* p_cb, unsigned char *local_bdaddr);
    int (*op)(bt_vendor_opcode_t opcode, void *param);
    void  (*cleanup)(void);
} bt_vendor_interface_t;

從程式碼來看同步命令和非同步命令都是呼叫的 op介面,所以兩者起始沒區別
這裡面沒有看到vendor_t 中set_callback 對應的介面:

static void set_callback(vendor_async_opcode_t opcode, vendor_cb callback) {
  callbacks[opcode] = callback;
}

所以從程式碼來看,set_callback 只是將回撥函數放入了陣列中,與so無關係,但是so是怎麼用到這些回撥函數的呢?那就要看callbacks 的用法了。
在vendor.c中定義了很多字尾為cb的函數,如firmware_config_cb:
該函數從陣列中取出VENDOR_CONFIGURE_FIRMWARE 對應的回撥函數並執行

// Called back from vendor library when the firmware configuration
// completes.
static void firmware_config_cb(bt_vendor_op_result_t result) {
  LOG_INFO(LOG_TAG, "firmware callback");
  vendor_cb callback = callbacks[VENDOR_CONFIGURE_FIRMWARE];
  assert(callback != NULL);
  callback(result == BT_VND_OP_RESULT_SUCCESS);
}

而firmware_config_cb 被賦值給瞭如下結構體,這裡還有其他所有cb字尾的函數

static const bt_vendor_callbacks_t lib_callbacks = {
  sizeof(lib_callbacks),
  firmware_config_cb,
  sco_config_cb,
  low_power_mode_cb,
  sco_audiostate_cb,
  buffer_alloc_cb,
  buffer_free_cb,
  transmit_cb,
  epilog_cb,
  a2dp_offload_cb
};

lib_callbacks 在open函數中 傳遞給了so庫

int status = lib_interface->init(&lib_callbacks, (unsigned char *)local_bdaddr);

所以整個vendor.c就是在給hci 與libbt-vendor.so 牽線搭橋
給他取個別名王婆不過分。
這一層其實可以忽略,只要知道,commend 由vendor層處理,處理完後會呼叫相應的回撥函數就可以了。

5 vendor 設定藍芽 幹活的人

這一層的程式碼跟soc 密切相關,所以不同平臺這裡的程式碼區別會有許多區別,但基本邏輯基本一樣。
藍芽vendor層目錄:hardware/broadcom/libbt
前面的分析都是在hci層, 下面進入vendor層,這一層是幹實事的,hci層只是傳送一些命令,vendor層處理這些命令,並呼叫相應回撥函數返回撥用結果。
hci層用到的libbt-vendor.so 就是這一層程式碼生成的。

回頭來看VENDOR_CONFIGURE_FIRMWARE的執行過程:
首先要說明的是:
VENDOR_CONFIGURE_FIRMWARE = BT_VND_OP_FW_CFG,
及在vendor層VENDOR_CONFIGURE_FIRMWARE 叫BT_VND_OP_FW_CFG
在op函數中有各個命令的處理過程
BT_VND_OP_FW_CFG命令的處理常式 hw_config_start:

void hw_config_start(void)
{
    HC_BT_HDR  *p_buf = NULL;
    uint8_t     *p;

    hw_cfg_cb.state = 0;
    hw_cfg_cb.fw_fd = -1;
    hw_cfg_cb.f_set_baud_2 = FALSE;
    //ALOGE("dzw %s",__func__);
    /* Start from sending HCI_RESET */

    if (bt_vendor_cbacks)
    {
        p_buf = (HC_BT_HDR *) bt_vendor_cbacks->alloc(BT_HC_HDR_SIZE + \
                                                       HCI_CMD_PREAMBLE_SIZE);
    }

    if (p_buf)
    {
        p_buf->event = MSG_STACK_TO_HC_HCI_CMD;
        p_buf->offset = 0;
        p_buf->layer_specific = 0;
        p_buf->len = HCI_CMD_PREAMBLE_SIZE;

        p = (uint8_t *) (p_buf + 1);
        UINT16_TO_STREAM(p, HCI_RESET);
        *p = 0; /* parameter length */

        hw_cfg_cb.state = HW_CFG_START;

        bt_vendor_cbacks->xmit_cb(HCI_RESET, p_buf, hw_config_cback);
    }
    else
    {
        if (bt_vendor_cbacks)
        {
            ALOGE("vendor lib fw conf aborted [no buffer]");
            bt_vendor_cbacks->fwcfg_cb(BT_VND_OP_RESULT_FAIL);
        }
    }
}

首先分配了一個HC_BT_HDR 型別的結構體:

p_buf = (HC_BT_HDR *) bt_vendor_cbacks->alloc(BT_HC_HDR_SIZE + \
                                                       HCI_CMD_PREAMBLE_SIZE);

bt_vendor_cbacks 即 在HCI呼叫so的init時傳入的hci層介面,對p_buf進行賦值,
然後呼叫

 bt_vendor_cbacks->xmit_cb(HCI_RESET, p_buf, hw_config_cback);

這裡又回到hci層去執行命令了,調來調去,別暈,先放一邊預設它呼叫成功,後面再分析,跳來跳去容易亂。
成功後執行hw_config_cback,這裡注意一行程式碼:
hw_cfg_cb.state = HW_CFG_START;
hw_config_cback中是許多case

 switch(hw_cfg_cb.state){
 。。。。。
      case HW_CFG_START:
        if (UART_TARGET_BAUD_RATE > 3000000)
        {
            /* set UART clock to 48MHz */
            UINT16_TO_STREAM(p, HCI_VSC_WRITE_UART_CLOCK_SETTING);
            *p++ = 1; /* parameter length */
            *p = 1; /* (1,"UART CLOCK 48 MHz")(2,"UART CLOCK 24 MHz") */

            p_buf->len = HCI_CMD_PREAMBLE_SIZE + 1;
            hw_cfg_cb.state = HW_CFG_SET_UART_CLOCK;

            is_proceeding = bt_vendor_cbacks->xmit_cb( \
                                HCI_VSC_WRITE_UART_CLOCK_SETTING, \
                                p_buf, hw_config_cback);
            break;
        }
        /* fall through intentionally */
    case HW_CFG_SET_UART_CLOCK:
        /* set controller's UART baud rate to 3M */
        UINT16_TO_STREAM(p, HCI_VSC_UPDATE_BAUDRATE);
        *p++ = UPDATE_BAUDRATE_CMD_PARAM_SIZE; /* parameter length */
        *p++ = 0; /* encoded baud rate */
        *p++ = 0; /* use encoded form */
        UINT32_TO_STREAM(p, UART_TARGET_BAUD_RATE);

        p_buf->len = HCI_CMD_PREAMBLE_SIZE + \
                     UPDATE_BAUDRATE_CMD_PARAM_SIZE;
        hw_cfg_cb.state = (hw_cfg_cb.f_set_baud_2) ? \
                    HW_CFG_SET_UART_BAUD_2 : HW_CFG_SET_UART_BAUD_1;

        is_proceeding = bt_vendor_cbacks->xmit_cb(HCI_VSC_UPDATE_BAUDRATE, \
                                            p_buf, hw_config_cback);
        break;
        。。。。。。。
   }

bt_vendor_cbacks->xmit_cb的回撥函數都是設定為hw_config_cback 而具體做什麼超作根據hw_cfg_cb.state 來決定,這是一個簡單的狀態機。

當UART_TARGET_BAUD_RATE >3m時則執行HW_CFG_START 否則執行HW_CFG_SET_UART_CLOCK,大於3m的這裡不分析。

HW_CFG_SET_UART_CLOCK分支現將 hw_cfg_cb.state設定為HW_CFG_SET_UART_BAUD_1然後再呼叫
bt_vendor_cbacks->xmit_cb(HCI_VSC_UPDATE_BAUDRATE,
p_buf, hw_config_cback);
所以下一步hw_config_cback 中走的是HW_CFG_SET_UART_BAUD_1分支
依次類推設定所走的分支順序:
HW_CFG_START:HW_CFG_SET_UART_CLOCK (相當於同一分支)
HW_CFG_SET_UART_BAUD_1
HW_CFG_READ_LOCAL_NAME
HW_CFG_DL_MINIDRIVER:HW_CFG_DL_FW_PATCH(相當於同一分支)
HW_CFG_START(這個時候與第一步的區別在於f_set_baud_2 設定為true)
HW_CFG_SET_UART_BAUD_2
HW_CFG_SET_BD_ADDR
到這一步設定就完成了於是回撥firmware_config_cb 函數:
bt_vendor_cbacks->fwcfg_cb(BT_VND_OP_RESULT_SUCCESS);
完成。
但沒有結束,在設定過程中每一步都向HCI層傳送了命令,這些才是核心內容,也非常複雜,後面再分析。