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【Bluedroid】蓝牙启动之btm_ble_init源码分析

news 来源：原创 2025/6/9 8:09:30

本文围绕BLE协议栈的核心模块展开，重点解析 btm_ble_init 初始化函数、供应商能力管理（tBTM_BLE_VSC_CB）、广播过滤功能（btm_ble_adv_filter_init）及动态配置机制（ble_vnd_is_included）的实现逻辑。通过分析关键数据结构（如 tBTM_BLE_ADV_FILTER_CB 控制块）、硬件能力获取接口（BTM_BleGetVendorCapabilities）及支持性检查（is_filtering_supported），揭示了 BLE 协议栈如何通过状态重置、资源动态分配、硬件能力适配实现功能的稳定运行与灵活扩展。

一、概述

BLE协议栈的高效运行依赖于核心模块的初始化、硬件能力适配及功能动态配置。本文涉及的核心模块包括：

1.1 BLE 控制块初始化（btm_ble_init）

作为 BLE 功能启动的基础，btm_ble_init 负责：

  • 资源清理与重置：释放旧定时器资源，通过 memset 清零 BLE 控制块（tBTM_BLE_CB）和供应商能力控制块（tBTM_BLE_VSC_CB），确保初始状态的 “干净”。

  • 关键资源初始化：创建新定时器（如观察者模式定时器、快速广播定时器），配置 BLE 功能默认参数（广播通道、滤波策略、连接模式等）。

  • 扩展功能触发：根据 ble_vnd_is_included 判断是否启用供应商扩展功能（如广播过滤），实现运行时动态开关。

1.2 供应商能力管理（tBTM_BLE_VSC_CB 与 BTM_BleGetVendorCapabilities）

btm_ble_init 初始化阶段通过与硬件控制器交互（如 HCI 命令）填充 tBTM_BLE_VSC_CB 结构体，存储 BLE 控制器的关键能力（如最大广播实例数、过滤条目数、音频卸载能力等）。BTM_BleGetVendorCapabilities 接口封装了全局能力参数的访问，为其他模块（如广播过滤）提供硬件能力的只读访问，确保功能与硬件限制匹配。

1.3 广播过滤功能实现（btm_ble_adv_filter_init 与 tBTM_BLE_ADV_FILTER_CB）

广播过滤是 BLE 核心功能之一（如白名单、黑名单），其初始化流程包括：

  • 控制块重置：清零 tBTM_BLE_ADV_FILTER_CB 控制块，存储过滤规则的启用状态、操作类型及目标地址。

  • 硬件能力检查：通过 is_filtering_supported 判断控制器是否支持过滤类型（filter_support）及过滤条目容量（max_filter），避免为不支持的功能分配资源。

  • 动态内存分配：根据 max_filter 动态分配 tBTM_BLE_PF_COUNT 数组（记录单个地址的过滤匹配计数），实现资源按需使用。

1.4 动态配置机制（ble_vnd_is_included）

通过读取系统属性（bluetooth.ble.vnd.included）替代传统编译宏，允许在不重新编译代码的情况下动态启用 / 禁用供应商扩展功能（如厂商私有广播格式），提升协议栈的灵活性与设备适配性。

二、源码分析

btm_ble_init

packages/modules/Bluetooth/system/stack/btm/btm_ble_gap.cc
/* Global BTM control block structure
*/
tBTM_CB btm_cb;/* advertising channel map */
#define BTM_BLE_ADV_CHNL_37 (0x01 << 0)
#define BTM_BLE_ADV_CHNL_38 (0x01 << 1)
#define BTM_BLE_ADV_CHNL_39 (0x01 << 2)/*d efault advertising channel map */
#ifndef BTM_BLE_DEFAULT_ADV_CHNL_MAP
#define BTM_BLE_DEFAULT_ADV_CHNL_MAP \(BTM_BLE_ADV_CHNL_37 | BTM_BLE_ADV_CHNL_38 | BTM_BLE_ADV_CHNL_39)
#endif/* advertising filter policy */
#define AP_SCAN_CONN_ALL 0x00 /* default */
#define AP_SCAN_WL_CONN_ALL 0x01
#define AP_SCAN_ALL_CONN_WL 0x02
#define AP_SCAN_CONN_WL 0x03
#define AP_SCAN_CONN_POLICY_MAX 0x04
typedef uint8_t tBTM_BLE_AFP;/* default advertising filter policy */
#ifndef BTM_BLE_DEFAULT_AFP
#define BTM_BLE_DEFAULT_AFP AP_SCAN_CONN_ALL
#endif/* scanning filter policy */
/* 0: accept adv packet from all, directed adv pkt not directed */
/*    to local device is ignored */
#define SP_ADV_ALL 0x00typedef uint8_t tBTM_BLE_SFP;#ifndef BTM_BLE_DEFAULT_SFP
#define BTM_BLE_DEFAULT_SFP SP_ADV_ALL
#endif/********************************************************************************* Function         btm_ble_init** Description      Initialize the control block variable values.** Returns          void*******************************************************************************/
void btm_ble_init(void) {log::verbose("");// 1. 资源清理：释放旧定时器alarm_free(btm_cb.ble_ctr_cb.observer_timer);alarm_free(btm_cb.ble_ctr_cb.inq_var.fast_adv_timer);// 2. 控制块状态重置：内存清零memset(&btm_cb.ble_ctr_cb, 0, sizeof(tBTM_BLE_CB));memset(&(btm_cb.cmn_ble_vsc_cb), 0, sizeof(tBTM_BLE_VSC_CB));btm_cb.cmn_ble_vsc_cb.values_read = false;// 3. 关键资源初始化：创建定时器 & BLE 功能默认参数配置btm_cb.ble_ctr_cb.observer_timer = alarm_new("btm_ble.observer_timer");btm_cb.ble_ctr_cb.cur_states = 0;btm_cb.ble_ctr_cb.inq_var.adv_mode = BTM_BLE_ADV_DISABLE; // 广播模式：禁用btm_cb.ble_ctr_cb.inq_var.scan_type = BTM_BLE_SCAN_MODE_NONE; // 扫描类型：无扫描btm_cb.ble_ctr_cb.inq_var.adv_chnl_map = BTM_BLE_DEFAULT_ADV_CHNL_MAP; // 广播通道：默认 37/38/39 通道btm_cb.ble_ctr_cb.inq_var.afp = BTM_BLE_DEFAULT_AFP; // 广播滤波策略btm_cb.ble_ctr_cb.inq_var.sfp = BTM_BLE_DEFAULT_SFP; // 扫描滤波策略：默认（接受所有扫描请求）btm_cb.ble_ctr_cb.inq_var.connectable_mode = BTM_BLE_NON_CONNECTABLE; // 不可连接模式btm_cb.ble_ctr_cb.inq_var.discoverable_mode = BTM_BLE_NON_DISCOVERABLE; // 不可发现模式btm_cb.ble_ctr_cb.inq_var.fast_adv_timer =alarm_new("btm_ble_inq.fast_adv_timer");btm_cb.ble_ctr_cb.inq_var.inquiry_timer =alarm_new("btm_ble_inq.inquiry_timer");btm_cb.ble_ctr_cb.inq_var.evt_type = BTM_BLE_NON_CONNECT_EVT; // 事件类型：非连接事件btm_cb.ble_ctr_cb.addr_mgnt_cb.refresh_raddr_timer =alarm_new("btm_ble_addr.refresh_raddr_timer");btm_ble_pa_sync_cb = {};sync_timeout_alarm = alarm_new("btm.sync_start_task");// 4. 扩展功能初始化（可选）if (!ble_vnd_is_included()) {btm_ble_adv_filter_init();}
}

负责BLE 控制块（Control Block）的状态重置、关键资源（定时器）初始化及默认参数配置，是 BLE 功能（如广播、扫描、连接）启动的基础。

tBTM_CB 类分析见【Bluedriod】蓝牙协议栈 btm_init 源码解析-CSDN博客

ble_vnd_is_included

packages/modules/Bluetooth/system/stack/btm/btm_ble_gap.cc
// 运行时判断供应商功能是否启用
bool ble_vnd_is_included() {// replace build time config BLE_VND_INCLUDED with runtimereturn GET_SYSPROP(Ble, vnd_included, true);
}packages/modules/Bluetooth/sysprop/ble.sysprop
prop {api_name: "vnd_included" // 属性的 API 名称（供代码调用）type: Booleanscope: Internal // 作用域：仅蓝牙模块内部使用access: Readonlyprop_name: "bluetooth.ble.vnd.included"
}

BLE供应商特定功能的运行时动态开关控制。通过读取系统属性（System Property），结合 ble.sysprop 定义的属性元数据，允许在不重新编译代码的情况下，动态决定是否启用供应商自定义的 BLE 扩展功能（如厂商私有协议、定制化广播数据格式等）。

  • 传统做法：通过编译宏（如 #define BLE_VND_INCLUDED 1）在编译时固定是否包含供应商代码，灵活性差。

  • 改进做法：通过 GET_SYSPROP 宏读取运行时系统属性（bluetooth.ble.vnd.included），实现动态配置。

btm_ble_adv_filter_init

packages/modules/Bluetooth/system/stack/btm/btm_ble_adv_filter.cc
tBTM_BLE_ADV_FILTER_CB btm_ble_adv_filt_cb;
tBTM_BLE_VSC_CB cmn_ble_vsc_cb;/********************************************************************************* Function         btm_ble_adv_filter_init** Description      This function initializes the adv filter control block** Parameters** Returns          status*******************************************************************************/
void btm_ble_adv_filter_init(void) {// 1. 控制块状态重置：内存清零memset(&btm_ble_adv_filt_cb, 0, sizeof(tBTM_BLE_ADV_FILTER_CB));// 2. 获取供应商能力BTM_BleGetVendorCapabilities(&cmn_ble_vsc_cb);// 3. 功能支持检查if (!is_filtering_supported()) return;// 4. 动态内存分配：根据最大过滤数分配计数数组if (cmn_ble_vsc_cb.max_filter > 0) {btm_ble_adv_filt_cb.p_addr_filter_count = (tBTM_BLE_PF_COUNT*)osi_malloc(sizeof(tBTM_BLE_PF_COUNT) * cmn_ble_vsc_cb.max_filter);}
}

负责广播过滤控制块（tBTM_BLE_ADV_FILTER_CB）的状态重置、供应商能力获取及资源动态分配，是 BLE 广播过滤功能（如白名单、黑名单、地址过滤）运行的基础。

tBTM_BLE_ADV_FILTER_CB

packages/modules/Bluetooth/system/types/ble_address_with_type.h
// 表示设备地址及其类型的核心结构体
struct tBLE_BD_ADDR {tBLE_ADDR_TYPE type;RawAddress bda;bool AddressEquals(const RawAddress& other) const { return other == bda; }bool IsPublicDeviceType() const { return type == kBleAddressPublicDevice; }bool IsRandomDeviceType() const { return type == kBleAddressRandomDevice; }bool IsPublicIdentityType() const {return type == kBleAddressPublicIdentity;}bool lsRandomIdentityType() const {return type == kBleAddressRandomIdentity;}bool IsAddressResolvable() const {return ((bda.address)[0] & kResolvableAddressMask) == kResolvableAddressMsb;}bool IsPublic() const { return !(type & 0x01); }bool IsResolvablePrivateAddress() const {return IsAddressResolvable() && IsRandomDeviceType();}bool IsIdentityType() const {return IsPublicIdentityType() || lsRandomIdentityType();}bool TypeWithoutIdentityEquals(const tBLE_ADDR_TYPE other) const {return (other & ~kBleAddressIdentityBit) ==(type & ~kBleAddressIdentityBit);}std::string ToString() const {return std::string(bda.ToString() + "[" + AddressTypeText(type) + "]");}std::string ToStringForLogging() const {return bda.ToStringForLogging() + "[" + AddressTypeText(type) + "]";}std::string ToRedactedStringForLogging() const {return bda.ToRedactedStringForLogging() + "[" + AddressTypeText(type) + "]";}bool operator==(const tBLE_BD_ADDR rhs) const {return rhs.type == type && rhs.bda == bda;}bool operator!=(const tBLE_BD_ADDR rhs) const { return !(*this == rhs); }
};packages/modules/Bluetooth/system/stack/include/btm_ble_api_types.h
// 记录单个地址的过滤规则匹配计数的结构体
typedef struct {bool in_use;RawAddress bd_addr;// 按过滤条件类型（如白名单、黑名单）记录匹配次数的数组uint8_t pf_counter[BTM_BLE_PF_TYPE_MAX]; /* number of filter indexed bytBTM_BLE_PF_COND_TYPE */
} tBTM_BLE_PF_COUNT;// 广播过滤功能的控制块
typedef struct {bool enable; // 广播过滤功能是否启用uint8_t op_type; // 当前过滤操作类型（如添加、删除、修改过滤规则）tBTM_BLE_PF_COUNT* p_addr_filter_count; /* per BDA filter array */// 当前操作的目标地址（如待添加 / 删除的过滤地址及其类型）tBLE_BD_ADDR cur_filter_target; 
} tBTM_BLE_ADV_FILTER_CB;

tBTM_BLE_ADV_FILTER_CB 是BLE 广播过滤功能的核心控制块，用于管理过滤规则的启用状态、操作类型、当前目标地址及过滤计数数组，是广播过滤功能运行的状态仓库。

应用场景示例：白名单过滤

假设设备需要仅接收白名单设备的广播包，广播过滤功能的运行流程如下：

1. 初始化阶段：btm_ble_adv_filter_init 调用后，p_addr_filter_count 数组被分配（大小为 max_filter），所有 tBTM_BLE_PF_COUNT 的 in_use 初始化为 false。

2. 添加白名单条目：上层调用 btm_ble_add_filter(BD_ADDR_WHITELIST, target_addr)，其中 target_addr 是 tBLE_BD_ADDR 类型（如公共设备地址）。

  • cur_filter_target 被设置为 target_addr。

  • 在 p_addr_filter_count 数组中找到第一个 in_use=false 的条目，将其 bd_addr 设置为 target_addr.bda，in_use 设为 true，pf_counter[BTM_BLE_PF_WHITELIST] 初始化为 0。

3. 接收广播包时的过滤：BLE 控制器接收到广播包后，提取发送方地址（tBLE_BD_ADDR 类型），遍历 p_addr_filter_count 数组：

  • 若找到 bd_addr 匹配且 in_use=true 的条目，且 pf_counter[BTM_BLE_PF_WHITELIST] 未超限，则允许接收该广播包，并递增计数。

  • 若未找到匹配条目（或属于黑名单），则丢弃该广播包。

tBTM_BLE_VSC_CB

packages/modules/Bluetooth/system/stack/include/btm_ble_api_types.h
/* adv tx power in dBm */
typedef struct {uint8_t adv_inst_max; /* max adv instance supported in controller */uint8_t rpa_offloading;uint16_t tot_scan_results_strg;uint8_t max_irk_list_sz;uint8_t filter_support;uint8_t max_filter;uint8_t energy_support;bool values_read;uint16_t version_supported;uint16_t total_trackable_advertisers;uint8_t extended_scan_support;uint8_t debug_logging_supported;uint8_t le_address_generation_offloading_support;uint32_t a2dp_source_offload_capability_mask;uint8_t quality_report_support;uint32_t dynamic_audio_buffer_support;uint16_t adv_filter_extended_features_mask;uint8_t a2dp_offload_v2_support;
} tBTM_BLE_VSC_CB;

tBTM_BLE_VSC_CB （BLE Vendor-Specific Capabilities Control Block）是协议栈与硬件控制器之间的 “能力桥梁”。协议栈通过 BTM_BleGetVendorCapabilities（前文提及）从控制器读取能力参数并填充此结构体，后续功能（如广播过滤、地址管理、音频传输）均基于这些参数动态配置，确保功能不超出硬件限制。同时为协议栈提供动态配置依据，确保功能与硬件能力匹配。

1. 广播与扫描核心能力

字段类型说明
adv_inst_maxuint8_t控制器支持的最大广播实例数（BLE 5.0+ 扩展广播特性）。
每个广播实例可独立配置（如不同的广播数据、间隔），支持多设备同时广播（如智能手表同时广播时间和运动数据）。
tot_scan_results_strguint16_t控制器扫描结果缓存容量（单位：条目数）。
扫描时，控制器会缓存接收到的广播包信息（如地址、数据），该值决定了最多可缓存的扫描结果数量（避免主机处理不及时导致数据丢失）。
total_trackable_advertisersuint16_t可跟踪的广播设备总数。
用于扫描时持续跟踪多个广播设备（如商场中的多个信标），避免因设备数量过多导致跟踪失效。
extended_scan_supportuint8_t是否支持扩展扫描（BLE 5.0+ 特性）。
扩展扫描允许更大的扫描窗口（最长 10240ms）和更灵活的参数配置（如扫描间隔），提升扫描效率。

2. 隐私与地址管理能力

字段类型说明
rpa_offloadinguint8_t是否支持可解析私有地址（RPA）卸载。
RPA 是设备生成的临时地址（用于隐私保护），卸载表示控制器可自动生成 / 解析 RPA，无需主机参与（降低主机负载）。
max_irk_list_szuint8_t身份解析密钥（IRK）列表的最大容量。
IRK 用于解析对端设备的 RPA（需预先交换 IRK），该值决定了可存储的 IRK 数量（影响可解析的 RPA 设备数量）。
le_address_generation_offloading_supportuint8_t是否支持LE 地址生成卸载。
控制器可自动生成随机地址（如非解析私有地址），减轻主机的地址管理负担。

3. 广播过滤与数据处理能力

字段类型说明
filter_supportuint8_t广播过滤支持的功能位掩码。
每一位表示一种过滤类型（如白名单、黑名单、基于名称的过滤），协议栈通过位运算判断支持的过滤方式。
max_filteruint8_t控制器支持的最大广播过滤条目数。
在 btm_ble_adv_filter_init 中，该值用于动态分配过滤计数数组（p_addr_filter_count）的大小。
adv_filter_extended_features_maskuint16_t扩展广播过滤功能掩码。
表示对复杂过滤条件的支持（如基于制造商数据、服务 UUID 的过滤），扩展传统过滤的灵活性。

4. 音频与性能优化能力

字段类型说明
a2dp_source_offload_capability_maskuint32_tA2DP 源卸载能力掩码。
指示控制器支持的音频编码格式（如 SBC、AAC、aptX），卸载表示控制器直接处理音频编码 / 解码（降低主机 CPU 占用）。
quality_report_supportuint8_t是否支持连接质量报告。
控制器可上报连接质量参数（如 RSSI、丢包率），用于优化音频传输（如动态调整编码速率）。
dynamic_audio_buffer_supportuint32_t是否支持动态音频缓冲区调整。
根据网络状况动态调整音频缓冲区大小（如网络延迟高时增大缓冲区，减少卡顿）。
a2dp_offload_v2_supportuint8_t是否支持A2DP 卸载 V2 版本。
可能支持新的编码格式或优化（如更低延迟的音频传输）。

5. 调试与辅助功能

字段类型说明
energy_supportuint8_t是否支持能量信息统计。
BLE 5.1 引入的定位功能，支持统计广播包的接收能量（如平均 RSSI），用于距离估算或室内定位。
debug_logging_supporteduint8_t是否支持调试日志输出。
控制器可生成详细的调试日志（如广播 / 扫描事件的时间戳、错误信息），辅助开发调试。

6. 通用状态标记

字段类型说明
values_readbool标记能力值是否已读取。
初始化时为 false，协议栈读取控制器能力后设为 true，避免重复查询（提升初始化效率）。
version_supporteduint16_t控制器支持的BLE 协议版本（如 BLE 5.0、5.2）。
高位表示主版本，低位表示次版本（如 0x0502 表示 BLE 5.2）。

BTM_BleGetVendorCapabilities

packages/modules/Bluetooth/system/stack/btm/btm_ble_gap.cc
/********************************************************************************* Function         BTM_BleGetVendorCapabilities** Description      This function reads local LE features** Parameters       p_cmn_vsc_cb : Locala LE capability structure** Returns          void*******************************************************************************/
void BTM_BleGetVendorCapabilities(tBTM_BLE_VSC_CB* p_cmn_vsc_cb) {if (NULL != p_cmn_vsc_cb) {// 通过结构体赋值（逐字段复制），确保调用者获得与全局控制块完全一致的能力参数*p_cmn_vsc_cb = btm_cb.cmn_ble_vsc_cb;}
}

获取本地 BLE 硬件 / 控制器供应商特定能力的接口。将全局存储的 BLE 能力参数（如广播实例数、过滤条目数等）传递给调用者，为其他模块（如广播过滤、地址管理）提供硬件能力的动态配置依据。

is_filtering_supported

/packages/modules/Bluetooth/system/stack/btm/btm_ble_adv_filter.cc
static bool is_filtering_supported() {return cmn_ble_vsc_cb.filter_support != 0 && cmn_ble_vsc_cb.max_filter != 0;
}

通过检查硬件的过滤类型支持能力和过滤条目容量，确保广播过滤功能仅在硬件具备必要条件时启用。

三、流程图

四、btm_ble_init 与 btm_ble_adv_filter_init 时序图

五、总结

BLE协议栈的核心设计围绕硬件适配性、资源高效管理、功能动态配置展开：

  • 硬件适配：通过 tBTM_BLE_VSC_CB 存储控制器能力参数，BTM_BleGetVendorCapabilities 提供能力访问接口，确保功能不超出硬件限制。

  • 资源管理：btm_ble_init 的状态重置与定时器管理、btm_ble_adv_filter_init 的动态内存分配，避免资源浪费与功能异常。

  • 动态配置：ble_vnd_is_included 结合系统属性实现运行时开关，is_filtering_supported 检查硬件能力，支撑协议栈的灵活扩展。

这些设计共同保障了 BLE 协议栈在不同硬件环境（如消费级设备、工业传感器）中的稳定运行与高效性能，是 BLE 技术广泛应用的关键基础。

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