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wzjs 2025/8/5 10:38:28

做网站语言服务器空间,自媒体营销代理,深圳做网站的网,广州做网站的公本文介绍蓝牙协议从物理层到应用层的完整通信流程，并详解了 Linux 下主流蓝牙调试工具的使用方法，适用于嵌入式蓝牙驱动开发、BLE调试、通信协议分析等场景。 🔧 1. 蓝牙架构概览 ✅ 芯片架构单模芯片：仅支持 BLE 或 Classic 蓝…

本文介绍蓝牙协议从物理层到应用层的完整通信流程，并详解了 Linux 下主流蓝牙调试工具的使用方法，适用于嵌入式蓝牙驱动开发、BLE调试、通信协议分析等场景。

🔧 1. 蓝牙架构概览

✅ 芯片架构

单模芯片：仅支持 BLE 或 Classic 蓝牙中的一种。
双模芯片：同时支持 BLE 和 Classic 蓝牙协议栈。

✅ 协议架构（三级分层）

Host层        ←→ 高层协议栈（L2CAP、ATT/GATT、SM）
Transport层   ←→ 传输协议（HCI over UART/USB/SDIO）
Controller层  ←→ 硬件控制器（Link Layer、PHY）

📶 2. 蓝牙物理层（PHY）

BLE 总共有 40 个频道：
- 3 个广播通道（37、38、39）
- 37 个数据通道（0~36）

🔗 3. 链路层（Link Layer）

📌 状态机定义

状态	描述
Standby	待机状态，不发不收
Advertising	广播状态，监听/发送广播包
Scanning	扫描广播包
Initiating	发起连接请求
Connection	建立连接后的通信状态

📌 角色定义

Master：由 Initiating State 进入连接状态的设备
Slave：由 Advertising State 进入连接状态的设备

📦 空中数据包结构（Air Packet）

Preamble + Access Address + PDU + CRC

🧩 4. HCI 传输层

✅ HCI 接口介绍

Host 与 Controller 间的通信通过 HCI（Host Controller Interface）
可运行于 UART、USB、SDIO 等物理通道

📦 HCI 包类型

包类型	描述
HCI Command Packet	Host → Controller，发送命令
HCI Event Packet	Controller → Host，事件响应
HCI ACL Data Packet	双向数据包（异步）
HCI Sync Data Packet	双向数据包（同步）

🛠️ HCI Command Packet 结构

OpCode = OGF(6bit) + OCF(10bit)
Parameter Total Length
Parameters（每个命令不同）

📨 5. L2CAP 层

复用机制：支持多个高层协议区分传输
分段重组：控制 PDU 长度，利于数据管理
流控与差错控制：对每个逻辑信道流量进行控制，并具备差错处理机制

一条 ACL 链路上可以存在多个 L2CAP 信道，便于多协议并存。

🔁 6. 蓝牙通信流程（BLE）

🌟 初始化控制器

HCI_Reset
HCI_Read_Local_Supported_Features
HCI_Set_Event_Mask
HCI_Read_Buffer_Size
HCI_Read_BDADDR

📣 广播状态设置

LE_Set_Advertising_Parameters
LE_Set_Advertising_Data
LE_Set_Scan_Response_Data
LE_Set_Advertising_Enable

🔍 扫描状态设置

LE_Set_Scan_Parameters
LE_Set_Scan_Enable
LE Advertising Report（扫描结果）

🔗 发起连接

LE_Create_Connection
LE_Connection_Complete

📤 数据交互

建立连接后即可通过 L2CAP 层传输数据

❌ 断开连接

HCI_Disconnect
Disconnection Complete

🛠️ 7. 蓝牙调试工具

🔧 `hciconfig` - HCI设备配置工具

hciconfig hci0 up         # 启动设备
hciconfig hci0 down       # 关闭设备
hciconfig hci0 reset      # 重置蓝牙设备
hciconfig hci0 name NAME  # 设置蓝牙名称
hciconfig hci0 leadv      # 开启广播

🔧 `hcitool` - HCI命令工具

hcitool dev               # 查看HCI设备
hcitool inq               # 发现设备
hcitool name <MAC>        # 获取设备名称
hcitool lescan            # BLE扫描
hcitool lecc <MAC>        # 连接BLE设备
hcitool ledc <MAC>        # 断开BLE设备

🔍 `hcidump` - 蓝牙包嗅探工具

hcidump -i hci0 -Xt -w bt_debug.cfa &

-X: ASCII + 十六进制
-t: 显示时间戳
-w: 输出到文件

⚙️ `hciattach` - 绑定串口蓝牙模块到 HCI

hciattach -n -s 115200 ttyS0 rtk_h5 &

-s: 波特率
-n: 不脱离控制台
ttyS0: 串口名称

📡 `btmon` - 蓝牙日志抓取工具

btmon -i hci0 -w btmon_debug.log &
btmon -r btmon_debug.log        # 回放日志

-i: 指定 HCI 设备
-w: 写入文件
-r: 读取文件回放

🔌 `bluetoothd` - BlueZ 后台服务

bluetoothd -C -d -n &

-d: DEBUG 模式
-C: 支持 legacy 命令
-n: 前台运行，方便调试日志查看

🧭 `bluetoothctl` - 蓝牙交互工具

bluetoothctl
> list                  # 查看控制器
> show                  # 详细信息
> power on              # 打开设备
> scan on               # 开始扫描
> pairable on           # 设置可配对
> discoverable on       # 可发现
> pair <MAC>            # 配对设备
> connect <MAC>         # 连接设备
> exit                  # 退出