蓝牙核心-链路管理相关概念

蓝牙核心系统结构(CORESYSTEM ARCHITECTURE)：

黑色的为用户数据通路，灰色的为命令/事件通道。

上图为蓝牙的核心模块，每个核心模块都有相关联的通信协议。 BR/EDR Controller由链路管理，链路控制器和BR/EDR无线模块构成。AMP Controller由AMP PAL，AMP MAC和AMP PHY构成。LE Controller由链路管理，链路控制器和LE无线模块构成。上图可以看出host和controller进行信息交互需通过特定的通道。SCO(SCO,eSCO),ACL用来传输用户数据，称之为U-plane。SCO与eSCO用来传输时间敏感的数据，比如音频数据，而eSCO支持重传机制，ACL不支持重传机制。C/E用来传输命令和事件，称之为C-plane。

核心传输承载( CORE TRAFFIC BEARERS):

蓝牙核心系统为服务协议和应用数据的传输提供了很多的传输载体，如上图所示：

蓝牙传输实体结构(TRANSPORT ARCHITECTURE ENTITIES)如下图所示：

PhysicalChannel：

蓝牙系统结构的最底层。每个通道由以下几方面组成，一是伪随机序列频率，二是特定的传输时隙，三是访问代码(accesscode)和编码包头。ER/EDR系统总共定义了如下种物理通道分别是：

1.     basic piconetchannel：

2.     adapted piconetchannel：

1和2 这两种channel是两个已经连接设备之间通信使用的，是和特定的微微网联系在一起的。

3.     inquiry scan channel：搜索周边的设备通道

4.     the page scanchannel：连接蓝牙设备通道

5.     synchronizationscan physical channel：获取或者恢复微微网时间和时钟信息通道。

Physical links：

物理链接代表了蓝牙设备的基带链接。每个物理链接总是和一个物理通道绑定，但是一个物理通道可以支持多个物理链接。在蓝牙系统里，物理链接是一个虚拟的概念，没有一种传输结构直接和其对应。

经典蓝牙(BR/EDR)数据包access code域，以及时钟和host蓝牙地址确定蓝牙的物理通道。在低功耗蓝牙(LE) 数据包access code域，hop index, andchannel map确定蓝牙物理通道。

在经典蓝牙和低功耗蓝牙模式数据包中，没有用来确定物理链接的部分。但是物理链接能否被逻辑传输层确定，一种逻辑传输必然对应且只对应一种逻辑链接！

LOGICALTRANSPORTS：

在蓝牙主从设备之间，可能需要建立不同的逻辑传输。系统中总共定义了多种不同的逻辑传输：

• Synchronous Connection-Oriented (SCO) logical transport

• Extended Synchronous Connection-Oriented (eSCO) logicaltransport

在微微网中，SCO 和eSCO 是主设备对从设备的点对点的逻辑传输。同步逻辑传输用在对时间要求比较严格的场景中，比如音频和同步数据的传输。主设备通过保留的时隙维护逻辑传输中的同步。在eSCO逻辑传输中会利用保留的时隙构成一个重传窗口，eSCO有重传机制！

• Asynchronous Connection-Oriented (ACL) logical transport

ACL也主设备与从设备的点对点逻辑传输。主机没有保留同步时隙，主机能够在每个时隙上跟从设备建立ACL逻辑传输，包括已经建立同步传输的从设备。

• Active Slave Broadcast (ASB) logical transport

主设备和激活从设备的传输通道

• Parked Slave Broadcast (PSB) logical transport

主设备和休眠从设备的传输通道

• Connectionless Slave Broadcast (CSB) logical transport

主设备传输特性广播(profile broadcast)数据通道

LOGICALLINKS:

系统共定义了多种种逻辑链接分别是：

• Link Control (LC)

用来链路控制

• ACL Control (ACL-C)

用来链路管理

• User Asynchronous/Isochronous (ACL-U)

异步传输用户数据(asynchronous orisochronous user information)

• User Synchronous (SCO-S)

• User Extended Synchronous (eSCO-S)

同步传输用户数据

• Profile Broadcast Data (PBD)

传输特性广播数据(carry profile broadcastdata)

总体来说分C域和U域，C域用来发送命令，配置，和传输事件。U域用来传输用户数据。

逻辑链接和逻辑传输(Logical Links and Logical Transports)：

为了支持不同的应用数据传输，所以才定义了各种逻辑链接！每一种逻辑链接都会有对应的逻辑传输。逻辑传输具有流控制，确认/重传机制，编号序列和调度特性。

蓝牙数据包格式：

1.经典蓝牙数据包格式(BR/EDR Generic Packet Structure):

上图为经典蓝牙包结构，可以发现包结构能很好的反映上面图示的承载结构！

Access Code:被用来确定在一个特定的物理通道,排除和忽略附近其他设备的相同载波不同的物理通道的数据。

从上图也可以看出没有physical link相关的域，但实际上physical link是隐含的，他是可以被Access Code和在logical transport identifier域确定的。

Packet Head：每个包头都会携带LT_ADDR(3bits)确认数据包是否是微微网内被编址设备的，0地址用来广播，所以微微网只能有七个编址的从设备。

2.低功耗蓝牙包格式(LE Generic Packet Structure):

逻辑通路内部的传输机制：

我们从TX（发送）和RX（接收）两个方面来分析这个问题。对于TX而言，master端若是异步，则对每一个slave都有一个tx buffer。若是同步，则可能会有一个或多个buffer，这取决于SCO和eSCO是否使用同样的buffer。每个buffer都有两个FIFO，一个是current一个是next，两者并不是绝对的，而是交替变换的，如下图：

对于异步传输而言，tx会把数据准备到nextdata FIFO。而packet composer总是从current data FIFO中去取packet，他们是不能同时在指向同一个FIFO的。在发送完了packet之后，收到了对方的ACK，就会进行S1的切换，也就是说S1a指向current data FIFO，而S2a则同时指向next data FIFO，进而完成数据的传输，若是没有收到pacekt ACK，则S1的切换不会进行，他们继续指向之前的FIFO，也就有了数据的重传。对于重传的packet就是有时效性的，若是一段时间还是没有重传出去，则会被flush命令刷掉。这里强调一下，异步传输是packet为指向进行切换的。

对于SCO/eSCO而言，数据的准备和传输和异步是类似的，不同之处在于S2的切换不是packet为指向的，而是一段时间的interval为指向进行的，他有一个T值，这个T值是两边协商出来的，没隔这个T值就进行S2的切换。
对于data和voice混合的packet，因为切换机制的不同，则有可能会出现voice已经更新了，而data还在重传的现象。这一点要注意。
对于RX而言，机制是比较类似的。他的切换示意图见下图：

和TX一个不同点在于，在异步传输中，对所有的slave而言，master这端可能只有一个共同的rx buffer。而同步传输，不同的逻辑链路就是通过不同的buffer来进行区分的。从图中可以明显地看出RX buffer和TX buffer是类似的，就不多做解释。在异步传输中，若是RX buffer还没有读空就有新的packet来了，则会产生一个stop到下一个tx packet的头中，这样对端就会暂停发送，当rx buffer空了之后，这个stop就会在tx packet的头中移除掉，从而可以继续。

由于蓝牙网络结构的限制，一个master在同一个物理通道上是可以对应多个slave的。在逻辑层，是通过一个称之为“逻辑传输地址”（LT_ADDR）来进行区分各个slave的。它的长度是3个bit，全0是用来广播的。因为是用来区分slave的，所以只有slave才有这个地址，master是没有的。需要注意的是这个地址只有在slave活跃的时候才有效，当他断开或者parked的时候，这个地址就立即没有了哦。他产生于连接的建立或者role switch的过程中，因为unpark并不会重新建立连接，所以它还必须在unpark的包中包含。

对于SCO而言，是不会进行重传的。所以对于只支持sco的耳机来说，我们可能会发现在较远距离的通话过程中就会产生杂音，这是无法避免的，这也是esco存在的原因所在，esco是支持重传的。
SCO中对master而言，同时存在的链路最大数目为3条。而对slave而言，对同样的master可以有最多3条链路存在，对不同的master则最多只有2条链路存在。
对异步的ACL而言，重传一般是在packet层次。master和slave之间只能有一条链路存在。