Linux下Bluez的编程实现

1、 蓝牙的各个协议栈的简介....................................................................................................... 2

1.1、蓝牙技术.......................................................................................................................... 2 1.1、蓝牙协议栈 ...................................................................................................................... 2 1.2、蓝牙技术的特点 .............................................................................................................. 3

1.2.1、蓝牙协议栈体系结构 ........................................................................................... 3 1.2.2、蓝牙协议栈低层模块 ........................................................................................... 4 1.2.3、软件模块 ............................................................................................................... 5 1.3、蓝牙的一些Profile ......................................................................................................... 5 2、Bluez和D-Bus .......................................................................................................................... 7

2.1、Bluez和D-Bus体系结构 .............................................................................................. 7 2.2、D-Bus介绍 ...................................................................................................................... 8 2.3、Bluez的安全接口 ......................................................................................................... 12 2.4、Bluez适配器接口 ......................................................................................................... 15 2.5、Bluez配对 ..................................................................................................................... 16 2.6、Bluez绑定 ..................................................................................................................... 16 3、Bluez编程实现 ........................................................................................................................ 17

3.1、蓝牙开发关键技术剖析 ................................................................................................ 17

3.1.1、连接机制分析 ..................................................................................................... 17 3.1.2、自动连接 ............................................................................................................. 18 3.1.3、时钟设计 ............................................................................................................. 18 3.1.4、配对列表管理 ..................................................................................................... 19 3.1.5、蓝牙文件传输模式 ............................................................................................. 20 3.2、hci层介绍 ..................................................................................................................... 20

3.2.1、hci层介绍........................................................................................................... 20 3.2.2、hci层编程........................................................................................................... 20 3.3、L2CAP层编程 .............................................................................................................. 25

3.3.1、L2CAP协议简介 ............................................................................................... 25 3.3.2、L2CAP编程方法 ............................................................................................... 25 3.4、SDP协议简介 ............................................................................................................... 26 4、Openobex ................................................................................................................................. 28

4.1、Openobex简介 ............................................................................................................. 28 4.2、Openobex与bluez编程实现 ...................................................................................... 29 5、 Obexftp................................................................................................................................... 31

5.1、obexftp简介 .................................................................................................................. 31 5.2、基于Obexftp的应用程序开发 .................................................................................... 31 6、参考资料 .................................................................................................................................. 32

1、 蓝牙的各个协议栈的简介

1.1、蓝牙技术

蓝牙（Bluetooth）技术是由Ericsson、IBM、Intel、Nokia和Toshiba公司于1998年5月共同提出开发的，并联合成立了蓝牙特殊利益小组(SIG)，负责开发无线协议规范并设定交互操作的需求。其本质是设备间的无线链接，意在于代替有线电缆。

1.1、蓝牙协议栈

协议栈是指一组协议的集合，举个例子，把大象装到冰箱里，总共要3步。每步就是一个协议，3步组成一个协议栈。把应用层数据包发出去，也要好几步，TCP/UDP头，IP头，ether头，每步也是一个协议。另外每层都有一些特殊的协议。所有这些统称协议栈。蓝牙协议栈就是SIG定义的一组协议的规范，目标是允许遵循规范的蓝牙应用能够进行相互间操作，如图1.1蓝牙协议栈

图1.1 蓝牙协议栈

在蓝牙协议体系中，底层、中间层、应用层按序排列构成了蓝牙协议栈，如左图所示。底层(硬件层)和中间协议层(软件层)之间 的接口使用主机控制器接口(HCI)。HCI是软硬件之间必不可少的接口，其功能是解释并传递两层之间的消息和数据。软件通过HCI调用底层LMP/BB和RF等硬件。HCI以下的功能由蓝牙设备实施；HCI以上的功能由软件运行，在主机上实现。HCI对于上、下两层数据的传输都是透明的。

在蓝牙协议栈中，最主要的是蓝牙核心协议，包括基带协议(BP)、链路管理协议(LMP)、链接控制和适配协议(L2CAP)、服务发现协议(SDP)等。蓝牙设备基本上都需要核心协议，其他协议则按蓝牙设备的需要而选定。

1.2、蓝牙技术的特点 1.2.1、蓝牙协议栈体系结构

整个蓝牙协议体系结构可分为底层硬件模块、中间协议层和高端应用层三大部分。链路管理层(LMP)、基带层(BBP)和蓝牙无线电信道构成蓝牙的底层模块。BBP层负责跳频和蓝牙数据及信息帧的传输。

LMP层：负责连接的建立和拆除以及链路的安全和控制，它们为上层软件模块提供了不同的访问人口，但是两个模块接口之间的消息和数据传递必须通过蓝牙主机控制器接口的解释才能进行。也就是说，中间协议层包括逻辑链路控制与适配协议(L2CAP)、服务发现协议(SDP)、串口仿真协议(RFCOMM)和电话控制协议规范(TCS)。

L2CAP：完成数据拆装、服务质量控制、协议复用和组提取等功能，是其他上层协议实现的基础，因此也是蓝牙协议栈的核心部分。

SDP:为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。在蓝牙协议栈的最上部是高端应用层，它对应于各种应用模型的剖面，是剖面的一部分。目前定义了13种剖面。

1.2.2、蓝牙协议栈低层模块

蓝牙的低层模块是蓝牙技术的核心，是任何蓝牙设备都必须包括的部分。 蓝牙工作在2.4GHZ的ISM频段。采用了蓝牙结束的设备讲能够提供高达720kbit/s 的数据交换速率。

蓝牙支持电路交换和分组交换两种技术，分别定义了两种链路类型，即面向连接的同步链路(SCO)和面向无连接的异步链路(ACL)。

为了在很低的功率状态下也能使蓝牙设备处于连接状态，蓝牙规定了三种节能状态，即停等(Park)状态、保持(Hold)状态和呼吸(Sniff)状态。这几种工作模式按照节能效率以升序排依次是：Sniff模式、Hold模式、Park模式。 蓝牙采用三种纠错方案：1/3前向纠错(FEC)、2/3前向纠错和自动重发(ARQ)。前向纠错的目的是减少重发的可能性，但同时也增加了额外开销。然而在一个合理的无错误率环境中，多余的投标会减少输出，故分组定义的本身也保持灵活的方式，因此，在软件中可定义是否采用FEC。一般而言，在信道的噪声干扰比较大时蓝牙系统会使用前向纠错方案，以保证通信质量：对于SCO链路，使用1/3前向纠错；对于ACL链路，使用2/3前向纠错。在无编号的自动请求重发方案中，一个时隙传送的数据必须在下一个时隙得到收到的确认。只有数据在收端通过了报头错误检测和循环冗余校验(CRC)后认为无错时，才向发端发回确认消息，否则返回一个错误消息。

蓝牙系统的移动性和开放性使得安全问题变得及其重要。虽然蓝牙系统所采用的调频技术就已经提供了一定的安全保障，但是蓝牙系统仍然需要链路层和应用层的安全管理。在链路层中，蓝牙系统提供了认证、加密和密钥管理等功能。每个用户都有一个个人标识码(PIN),它会被译成128bit的链路密钥 (Link Key)来进行单双向认证。一旦认证完毕，链路就会以不同长度的密码(Encryphon Key)来加密(此密码以shit为单位增减，最大的长度为128bit)链路层安全机制提供了大量的认证方案和一个灵活的加密方案(即允许协商密码的长度)。当来自不同国家的设备互相通信时，这种机制是极其重要的，因为某些国家会指定最大密码长度。蓝牙系统会选取微微网中各个设备的最小的最大允许密码长度。例如，美国允许128bit的密码长度，而西班牙仅允许48bit，这样当两国的设备互通时，将选择48bit来加密。蓝牙系统也支持高层协议栈的不同应用体内的特殊的安全机制。例如两台计算机在进行商业卡信息交流时，一台计算机就只能访问另一台计算机的该项业务，而无权访问其他业务。蓝牙安全机制依赖PIN在设备间建立信任关系，一旦这种关系建立起来了，这些PIN就可以存储在设备中以便将来

更快捷地连接。

1.2.3、软件模块

L2CAP是数据链路层的一部分，位于基带协议之上。L2CAP向上层提供面向连接的和无连接的数据服务，它的功能包括：协议的复用能力、分组的分割和重新组装(Segmentation And Reaassembly)以及提取(Group Abstraction)。L2CAP允许高层协议和应用发送和接受高达64K Byte的数据分组。

SDP为应用提供了一个发现可用协议和决定这些可用协议的特性的方法。蓝牙环境下的服务发现与传统的网络环境下的服务发现有很大的不同，在蓝牙环境下，移动的RF环境变化很大，因此业务的参数也是不断变换的。SDP将强调蓝牙环境的独特的特性。蓝牙使用基于客户/服务器机制定义了根据蓝牙服务类型和属性发现服务的方法，还提供了服务浏览的方法。

RFCOMM是射频通信协议，它可以仿真串行电缆接口协议，符合ETSI0710串口仿真协议。通过RFCOMM，蓝牙可以在无线环境下实现对高层协议，如PPP、TCP/IP、WAP等的支持。另外，RFCOMM可以支持AT命令集，从而可以实现移动电话机和传真机及调制解调器之间的无线连接。

蓝牙对语音的支持是它与WLAN相区别的一个重要的标志。蓝牙电话控制规范是一个基于ITU-T建议Q.931的采用面向比特的洗衣，它定义了用于蓝牙设备间建立语音和数据呼叫的呼叫控制信令以及用于处理蓝牙TCS设备的移动性管理过程。

1.3、蓝牙的一些Profile

蓝牙里面profile的定义，profile既是配置文件，配置文件定义了可能的应用，蓝牙配置文件表达了一般行为，蓝牙设备可以通过这些行为与其它设备进行通信。蓝牙技术定义了广泛的配置文件，描述了许多不同类型的使用案例。按照蓝牙规格中提供的指导，开发商可以创建应用程序以与其它符合蓝牙规格的设备协同工作。 到目前为止，蓝牙一共有22个profile，在www.bluetooth.com上有详细的文档说明。

已经实现了的协议栈：

Widcomm: 第一个windows上的协议栈，由Widcomm公司开发，也就是现在的Broadcom .

Microsoft Windows stack: Windows XP SP2中包括了这个内建的协议栈，开发者也可以调用其API开发第三方软件。

Toshiba stack: 它也是基于Windows的，不支持第三方开发，但它把协议栈授权给一些laptop商）。它支持的Profile有： SPP, DUN, FAX, LAP, OPP, FTP, HID, HCRP, PAN, BIP, HSP, HFP , A2DP, AVRCP, GAVDP）

BlueSoleil: 著名的IVT公司的产品，这个应该是个中国公司。该产品可以用于