蓝牙5 BR/EDR L2CAP层协议分析

目录:

1、L2CAP概述

2、L2CAP逻辑信道

2.1、逻辑信道

2.2、信道模式

3、帧类型及结构

4、各种事件

5、连接过程

6、L2CAP状态机

7、遗留问题

 

正文

1、L2CAP概述

L2CAP-全称是逻辑链路控制与适配层,为两个通信的蓝牙设备提供一个端到端的通道。

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L2CAP主要功能:

1.协议信道复用(protocol/channel multiplexing)

2.分段与重组(segmentation and reassembly SAR)

3.每个信道流控(per-channel flow control)

4.差错控制(error control)

 

2、L2CAP逻辑信道

 

2.1、逻辑信道

L2CAP逻辑信道分配情况如下:

CID即channelID,

0x0001信道作为发送信令的信道,如发送Conn_req;

0x0002被作为无连接(两个设备间未建立ACL通路)的信道使用;

0x0040-0xFFFF是动态分配的,如在SDP服务发现时候就需要动态分配一个CID,和对端的CID连接后进行通信。

在BLE设备中0x0005作为BLE设备的信令通道;如果设备支持BLE功能,0x0005作为其信令通道,则0x0004和0x0006也会被强制分配给BLE,分别作为ATT和SecurityManager信道。

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其中的0x0004-0x0005被分配给BLE(低功耗蓝牙):

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2.2、信道模式

逻辑信道分为5中模式,最后一种是LE设备特有的:

 

Basic L2CAP Mode是默认模式,在未选择其他模式的情况下,就是用此模式。

Flow Control Mode模式下,不会进行重传,但是丢失的数据能够被检测到,并报告丢失。

Retransmission Mode确保数据包都成功的传输给对端设备。使用go-back-n(见附录)策略简化协议并限制缓冲区。

Streaming Mode是为了真实的等时传输,数据包被编号但是不需要ACK确认。设定一个超时定时器,一旦定时器超时就将超时的数据干掉。

LE Credit Based Flow Control Mode模式是唯一被用于LE设备的信道模式。

3、帧类型及结构

面向连接的信道包括除了0x0002的固定信道、两个信令信道(0x0001与0x0005)和动态分配的信道。面向无连接的信道有0x0002。

B帧

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用于基础L2CAP模式下的面向连接信道。其中的Length为Information payload的长度,不包括包头长度。Information payload的长度范围是0~65535.

ChannelID为接收方的CID。

G帧

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用于基础L2CAP模式下面向无连接的信道。G帧用于固定的无连接信道0x0002。

Length为PSM+Information payload长度之和。

PSM(Protocol/Service Multiplexer)协议服务复用,例如:SDP,RFCOMM等。

I/S帧

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用于重传、流控或者流模式下面向无连接的信道。

I帧(Information frame)被用于L2CAP实体之间的信息传递;

S帧被用于I帧的确认和请求重传。

Length为除了Basic L2CAP header外的数据长度。

需要指出的是:只有在服务数据包SDU需要分段,并且是第一个L2CAP包的时候才需要L2CAP SDU Length段。

Control字段与L2CAP模式有关

a、标准Control字段用于重传模式和流控模式下

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ReqSeq字段:被接收方用于应答I帧,当发送失败的时候发起重传的帧序列号。

TxSeq字段:发送I帧的序列号,用于分段与重组。

SAR字段:分段与重组,用于表示SDU包的开始结尾,占用2bit。

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R字段用于实现流控,默认R=0。

R=0:可以重传,使能重传定时器,关闭监视定时器。

R=1:不可重传,使能监视定时器,关闭重传定时器,从而实现流控。

S字段表示S帧的类型,例如01代表之前发送的I帧被拒绝。

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b、增强Control字段用于增强重传模式和流模式下

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P字段:P=1请求一个接收方的回复

F字段:回复一个P=1的请求帧。

c、扩展Control字段用于扩展重传模式和流模式下

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LE帧

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Channel ID为接收方的CID。

C帧

控制帧(Control frame)在信令信道(传统蓝牙0x0001,BLE是0x0005)上传输。

在信令信道0x0001上可以多个控制命令同时包含于一个C帧中,但是0x0005信道上一个C帧只能够包含一个控制命令。

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控制命令的数据格式如下

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Code表示控制命令的固定编号,例如连接请求为0x02;

Identifier为请求方设置此标志,回应方回复请求帧的时候需要和请求帧的Identifier一致。

Length表示data的长度。

Data依据不同的命令而定的。

4、各种命令

各种命令的格式如上所述的C帧,具体的命令及简述如下:

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配置参数

5、连接过程

6、L2CAP状态机

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附录:

go-back-n策略:当接收方检测出时序的信息后,要求发送方重发最后一个正确接受的信息帧之后的所有未被确认的帧;或者当发送方发送了n个帧后,若发现该n帧的前一帧在计时器超时区间内仍未返回其确认信息,则该帧被判定为出错或丢失,此时发送方不得不重新发送该出错帧及其后的n帧。

 

 

 

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