基于bluez的蓝牙ble开发

linux蓝牙协议栈bluez（https://github.com/bluez/bluez/tree/master），提供了丰富的蓝牙开发工具和示例。

bluez5主要提供基于HCI和基于DBUS的接口，基于HCI的接口主要用于更细致控制蓝牙硬件模块，而基于DBUS的接口提供大量的蓝牙上层协议，能更好的管理蓝牙。

轻量级开发：不使用glib、dbus，开发周边设备可以借鉴btmgmt.c和btgatt-server.c、btgatt-client.c。

重应用开发：使用glib、dbus开发的话，可以参考gatt-service.c。一般音频、文件传输基于此，提供了丰富接口和上层应用。

一、ble开发

蓝牙低功耗协议给设备定义了若干角色，或称工作模式。小程序蓝牙目前支持的有以下几种：

1) 中心设备/主机 (Central)/client

中心设备可以扫描外围设备，并在发现有外围设备存在后与之建立连接，之后就可以使用外围设备提供的服务（Service）。

一般而言，手机会担任中心设备的角色，利用外围设备提供的数据进行处理或展示等等。小程序提供低功耗蓝牙接口是默认设定手机为中心设备的。

2) 外围设备/从机 (Peripheral)/server

外围设备一直处于广播状态，等待被中心设备搜索和连接，不能主动发起搜索。例如智能手环、传感器等设备。

如果外围设备广播时被设置为不可连接的状态，也被称为广播模式 (Broadcaster)，常见的例子是蓝牙信标 (Beacon) 设备。

ble client开发

一般 BLE（低功耗蓝牙）设备的连接流程可以分为以下几个步骤：

启动设备发现：通过 StartDiscovery 方法开始扫描周围的 BLE 设备。
监听设备发现信号：监听 InterfacesAdded 信号，以获取发现的设备对象路径。
停止设备发现：扫描到目标设备后，通过 StopDiscovery 方法停止扫描。
配对设备（可选）：如果设备需要配对，可以调用 Pair 方法进行配对。
连接到设备：通过 Connect 方法连接到设备。
发现服务和特征：连接成功后，发现设备上的服务和特征。
操作特征：读取或写入特征，订阅通知等。

hciconfig hci0 reset
hcitool -i hci0 lescan
hcitool -i hci0 leinfo E0:E1:A9:3C:90:2B
hcitool -i hci0 lecc E0:E1:A9:3C:90:2B
hcitool -i hci0 ledc E0:E1:A9:3C:90:2B
hcitool con

./btgatt-client -i hci0 -d E0:E1:A9:3C:90:2B

ble server开发

虽然bluez并没有给c提供直接可用的ble接口，但是通过分析源码和工具可以如下方式实现ble外围设备（server）供手机APP扫描传输数据。

hciconfig hci0 up
hciconfig hci0 name "ble"
hciconfig hci0 leadv
btgatt-server -v -r       // 开启health rate服务

# hciconfig
hci0: Type: Primary Bus: UART
BD Address: 63:E8:09:BF:10:A5 ACL MTU: 1021:8 SCO MTU: 240:3
UP RUNNING
RX bytes:744 acl:0 sco:0 events:51 errors:0
TX bytes:5366 acl:0 sco:0 commands:51 errors:0

btmgmt -i hci0 power off
btmgmt power off
btmgmt le on
btmgmt bredr off
btmgmt name mini_0002
btmgmt connectable on
btmgmt power on
btmgmt advertising on

# btmgmt info
hci0:   Primary controller
        addr E0:E1:A9:3C:90:2B version 7 manufacturer 93 class 0x000000
        supported settings: powered connectable fast-connectable discoverable bondable link-security ssp br/edr hs le advertising secure-conn debug-keys privacy static-addr phy-configuration
        current settings: powered connectable ssp br/edr le advertising secure-conn
        name ble_0000
        short name

在bluez的根目录下有一个peripheral文件夹，里面实现了ble的peripheral角色（server），也就是包含和实现了gap profile和gatt server profile的功能，源码可以参考。

二、hci接口（旧）

HCI提供一套统一的方法来访问Bluetooth底层。

HCI编程就是调用bluez提供的HCI接口来进行编程，只不过编译的时候要注意把蓝牙库链接进去，即-lbluetooth。

HCI有很多命令，可以查看下/usr/include/bluetooth/hci_lib.h文件。

bluez源码中tools目录下的许多文件可以作为HCI编程的参考，例如tools/hcitool.c和tools/hciconfig.c等

HCI是应用程序跟蓝牙驱动进行交互的接口，Linux内核向应用程序提供一个AF_BLUETOOTH的socket来实现蓝牙Host和Controller的交互。

// lib/hci.c
/* Open HCI device.
 * Returns device descriptor (dd). */
int hci_open_dev(int dev_id)
{
    struct sockaddr_hci a;
    int dd, err;

    /* Check for valid device id */
    if (dev_id < 0) {
        errno = ENODEV;
        return -1;
    }

    /* Create HCI socket */
    dd = socket(AF_BLUETOOTH, SOCK_RAW | SOCK_CLOEXEC, BTPROTO_HCI);
    if (dd < 0)
        return dd;

    /* Bind socket to the HCI device */
    memset(&a, 0, sizeof(a));
    a.hci_family = AF_BLUETOOTH;
    a.hci_dev = dev_id;
    if (bind(dd, (struct sockaddr *) &a, sizeof(a)) < 0)
        goto failed;

    return dd;

failed:
    err = errno;
    close(dd);
    errno = err;

    return -1;
}

int hci_close_dev(int dd)
{
    return close(dd);
}

三、mgmt接口（新）

mgmt接口是什么，为什么要引入，参考：http://www.bluez.org/the-management-interface/

mgmt is a new interface for user space Bluetooth components (like bluetoothd) to talk to the kernel and it aims to replace the existing raw HCI sockets.

mgmt支持的api（commands和event），参考：doc/mgmt-api.txt。

所有mgmt命令都会产生event，而invalid lengths或unknown commands会生成command status response event；给invalid controller index发送commands生成command status event。

As a general rule all commands generate the events as specified below, however invalid lengths or unknown commands will always generate a Command Status response (with Unknown Command or Invalid Parameters status). Sending a command with an invalid Controller Index value will also always generate a Command Status event with the Invalid Index status code.

The Bluetooth management sockets can be created by setting the hci_channel member of struct sockaddr_hci to HCI_CHANNEL_CONTROL (3) when creating a raw HCI socket.

struct mgmt *mgmt_new_default(void)
{
    struct mgmt *mgmt;
    union {
        struct sockaddr common;
        struct sockaddr_hci hci;
    } addr;
    int fd;

    fd = socket(PF_BLUETOOTH, SOCK_RAW | SOCK_CLOEXEC | SOCK_NONBLOCK,
                                BTPROTO_HCI);
    if (fd < 0)
        return NULL;

    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.hci.hci_family = AF_BLUETOOTH;
    addr.hci.hci_dev = HCI_DEV_NONE;
    addr.hci.hci_channel = HCI_CHANNEL_CONTROL;

    if (bind(fd, &addr.common, sizeof(addr.hci)) < 0) {
        close(fd);
        return NULL;
    }

    mgmt = mgmt_new(fd);
    if (!mgmt) {
        close(fd);
        return NULL;
    }

    mgmt->close_on_unref = true;

    return mgmt;
}

使用mgmt接口实现ble_server，思路如下（来自：[BlueZ5] 如何用MGMT接口实现ble slave）

[1]  如何实现开关蓝牙.
[2]  如何实现广播，包含广播包和响应包的设定，以及广播参数设定等等。
[3]  如何实现GATT连接.
[4]  如何实现服务注册，即收发数据.
[5]  如何实现状态通知，包含连接成功，断开成功，timeout，terminate等等.
[6]  如何实现更新连接参数，连接间隔设定等等。

需要指出，以上几点可归纳为如何两个文件以及kernel中node的设定等等。
[1][2]      -->bluez-5.5x\tools\btmgmt.c

[3][4][5]   -->bluez-5.5x\tools\btgatt-server.c

[6]         -->部分可从btmgmt.c中获取