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改进的Android蓝牙协议栈在功能移植上的应用

　　摘要：针对原始Android蓝牙协议栈在功能移植上的不合理性，提出其体系架构改进思路。通过实例探讨原始Android蓝牙协议栈和改进的Android蓝牙协议栈的功能移植方法，并进行对比分析。结果表明，改进的Android蓝牙协议栈在功能移植上更具有效性和合理性。

　　关键词关键词：Android；蓝牙；协议栈；功能移植；BlueZ
　　中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2014）005004002
　　0引言
　　目前，市面上使用Android系统的产品越来越多生产商在新产品研发中选择功能芯片时会面临功能移植问题，特别是对于一些规模比较小的公司，功能移植成为研发的重头戏，能否解决移植的兼容性甚至成为研发成功与否的关键[12]。各种蓝牙芯片商在供应给Android设备商蓝牙芯片的同时，都会提供一个移植的策略，比如一款软件或者一个移植说明文档等。不同的蓝牙芯片虽然移植的方法不同，但从整个Android蓝牙架构来看移植方法相似，都是按照Android已有的蓝牙架构对架构各层次进行补充和添加，去掉Android系统中的蓝牙驱动，用新蓝牙驱动包取代，修改Android的蓝牙协议栈增加芯片特性的内容[34]。原始Android蓝牙协议栈代码分散、臃肿而且进程通信机制落后，一定程度上加大了原始Android蓝牙协议栈维护的难度，浪费了很多资源。
　　基于以上分析，本文对原始Android蓝牙协议栈的架构进行改进，以提高其在功能移植上的有效性和合理性。
　　1原始Android蓝牙协议栈简介
　　BlueZ是Linux操作系统下的官方蓝牙协议栈，是公布在因特网上的免费的蓝牙协议栈。BlueZ结构简单、应用便捷，具有效率高、灵活、模块化和兼容性强等优点。蓝牙协议栈BlueZ主要由内核空间部分和用户空间部分等组成[56]。
　　内核空间部分由BlueZ核心协议和驱动程序组成。蓝牙协议实现在内核源代码net包下的bluetooth子包中，包括hci、l2cap、hid、rfcomm、sco、SDP和BNEP等协议。驱动程序放在driver包下的bluetooth子包中，包含Linux kernel对各种接口的Bluetooth device驱动。用户空间部分由应用程序接口和BlueZ工具集组成。BlueZ提供函数库和应用程序接口，便于程序员开发蓝牙应用程序。BlueZ utils是主要工具集，实现对蓝牙设备的初始化和控制。
　　2Android蓝牙协议栈在功能移植上的改进
　　本文以瑞昱的蓝牙8723bs芯片的软件移植为例分别探讨原始蓝牙协议栈的移植和改进的蓝牙协议栈的移植，并进行对比分析。
　　2.1实验条件准备

　　本实验选择全志平台的pro A10开发板来调试和验证相关功能，由于pro A10开发板中不带蓝牙功能芯片，本实验选择瑞昱的蓝牙8723bs芯片，将它连接到A10上，实现pro A10蓝牙功能验证。
　　瑞昱的蓝牙8723bs芯片是一个高度集成的单芯片网络无线局域网控制器，集成蓝牙接口。该芯片提供一种高通量的高性能集成无线局域网和蓝牙设备的完整解决方案。采用WiFi和蓝牙组合模组LGA的工艺，电路板尺寸为20mm*10mm*2mm，使用SMT工艺，非常适合于电子书、平板电脑、移动设备等。使用瑞昱蓝牙8723bs芯片封装为usb的接口，方便本文的调试，具有以下3个方面的优势：
　　（1）无需焊接。模组提供最普通的usb拓展接口，如市面上的蓝牙适配器一样，方便在各个平台上使用。
　　（2）模组无需另外供电和提供工作时钟。usb拓展接口本身提供供电功能，满足模组基本的3.3V工作电压，模组中集成了32MHz的晶振，提供蓝牙芯片正常工作时钟。
　　（3）方便移植。pro A10没有多余的uart接口，但是它提供有usb hub，蓝牙模组可以直接连接到开发板上，即插即用。
　　2.2原始蓝牙协议栈的功能移植
　　8723bs蓝牙芯片移植分为两类：①内核部分移植。每个芯片都有其专属驱动，首先是移植蓝牙驱动（包括设备驱动和设备接口驱动），芯片商提供驱动代码包[4]；其次是蓝牙嵌入式系统（简称BTE）部分补丁包移植，该补丁包包括蓝牙芯片特性的代码和已经处理过的蓝牙相关问题。如果内核部分移植成功，则可以用命令行启用蓝牙；②用户空间部分移植。首先是蓝牙协议栈的蓝牙应用层（简称BTA）部分补丁包移植，方法如同BTE部分，然后放置蓝牙芯片固件。原始蓝牙协议栈功能移植流程图如图1所示。
　　图1原始蓝牙协议栈功能移植流程
　　2.3改进后的蓝牙协议栈功能移植
　　将原始蓝牙协议栈架构中的BTE、BTA合并，放入用户空间部分，然后将它们直接编译为一个bin文件，编译协议栈时固件也直接编译进该协议栈文件。这样移植蓝牙功能时流程更为简单。改进后的蓝牙协议栈功能移植流程图如图2所示。
　　图2改进后的蓝牙协议栈功能移植流程
　　2.4两种协议栈对比
　　从以上两个流程图的对比可以看出，改进后的蓝牙协议栈的优势更明显，主要表现在以下3个方面：①移植步骤少。BTE＼＼BTA移植及固件加载由加载协议栈文件取代，减少了步骤。由于驱动移植提供的是整个文件包，进行替代和编译即可，BTE＼＼BTA需要提供补丁包，由于不同厂商和不同项目软件的版本不一样，不能直接打补丁，而是靠工程师人为手动添加，所以去除BLE＼＼BLA移植对整个移植工程上是很大的优化；②移植中出现的问题减少。一般情况下，工程师需要维护多个项目和多款芯片，后续补丁版本添加难免会有人为失误；新协议栈架构中直接在代码中放入编译完整的协议栈文件，极大减少人为失误的概率；通过整合用户空间的协议栈，减少对内核的依赖，解决部分兼容性问题；③后续维护简单。原协议栈移植调通后，需要持续对蓝牙的软件版本进行维护，包括更新软件版本、工程模式、认证模式、用户模式等，还需要维护原始协议栈驱动、BTE、BTA、固件版本，维护工作繁杂。新协议栈架构中，只需要维护驱动、协议栈文件两个软件版本，后续维护更为简单。
　　3结语
　　本文分析了原始Android蓝牙协议栈的架构以及在软件移植上所带来的问题，并对其进行改进。将改进后的Android蓝牙协议栈和原始Android蓝牙协议栈进行比较，分析改进后的Android蓝牙协议栈在功能移植上的优越性。
　　参考文献参考文献：
　　＼[1＼]熊刚.基于Android的智能手机的设计与实现[D]. 武汉：武汉理工大学，2010：101104.
　　[2]潘仕彬，周建勇，轻量级蓝牙协议栈的研究与应用[J]. 计算机应用与软件，2010，27（9）：311318.
　　[3]欧阳鑫，于红岩，吕杨.蓝牙协议栈BlueZ的移植与开发[J]. 微计算机信息，2007，23（5）：103145.
　　[4]公磊，周聪. 基于Android的移动终端应用程序开发与研究[J]. 计算机与现代化，2008（8）：1516.
　　[5]刘书生，赵海主.蓝牙技术应用[M].沈阳：东北大学出版社，2001：224228.
　　[6]杨寸月，郑鲁腾.蓝牙技术的优势与前景[J].软件导刊，2009（6）：4546.
　　（责任编辑：陈福时）

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