Bluetooth L2CAP介绍

逻辑链路控制和适配协议(Logical Link Control and Adaptation Protocol)，是蓝牙系统中的核心协议，相应的规范位于Core Version 4.1的vol 3:Part A

L2CAP负责适配基带中的上层协议。它同LM并行工作，向上层协议提供面向连接和无连接的数据服务，并提供多路复用，分段和重组操作
允许高层次的协议和应用能够以64KB的长度发送和接收数据包(L2CAP Serveice Data Units, SDU)。

L2CAP提供了逻辑信道，名为L2CAP Channels，即在一个或多个逻辑链路上进行多路复用。

L2CAP可分为两个部件
~1 Channel Manager
~2 Resource Manager（封装与调度、重传与流控制、分割（重组））

总的来说，L2CAP提供了如下功能
~1 协议/信道多路复用
~2 分段和重组
~3 服务质量

tip:
L2CAP只支持ACL，而不支持SCO/eSCO(用预留宽带进行实时语音传输)
L2CAP不支持可靠的广播信道

1. 通用操作　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1. L2CAP Channel

L2CAP基于信道的概念，信道的每一个端点被称为信道标识符(CID) ，不同设备间CID可复用，但本地设备CID不可复用。

以下是CID ACL-U和AMP-U链路的name space(LE-U未列出)

CID	Description	Logical Link Supported
0x0000	Null identifier
0x0001	L2CAP Signalling Channel	ACL-U
0x0002	Connectionless Channel	ACL-U
0x0003	AMP Manager Protocol	ACL-U
0x0004~0x003E	Reserved	ACL-U
0x003F	AMP Test Manager	ACL-U
0x0040~0xFFFF	Dynamically allocated	ACL-U, AMP-U

2. 设备间操作

上图说明了CID在不同设备对等L2CAP实体间通信中的使用方式。

面向连接的数据信道提供了两设备间的连接，绑定逻辑链路的CID则用于标识信道的每一端。

对于无连接的数据信道，当用于广播传输时限制了传输的方向；当用于单播传输时则没有限制(?)

部分信道都保留用做特殊目的，具体如下图
如0x0001表示Signalling Channel，用于创建和建立面向连接的数据信道，并可对这些信道的特性变化进行协商(ACL-U)

3. 层间操作

4. 操作模式

L2CAP Channels可运行在以下模式之一(~1是默认模式)
~1 基本L2CAP模式(Basic L2CAP Mode)
~2 流量控制模式(Flow Control Mode)
~3 重传模式(Retransmission Mode)
~4 加强版重传模式(Enhanced Retransmission Mode)
~5 流模式(Streaming Mode)
~6 LE Credit Based Flow Control Mode

2. 数据包格式(Data Packet Format)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Data Packet Format

L2CAP有以下几种连接类型：
~1 Connection-oriented Channels in Basic L2CAP mode
~2 Connectionless Data Channel in Basic L2CAP mode
~3 Connection-oriented Channel in Retransmission/Flow Control/Streaming Mode
~4 Connection-oriented Channels in LE Credit Based Flow Control Mode

对于不同的连接类型，数据包格式是不同的，且Information payload是基于Little Endian byte order

1. B-Frame

Length: 2 bytes，Information payload的字节数(0~65535)
Channel ID: 2 bytes，对端目的信道
Information payload: 0~65535 bytes

2. G-Frame

Length: 2 bytes，Information payload和PSM的字节数(0~65535)
Channel ID: 2 bytes, 对于无连接传输使用固定值0x0002
PSM: >= 2 bytes, Protocol/Servece Multiplexer(具体指参考Channel Identifiers)

Information payload: 0~65535 bytes

3. S-Frame/I-Frame

I-Frame用于在L2CAP实体间进行信息传输，S-Frame则用于确认I-Frame和I-Frame的重传请求

Length: 2 bytes，除Basic L2CAP外的总字节数
Channel ID: 2 bytes, 对端目的信道
L2CAP SDU Length: 2 bytes, 只出现在Start I-Frame(SAR=0x01)中，表示总的SDU长度
FCS: 2 bytes, Frame Check Sequence

Control Field有三种模式
~1 Standard Control Field: 用于Retransmission mode and Flow Control mode
~2 Enhanced Control Field: 用于Enhanced Retransmission mode and Streaming mode
~3 Extended Control Field: 用于Enhanced Retransmission mode and Streaming mode

这三种Control Mode格式如下

SAR: (2bits)Segmentation and Reassembly，指明该L2CAP是否是分段过，定义如下

TxSeq: (6/14bits)Send Sequence Number,对发送的I-Frame计数，用于分段和重组。
ReqSeq: (6/14bits)Receive Sequence Number,接收方用于应答I-Frame和请求重传
R: (1bits)Retransmission Disable Bit,用来实现Flow Control.
S: (2bits)Supervisory function,表示S-Frame的type,定义如下

P: (1bits)Poll, 置1表示从接收方征求相应
F: (1bits)Final,相应P置1的S-Frame

4. LE-Frame

字段含义与上类似

3. 信号包格式(Signaling Packet Format)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

信号包格式(Signaling Packet Format)

这里介绍的是在对端设备上两个L2CAP实体间传递的信号命令(Signaling Commands) ，这些信号命令通过Signaling Channel来传输。
对于ACL-U逻辑链路应该使用CID 0x0001, 而对于LE-U则应该使用CID 0x0005

通用的信号包格式如下

Field类似B-Frame,不详述，值得一说的是payload长度

另需要注意:
一个C-Frame通过0x0001信道可以传递多个命令，而一个C-Frame通过0x0005信道则只能传递一个命令

上图显示了信号命令的通用格式
Code: 1 byte, 指定Command的类别
Identifier: 1 byte, 用于标识一个Request和Response匹配对
Length: 2 byte, data字段的长度
Data: 0~N byte, Code字段来决定其格式

下图显示了规范所定义的Code类型，至于data的格式请参考规范vol 3-Part A-4

4. 参数配置选项(Configuration Parameter Options)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

(原文晦涩难懂，哥不甚理解)

Type: 1 byte, 定义需要被配置的参数,若不能识别则由最高位决定其行为
         0表示必须识别该选项，若无法识别则拒绝配置请求
         1表示可以跳过该选项
Length: 1 byte, 选项数据的字节数,若选项数据为空则为0
Option Data: 由Type决定其内容(不详述,见规范vol 3-Part A-5)

Type字段具体含义
1) Maximum Transmission Unit(MTU),           Type=0x01
2) Flush Timeout Option,                            Type=0x02
3) Quality of Service(Qos) Option,               Type=0x03
4) Retransmission and Flow Control Option,   Type=0x04
5) Frame Check Sequence(FCS) Option,        Type=0x05
6) Extended Flow Specification Option,          Type=0x06
7) Extended Window Size Option,                 Type=0x07

5. 状态机(State Machine)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

这里指的是面向连接信道(Connection-oriented Channel)状态机，适用于双向CID
介绍了状态(state), 引起状态变化的事件(event)及事件相对应的动作(action)

1. 状态机

如下图所示,发起请求的一方是客户机,服务器接收请求,应用层的客户既可以发起也可以接收请求

命令规则为:
两层之间的界面上(垂直方向)用下层的缩写名作前缀，为上层提供服务，如L2CA
两个同层实体之间的接口(水平方向)则使用协议缩写作为前缀，如L2CAP。
来自上层的事件称作请求Request(Req), 相应的答复称为确认Confirm(Cfm)
来自低层的事件称为指示Indication(Ind), 相应的答复称为相应Response(Rsp)

2. 事件

在L2CAP层中，只有超时事件是由本层产生

事件分为5类:
来自下层的指示(Indication)和确认(Confirm)
来自上层的请求(Request)和相应(Response)
来自对等层的数据
来自对等层的请求和相应
超时事件

3. 动作

动作可分为5类:
对上层的确认(Confirm)和指示(Indication)
对下层的请求(Request)和相应(Response)
发给对等层实体的数据传输
发给对等层的请求和相应
计时器设置

4. 信道操作状态

1) CLOSED
2) WAIT_CONNECT
3) WAIT_CONNECT_RSP
4) CONFIG
5) OPEN
6) WAIT_DISCONNECT
7) WAIT_CREATE
8) WAIT_CREATE_RSP
9) WAIT_MOVE
10) WAIT_MOVE_RSP
11) WAIT_MOVE_CONFIRM_RSP
12) WAIT_CONFIRM_RSP

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参考:
<逻辑链路控制和适配协议规范>