用户工具

站点工具


侧边栏

CC2640R2&BLE5.0开发

关于我们

入门开始

视频教程

外设驱动

开发BLE应用

工具集

其他

cc2640r2f:l2cap

逻辑链路控制和适配层协议(L2CAP)

L2CAP 运行在 HCI 之上的 Host ,实现 Host 更高层(GAP、GATT、APP)和低层协议栈之间传输数据。

该层负责在 Host 和协议栈之间把交换的数据进行分割( segmentation )和重组( reassembly )以提供协议的多路处理能力。L2CAP 允许更高级别的协议和应用程序发送和接收高达 64KB(实际受限于蓝牙设备实际内存)的上层数据包(L2CAP 服务数据单元,SDU)。

图1. L2CAP 层数据传输示意图

注意:可能还是不太明白这里的 L2CAP,简单理解就是对上层协议数据多路处理,同时提供数据缓存以及重新拆包组包的能力。

L2CAP 术语

术语 描述
L2CAP 通道 在对等设备中的两个端点之间的逻辑连,其特征在于它们的信道标识符(CID)
SDU 或 L2CAP SDU 服务数据单元:L2CAP 与上层交换的数据包,并使用本文档中规定的过程通过 L2CAP 通道透明传输
PDU 或 L2CAP PDU 协议数据单元:包含 L2CAP 协议信息字段,控制信息和/或上层信息数据的数据包
最大传输单位(MTU) 上层实体可以接受的有效载荷数据的最大大小(以八位字节为单位)(即,MTU 对应于最大 SDU 大小)。
最大 PDU 有效载荷大小(MPS) L2CAP 层实体可以接受的八位字节中的有效负载数据的最大大小(即,MPS 对应于最大 PDU 有效载荷大小)。

最大传输单位(MTU)

蓝牙低功耗协议栈支持在链路层将 L2CAP PDU 分割( segmentation )和重组( reassembly )。这种分段允许 L2CAP 和构建在 L2CAP 之上的更高级协议(如属性协议 ATT )使用更大的有效负载,从而减少与较大数据传输不断拆分开销。当使用分片时,较大的数据包直接被分割成多个链路层数据包,并由对等设备的链路层重新组合。

图2. L2CAP 分割重组数据包

L2CAP PDU 的大小决定了属性协议最大传输单元( Attribute Protocol Maximum Transmission Unit ( ATT_MTU ))。默认情况下,LE 设备 L2CAP PDU 的大小为 27 字节,意味着在单个连接事件数据包可以传输的 LE 数据包的最大字节。在这种情况下,L2CAP 协议头为 4 字节,ATT_MTU 默认大小为 23 。

注意:图 2 所示的 L2CAP ATT_MTU_SIZE 支持最大长度 251 的配置,但受限于 BLE4.0/4.1 设备硬件 LL PDU 大小 27 字节。其实 L2CAP 在 Host 层进行分割和重组,Controller 依然按照最大长度 27 进行收发。升级的 CC2640R2F BLE4.2/5.0 LE Data Length Extension 直接使能 LL PDU 的 251 字节,实现了硬件上提高数据吞吐量。

配置更大的 MTU

GATT Client 可以通过使用 GATT_ExchangeMTU() 在连接期间请求更大的 ATT_MTU 。在此过程中,客户端请求服务器其最大支持的接收 MTU 大小,服务器回复其最大支持的接收 MTU 大小进行,只有客户端可以启动此过程。当成功交换该值后,ATT_MTU 是客户端 MTU 和服务器 MTU 值的最小值。如果客户端表示可以支持 200 字节的 MTU,并且服务器响应最大大小为 150 字节,该 ATT_MTU 连接的大小为 150 。

采取以下步骤配置协议栈以支持较大的 MTU 值:

  1. 将应用程序项目中的 MAX_PDU_SIZE 预处理器符号设置为所需的值,以达到 L2CAP PDU 所需的最大大小。最大 ATT_MTU 大小总是比 MAX_PDU_SIZE 小 4 字节。
  2. 在主从设备建立连接后,调用 GATT_ExchangeMTU()(仅限 GATT 客户端)。传递给此函数的 MTU 参数必须小于或等于步骤 1 GATT Servier 中的定义 ATT_MTU
  3. 接收 ATT_MTU_UPDATED_EVENT 以验证 MTU 是否已成功更新,此更新要求调用已注册的 GATT 消息任务。

尽管可以将协议栈配置为支持 MAX_PDU_SIZE 最大 255 个字节,但每个低功耗蓝牙最初连接时都使用默认的 27 字节( ATT_MTU = 23 字节),直到交换 MTU 过程中出现更大的 MTU。必须在每个蓝牙低功耗连接上执行交换 MTU 过程,且须由客户端发起。

注意:如果启用安全连接 BLE 4.2 功能,连接时默认的 MTU 大小为 69 。详情查看 ble_user_config.h。

增加 ATT_MTU 大小可以在单个 ATT 数据包中发送更多数据。单个数据包中发送的最长属性为( ATT_MTU - 1 )个字节。如果是通知,则有额外的长度限制。如果一个属性值的长度为 100 个字节,则得到整个属性需要读取请求来获取第一个( ATT_MTU - 1 )字节,然后是多个读取 blob 请求以获得后续( ATT_MTU - 1 )字节。如果传输整个 100 字节的有效载荷数据,默认 ATT_MTU 值为 23 字节,需要五个请求或响应过程,每个字节返回 22 个字节。如果执行了交换 MTU 过程,并且将 ATT_MTU 配置为 101 字节(或更大),则可以在单个读取请求或响应过程中读取整个 100 个字节。

注意:由于内存和处理的限制,并不是所有的蓝牙低功耗系统都支持更大的 MTU 尺寸。在定义系统的行为时,需要了解预期对等设备的功能。如果对等设备的能力未知,请设计系统使用默认的 27 字 L2CAP PDU/23 字节 ATT_MTU 大小。例如,发送长度大于 20 字节( ATT_MTU - 3 )字节的通知会导致在不支持较大 MTU 大小的设备上截断数据。

L2CAP 通道

L2CAP 基于信道,信道的每个端点由信道标识符( CID )标识。有关 L2CAP 信道标识符的更多详细信息,请参阅蓝牙核心规范版本 5.0 的“信道标识符”部分([第 3 卷,第 A 部分,第 2.1 节))。

信道可分为固定和动态信道。例如,通过 GATT 协议交换的数据使用信道 0x0004 。动态分配的 CID 以标识逻辑链路和本地端点。本地端点必须在 0x0040 到 0xFFFF 之间,该端点用于以下部分中描述的面向连接的 L2CAP 通道。

L2CAP 面向连接的通道( CoC )示例

蓝牙低功耗协议栈 SDK 提供 API 来创建 L2CAP CoC 通道,用于支持此功能的两个蓝牙低功耗设备之间双向传输数据,该功能默认在协议栈中启用。下图 3 显示了一个简单的连接,使用 L2CAP 面向连接的通道基于 LE 信用流量控制模式让数据在主机和从机之间交换。

图3. 主从机双向交换数据

加入我们

文章所有代码、工具、文档开源。加入我们QQ群 591679055获取更多支持,共同研究CC2640R2F&BLE5.0。

CC2640R2F&BLE5.0-乐控畅联 © Copyright 2017, 成都乐控畅联科技有限公司.

cc2640r2f/l2cap.txt · 最后更改: 2019/08/29 19:58 由 jaylee