[摘要]: 本文主要論述基於android 6.0的藍芽上層(Java層)通話機制;總結了藍芽通話框架,並且給出了接聽電話的詳細的流程圖;最後說明了apk的實現以及總結了藍芽/android 相關的知識點。

1, 藍芽框架

主要程式碼路徑:

路徑1: frameworks\base\core\java\android\bluetooth\  

藍芽相關介面,藍芽各種功能的發起點。

路徑2:packages\apps\Bluetooth\src\com\android\bluetooth\  

獨立的Bluetooth.apk,裡面包含藍芽相關的各種服務,是java層和C/C++層的橋樑。

路徑3: packages\apps\Bluetooth\jni\

  呼叫底層C/C++實現各種藍芽功能,並且反饋給java層。

在路徑2裡面還有各種相互獨立的java程式碼包,每一個包都包含一個協議,實現一個具體的功能:

btservice: 統一管理,控制其他服務。

a2dp: 和藍芽耳機,音訊有關,比如聽歌等。

avrcp: 音訊/視訊通過連線的藍芽控制,比如放歌時控制暫停等。

gatt：低功耗BLE有關,比如藍芽按鍵。

hdp: 藍芽醫療有關

hfp和hfpclient : 藍芽通話有關,比如藍芽通話的相關操作

hid: 藍芽鍵盤鍵盤/滑鼠

map: 同步藍芽簡訊相關

opp: 藍芽傳輸,比如傳輸檔案等

pan: 個人區域網

pbap: 同步電話本,比如聯絡人/通話記錄等

sap : 藍芽通話,主要和SIM卡相關

sdp: 藍芽服務發現/獲取相關

這12個包分別實現了12中藍芽功能,大多數以服務的形式存在,執行在Bluetooth.apk中。不僅如此,還具有以下特點:

1,每一個服務相互獨立,互相毫無任何影響, 繼承自 ProfileService,由

AdapterService服務統一管理。

2,每一個服務在路徑1中都存在對應的客戶端類,通過Binder進行跨程序通訊。

3,每一個服務在路徑3中都存在對應的C/C++類,通過JNI機制互相呼叫。

4,每一個服務的啟動,對應的Binder以及JNI機制的呼叫原理,方法,流程幾乎都是一樣的。

下面以藍芽通話功能為例來解析相關介面以及程式碼實現框架圖。

2 藍芽通話框架

2.1 相關類的說明

藍芽通話上層程式碼主要分為3個部分:

1,藍芽api相關程式碼, 路徑4: frameworks\base\core\java\android\bluetooth\

主要有2個類

BluetoothHeadsetClient.java主要負責藍芽通話的相關動作,比如接聽等等

BluetoothHeadsetClientCall.java主要負責藍芽通話的狀態,比如是來電還是去電等等。

2,藍芽服務端的相關程式碼,路徑5:

packages\apps\Bluetooth\src\com\android\bluetooth\hfpclient\

有3個類

HeadsetClientHalConstants.java類裡面只是定義了一些int/boolean 型別的值。

HeadsetClientService.java從名字就知道它是一個服務,它的設計很有意思,裡面還有一個BluetoothHeadsetClientBinder內部類,該內部類主要負責和

BluetoothHeadsetClient進行跨程序通訊。另外,HeadsetClientService也是

BluetoothHeadsetClientBinder和HeadsetClientStateMachine之間的橋樑。

HeadsetClientStateMachine是一個狀態機,即管理連線的狀態也是通話時java和C/C++之間的橋樑,通過JNI機制和com_android_bluetooth_hfpclient 裡面的方法互相呼叫。

3,JNI相關程式碼,路徑6: packages\apps\Bluetooth\jni\

有1個檔案: 

com_android_bluetooth_hfpclient  藍芽通話動作,撥號/接聽/結束通話/拒接 實際的執行者。

DialerBTHfpService服務是開機之後啟動的。

2.2類圖

圖一 類圖

BluetoothHeadsetClient是一個api,由第三方apk直接呼叫,可以進行撥號/接聽/拒接/結束通話操作,對應的方法依次為dial()/acceptCall()/rejectCall()/terminateCall().

HeadsetClientService是一個服務, BluetoothHeadsetClientBinder是它的內部類, BluetoothHeadsetClientBinder是BluetoothHeadsetClient在HeadsetClientService中的代理,通過aidl進行方法的呼叫。

Connected(已連線狀態)是HeadsetClientStateMachine 的其中一種狀態,通話的相關操作都建立在已連線狀態之上,其它三種狀態為Disconnected, Connecting,

AudioOn狀態。HeadsetClientService 根據不同的方法給狀態機發送不同的訊息,最後通過HeadsetClientStateMachine根據JNI機制呼叫

com_android_bluetooth_hfpclient.cpp對應的方法,最後呼叫底層C/C++ 來真正的實現撥號/接聽/拒接/結束通話操作。

撥號/接聽/拒接/結束通話方法呼叫的流程完全是一模一樣的,下小節給出接聽方法具體呼叫的完整流程圖。

2.3流程圖

圖二 接聽電話流程圖

除了dial 方法最後呼叫從C/C++ dialNative之外,其它的3個方法最後都是呼叫handleCallActionNative,只是引數不同而已。

撥號/接聽/拒接/結束通話都是主動完成的,那麼如果有來電,對方接通電話或者對方結束通話電話,我們怎麼知道呢？這些都是com_android_bluetooth_hfpclient.cpp通過JNI機制呼叫通話狀態機的方法sendCallChangedIntent,將電話的狀態(包含在

BluetoothHeadsetClientCall.java中)通過廣播發送出來,第三方apk監聽狀態就可以進行相應的操作了。具體的來電流程圖如下:

 圖三 來電流程圖

3 藍芽通話apk說明

在自己的apk中,只需要做2件事情就可以完成藍芽通話的幾乎所有動作,

1,根據上一小節的論述,註冊BluetoothHeadsetClientCall相關廣播,監聽來電/接通/對方結束通話的狀態,獲取藍芽電話的相關資訊,比如號碼,裝置資訊等等。

比如,如果收到來電廣播,就可以根據BluetoothHeadsetClientCall獲取來電的號碼等資訊,然後顯示來電介面。

2,通過BluetoothAdapter 獲取並且初始化BluetoothHeadsetClient物件,然後就可以直接呼叫dial()/acceptCall()/rejectCall()/terminateCall() 方法進行撥號/接聽/拒接/結束通話的操作了。

4, 小節

利用api實現藍芽通話不是很難,但是如果弄清楚具體的藍芽通話機制以及細節甚至藍芽相關功能,這就得下功夫了,關於藍芽,還可以進一步研究的android知識點以及藍芽涉及的上層java要點如下:

1,基本藍芽功能:開啟/關閉/掃描/配對/連線

2,藍芽功能:通過藍芽傳輸檔案/藍芽鍵盤/藍芽醫療服務/藍芽同步聯絡人等等

3,android知識:跨程序通訊機制/JNI機制/反射機制/狀態機機制等等。

實際開發過程

公司用的是android8.1的原始碼，系統api有改動，改動的地方會稍微標明一下。我是在系統原始碼上開發的，所以有些類或者[email protected]了 在開發工具上會報錯，但是可以編譯通過。如果是純應用上層需要利用反射，有一部分功能需要移植程式碼。

車載藍芽主要是實現藍芽電話，藍芽音樂，同步通訊錄。這些功能都是用到藍芽的配置檔案協議。下面簡單介紹一下這幾個協議。

1.HFP(Hands-free Profile)，讓藍芽裝置可以控制電話，如接聽、結束通話、拒接、語音撥號等，拒接、語音撥號要視藍芽耳機及電話是否支援。

2.A2DP(Advanced Audio Distribution Profile)是藍芽的音訊傳輸協議，典型應用為藍芽耳機。A2DP協議的音訊資料在ACL Link上傳輸。

3.AVRCP(Audio/Video Remote Control Profile)作用是支援CT控制TG，具體來說如果手機和一個藍芽音箱裝置連線上了，那麼音箱可以控制手機播放/暫停/切歌以及獲得手機上播放歌曲的資訊，如專輯，歌名，歌手，時長等資訊。

4.PBAP(Phone Book Access Profile)訪問下載通訊錄以及通話記錄。

以上是簡單介紹這些協議的用途，想具體瞭解可以分別取查資料，這方面資料很多。

一.開啟藍芽，查詢藍芽裝置，連線藍芽協議。

要使用藍芽必須先在檔案清單加許可權

<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/>

    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>

檢測裝置藍芽是否開啟，沒有可以自動開啟，也可以請求，給使用者提示，讓使用者自己開啟。

查詢藍芽之前可以先檢視是否有以前繫結過的藍芽裝置

Set<BluetoothDevice> devices = mBluetoothAdapter.getBondedDevices();
    	if (devices != null && devices.size() > 0) {
    		for (Iterator<BluetoothDevice> it = devices.iterator(); it.hasNext();) {
    			BluetoothDevice device = it.next();
    			if (device != null) {
    			    addBluetoothDevice(device);	
    			}
			}
    	}

mBluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetoothAdapter = mBluetoothManager.getAdapter();
if (!mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
   mBluetoothAdapter.enable();
}

查詢藍芽可以先查詢低功耗藍芽，一般查詢時間為8-10秒，然後再查詢經典藍芽。兩種查詢用的api不同，先說一下查詢低功耗藍芽裝置。

拿到BluetoothLeScanner：mBluetoothLeScanner = mBluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();

呼叫startScan，引數為ScanCallback物件，它裡面有各種回撥，根據自己的需求實現。

private final ScanCallback scanCallback = new ScanCallback() {
        @Override
        public void onScanResult(int callbackType, ScanResult result) {
            super.onScanResult(callbackType, result);
            if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) {
                BluetoothDevice device = result.getDevice();
                Log.i(TAG, "scan succeed device ==  " +device);
                addBluetoothDevice(device);
            }
        }

        @Override
        public void onBatchScanResults(List<ScanResult> results) {
            super.onBatchScanResults(results);
            if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP){
                for (ScanResult result: results){
                	Log.i(TAG, "scan succeed device ==  " +result.getDevice());
                    addBluetoothDevice(result.getDevice());
                }
            }
        }

        @Override
        public void onScanFailed(int errorCode) {
            super.onScanFailed(errorCode);
            Log.i(TAG,"scan fail");
        }
    };

檢視經典藍芽直接使用BluetoothAdapter的startDiscovery方法，註冊BluetoothDevice.ACTION_FOUND廣播接收搜尋到的藍芽裝置。使用intent.getParcelableExtra(BluetoothDevice.EXTRA_DEVICE)可以得到BluetoothDevice。

接著連線裝置，連線裝置之前需要繫結裝置，就是確認雙方裝置的存在通過相同祕鑰，如果需要訪問通訊錄，需要勾選許可權。

可以先判斷BluetoothDevice的狀態，如果狀態為BluetoothDevice.BOND_NONE，呼叫bluetoothDevice.createBond()進行繫結。

講連線之前說一下自己踩過的坑，也不能說是坑，自己能力不足所以花了不少時間。開始我以為連線藍芽需要socket通訊，查google文件說要   兩臺裝置一臺充當客戶端一臺充當服務端，然後用io流傳輸資料。我一直在糾結，我只能操作車載應用，使用者手機安裝不了我開發的應用，那這怎麼連線呢。後來看到系統setting有連線藍芽的效果就果斷去setting的Bluetooth模組檢視連線藍芽的程式碼，終於找到了。在frameworks\base\packages\SettingsLib\src\com\android\settingslib\bluetooth中專門有個類儲存管理藍芽裝置CachedBluetoothDevice.java，他連線遠端藍芽裝置就是

synchronized void connectInt(LocalBluetoothProfile profile) {
        if (!ensurePaired()) {
            return;
        }
        if (profile.connect(mDevice)) {
            if (Utils.D) {
                Log.d(TAG, "Command sent successfully:CONNECT " + describe(profile));
            }
            return;
        }
        Log.i(TAG, "Failed to connect " + profile.toString() + " to " + mName);
    }

LocalBluetoothProfile是一個介面，各種協議的封裝者實現了該介面，例如HfpClientProfile它裡面封裝的是BluetoothHeadsetClient，就是HFP協議。主要看它的connect方法

   @Override
    public boolean connect(BluetoothDevice device) {
        if (mService == null) return false;
        List<BluetoothDevice> srcs = getConnectedDevices();
        if (srcs != null) {
            for (BluetoothDevice src : srcs) {
                if (src.equals(device)) {
                    // Connect to same device, Ignore it
                    Log.d(TAG,"Ignoring Connect");
                    return true;
                }
            }
        }
        return mService.connect(device);
    }

先獲取已連線的藍芽裝置，如果藍芽裝置已連線返回true,不在列表中則呼叫BluetoothHeadsetClient的connect方法。接著看下這個BluetoothHeadsetClient怎麼例項化。

mLocalAdapter.getProfileProxy(context, new HfpClientServiceListener(),
                BluetoothProfile.HEADSET_CLIENT);

通過BluetoothAdapter的getProfileProxy方法去請求這個協議物件。

private final class HfpClientServiceListener
            implements BluetoothProfile.ServiceListener {

        @Override
        public void onServiceConnected(int profile, BluetoothProfile proxy) {
            if (V) Log.d(TAG,"Bluetooth service connected");
            mService = (BluetoothHeadsetClient) proxy;
            // We just bound to the service, so refresh the UI for any connected HFP devices.
            List<BluetoothDevice> deviceList = mService.getConnectedDevices();
            while (!deviceList.isEmpty()) {
                BluetoothDevice nextDevice = deviceList.remove(0);
                CachedBluetoothDevice device = mDeviceManager.findDevice(nextDevice);
                // we may add a new device here, but generally this should not happen
                if (device == null) {
                    Log.w(TAG, "HfpClient profile found new device: " + nextDevice);
                    device = mDeviceManager.addDevice(mLocalAdapter, mProfileManager, nextDevice);
                }
                device.onProfileStateChanged(
                    HfpClientProfile.this, BluetoothProfile.STATE_CONNECTED);
                device.refresh();
            }
            mIsProfileReady=true;
        }

        @Override
        public void onServiceDisconnected(int profile) {
            if (V) Log.d(TAG,"Bluetooth service disconnected");
            mIsProfileReady=false;
        }
    }

監聽返回狀態，賦值。其實不僅僅是BluetoothHeadsetClient，BluetoothA2dpSink等等請求方式一模一樣，引數不同。看到這個之後恍然大悟，車載藍芽實現的功能不需要進行socket通訊，只需要連線這些協議。

好了，整理一下連線過程，先拿到BluetoothAdapter，呼叫getProfileProxy方法請求協議，第三個引數為協議的種類，都定義在BluetoothProfile中，例如BluetoothProfile.AVRCP_CONTROLLER（藍芽控制協議），BluetoothProfile.A2DP_SINK（音訊協議）。實現BluetoothProfile.ServiceListener介面，監聽返回狀態。如果返回成功得到物件，就可以呼叫connect（BluetoothDevice device）連線。

mAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();

mAdapter.getProfileProxy(mContext, new ProxyServiceListener(), BluetoothProfile.AVRCP_CONTROLLER);
		mAdapter.getProfileProxy(mContext, new ProxyServiceListener(), BluetoothProfile.A2DP_SINK);

private final class ProxyServiceListener implements BluetoothProfile.ServiceListener {

		@Override
		public void onServiceConnected(int profile, BluetoothProfile proxy) {
			Log.d(TAG,"Bluetooth service connected profile == "+profile);
			if (profile == BluetoothProfile.AVRCP_CONTROLLER) {
				isAvrcpProfileReady = true;
				mAvrcpCt = (BluetoothAvrcpController)proxy;
				Log.d(TAG, "AvrcpController Profile Proxy Connected");
			} 
			if (profile == BluetoothProfile.A2DP_SINK) {
				isA2dpProfileReady = true;
				mA2dpSink = (BluetoothA2dpSink)proxy;
				Log.d(TAG, "BluetoothA2dpSink Profile Proxy Connected");
			}
		}

		@Override
		public void onServiceDisconnected(int profile) {
			if (profile == BluetoothProfile.AVRCP_CONTROLLER) {
				isAvrcpProfileReady = false;
				mAvrcpCt = null;
				Log.d(TAG, "AvrcpController Profile Proxy Disconnected");
			}
			if (profile == BluetoothProfile.A2DP_SINK) {
				isA2dpProfileReady = false;
				mA2dpSink = null;
				Log.d(TAG, "BluetoothA2dpSink Profile Proxy Disconnected");
			}
		}
	}

public boolean connect(BluetoothDevice device) {
		if (null != mA2dpSink) {
			return mA2dpSink.connect(device);
		}
		Log.i(TAG, "mA2dpSink == null");
		return false;
	}