【android bluetooth 协议分析 01】【HCI 层介绍 1】【hci_packets.pdl 介绍】

在 AOSP 的蓝牙协议栈 (Gabeldorsche) 中,hci_packets.pdl 是一个 协议描述语言文件,用于定义 HCI (Host Controller Interface) 层的数据包结构和通信协议。以下是详细解析:


1. 文件作用

  • system/gd/hci/hci_packets.pdl

  • 协议自动化生成 :通过 .pdl 文件定义蓝牙 HCI 命令/事件/数据包的二进制格式

  • 跨语言支持:生成 C++/Java 等语言的协议解析/构建代码

  • 保证一致性:避免手动编写协议代码导致的错误

关键定义示例:


OpCode 枚举定义

pdl 复制代码
enum OpCode : 16 {
	RESET = 0x0C03, // 规范定义的原始操作码
}
  • 作用:定义 HCI 命令的操作码(OpCode)

  • 语法

    • enum 声明枚举类型

    • : 16 表示用 16 位存储(蓝牙规范要求)

    • RESET = 0x0C03

      • 0x0C03 是蓝牙规范定义的 Reset 命令码

      • 高 6 位 0x03 是 OGF(Opcode Group Field)

      • 低 10 位 0x03 是 OCF(Opcode Command Field)

pdl 复制代码
enum OpCodeIndex : 16 {
  RESET = 57, // 将 RESET 命令映射到索引 57
}
  • : 16:索引值用 16 位整数存储(实际索引通常远小于此范围)
  • RESET = 57:表示 RESET 命令在内部数组中的位置为 57

核心作用

  • 二级映射 :将 OpCode(如 0x0C03)转换为更紧凑的 数组索引 (如 57),优化内存和访问效率

  • 快速查找:通过数字索引快速定位命令处理器(替代哈希表或线性搜索)

  • 代码生成:为自动生成的代码提供命令编号与索引的映射关系

和 OpCode 的关系:

pdl 复制代码
enum OpCode : 16 {
  RESET = 0x0C03,  // 规范定义的原始操作码
}

packet Reset : Command (op_code = RESET, op_code_index = RESET) {}
  • 双绑定机制

    1. op_code :协议规范定义的原始值(如 0x0C03

    2. op_code_index :内部优化的数组索引(如 57

  • 编译时关联:代码生成工具会确保两者正确匹配


pdl 复制代码
packet Reset : Command (op_code = RESET) {
}
  • 作用:声明 Reset 命令的数据结构

  • 语法

    • packet 声明一个协议数据包

    • : Command 表示这是 HCI 命令类型

    • (op_code = RESET) 绑定到前面定义的枚举值

    • {} 表示此命令无附加参数

pdl 复制代码
test Reset {
  "\x03\x0c\x00",
}
  • 二进制解释

    • 03 0c:小端格式的 0x0C03(Reset 命令码)

    • 00:无参数填充

pdl 复制代码
packet ResetComplete : CommandComplete (command_op_code = RESET) {
  status : ErrorCode,
}
  • 作用:定义命令完成事件的数据结构

  • 语法

    • : CommandComplete 表示这是命令完成事件

    • (command_op_code = RESET) 关联对应的命令

    • status : ErrorCode

      • 字段名 status

      • 类型 ErrorCode(通常是 8 位错误码枚举)

pdl 复制代码
test ResetComplete {
  "\x0e\x04\x01\x03\x0c\x00",
  "\x0e\x04\x01\x03\x0c\x01", // unknown command
}
  • 二进制解释

    • 0e:事件码(Command Complete)

    • 04:参数总长度

    • 01:允许发送的 HCI 命令数

    • 03 0c:对应的命令码(小端)

    • 00/01:状态码(成功/未知命令)

关键语法规则

语法元素 说明
enum Name : bits 定义枚举类型,指定存储位数
packet Name : Type 定义数据包,继承特定基类(Command/Event等)
field : Type 定义字段,类型可以是基础类型或自定义枚举
test 定义二进制测试用例
(key=value) 属性绑定(如关联命令与操作码)

2. 编译流程

.pdl 文件通过 Packet Framework 工具链处理,具体步骤:

编译阶段

system/gd/Android.bp

makefile 复制代码
genrule {
    name: "BluetoothGeneratedPackets_h",
    tools: [
        "bluetooth_packetgen",
    ],
    cmd: "$(location bluetooth_packetgen) --include=packages/modules/Bluetooth/system/gd --out=$(genDir) $(in)",
    srcs: [
        "hci/hci_packets.pdl",
        "l2cap/l2cap_packets.pdl",
        "security/smp_packets.pdl",
    ],
    out: [
        "hci/hci_packets.h",
        "l2cap/l2cap_packets.h",
        "security/smp_packets.h",
    ],
}
字段 说明
name 规则名称:BluetoothGeneratedPackets_h
tools 使用的工具:bluetooth_packetgen (协议代码生成器)
cmd 实际执行的命令,包含: • 工具路径 $(location) • 输入参数 --include • 输出目录 --out • 输入文件 $(in)
srcs 输入的协议描述文件: • HCI 层 (hci_packets.pdl) • L2CAP 层 (l2cap_packets.pdl) • 安全层 (smp_packets.pdl)
out 生成的头文件输出路径

Build System bluetooth_packetgen hci_packets.pdl l2cap_packets.pdl smp_packets.pdl genDir 调用工具 解析协议描述 解析协议描述 解析协议描述 生成 h/l2cap/smp_packets.h Build System bluetooth_packetgen hci_packets.pdl l2cap_packets.pdl smp_packets.pdl genDir

  1. 输入.pdl 文件定义协议格式(字段、长度、类型等)

  2. 处理bluetooth_packetgen 工具解析描述文件

  3. 输出:生成类型安全的 C++ 头文件

其他模块通过 generated_headers 依赖这些生成的头文件:

makefile 复制代码
cc_library {
    name: "libbluetooth_gd",
    defaults: [
        "libbluetooth_gd_defaults", # 依赖它
    ],
    apex_available: [
        "com.android.bluetooth",
    ],
    min_sdk_version: "31",
}


cc_defaults {
    name: "libbluetooth_gd_defaults",

	generated_headers: [
        "BluetoothGeneratedPackets_h", # 这里
    ],
}

3. 生成代码结构

  • out/soong/.intermediates/packages/modules/Bluetooth/system/gd/BluetoothGeneratedPackets_h/gen/hci/hci_packets.h

生成的代码会包含:

c 复制代码
class ResetBuilder : public CommandBuilder
{
public:
    virtual ~ResetBuilder() = default;
    static std::unique_ptr<ResetBuilder> Create()
    {
        auto builder = std::unique_ptr<ResetBuilder>(new ResetBuilder());
        return builder;
    }

#if defined(PACKET_FUZZ_TESTING) || defined(PACKET_TESTING) || defined(FUZZ_TARGET)
    static std::unique_ptr<ResetBuilder> FromView(ResetView view) { return ResetBuilder::Create(); }
#endif

protected:
    void SerializeHeader(BitInserter &i) const { CommandBuilder::SerializeHeader(i); }

    void SerializeFooter(BitInserter &i) const { CommandBuilder::SerializeFooter(i); }

public:
    virtual void Serialize(BitInserter &i) const override
    {
        SerializeHeader(i);
        SerializeFooter(i);
    }

protected:
    size_t BitsOfHeader() const { return 0 + CommandBuilder::BitsOfHeader(); }

    size_t BitsOfFooter() const { return 0 + CommandBuilder::BitsOfFooter(); }

public:
    virtual size_t size() const override { return (BitsOfHeader() / 8) + (BitsOfFooter() / 8); }

protected:
    explicit ResetBuilder() : CommandBuilder(OpCode::RESET /* op_code_ */) {}
};
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