蓝牙连接过程

小牛

   首先，主设备（master,即发起连接的设备）会寻呼（page）从设备（slave,接收连接的设备），master会以跳频的方式去寻呼slave, slave会固定间隔地去扫描（scan）外部寻呼，即page scan，当scan 到外部page时便会响应response该page,这样两个设备之间便会建立link的连接，即ACL链路的连接。当ACL 链路连接建立后，主设备会发起channel的连接请求，即L2CAP的连接。建立L2CAP的连接之后，主设备采用SDP去查询从设备的免提服务，从中得到rfcomm的通道号，然后主设备会发起rfcomm的连接请求建立rfcomm的连接。然后就建立了应用的连接。
1. 蓝牙设备的发现和同步：
        蓝牙设备在建立连接以前，通过在固定的一个频段内选择跳频频率或由被查询的设备地址决定,迅速交换握手信息时间和地址,
        快速取得设备的时间和频率同步。建立连接后,设备双方根据信道跳变序列改变频率,使跳频频率呈现随机特性。
        蓝牙定义了32个频点为一个频段, 划分为79个子频段，工作的频段及跳频顺序取决于所输入的蓝牙主控设备时钟CLK
        和主控设备地址的最低28比特有效位
（1）查询扫描状态(inquiry)
        查询设备每隔一段时间发送一个新的频率来发送查询，被查询设备每隔1.28s选择一次新的监听频率。
        查询和被查询设备使用通用查询接入码（鉴权过程），作为查询地址。产生的32个查询跳变序列均匀分布在79个频率信道上。

（2）寻呼扫描状态(page)（需要知道mac地址，发起连接的设备（主设备）知道要连接设备的地址。）
        蓝牙设备通过寻呼来呼叫其它的设备加入其所在的微微网,寻呼设备每隔312.5微秒选择一个新的频率来发送寻呼,
        在寻呼扫描时,被寻呼设备每隔1.28s选择一个新的监听频率。
        寻呼和被寻呼设备使用被寻呼设备地址(BT_ADDR)的低28个比特位,产生的寻呼跳变序列(paging –hopping  sequence)
        是一个定义明确的周期序列,它的各个频点均匀分布在2.4G的79个频率信道上。

（3）连接状态：
        在当前状态下, 蓝牙通信设备双方每隔625微秒改变一个频率，使用主设备地址的最低28位有效位,
        产生的信道跳变序列(Channel hopping sequence)周期非常长,而且79跳变序列在任何的一小段时间内都是接近均匀分布的。

        Page：这个子状态就是我们通常称为的连接(寻呼)，进行连接/激活对应的slave的操作我们就称为page。
        它是指：发起连接的设备（主设备）知道要连接设备的地址。所以可以直接传呼。（想想传呼机，要知道号码才行）。

        Page scan：这个子状态是和page对应的，它就是等待被page的slave所处的状态，
        换句话说，若想被page到，我们就要处于page scan的状态。

        inquiry：这就是我们通常所说的扫描状态，这个状态的设备就是去扫描周围的设备。它是不知道周围有什么设备，要去查询（调查），类似于广播（吆喝）。
        处于Inquiry Scan的设备可以回应这个查询。再经过必要的协商之后，它们就可以进行连接了。
       
        发现过程通常包括大约12秒的查询扫描，然后对每个新设备进行页面扫描，以检索其蓝牙名称。
        The discovery process usually involves an inquiry scan of about 12 seconds,
        followed by a page scan of each new device to retrieve its Bluetooth name.

        1. inquiry
        作用：让蓝牙芯片进入发现周围蓝牙设备的模式，它的返回值是周围蓝牙设备的信号。
        对应的HCI命令：HCI_inquiry:属于连接控制命令，搜索一次时长为12.8s.
       
        2. inquiry scan
        作用：蓝牙设备开启inquiry scan模式，才能够被别的蓝牙设备搜索到。
       
        3. Page
        作用：发起连接的蓝牙设备向被连接的蓝牙设备发起连接请求或者认证,请求即是一次page动作。
        即，手机点击请求连接目标蓝牙耳机的过程中发送的很多命令都会进行page的动作。
        Page的超时时间如下：最大是40.9秒，最小是0.625ms
        当远端设备没有超时时间内没有返回Page Response时，返回Page Timeout事件。

        4. page scan
        作用：蓝牙设备开启page scan模式，才能够相应其他蓝牙设备的连接请求。例如蓝牙耳机只有处于page scan才允许其他设备来连接。
        Page scan是一个状态，只有蓝牙耳机处于page scan状态，手机才有可能连接成功

2、蓝牙状态转换过程
        1) （master）寻呼另外（slave），此时处于寻呼状态。（Page ）
        （需要知道mac地址，发起连接的设备（主设备）知道要连接设备的地址。）
        master采用调频的方式寻呼slave;
        2) slave接收到master该寻呼，此时slave处于寻呼扫描状态。（Page Scan ）
        3) slave发送对master的回复，此时处于slave响应状态。（Slave Response ）
        4) master发送FHS包到slave，此时处于master响应状态。（Master Response ）
        5) slave发送第二个回复给master，此时处于slave响应状态（Slave Response ）
        6) slave和master切换并采用源信道的参数，此时处于master响应状态和slave响应状态。
       
        inquiry：这就是我们通常所说的蓝牙搜索设备，这个状态的设备就是去扫描周围的设备
        处于inquiry Scan的设备可以回应这个查询。再经过必要的协商之后，它们就可以进行连接了。
        此处需要说明的是：Inquiry之后，不需要进入Page就可以连接上设备。
        inquiry scan：这就是我们通常看到的可被发现的设备。体现在上层就是我们在android系统中点击设备可被周围什么发现，那设备就处于这样的状态。

3、手机和免提设备之间建立连接
        当slave scan到外部page时便会响应response该page,这样两个设备之间便会建立link的连接，即ACL链路的连接。
        当ACL 链路连接建立后，主设备会发起channel的连接请求，即L2CAP的连接，建立L2CAP的连接之后，
        主设备采用SDP去查询从设备的免提服务，从中得到rfcomm的通道号，然后主设备会发起rfcomm的连接请求建立rfcomm的连接。
        然后就建立了应用的连接。
        即link establish（Acl链路连接）->channel establish(L2CAP连接)->rfcomm establish（两个不同设备上的应用程序之间保证一条完整的通信路径）->connection

THE_GREAT_WALL

这个帖子写的太棒了！总是看见代码里面写的page ，inquiry，都不知道是干嘛的，狠狠的解惑了！感谢大佬的知识分享！