Requisitos de HCI

A Host Controller Interface (HCI) é usada para interagir com um controlador Bluetooth.

Este documento fornece uma lista de requisitos de Bluetooth (BT) e Bluetooth Low Energy (BLE) HCI. O objetivo é que os fornecedores de pilha Host BT e fornecedores de controladores BT estejam em conformidade com esses requisitos de plataforma para usar o conjunto de recursos descrito abaixo.

Este documento refere-se à Especificação Bluetooth Core 5.2 como "especificação". A Especificação Bluetooth Core 5.2 está disponível no site da Bluetooth SIG junto com outros documentos adotados.

Visão geral do projeto

Capacidades e configuração do chip

Como uma plataforma aberta, o Android tem uma matriz de lançamentos de software, OEMs, fornecedores e recursos de plataforma e chip.

Para gerenciar o cenário variado e gerenciar as migrações, uma filosofia de design que permite que os controladores BT exponham seus recursos (além da Especificação Bluetooth Core 5.2 padrão) é descrita neste documento. A pilha BT do host pode usar esses recursos para determinar quais recursos habilitar.

Suportando padrões abertos

Um dos objetivos do Android é oferecer suporte a padrões abertos após a ratificação em uma especificação Bluetooth. Se um recurso descrito abaixo se tornar disponível nos métodos HCI padrão em uma especificação futura do Bluetooth, nos inclinaremos a tornar essa abordagem o padrão.

Recursos específicos do fornecedor

Comando específico do fornecedor: LE_Get_Vendor_Capabilities_Command

Campo de comando OpCode (OCF): 0x153

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

Lote de resultados de verificação

Um objetivo do projeto é aprimorar a forma como as notificações de eventos de resposta de varredura do Bluetooth LE são entregues ao host, a fim de economizar energia no host.

Ao reduzir a frequência com que o controlador notifica o processador do aplicativo host para verificar os resultados, o processador do aplicativo host pode permanecer inativo/em espera por mais tempo. Isso reduz o consumo de energia no host. O parâmetro de retorno total_scan_results_storage de LE_Get_Vendor_Capabilities_Command indica a capacidade do chip para armazenamento dos resultados da varredura.

Este recurso se concentra no gerenciamento e configuração do recurso de armazenamento de resultados de varredura LE no controlador Bluetooth. O armazenamento é usado para agrupar temporariamente dados de anúncios e digitalizar dados e metadados que são recebidos pelo controlador para entrega posterior ao host.

O firmware deve suportar dois tipos de lotes, que podem ser ativados simultaneamente:

• Truncado. Contém os seguintes elementos de informação: {MAC, TX Power, RSSI, Timestamp}
• Completo. Contém os seguintes elementos de informação: {MAC, TX Power, RSSI, Timestamp, Adv Data, Scan Response}

LE_Batch_Scan_Command

OCF: 0x156

Um evento Command Complete será gerado para este comando. Ativar o recurso específico do cliente não inicia a digitalização.

LE_Batch_Scan_Command: Ativar recurso específico do cliente

Sub OCF: 0x01

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

LE_Batch_Scan_Command: definir o subcomando do parâmetro de armazenamento de digitalização em lote

Sub OCF: 0x02

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

LE_Batch_Scan_Command: Definir o subcomando Batch Scan Param

Sub OCF: 0x03

Este subcomando iniciará a digitalização em lote, se ativado. Na verificação truncada, os resultados são armazenados em formato truncado, onde a chave exclusiva para estilo truncado = { BD_ADDR, intervalo_scan}. Isso significa que apenas um BD_ADDR will gravado para cada intervalo de varredura. O registro a ser mantido para o modo Truncado é o seguinte: { BD_ADDR , Tx Power, RSSI, Timestamp}

Quando o modo Completo estiver habilitado, a varredura ativa será usada e as Respostas de Varredura serão registradas. A chave exclusiva de estilo completo = {MAC, pacote de anúncios}, independentemente do intervalo de verificação. O registro a ser mantido para o modo Completo é { BD_ADDR , Tx Power, RSSI, Timestamp, Ad packet, Scan Response}. No estilo Full, o mesmo pacote AD, quando visto várias vezes em diferentes intervalos de varredura, é registrado apenas uma vez. No entanto, no modo truncado, é a visibilidade de BA_ADDR em diferentes intervalos de varredura que interessa (uma vez por intervalo de varredura). O RSSI é o valor médio de todas as duplicatas de um anúncio único dentro de um intervalo de varredura.

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

LE_Batch_Scan_Command: Ler subcomando de resultados de varredura em lote

Sub OCF: 0x04

Um evento Command Complete será gerado para este comando. Quando o host emite este comando, todos os resultados no controlador podem não caber em um evento Command Complete. O host irá iterar emitindo este comando até que os resultados correspondentes no evento Command Complete indiquem 0 no número de registros, o que indica que o controlador não possui mais registros para se comunicar com o host. Cada evento Comando Completo pode conter vários registros de apenas um tipo de dados (Completo ou Truncado).

As referências de tempo do controlador e do host não são sincronizadas. A unidade do timestamp é 50ms. O valor do carimbo de data/hora é baseado quando o Read_Batch_Scan_Results_Sub_cmd é fornecido pelo host. Se a hora de chegada de um comando for T_c no firmware, a hora real em que o carimbo de data/hora foi obtido no firmware é T_fw . O tempo de relatório será: ( T_c - T_fw ). T_c e T_fw estão no domínio do tempo do firmware. Isso permite que o host calcule há quanto tempo o evento ocorreu.

Filtro de Conteúdo do Pacote de Publicidade

Use isso para habilitar/desabilitar/configurar o filtro de conteúdo do pacote de publicidade (APCF) no controlador. A APCF filtra os relatórios de publicidade no controlador, mas não filtra a publicidade periódica.

LE_APCF_Command

OCF: 0x157

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

LE_APCF_Command: Enable_sub_cmd

Sub OCF: 0x00

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

LE_APCF_Command: set_filtering_parameters_sub_cmd

Este subcomando é usado para adicionar ou excluir uma especificação de filtro ou limpar uma lista de filtros para filtragem no chip.

Sub OCF: 0x01

Os valores RSSI devem usar o complemento de 2 para representar valores negativos.

O host deve ser capaz de configurar vários filtros com APCF_Application_Address_type definido como 0x02 (para todos os endereços de broadcaster) para gerenciar várias combinações de filtros.

Filtragem, lotes e relatórios são conceitos inter-relacionados. Cada anúncio e resposta de verificação relacionada terá que passar por todos os filtros, um após o outro. Assim, as ações resultantes ( delivery_mode ) estão intimamente ligadas à filtragem. Os modos de entrega são os seguintes: report_immediately , batch e onFound . O valor OnLost está relacionado a OnFound no sentido de que virá após OnFound quando perdido.

Este fluxo de processamento descreve o modelo conceitual:

Quando um quadro de anúncio (ou resposta de varredura) é recebido, ele é aplicado a todos os filtros em ordem serial. É possível que um anúncio cause relatórios imediatos com base em um filtro e agrupamento do mesmo devido a uma ação de filtro diferente.

Os limites de nível RSSI (alto e baixo) fornecem a capacidade de controlar quando o quadro é visível para processamento de filtro, mesmo quando um pacote válido é recebido pelo controlador. No caso de o modo de entrega ser definido como imediato ou em lote, o RSSI de um quadro é considerado para processamento posterior do controlador. Aplicativos diferentes precisam de relatórios e comportamentos de lote diferentes. Isso permite que vários aplicativos tenham relatórios diretos e/ou lotes de resultados no firmware, simultaneamente. Um exemplo é um caso em que uma varredura em lote está ativa em um aplicativo e, posteriormente, uma varredura LE regular é emitida por outro aplicativo. Antes que uma varredura em lote seja emitida, a estrutura/aplicativo define os filtros apropriados. Mais tarde, quando o segundo aplicativo emite uma verificação regular, o lote anterior continua. No entanto, devido à verificação regular, é semelhante a adicionar conceitualmente um filtro nulo (junto com todos os filtros existentes) junto com o comando LE scan. Os parâmetros do comando LE scan têm precedência quando ativos. Quando a varredura regular de LE é desativada, o controlador reverterá para uma varredura de lote anterior, se ela existisse.

O modo de entrega OnFound é baseado em filtros configurados. Uma combinação que aciona a ação de um filtro para obter sucesso é considerada a entidade a ser rastreada para onLost . O evento correspondente é o subevento de rastreamento LE Advt.

A transição OnFound/OnLost para um filtro (se ativado) terá a seguinte aparência:

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

LE_APCF_Command: broadcast_address_sub_cmd

Este subcomando é usado para adicionar ou excluir um endereço de anunciante ou para limpar a lista de endereços de anunciantes para filtragem no chip.

Sub OCF: 0x02

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

LE_APCF_Command: service_uuid_sub_cmd

Este subcomando é usado para adicionar ou excluir um UUID de serviço ou para limpar uma lista de UUID de serviço para filtragem no chip.

Sub OCF: 0x03

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

LE_APCF_Command: solicitação_uuid_sub_cmd

Este subcomando é usado para adicionar ou excluir um UUID de solicitação ou para limpar uma lista de UUID de solicitação para filtragem no chip.

Sub OCF: 0x04

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

LE_APCF_Command: local_name_sub_cmd

Este subcomando é usado para adicionar ou excluir uma sequência de nomes locais ou para limpar a lista de sequências de nomes locais para filtragem no chip.

Sub OCF: 0x05

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

LE_APCF_Command: manf_data_sub_cmd

Este subcomando é usado para adicionar ou excluir uma string de dados do fabricante ou para limpar a lista de strings de dados do fabricante para filtragem no chip.

Sub OCF: 0x06

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

LE_APCF_Command: service_data_sub_cmd

Este subcomando é usado para adicionar ou excluir uma string de dados de serviço ou para limpar a lista de strings de dados de serviço para filtragem no chip.

Sub OCF: 0x07

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

LE_APCF_Command: ad_type_sub_cmd

Este subcomando é usado para adicionar ou excluir um tipo de AD ou para limpar uma lista de tipos de AD para filtragem no chip. Use read_extended_features_sub_cmd para verificar se este comando é suportado ou não.

Sub OCF: 0x09

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

LE_APCF_Command: read_extended_features_sub_cmd

Este subcomando é usado para ler recursos APCF estendidos.

Sub OCF: 0xFF

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

Atividade do controlador e comando de informações de energia

O objetivo dessas informações é que as funções superiores do sistema host analisem as atividades totais de todos os componentes, incluindo o controlador BT e seu estado macro, em conjunto com o que está acontecendo nos aplicativos e na estrutura. Para fazer isso, são necessárias as seguintes informações da pilha BT e do controlador:

• Pilha BT: relatando o estado operacional macro atual do controlador
• Firmware: relatórios de atividade agregada e informações de energia

Estados de macro de pilha de host BT, conforme determinado no nível do usuário:

• Ocioso: [digitalização de página, LE advt, verificação de consulta]
• Scan: [paginação/consulta/tentando conectar]
• Ativo: [link ACL ativado, link SCO em andamento, modo de detecção]

As atividades que o controlador monitora ao longo de sua vida útil são tempo Tx, tempo Rx, tempo ocioso e energia total consumida. Eles são apagados quando lidos do host.

LE_Get_Controller_Activity_Energy_Info

Este é um comando específico do fornecedor.

OCF: 0x159

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

Comando de parâmetros de varredura de conjunto estendido LE

Este comando pode ser usado para habilitar uma janela de varredura maior e intervalo no controlador. De acordo com a especificação BT Core 5.2, uma janela de varredura e um intervalo têm um limite superior de 10,24 segundos, o que dificulta os intervalos de varredura mais longos dos aplicativos além de 10,24 segundos.

Referência base: Especificação BT Core 5.2, página 2493 (LE Set Scan Parameters Command)

OCF: 0x15A

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

Obtenha o comando de informações de depuração do controlador

O objetivo deste elemento de informação é adquirir informações de depuração do controlador por um host, em formato binário, para pós-processamento e análise. Isso ajuda a depurar problemas em campo e fornece aos engenheiros um kit de ferramentas para registrar informações para análise. Um Controlador pode fornecer as informações quando solicitado por um host por meio do evento (subevento Controller Debug Info) ou de forma autônoma quando desejado pelo controlador. Os usos de exemplo podem ser para relatar informações de estado de firmware, informações de despejo de memória, informações de registro, etc.

OCF: 0x15B

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

Suporte de descarregamento de hardware A2DP

O recurso A2DP Offload suporta o descarregamento do processo de codificação de áudio A2DP para um processador de áudio conectado ao controlador BT. O fluxo de dados de áudio codificado passa diretamente do processador de áudio para o controlador BT sem o envolvimento do host BT. O BT Host ainda é responsável pela configuração e controle da sessão A2DP.

OCF: 0x15D

Iniciar descarregamento A2DP

Sub OCF: 0x01

Use este comando para configurar o processo de descarregamento A2DP e para iniciar o fluxo A2DP.

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

Parar o descarregamento A2DP

Sub OCF: 0x02

Este comando é usado para parar o stream A2DP Offload.

Nenhum parâmetro é definido para este comando.

Um evento Command Complete será gerado para este comando.

Comando de relatório de qualidade Bluetooth

O recurso de comando BT Quality Report inicia o mecanismo no controlador Bluetooth para relatar eventos de qualidade Bluetooth ao host. Você pode habilitar quatro opções:

• Modo de monitoramento de qualidade: o controlador envia periodicamente um subevento BQR relacionado à qualidade do link para o host.
• Aproximando-se do LSTO: Se nenhum pacote for recebido do dispositivo BT conectado por mais da metade do valor do Link Supervision TimeOut (LSTO), o controlador reportará um evento Approaching LSTO ao host.
• A2DP Audio Choppy: Quando o controlador detecta fatores que causam áudio instável, o controlador relata um evento A2DP Audio Choppy ao host.
• (e)SCO Voice Choppy: Quando o controlador detecta fatores que causam voz instável, o controlador relata um evento (e)SCO Voice Choppy ao host.
• Root Inflammation: Este evento é enviado pelo controlador para a pilha quando o HAL ou o controlador encontra um erro fatal e precisa reiniciar o Bluetooth.
• Rastreamento de mensagem LMP/LL: O controlador envia o handshake de mensagem LMP/LL com o dispositivo remoto para o host.
• Bluetooth Multi-profile/Coex scheduling trace: The controller sends its scheduling information on handling multiple Bluetooth profiles and wireless coexistence in the 2.4 Ghz band to the host.
• Controller Debug Information mechanism: When enabled, the controller can autonomously report debug logging information through the Controller debug info sub-event to the host.

OCF: 0x15E

A Command Complete event will be generated for this command.

Dynamic Audio Buffer command

The Dynamic Audio Buffer reduces audio glitching by changing the audio buffer size in the Bluetooth controller based on various scenarios.

OCF: 0x15F

Get audio buffer time capability

Sub OCF: 0x01

Use this command to get the audio buffer time capability from the Bluetooth controller.

A Command Complete event will be generated for this command.

Set audio buffer time

Sub OCF: 0x02

Use this command to set the audio buffer time to the Bluetooth controller.

A Command Complete event will be generated for this command.

HCI event (vendor-specific)

Vendor-specific HCI events are required in some cases. Refer to Figure 5.4 on page 1897 of the BT Core 5.2 Specification. Event parameter 0 will always contain the first sub-event code, based on which the rest of the HCI event is decoded.

Storage threshold breach sub-event

This event indicates that the storage threshold has been breached.

Sub-event code = 0x54

LE multi-advertising state change sub-event

This event indicates that an advertising instance has changed its state. At this time, this event is only used to indicate which advertising instance was stopped as a result of a connection.

Sub-event code = 0x55

LE advertisement tracking sub-event

This event indicates when an advertiser is found or lost.

Sub event code = 0x56

Controller debug info sub-event

This event is used by a Controller to provide binary debug information to a host.

Sub-event code = 0x57

Bluetooth Quality Report sub-event

This event indicates one of the following: a Bluetooth quality event occurred, the controller uploaded the LMP/LL message trace and Bluetooth Multi-link/Coex scheduling trace, or the controller dumped debug information data.

Sub-event code = 0x58 [Quality_Report_Id = 0x01 ~ 0x04, Link Quality related event]

Sub-event code = 0x58 [Quality_Report_Id = 0x05, Root Inflammation event]

This event indicates that Bluetooth HAL or the controller encountered a fatal error and needs Bluetooth stack to record this situation and restart. The controller must send a Root_Inflammation_Event to Bluetooth stack before sending the first fragment of the debug info events in any case.

The Error_Code parameter contains an error code reported from HAL/Controller, 0 if it is a chipset vendor specific error. The Vendor_Specific_Error_Code contains a chipset vendor specific error code from HAL/Controller. It should set as 0 if the parameter Error_Code is not 0. The parameters Error_Code and Vendor_Specific_Error_Code should not both be 0.

Sub-event code = 0x58 [Quality_Report_Id = 0x11 ~ 0x13, Log Dump related event]

Multi-advertiser support

The objectives of multi-advertiser support are the following:

• Ability to support multiple advertisements ( max_advt_instances )
• Different transmit powers to allow for a varying range
• Different advertising content
• An individualized response for each advertiser
• Privacy (non-trackable) for each advertiser
• Connectable

To keep this specification close to existing standards, the following vendor-specific commands are provided. They are derived from the Bluetooth Core 4.1 Specification.

LE_Multi_Advt_Command

OCF: 0x154

A Command Complete event will be generated for this command.

LE_Multi_Advt_Command: Set_Advt_Param_Multi_Sub_Cmd

Base reference: Bluetooth Core 4.1 Specification, page 964 (LE Set Advertising Parameter Command)

Sub OCF: 0x01

The Own_Address parameter could be a host-configured address at the time of setting up this multi-advertisement instance. This provides the ability to have a resolvable private address at the time of the transmit of the first beacon. Advertisement on an instance will continue irrespective of the connection. The host BT stack could issue a command to start advertisement on an instance, post connection.

A Command Complete event will be generated for this command as specified in the Bluetooth Core 4.1 Specification, per the above command. The controller will respond with a non-success (invalid parameter) code if the advertising instance or Tx_Power parameters are invalid.

LE_Multi_Advt_Command: Set_Advt_Data_Multi_Sub_Cmd

Base reference: Bluetooth Core 4.1 Specification, page 969 (LE Set Advertising Data Command)

Sub OCF: 0x02

A Command Complete event will be generated for this command as specified in the Bluetooth Core 4.1 Specification, per the above command. The controller will respond with a non-success code if the advertising instance or Tx_Power parameters are invalid.

LE_Multi_Advt_Command: Set_Scan_Resp_Data_Multi_Sub_Cmd

Base reference: Bluetooth Core 4.1 Specification, page 970 (LE Set Scan Response Data Command)

Sub OCF: 0x03

A Command Complete event will be generated for this command as specified in the Bluetooth Core 4.1 Specification, per the above command. The controller will respond with a non-success code (invalid parameter) if the advertising instance or Tx_Power parameters are invalid.

LE_Multi_Advt_Command: Set_Random_Addr_Multi_Sub_Cmd

Base reference: Bluetooth Core 4.1 Specification, page 963 (LE Set Random Address Command)

Sub OCF: 0x04

A Command Complete event will be generated for this command.

LE_Multi_Advt_Command: Set_Advt_Enable_Multi_Sub_Cmd

Base reference: Bluetooth Core 4.1 Specification, page 971 (LE Set Advertise Enable Command in that core specification)

OCF: 0x05

A Command Complete event will be generated for this command.

Offloaded resolution of private address

This feature resolves a private address in the controller firmware or hardware, which provides the following benefits:

• Latency involved with the host in resolving a private address
• Saving power by refraining from waking up the host

LE_Set_RPA_Timeout

OCF: 0x15C

LE_RPA_offload_Command

OCF: 0x155

A Command Complete event will be generated for this command.

LE_RPA_offload: Enable_cust_specific_sub_Command

Sub OCF: 0x01

RPA offload is required to be enabled by the host, based on the chip capability. Refer to the LE_Get_Vendor_Capabilities_Command . Each chip can have a varying max_irk_list_sz in the firmware.

A Command Complete event will be generated for this command.

LE_RPA_offload: Add_IRK_to_list_sub_Command

Sub OCF: 0x02

A Command Complete event will be generated for this command.

LE_RPA_offload: Remove_IRK_to_list_sub_Command

Sub OCF: 0x03

A Command Complete event will be generated for this command.

LE_RPA_offload: Clear_IRK_list_sub_Command

Sub OCF: 0x04

A Command Complete event will be generated for this command.

LE_RPA_offload: Read_IRK_list_sub_Command

Sub OCF: 0x05

A Command Complete event will be generated for this command.