【技术专栏】泰凌微电子双模 BT/BLE SDK 对讲机应用讲解

随着智能家居的普及，智能手机、tws（true wireless stereo）真无线耳机已成为很多人的必备配件。然而在针对性的应用场景中，还有一部分产品则是基于自身独特的优势，获得一定的市场地位，例如对讲机。对讲机是一种即时的无线通讯设备，相较于智能手机拥有者不受信号影响、更便捷的集群通讯、更持久的续航等优势，在娱乐、餐饮、社区服务，户外游玩等场景中广泛应用。
本文主要讲述泰凌微电子双模bt/ble sdk（以下简称双模sdk）对讲机应用实例。bt/ble双模sdk是以蓝牙5.2为基础的一套通用双模蓝牙方案，该方案基于泰凌微电子tlsr9系列soc实现，支持两路bt classic链接（两路acl和一路sco）和一路ble(从端)链接，sdk集中支持蓝牙音频和蓝牙语音功能，提供便捷的开发方式。支持bt/ble双模在线，能让对讲机同时用bt连接蓝牙耳机、ble连接手机app，达到对讲机更加便捷使用，提高用户的对讲效率，提升用户体验感。
工作原理如下：
对讲机应用到双模sdk的功能主要有三部分：bt通话功能、ble（slave）功能、低功耗功能管理。以下分别展开讲述。
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bt通话功能
bt通话功能即应用bt-hfp协议。hfp全称hands-free profile，定义了两种角色：ag和hf。ag（audio gateway）这是一种作为音频网关的设备。充当音频网关的典型设备是蜂窝电话。hf（hands-free unit）这是用作音频网关远程音频输入和输出的设备机械装置它还提供了一些远程控制手段。音频的连接ag和hf侧都可以发起，连接过程中的消息交互及流程大体相同，而对讲机在应用中充当ag的角色，且一般都是主动发起音频连接，双模sdk在上层已经提供相应的接口，可以方便快捷的使用。hfp连接的具体流程如下图：
从流程图上可以看出，hfp协议连接成功最终需要对讲机和蓝牙耳机完成at命令交互。根据协议文档hfp_v1.7.1pdf，at命令依次交互的顺序为：brsf->bac(ag、hf都支持codec协商) -> cind=? -> cind? -> cmer -> chld=? (ag、hf都支持三方通话) -> .....。对讲机调用了双模sdk提供的电话发起，电话挂断以及调节蓝牙耳机的speak、mic增益的接口，实现对讲机的bt通话功能。下图为hpf连接到实现通话功能的流程（由于这份log中前面已经连接成功，所以截图中没有相关的lmp log）。
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ble功能
ble全称bluetooth low energy，即蓝牙低功耗，较经典蓝牙最大的特点就是低功耗，多应用于对实时性要求较高，但对数据传输速率要求较低的场景。蓝牙ble协议栈包含两部分：主机（host）和控制器（controller），如下图所示。
主机部分
gap：general access profile的缩写，主要描述了两个蓝牙设备建立通信时必要的基本操作，包括设备发现、链路的建立和配置以及安全性配置
gatt：general attributes profile的缩写，通用属性配置文件使用属性协议。该框架定义了服务的程序和格式以及他们的特性。所定义的过程包括发现、读取、编写、通知和指示特性，以及配置属性广播
sm：security manager的缩写，为蓝牙配对和连接提供安全保证
att：attributes的缩写，该协议将数据以“attribute（属性）”的形式抽象出来，并提供一些方法，供远端设备（remote device）读取、修改这些属性的值（attribute value）
l2cap：logical link control and adaption protocol缩写，负责管理逻辑层提供的逻辑链路
控制器部分
hci：host controller interface的缩写，即主机和控制器之间的交互接口。
ll：link layer的缩写，用于控制设备的射频状态。
phy：physical的缩写，负责数据的物理传输。
att提供了一种无线应用协议，gatt基于att协议，相当于att的framewrok层，而所有的ble profile又基于gatt。同时att/gatt定义在host中，即协议栈里面，而pprofiles则定义在应用层，这样的结构决定了att/gatt要实现基本而common的功能实现，而profiles来完善各具特色的具体应用功能。
gatt是所有le顶层协议的基础。它定义了怎么把一堆att属性分组成为有意义的服务。而gatt profile可由多个service组成，每个service由多个characteristic组成。每个characteristic由属性（properties）、value和0至多个对此characteristic的描述（descriptor）所组成。手机连接对讲机成功之后的读写操作，实际上就是对characteristic的读写。另外service（多个）、characteristic（多个）和descriptor（多个）使用的uuid来作为各自的id。
对讲机在应用双模sdk中，只需要通过修改tlkmmi_lemgratt.c文件中的my_attributes结构体数组，添加对应的att（attributes），并且使用用户自定义的service uuid，设置读写权限。手机连接对讲机后，用户app可以通过uuid 识别用户自定义的service，完成所需的功能，例如write数据、read数据以及ota等。如下图：
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低功耗功能管理
tlsr9是一款低功耗，高集成的无线连接soc芯片。对讲机正是利用其特性，有效管理功耗，使得自身可以超长时间待机，方便用户使用。对讲机进入低功耗模式后，芯片自身的电流可以降至ua级别。双模sdk提供了相应的pm（power mannger）接口，方便客户调用。
泰凌微电子双模bt/ble sdk在对讲机产品上的使用，让对讲机的功能更加多样化，满足用户更多的需求。在其他产品上，双模sdk的应用前景也很广阔。
bt/ble双模sdk可通过以下链接获取：
http://wiki.telink-semi.cn/wiki/chip-series/tlsr951x-series/
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泰凌微电子致力于为客户提供一站式的低功耗高性能无线连接soc芯片解决方案，包括经典蓝牙，蓝牙低功耗，蓝牙mesh，zigbee，thread，matter，apple homekit，apple“查找（find my）”，和私有协议等低功耗2.4ghz多协议无线连接系统级芯片和丰富的固件协议栈。公司产品广泛应用于智能照明，智能家居/楼宇，智能遥控，无线外设，智能零售，穿戴设备，无线音频，智能玩具，物流追踪，智慧城市等各类消费和商业应用场景中。
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