Bluetooth L2CAP介绍
1. 介绍
L2CAP，Logical Link Control and Adaptation Protocol，即逻辑链路控制和适配协议，是蓝牙系统中的核心协议
相应的规范位于Core Version 4.1的Vol 3:Part A
其在蓝牙架构如下图所示
2. 实现
L2CAP负责适配基带中的上层协议，它同LM并行工作，向上层协议提供面向连接和无连接的数据服务，并提供多路复用，分段和重组操作，允许高层次的协议和应用能够以64KB的长度发送和接收数据包(L2CAP Serveice Data Units, SDU)
L2CAP提供了逻辑信道，名为L2CAP Channels，即在一个或多个逻辑链路上进行多路复用
L2CAP提供了如下功能
- 协议/信道多路复用 - 分段和重组 - 服务质量
L2CAP可分为两个部分
- Channel Manager
- Resource ManagerL2CAP只支持ACL，而不支持SCO/eSCO(用预留宽带进行实时语音传输)
L2CAP不支持可靠的广播信道
3. 通用操作
3.1 L2CAP Channel
L2CAP基于信道的概念，信道的每一个端点被称为信道标识符(CID)
不同设备间CID可复用，但本地设备CID不可复用
以下是CID ACL-U和AMP-U链路的name space(LE-U未列出)
| CID | Description | Logical Link Supported |
| 0x0000 | Null identifier | |
| 0x0001 | L2CAP Signalling Channel | ACL-U |
| 0x0002 | Connectionless Channel | ACL-U |
| 0x0003 | AMP Manager Protocol | ACL-U |
| 0x0004~0x003E | Reserved | ACL-U |
| 0x003F | AMP Test Manager | ACL-U |
| 0x0040~0xFFFF | Dynamically allocated | ACL-U, AMP-U |
3.2 设备间操作
上图说明了CID在不同设备对等L2CAP实体间通信中的使用方式
面向连接的数据信道提供了两设备间的连接，绑定逻辑链路的CID则用于标识信道的每一端
对于无连接的数据信道，当用于广播传输时限制了传输的方向；当用于单播传输时则没有限制
部分信道都保留用做特殊目的，具体如下图
如0x0001表示Signalling Channel，用于创建和建立面向连接的数据信道，并可对这些信道的特性变化进行协商(ACL-U)
3.3 层间操作
3.4 操作模式
L2CAP Channels可运行在以下模式之一
- 基本L2CAP模式(Basic L2CAP Mode) /* 也是默认模式 */ - 流量控制模式(Flow Control Mode) - 重传模式(Retransmission Mode) - 加强版重传模式(Enhanced Retransmission Mode) - 流模式(Streaming Mode) - LE Credit Based Flow Control Mode
4. 数据包格式
本章节介绍数据包格式，Data Packet Format
L2CAP有以下几种连接类型:
- Connection-oriented Channels in Basic L2CAP mode - Connectionless Data Channel in Basic L2CAP mode - Connection-oriented Channel in Retransmission/Flow Control/Streaming Mode - Connection-oriented Channels in LE Credit Based Flow Control Mode
对于不同的连接类型，数据包格式是不同的；且Information payload是基于Little Endian byte order
4.1 B-Frame
B-Frame格式如下图所示
B-Frame各字段含义如下
Length: 2 bytes, Information payload的字节数(0~65535) Channel ID: 2 bytes, 对端目的信道 Information payload: 0~65535 bytes
4.2 G-Frame
G-Frame格式如下图所示
G-Frame各字段含义如下
Length: 2 bytes, Information payload和PSM的字节数(0~65535) Channel ID: 2 bytes, 对于无连接传输使用固定值0x0002 PSM: >= 2 bytes, Protocol/Servece Multiplexer
关于PSM，其取值范围如下所示，具体指参考Channel Identifiers
4.3 S-Frame/I-Frame
I-Frame用于在L2CAP实体间进行信息传输；S-Frame则用于确认I-Frame和I-Frame的重传请求
S-Frame和I-Frame格式如下图所示
S-Frame和I-Frame各字段含义如下
Length: 2 bytes, 除Basic L2CAP外的总字节数 Channel ID: 2 bytes, 对端目的信道 L2CAP SDU Length: 2 bytes, 只出现在Start I-Frame(SAR=0x01)中, 表示总的SDU长度 FCS: 2 bytes, Frame Check Sequence
Control Field有三种模式
- Standard Control Field: 用于Retransmission mode and Flow Control mode - Enhanced Control Field: 用于Enhanced Retransmission mode and Streaming mode - Extended Control Field: 用于Enhanced Retransmission mode and Streaming mode
Standard Control Field格式如下
Enhanced Control Field格式如下
Extended Control Field格式如下
Control Field各字段含义如下
SAR: (2 bits), Segmentation and Reassembly, 指明该L2CAP是否是分段过 TxSeq: (6/14 bits), Send Sequence Number, 对发送的I-Frame计数, 用于分段和重组 ReqSeq: (6/14 bits), Receive Sequence Number, 接收方用于应答I-Frame和请求重传 R: (1 bits), Retransmission Disable Bit, 用来实现Flow Control S: (2 bits), Supervisory function, 表示S-Frame的type P: (1 bits), Poll, 置1表示从接收方征求相应 F: (1 bits), Final, 相应P置1的S-Frame
SAR取值及含义如下 
S取值及定义定义如下 
4.4 LE-Frame
LE-Frame格式如下图所示
LE-Frame字段含义与其他Frame类似
5. 信号包格式
本章节介绍信号包格式，Signaling Packet Format
这里介绍的是在对端设备上两个L2CAP实体间传递的信号命令(Signaling Commands)
这些信号命令通过Signaling Channel来传输
对于ACL-U逻辑链路应该使用CID 0x0001, 而对于LE-U则应该使用CID 0x0005
通用的信号包格式如下
Field类似B-Frame，不详述；值得一说的是payload长度 
另需要注意:
一个C-Frame通过0x0001信道可以传递多个命令；而一个C-Frame通过0x0005信道则只能传递一个命令
上图显示了信号命令的通用格式，各字段含义如下
Code: 1 byte, 指定Command的类别 Identifier: 1 byte, 用于标识一个Request和Response匹配对 Length: 2 byte, data字段的长度 Data: 0~N byte, Code字段来决定其格式
下图显示了规范所定义的Code类型，至于data的格式请参考规范Vol 3-Part A-4
6. 参数配置选项
本章节介绍参数配置选项，Configuration Parameter Options，惭愧，原文晦涩难懂，哥不甚理解
各字段含义如下所示
Type: 1 byte, 定义需要被配置的参数, 若不能识别则由最高位决定其行为
0表示必须识别该选项, 若无法识别则拒绝配置请求; 1表示可以跳过该选项 Length: 1 byte, 选项数据的字节数, 若选项数据为空则为0 Option Data: 由Type决定其内容(不详述,见规范Vol 3-Part A-5)
Type字段具体含义
1) Maximum Transmission Unit(MTU), Type=0x01 2) Flush Timeout Option, Type=0x02 3) Quality of Service(Qos) Option, Type=0x03 4) Retransmission and Flow Control Option, Type=0x04 5) Frame Check Sequence(FCS) Option, Type=0x05 6) Extended Flow Specification Option, Type=0x06 7) Extended Window Size Option, Type=0x07
7. 状态机
这里指的是面向连接信道(Connection-oriented Channel)状态机(State Machine)，适用于双向CID
介绍了状态(state)，引起状态变化的事件(event)及事件相对应的动作(action)
7.1 状态机
如下图所示,发起请求的一方是客户机,服务器接收请求,应用层的客户既可以发起也可以接收请求 
命令规则为:
- 两层之间的界面上(垂直方向)用下层的缩写名作前缀, 为上层提供服务, 如L2CA
- 两个同层实体之间的接口(水平方向)则使用协议缩写作为前缀, 如L2CAP
- 来自上层的事件称作请求Request(Req), 相应的答复称为确认Confirm(Cfm)
- 来自低层的事件称为指示Indication(Ind), 相应的答复称为相应Response(Rsp)7.2 事件
在L2CAP层中，只有超时事件是由本层产生，事件分为5类:
- 来自下层的指示(Indication)和确认(Confirm) - 来自上层的请求(Request)和相应(Response) - 来自对等层的数据 - 来自对等层的请求和相应 - 超时事件
7.3 动作
动作可分为5类:
- 对上层的确认(Confirm)和指示(Indication) - 对下层的请求(Request)和相应(Response) - 发给对等层实体的数据传输 - 发给对等层的请求和相应 - 计时器设置
7.4 信道操作状态
信道操作状态
1) CLOSED 2) WAIT_CONNECT 3) WAIT_CONNECT_RSP 4) CONFIG 5) OPEN 6) WAIT_DISCONNECT 7) WAIT_CREATE 8) WAIT_CREATE_RSP 9) WAIT_MOVE 10) WAIT_MOVE_RSP 11) WAIT_MOVE_CONFIRM_RSP 12) WAIT_CONFIRM_RSP
参考:
<逻辑链路控制和适配协议规范>
