Windows 蓝牙驱动开发 - 生成和发送蓝牙请求块 (BRB)

Windows 蓝牙驱动开发 - 生成和发送蓝牙请求块 (BRB)

介绍

在 Windows 蓝牙驱动开发中，蓝牙请求块 (Bluetooth Request Block, BRB) 是用于与蓝牙驱动程序通信的基本数据结构。BRB 用于发送各种蓝牙操作请求，如设备发现、连接、数据传输等。开发者可以通过 Windows 提供的蓝牙 API 和驱动程序接口来生成和发送 BRB。

应用使用场景

1. 设备发现：扫描附近的蓝牙设备并获取设备信息。
2. 设备连接：与目标蓝牙设备建立连接。
3. 数据传输：在已连接的设备之间发送和接收数据。
4. 设备管理：管理蓝牙设备的配对、连接状态等。

不同场景下的详细代码实现

1. 设备发现（Inquiry）

#include <windows.h>
#include <bthdef.h>
#include <bluetoothapis.h>

#pragma comment(lib, "Bthprops.lib")

void DiscoverBluetoothDevices() {
    BLUETOOTH_DEVICE_SEARCH_PARAMS searchParams = {0};
    searchParams.dwSize = sizeof(BLUETOOTH_DEVICE_SEARCH_PARAMS);
    searchParams.fReturnAuthenticated = TRUE;
    searchParams.fReturnRemembered = TRUE;
    searchParams.fReturnUnknown = TRUE;
    searchParams.fReturnConnected = TRUE;
    searchParams.fIssueInquiry = TRUE;
    searchParams.cTimeoutMultiplier = 4; // Inquiry timeout

    BLUETOOTH_DEVICE_INFO deviceInfo = {0};
    deviceInfo.dwSize = sizeof(BLUETOOTH_DEVICE_INFO);

    HBLUETOOTH_DEVICE_FIND hFind = BluetoothFindFirstDevice(&searchParams, &deviceInfo);
    if (hFind != NULL) {
        do {
            printf("Found device: %S\n", deviceInfo.szName);
        } while (BluetoothFindNextDevice(hFind, &deviceInfo));

        BluetoothFindDeviceClose(hFind);
    } else {
        printf("No devices found.\n");
    }
}

int main() {
    DiscoverBluetoothDevices();
    return 0;
}

2. 设备连接

#include <windows.h>
#include <bthdef.h>
#include <bluetoothapis.h>

#pragma comment(lib, "Bthprops.lib")

void ConnectToDevice(BLUETOOTH_DEVICE_INFO* deviceInfo) {
    DWORD result = BluetoothAuthenticateDevice(NULL, NULL, deviceInfo, NULL, 0);
    if (result == ERROR_SUCCESS) {
        printf("Device authenticated: %S\n", deviceInfo->szName);
    } else {
        printf("Failed to authenticate device: %d\n", result);
    }
}

int main() {
    BLUETOOTH_DEVICE_INFO deviceInfo = {0};
    deviceInfo.dwSize = sizeof(BLUETOOTH_DEVICE_INFO);
    // Fill deviceInfo with the target device's address and other details

    ConnectToDevice(&deviceInfo);
    return 0;
}

3. 数据传输（发送数据）

#include <windows.h>
#include <bthdef.h>
#include <bluetoothapis.h>

#pragma comment(lib, "Bthprops.lib")
#pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")

void SendDataToDevice(SOCKET socket, const char* data) {
    int bytesSent = send(socket, data, strlen(data), 0);
    if (bytesSent == SOCKET_ERROR) {
        printf("Failed to send data: %d\n", WSAGetLastError());
    } else {
        printf("Data sent successfully.\n");
    }
}

int main() {
    WSADATA wsaData;
    WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);

    SOCKET clientSocket = socket(AF_BTH, SOCK_STREAM, BTHPROTO_RFCOMM);
    if (clientSocket == INVALID_SOCKET) {
        printf("Failed to create socket: %d\n", WSAGetLastError());
        return 1;
    }

    SOCKADDR_BTH addr = {0};
    addr.addressFamily = AF_BTH;
    addr.btAddr = /* Target Bluetooth address */;
    addr.port = BT_PORT_ANY;

    if (connect(clientSocket, (SOCKADDR*)&addr, sizeof(addr)) == SOCKET_ERROR) {
        printf("Failed to connect: %d\n", WSAGetLastError());
        closesocket(clientSocket);
        return 1;
    }

    const char* data = "Hello, Bluetooth!";
    SendDataToDevice(clientSocket, data);

    closesocket(clientSocket);
    WSACleanup();
    return 0;
}

原理解释

1. BRB 结构：

   • BRB 是一个数据结构，用于封装蓝牙操作请求。
   • 每个 BRB 包含操作类型、参数和结果字段。
   • 常见的 BRB 类型包括 BRB_L2CA_PING、BRB_SCO_OPEN_CHANNEL 等。

2. 蓝牙协议栈：

   • Windows 使用 Microsoft 蓝牙协议栈（BTHPORT.SYS）处理蓝牙通信。
   • 开发者通过蓝牙 API 或驱动程序接口与协议栈交互。

3. 数据传输：

   • 使用 RFCOMM 或 L2CAP 协议进行数据传输。
   • RFCOMM 提供串口仿真，适合简单的数据传输。
   • L2CAP 提供更底层的通信，适合高性能应用。

算法原理流程图

+-------------------+       +-------------------+
|   Initialize      | ----> |   Discover Devices |
+-------------------+       +-------------------+
        |                           |
        v                           v
+-------------------+       +-------------------+
|   Authenticate    | <---- |   Select Device   |
+-------------------+       +-------------------+
        |                           |
        v                           v
+-------------------+       +-------------------+
|   Connect         | ----> |   Send/Receive Data |
+-------------------+       +-------------------+
        |                           |
        v                           v
+-------------------+       +-------------------+
|   Disconnect      | <---- |   Close Connection |
+-------------------+       +-------------------+

实际详细应用代码示例实现

使用 BRB 发送 Ping 请求

#include <windows.h>
#include <bthioctl.h>
#include <ntddk.h>

NTSTATUS SendBrbPingRequest(HANDLE hDevice) {
    BRB_HEADER brbHeader = {0};
    brbHeader.BRB_Type = BRB_L2CA_PING;

    DWORD bytesReturned = 0;
    BOOL result = DeviceIoControl(
        hDevice,
        IOCTL_BTH_SUBMIT_BRB,
        &brbHeader,
        sizeof(brbHeader),
        NULL,
        0,
        &bytesReturned,
        NULL
    );

    if (!result) {
        printf("Failed to send BRB: %d\n", GetLastError());
        return STATUS_UNSUCCESSFUL;
    }

    return STATUS_SUCCESS;
}

测试步骤

1. 环境准备：

   • 安装 Windows SDK 和 WDK。
   • 确保系统支持蓝牙并已启用。

2. 编译代码：

   • 使用 Visual Studio 编译上述代码。

3. 运行测试：

   • 运行程序，观察设备发现、连接和数据传输的结果。

部署场景

1. 嵌入式设备：在支持 Windows IoT 的设备上部署蓝牙驱动。
2. 桌面应用：在 Windows 桌面应用中集成蓝牙功能。
3. 工业控制：在工业设备中使用蓝牙进行无线通信。

材料链接

• Windows Bluetooth API 文档
• Windows Driver Kit (WDK)
• Bluetooth Core Specification

总结

Windows 蓝牙驱动开发通过 BRB 和蓝牙 API 提供了强大的功能，支持设备发现、连接和数据传输等操作。开发者可以利用这些工具构建安全、高效的蓝牙应用。

未来展望

1. 蓝牙 5.x 支持：未来将支持更高带宽和更低功耗的蓝牙 5.x 协议。
2. 跨平台兼容性：增强与 Linux 和 macOS 的蓝牙协议栈兼容性。
3. 物联网集成：在物联网设备中更广泛地应用蓝牙技术，实现智能家居、工业自动化等场景。