分享iTOP4412开发板-Bluetooth移植文档

Posted 2020-09-19 zsychanpin

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     最近须要把Bluetooth移植到iTOP-4412 开发平台。查阅了相关资料，经过一段时间的研究、调试,最终成功的将蓝牙功能移植到了开发板上面。这里笔者记录移植过程及注意事项，方便以后工作须要。

 

    iTOP-4412开发板的Bletooth模块与板卡之间的连接採用UART接口。Bletooth硬件模块使用的是MTK的MT6620芯片，MTK提供了android4.0及Android4.4的driver， Porting Guid，有了这些就为我们的移植工作做了整体性的指导。

 

    可是唯独MTK提供的文档还是远远不够的，毕竟硬件接口定义不同，kernel版本号也不同，Android层与MTK提供的代码也有差异。这就须要我们在MTK文档的指导下， Step  by Step 进行 Porting 工作.

 

 

移植环境:

    1  iTOP-4412 精英版 +  MT6620 Bletooth模块

    2  kernel  3.0.15  version

    3  Android4.4. 

    4  Ubuntu12.04  64BIt 开发环境

文件夹

 

文件夹 1

1.1  概述 1

1.2  硬件相关部分 2

1.3  Kernel 4

1.3.1 概述 4

1.3.2 代码改动 5

1.4  用户态空间 8

1.5  HAL层移植 9

1.5.1  Bluedroid 10

1.5.2  init.connectivity.rc 文件 12

1.5 总结 12

 

 

1.2  硬件相关部分

 因为MT6620 芯片集成了Bluetooth。WiFi, FM，GPS功能。所以Bluetooth的原理图可查看 MT6620 WiFi原理图部分，下图为Bletooth模块与开发板连接的引脚定义。通过该接口能够知道Bluetooth模块与CPU的交互接口.

 

 

 

 ▆  UART 串口： Bluetooth与CPU之间的通信接口，命令和数据的传输都是经过串口交换的。

另外MT6620固件补丁的下载也是通过串口进行的，所以说串口是不可缺少的硬件接口。上图中 Pin8，Pin10 为串口部分，与CPU的串口0连接.

 

 ▆ MT6620 芯片使能引脚:  Pin16  PMU_EN 。使能引脚，默认低电平状态，高电平有效, 启用蓝牙功能之前须要先使能该引脚，这样MT6620才開始工作。

 

 ▆ 中断引脚：Pin 14  BGF_INT ， Blutooh, GPS,FM共用的中断引脚，用于告知CPU有数据来了，或者说有请求到了.

 

▆  复位引脚: Pin15 WiFi_RESET 。该引脚与MT6620的SYSRST_B连接，用于芯片的复位操作.

 

▆ 芯片工作电压：Pin12提供1.8V的电压输入。Pin19提供3.3V，Pin20提供5V电压输入.

 

 

 

 

 

下图为MT6620模块原理图部分：

 

 

 

MT6620的引脚定义例如以下:

 

 

 

 

  以上是进行Porting前的准备工作，当然须要万用表。示波器工具进行辅助的检測。查看Bluetooth模块的工作电压是否正常，GPIO的当前状态。串口的数据波形.

 

   另外须要强调的是，MT6620 Bluetootch支持蓝牙4.0规范，蓝牙4.0规范包含常规蓝牙。快速蓝牙，还有非常重要的低功耗蓝牙，即BLE的支持，以下是MT6620蓝牙特性：

 

▆ 支持Bluetooth V2.1 +EDR

▆ 支持Bluetooth 3.0+HS compliance

▆ 支持Bluetooth V4.0 Low Energy (LE)

▆ 使用UART / PCM 接口

▆ 模組包括PA with 13 dBm (class 1) transmit power

▆ Better WiFi/BT coexistence performance

▆ Low power scan function to reduce the power consumption in scan modes 

 

关于MT6620的很多其它硬件特性，请參考MTK官方公布的MT6620硬件使用指导相关文档.

 

1.3  Kernel

1.3.1 概述

    iTOP4412开发板採用的内核是Linux 3.0.15 版本号，MTK官方给的移植Porting没有说明针对详细的 kernel版本号，因为是Android4.4，所以kernel应该是3.0以后的版本号或者更高支持；

 

   首先依照PoringGuid的指导说明。把New和Modify文件夹以下关于kernel部分的改动放到我们的kernel代码里面。 把MT6620的驱动放在driver/misc/文件夹以下，文件夹名称 mediatek,里面存放的是WMT，既wireless manage tools, 里面提供了与MT6620  download  firmware patch 。enable /disable MT6620芯片，power on, power off操作的相关驱动部分, 及SDIO总线设备接口驱动Host Interface drivers. 蓝牙驱动mtk_stp_bt.ko 的源代码也在这个文件夹以下,我们以驱动库 .ko 的形式编译驱动模块. 

 

driver/misc/mediatek/ 库文件列表例如以下::

 

mtk_hif_sdio.ko ----mmc总线相关接口。mmc总线发现SDIO设备，分配总线地址后，会与该驱动进行适配.适配成功后该驱动会调用WiFi网络驱动,另外Bluetooth也使用了该驱动库文件提供的对应接口；

mtk_stp_uart.ko-----串口相关驱动,通过串口下载固件补丁,设置芯片參数;

mtk_stp_wmt.ko-----core 部分，提供Bluetooth上电，断电，PSM省电管理操作等

mtk_stp_bt.ko ----字符设备驱动，创建Bluetooth设备节点用于与用户空间交互; 

 

 

 

另外这里附一张Blutooth Kernel层驱动层次图：

  

 

   上图红色部分 BlueZ, Hci_stp.ko为Android4.0 Bluetooth使用的蓝牙协议栈与Kernel库文件。

蓝色部分Bluedroid, mtk_stp.bt.ko 为Android4.4 版本号使用的蓝牙协议栈与kernel库文件。

Android4.0与Android4.4关于Bluetooth部分变化比較大，请大家移植过程中注意这一点，他们之间的详细差异这里不再解说。

 

  从上图能够看到 bluetooth驱动调用关系:

 

   mtk_stp_bt.ko -> mtk_stp_wmt.ko -> mtk_stp_uart.ko -> uart driver

 

  最后最底层的串口驱动负责蓝牙命令，数据的发送与接收.

 

1.3.2 代码改动

 

1  依据硬件连接情况配置必要的平台资源

 

 改动文件:  kernel/iTop4412_Kernel_3.0/arch/arm/mach-exynos/mach-itop4412.c

 

 关键函数: 该函数配置MT6620相关的GPIO引脚为初始化输出状态。或者配置为中断状态，Bluetooth驱动会改变这些引脚的状态，这里不过初始化.

 

 

static void __init mtk_combo_init(void)

    {

 

        //MT66XX PMUEN

        if(gpio_request(EXYNOS4_GPC1(0), "GPC1_0"))

        {

                printk(KERN_ERR "failed to request GPC1_0 for MT6620  PMUEN control\n");

        }

        //MT66XX SYSRST

        if(gpio_request(EXYNOS4_GPC1(1), "GPC1_1"))

        {

       printk(KERN_ERR "failed to request GPC1_1 for MT6620  SYSRST control\n");

 

        }

        s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPC1(0), S3C_GPIO_OUTPUT);

        s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPC1(1), S3C_GPIO_OUTPUT);

 

        gpio_direction_output(EXYNOS4_GPC1(0), 0);

        gpio_direction_output(EXYNOS4_GPC1(1), 0);

 

 

        gpio_free(EXYNOS4_GPC1(0));

        gpio_free(EXYNOS4_GPC1(1));

 

        mdelay(5);

 

        //need config eint models for Wifi & BGA Interupt

        if (gpio_request(EXYNOS4_GPX2(5), "WiFi INT"))

                printk(KERN_WARNING "MT6620 WiFi INT(GPX2.5) Port request error!!!\n");

        else    {

                s3c_gpio_setpull(EXYNOS4_GPX2(5), S3C_GPIO_PULL_NONE);

                s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPX2(5), S3C_GPIO_SFN(0xF));

                gpio_free(EXYNOS4_GPX2(5));

        }

 

        if (gpio_request(EXYNOS4_GPX2(4), "BGF INT"))

                printk(KERN_WARNING "MT6620 BGA INT(GPX2.4) Port request error!!!\n");

        else    {

                s3c_gpio_setpull(EXYNOS4_GPX2(4), S3C_GPIO_PULL_NONE);

                s3c_gpio_cfgpin(EXYNOS4_GPX2(4), S3C_GPIO_SFN(0xF));

                gpio_free(EXYNOS4_GPX2(4));

        }

 

        //normal it is high level

        if (gpio_request(EXYNOS4_GPX3(2),  "6260_GPIO2")!=0) {

             printk("[mt6620] ERROR:Cannot request 6260_GPIO2\n");

         } else {

             gpio_direction_output(EXYNOS4_GPX3(2), 1);/* WLAN_CHIP_PWD */

             gpio_set_value(EXYNOS4_GPX3(2), 1);

             mdelay(100);

             gpio_free(EXYNOS4_GPX3(2));

}

 

    return; }

 

关键结构体: 该结构体告诉MT6620驱动相关部分使用了平台的哪些GPIO资源.

结构体所属文件: kernel/iTop4412_Kernel_3.0/arch/arm/mach-exynos/mach-itop4412.c

 

  static struct mtk_wmt_platform_data mtk_wmt_pdata = {

        .pmu =EXYNOS4_GPC1(0), //RK30SDK_WIFI_GPIO_POWER_N,//RK30_PIN0_PB5, //MUST set to pin num in target system

        .rst = EXYNOS4_GPC1(1),//RK30SDK_WIFI_GPIO_RESET_N,//RK30_PIN3_PD0, //MUST set to pin num in target system

        .bgf_int=EXYNOS4_GPX2(4), //IRQ_EINT(20),//RK30SDK_WIFI_GPIO_BGF_INT_B,//RK30_PIN0_PA5,//MUST set to pin num in target system if use UART interface.

        .urt_cts = -EINVAL, // set it to the correct GPIO num if use common SDIO, otherwise set it to -EINVAL.

        .rtc = -EINVAL, //Optipnal. refer to HW design.

        .gps_sync = -EINVAL, //Optional. refer to HW design.

        .gps_lna = -EINVAL, //Optional. refer to HW design.

    };

    static struct mtk_sdio_eint_platform_data mtk_sdio_eint_pdata = {

        .sdio_eint = EXYNOS4_GPX2(5),//IRQ_EINT(21) ,//RK30SDK_WIFI_GPIO_WIFI_INT_B,//53, //MUST set pin num in target system.

    };

    static struct platform_device mtk_wmt_dev = {

        .name = "mtk_wmt",

        .id = 1,

        .dev = {

        .platform_data = &mtk_wmt_pdata,

        },

    };

    static struct platform_device mtk_sdio_eint_dev = {

        .name = "mtk_sdio_eint",

        .id = 1,

        .dev = {

        .platform_data = &mtk_sdio_eint_pdata,

        },

    };

    MTK 官方移植文档中会告诉我们须要在原始内核代码里面添加哪些文件，怎样在make menuconfig中配置相关部分。这里就不再具体描写叙述.

 

注意：蓝牙驱动尽管没有使用到mmc总线，可是mtp_hif_sdio.ko 驱动导出了接口函数。mtk_stp_wmt.ko 核心驱动库会调用导出函数，所以mtp_hif_sdio.ko须要载入到内核空间，假设您的产品中不含有WiFi。 只须要Bluetooth功能，那么全然能够不用配置MMC总线部分，不影响蓝牙的使用，可是务必载入mtp_hif_sdio.ko文件。

 

   另外MT6620 具备功耗控制功能，默认情况下假设MT6620 处于idle空暇状态，空暇时间大于60秒后，会自己主动进入sleep状态。有中断触发时会唤醒，继续工作，您能够使用 "echo 0 0  > /proc/driver/wmt_dbg "命令关闭功耗控制。这样MT6620会始终不会进入sleep状态。另外也能够改动MT6620 mtk_stp_wmt.ko驱动中的參数。更改ide  to  sleep的时间.

 

    MTK 官方提供的驱动代码中芯片默认 idle   5 秒后会进入sleep  状态。使用蓝牙接收文件时，假设用户响应时间超过了5秒（用户没有单击接收或者拒绝button），MT6620会休眠，驱动会导致MT6620会进入RESET状态。从而Bluetooth服务会出现故障。Bluetooth功能不可使用，为了避免这种问题发生。我们把休眠时间由默认的 5秒调整到了60 秒，给用户足够多的响应时间，用户在60秒内 接收或者拒绝蓝牙手机发给板卡的文件。另外文件接收完毕后，须要单击状态栏中的文件接收完毕提示，尽量在Android4.4 状态栏中不含有关于蓝牙消息的提醒。

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1.4  用户态空间

以下我们描写叙述一下採用Linux系统和Android系统的用户都须要注意的地方：

 

   驱动层移植完毕后， MTK的Porting Guid会告诉你须要在用户态执行wmt_launcher工具。作为后台的一个服务程序执行。该服务会配置串口的工作參数，下载固件补丁到MT6620中，他的源码相对照较简单，仅仅有一个.c文件：

 

原始文件位于MTK公布包：

APEX_Android_4.4_MP_SW_package_V2.0/APEX_Android_4.4_MP_001_panda_combo_mt66xx_Package_Common/New/hardware/mediatek/wmt/stp_uart_launcher.c

 

改动后的文件位于iTOP-4412 Android4.4公布包：

 iTop4412_KK4.4/hardware/mediatek/wmt/stp_uart_launcher.c

 

改动点主要在串口參数配置上，因为内核版本号不同，串口设置參数也略有不同.

详细改动能够使用代码比对工具进行比較。

 

    另外须要说明的是执行wmt_launcher的执行參数 跟MTK给的移植文档有点不同，Porting Guid 里面推荐串口波特率使用921600, 而在iTOP-4412的板子上面採用该值会工作不正常，导致固件补丁无法下载，開始怀疑板卡不支持该波特率，后使用串口測试工具专门针对这个串口进行921600測试。也没发现问题，后没有继续查找。而是执行wmt_launcher时採用115200波特率：

 

wmt_launcher  -b 115200  -d  /dev/ttySAC0  -p  /system/etc/firmware &

 

 

注意:  假设您的操作系统使用的是Linux而不是Android。须要改动stp_uart_launcher.c

原始代码里面有Android特有的属性相关部分。Linux系统不具有这个特性，我们提供了改动好的文件：stp_uart_launcher-linux-ok.c 。用户能够作为參考。该文件与原始文件stp_uart_launcher-ori.c。及正常工作的文件 stp_uart_launcher.c 位于同样文件夹以下.

 

   不管是Linux系统还是Android系统，挂载根文件系统以后须要执行 wmt_launcher 服务，该服务在后台执行。打开 /dev/ttySAC0 串口，监控着串口上报的事件。对事件进行响应，比方内核上报 "下载固件补丁" 事件，那么wmt_launcher会打开  /system/etc/firmware以下的固件补丁，然后下载到MT6620模块中，该服务不能够被用户终止执行.

1.5  HAL层移植

Bluetooth的HAL层主要有 Bluedroid 协议栈与MT6620 vendor提供底层库文件组成。

 

 

 

 

    须要我们重点关注的有 bluetooth.default.so  该动态库文件提供了 Framework层调用HAL层的 API 接口，同一时候向下调用 libbt-hci.so 。

  

 

 bluetooth.default.so包括两个静态库：libbt-brm_stack.a   libbt-brm_bta.a .  libbt-brm_stack.a提供Bluetooth  各种profiles的支持, 比方  a2dp,hid,pan 等等, libbt-brm_bta.a   用于与framdwork层进行通信.

 

 libbt-hci.so 该动态库提供bluetooth.default.so的底层支持，另外他会调用 libbt-vendor.so 接口，

 

通过串口发送，接收命令，数据的操作也是通过该动态库实现的。他位于bluedroid源代码文件夹

 hci 目录下。

 

libbt-vendor.so 厂商库文件。用于实现厂商提供的蓝牙模块特性支持，库文件位于android4.4/iTop4412_KK4.4/hardware/mediatek/bt/combo_mt66  文件夹下。

1.5.1  Bluedroid

    从Android 4.2開始。Bluetooth stack发生了重大改变：从Bluez换成了由Google和Broadcom联合开发的Bluedroid（当然，核心的部分还是Broadcom的。Google主要是做了和上层Framework相关的部分）。

 Bluedroid和Bluez相比，有例如以下长处：

 

 ■ 层次结构清晰。各个profile对上层接口统一。便于添加新的profile；

 ■ 添加了HAL层，便于移植。

 ■ 去掉了DBus。Framework的Java代码直接调用到Bluedroid的Native代码。

 

    可是Android 4.2中的Bluedroid与Android 4.0中的Bluez相比。功能要少，比如不支持AVRCP 1.3, Bug较多。比如某些蓝牙耳机不能重拨最后一个电话。最重要的是4.2的Bluedroid不支持BLE。只是在刚刚公布的Android 4.3中已经有了非常多改进，AVRCP 1.3和BLE都得到了支持。

 

    眼下有一些Android 4.1或4.2的设备是支持BLE的，可是都是採用的Vendor自己的解决方式，比方Bluetooth stack採用Bluez 5.x，再提供Vendor BLE Android SDK. 如今Android 4.4已经公布，从未来发展趋势来看，假设有人要学习Bluetooth in Android，建议不要再研究Bluez，最好转向Bluedroid。

 

下面是Android 4.4 中Bluetooth相关代码之分布:

 

android.bluetooth frameworks/base/core/java/android/bluetooth implements public API for the Bluetooth adapter and profiles

Bluetooth system service packages/apps/Bluetooth/src implements service and profiles at the Android fraework layer

Bluetooth JNI packages/apps/Bluetooth/jni defines Bluetooth adapter and profiles service JNI: calls into HAL and receives callback from HAL

Bluetooth HAL hardware/libhardware/include/hardware/bt_*.h files defines the standard interface that the android.bluetooth adapter and  profiles APIs

Bluetooth stack external/bluetooth/bluedroid implement bluetooth stack: core and profiles

 

    笔者在进行Bluetooth的调试过程中。使用Logcat 命令输出Android的调试信息，在Android的Setting界面开启蓝牙功能，依据信息打印的输出，发现Enable Bluetooth的过程中出现了问题，最后查找原因是由于MT6620芯片工作前须要须要下载固件补丁，这个过程须要花费一定的时间，然后bluetooth.default.so 库文件代码中对开启Bluetooth有一定的时间限制，默认情况下是3000毫秒的超时时间，超时后会disable 蓝牙，后经笔者改动为20 000 毫秒，这样就可以enable蓝牙芯片。从而进入工作状态.

 

改动文件:  iTop4412_KK4.4/external/bluetooth/bluedroid/Android.mk

 

 

 

 

 

 

 

1.5.2  init.connectivity.rc 文件

init.connectivity.rc 文件路径：

 

iTop4412_KK4.4/hardware/mediatek/config/combo_mt66xx/ init.combo_mt66xx.rc

 

原始文件名为 init.combo_mt66xx.rc，复制到ramdisk的root文件夹以下名称变更为init.connectivity.rc文件 。

 

   我们在该文件添加了载入驱动模块库操作，执行wmt_lanucher服务操作。另外须要注意文件原有的创建bluetooth相关文件夹操作，及改动权限，变更拥有者，这些command很的重要。比方:

 

# Load Blue module

    insmod /system/lib/modules/mtk_stp_bt.ko

 

 

    chmod 0660 /dev/stpbt

    chown bluetooth system /dev/stpbt

    mkdir /data/bluetooth 0711 bluetooth bluetooth

    mkdir /data/misc/bluedroid 0771 bluetooth bluetooth

 

1.5 总结

   用户在移植HAL层之前能够先使用MTK提供的蓝牙測试工具autobt进行測试。该測试工具脱落复杂的HAL层，直接调用libbt-vendor.so 也就是厂商自己的库文件。在Android的命令行中运行就可以，能够使用该命令查询其它的蓝牙设备，发送。接收文件等等。

是推断蓝牙硬件是否正常工作的有力工具。使用autobt測试通过后，再调试Android HAL及上层部分。

 

autobt工具的源代码位于: 

 iTop4412_KK4.4/hardware/mediatek/utility/hw_test_tool/bluetooth/src/tool

 

另外MTK官方提供了Bluetooth的多个补丁，路径：

APEX_Android_4.4_MP_SW_package_V2.0/Document/BT_patch_description(must read)

 

   这些补丁是比較重要的，有关于蓝牙基础连接方面的，也有关于蓝牙文件发送接收。蓝牙鼠标，蓝牙耳机方面的。须要依据您的产品需求打相应的补丁，我们公布的Android4.4代码中已经打上了蓝牙基础连接，和文件发送接收方面的补丁，其它的补丁未处理.

  

 

 

 

   

 

    HAL层改动完毕后在Android4.4的Setting里面打开Bluetooth，就能够扫描到其它蓝牙设备，然后进行配对，配对完毕后就能够进行文件的传输操作了。笔者仅測试了蓝牙的文件发送与接收功能，其它的蓝牙功能比方蓝牙耳机。蓝牙鼠标的使用均未进行測试。只是有了文件发送接收的測试基本说明了蓝牙的Porting是OK的，假设您有兴趣或者需求，能够移植蓝牙其它更丰富的功能与应用。