蓝牙®概述

[English]

此文档概述了 ESP-IDF 中蓝牙协议栈的架构,并提供了一些相关文档和应用示例的快速链接。

ESP32-C3 支持蓝牙 5.0 (LE),并且已经获得蓝牙 LE 5.4 认证。

ESP-IDF 中的蓝牙协议栈是一个分层架构,可在 ESP32-C3 系列芯片上实现蓝牙功能,详见下。

ESP32-C3 蓝牙协议栈架构

ESP32-C3 蓝牙协议栈架构

参考下表可知特定芯片是否支持蓝牙模块。

芯片系列

控制器

ESP-Bluedroid

ESP-NimBLE

ESP-BLE-MESH

BluFi

ESP32

Y

Y

Y

Y

Y

ESP32-S2

ESP32-S3

Y

Y

Y

Y

Y

ESP32-C2

Y

Y

Y

Y

ESP32-C3

Y

Y

Y

Y

Y

ESP32-C6

Y

Y

Y

Y

Y

ESP32-H2

Y

Y

Y

Y

以下各节简要介绍了每个层,并提供了相关文档和应用示例的快速链接。

ESP 蓝牙控制器

底层为 ESP 蓝牙控制器,包含 PHY、基带、链路控制器、链路管理器、设备管理器和 HCI 等各种模块。该层管理硬件接口和链路,以库的形式提供功能,并通过 API 访问,且直接与硬件和低级别蓝牙协议交互。

主机

有 ESP-Bluedroid 和 ESP-NimBLE 两个主机,其主要区别如下:

  • 虽然两者都支持低功耗蓝牙,但 ESP-NimBLE 需要的堆和 flash 空间更少。

ESP-Bluedroid

ESP-Bluedroid 是原生 Android 蓝牙协议栈 Bluedroid 的修改版,由两层组成:蓝牙上层 (BTU) 和蓝牙传输控制器层 (BTC)。BTU 层负责处理 L2CAP、GATT/ATT、SMP、GAP 等底层蓝牙协议以及其他配置文件,提供以 "bta" 为前缀的接口。BTC 层主要负责向应用层提供以 "esp" 为前缀的支持接口,并处理基于 GATT 的配置文件以及其他任务。所有的 API 都位于 ESP_API 层,开发者应使用以 "esp" 为前缀的蓝牙 API。

ESP32-C3 的 ESP-Bluedroid 仅支持低功耗蓝牙,不支持经典蓝牙。

ESP-NimBLE

ESP-NimBLE 是建立在 Apache Mynewt 开发的 NimBLE 主机协议栈之上的主机协议栈,已经为 ESP32-C3 系列芯片和 FreeRTOS 进行了移植。通过维持现有 NimBLE API,并添加一个单独的 ESP-NimBLE API 进行初始化,使端口层保持简洁,也便于开发者操作。

ESP-NimBLE 仅支持低功耗蓝牙,不支持经典蓝牙。

配置文件

主机协议层之上是 Espressif 的配置文件实现和一些常见的配置文件。根据具体配置,这些配置文件可以在 ESP-Bluedroid 或 ESP-NimBLE 上运行。

ESP-BLE-MESH

ESP-BLE-MESH 基于 Zephyr 蓝牙 Mesh 协议栈,其实现支持设备配网和节点控制,还支持代理、中继、低功耗和朋友等节点功能。

BluFi

ESP32-C3 的 BluFi 是通过蓝牙信道进行的 Wi-Fi 网络配置功能。BluFi 提供了将 Wi-Fi 配置和凭据传递给 ESP32-C3 的安全协议,从而使 ESP32-C3 连接到 AP 或搭建软 AP。

应用

最上层是应用层。利用上述 API 和配置文件,可以在 ESP-Bluedroid 和 ESP-NimBLE 协议栈之上创建特定用例的蓝牙应用程序。