藍芽音樂 A2DP 剖析

於忠軍-無線通訊發表於2016-06-14
藍芽
1.概述
    A2DP(Advanced Audio Distribution Profile)是藍芽的音訊傳輸協議，典型應用為藍芽耳機。A2DP協議的音訊資料在ACL Link上傳輸，這與SCO上傳輸的語音資料要區別。A2DP不包括遠端控制的功能，遠端控制的功能參考協議AVRCP。AVDTP則定義了藍芽裝置之間資料流控制程式碼的引數協商，建立和傳輸過程以及相互交換的信令實體形式，該協議是A2DP框架的基礎協議。A2DP與相關協議的附屬關係如下圖：
A2DP協議筆記

A2DP在協議棧中的位置如下圖所示：
A2DP協議筆記
注意下資料包裝的過程。
2.A2DP的一些定義
GAVDP定義了兩種角色：
Initiator (INT) – This is the device that initiates a signaling procedure.【發起signaling的】
Acceptor (ACP) – This is the device that shall respond to an incoming request from the INT.【響應signaling的】
A2DP在此基礎上具體實現了連個角色：
Source (SRC) – A device is the SRC when it acts as a source of a digital audio stream that is delivered to the SNK of the piconet.【輸出音訊stream的】
Sink (SNK) – A device is the SNK when it acts as a sink of a digital audio stream delivered from the SRC on the same piconet.【接受音訊stream的】
這裡需要注意的是：一般在A2DP中Source和Sink的角色是固定的，而GAVDP的這兩個角色是可以互換的，只要是發起signaling的一方就為initiator。
一個Source和Sink的例項：
A2DP協議筆記

3.A2DP協議的限制
(1)不支援synchronized point-to-multipoint distribution。
(2)在Source和Sink端存在延遲。
(3)音訊資料的速率必須足夠小於藍芽的傳輸速率。
(4)不提供任何資料保護的方法

4.編碼
    傳輸音訊資料必須在Source端編碼，在Sink端解碼。A2DP規定了下面幾種編碼型別：
A2DP協議筆記

SBC是強制支援的(Mandatory Codec)，其餘三種可選(Optional Codec)，除了這些外，也可以有廠家自己的編碼形式(Vendor Specific A2DP Codecs)。

5.SBC編碼格式
   SBC是A2DP規定的強制支援的編碼格式，這裡我們具體只討論這一種編碼格式：
A2DP協議筆記
引數Sampling Frequency：

A2DP協議筆記 A2DP協議筆記
Sink端必須支援44100和48000這兩種frequency，Source端支援一種就行。

引數Channel Mode：
A2DP協議筆記

引數Block Length：
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引數Subbands：
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引數Allocation Method：
A2DP協議筆記

引數Minimum / Maximum Bitpool Value：
A2DP協議筆記

6.Media Packet Header與Media payload：
    在第一部分資料的包裝中可以看出，在每一個Media payload上都會加上Media packrt header。主要包括以下幾個部分：
Timestamp (TS)，Payload Type (PT)，Marker (M) bit【置為全0】，Extension (X) bit【不使用，置為全0】。具體在AVDTP協議中定義，這裡不詳述。
Media payload的格式如下：
A2DP協議筆記
其中Media Payload的Header部分的格式如下：
A2DP協議筆記
F bit – Set to 1 if the SBC frame is fragmented, otherwise set to 0.
S bit – Set to 1 for the starting packet of a fragmented SBC frame, otherwise set to 0.
L bit – Set to 1 for the last packet of a fragmented SBC frame, otherwise set to 0
RFA – 置為0.
Number of frames (4 bits) – If the F bit is set to 0, this field indicates the number of
frames contained in this packet. If the F bit is set to 1, this field indicates the number
of remaining fragments, including the current fragment. Thus the last counter value
shall be one. For example, if there are three fragments then the counter has value 3,
2 and 1 for subsequent fragments. This field is expressed by 4 bit UiMsbf.

7.A2DP的通訊過程
A2DP規定Sink個Source端有三種狀態：IDLE、OPEN和STREAM，通過下圖的流程進行狀態轉換：
A2DP協議筆記
Connection Establishment：
A2DP協議筆記
前提是L2CAP首先建立signaling Channel.
Start Streaming:
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OPEN狀態下經過Start Stream 過程就轉換到STREAMING狀態。
Connection Release：
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在OPEN和STREAMING狀態下都可以通過Stream Release過程變為IDLE狀態。
Suspend：
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只能從STREAMING狀態通過Stream Suspend過程變為OPEN。
Change Parameters：
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