Bluetoothにおいて、コントローラーとホストの間で使われる通信プロトコル。

目次 概要 特徴 種類 コマンドとイベント トランスポート層 HCI UARTトランスポートレイヤー HCI USBトランスポートレイヤー フレームの構造 0x01 HCIコマンド 0x02 ACLデータ 0x03 SCOデータ 0x04 HCIイベント

概要

Bluetoothモジュールを制御したり、データを無線で送受信するために使う、一番最下層のインターフェイスである。

有線でも例えばEthernetならEthernetコントローラーICなどを使い、その上にEthernetのプロトコルから上を実装することになるが、Bluetoothのような無線でも同様にハードウェアとソフトウェアの分担があり、その境界となるのがHCIである。

HCIで使用する物理層は、Bluetoothチップとホストの都合に合わせて選択されるため、様々なものがある。

UART、USBなどが使われることが多いようで、規格上このレイヤーをHCI Transportレイヤーという。UARTの場合、速度は実装依存だが、いわゆるRS-232Cで、データ長8ビット・ストップビット1ビット・パリティチェックなしの「N81」で、フロー制御はS制御というのが一般的のようである。

数値データはリトルエンディアンで表現されている。

特徴

種類

フレームは4種類存在する。

• HCIコマンド (コントローラー制御用)
• HCIイベント (コントローラー制御用)
• ACLデータ (非同期通信、L2CAPパケット用)
• SCOデータ (同期通信、音声通信用)

コマンドとイベント

ホストがBluetoothを使うためには、Bluetoothコントローラーに対してHCIコマンドを発行する。

コントローラーは順次コマンドを実行するが、同時に複数のコマンドを実行でき、さらにコマンドの処理時間はコマンドごとに違う。したがって、コマンドを送った順に処理が完了するわけではない。

そこで、コマンドの終了通知はイベントとして発行される。

トランスポート層

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HCI UARTトランスポートレイヤー

UARTの場合、フレームの種類を表わすオクテットがあり、続いて実際のデータがある。

• HCI packet indicator (8ビット)
• HCI packet (任意長)

indicatorは、フレームの種類(4種類)に応じて、次のように定義されている。

• 0x01 ‐ HCIコマンド
• 0x02 ‐ ACLデータ
• 0x03 ‐ SCOデータ
• 0x04 ‐ HCIイベント

HCI packet部の詳細なフォーマットは後述されるが、例えばコマンドをモジュールに送る時は、まず0x01をUARTに送り、次いで16ビットのOpcodeを送り、さらにLength、そしてParameter、という形式になる。

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HCI USBトランスポートレイヤー

USBの場合、フレームの種類はエンドポイントアドレスで表わす。

エンドポイントアドレスは、フレームの種類に応じて、次のように定義されている。

• 0x00 ‐ HCIコマンド
• 0x81 ‐ HCIイベント
• 0x82/0x02 ‐ ACLデータ

ACLデータは、USBのバルク転送に対応する。また他に、0x83/0x03を使うアイソクロナス転送も定義されている。

フレームの構造

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0x01 HCIコマンド

• OpCode (16ビット)
  • OCF(OpCode Command Field) (10ビット)
  • OGF(OpCode Group Field) (6ビット)
• Length (8ビット) Parameters部の長さ(バイト単位)
• Parameters (最大255バイト)

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0x02 ACLデータ

• Connection Handle (12ビット)

  各接続ごとに持っている12ビットのユニークな値

• Flags (4ビット)
  • PB (Packet Boundary Flag)

    L2CAPパケットの分割を示す2ビットの値

    • 00 : 予約
    • 01 : 分割されたL2CAPパケットの続き
    • 10 : (分割の有無を問わない)L2CAPパケットの最初のフラグメント
    • 11 : 予約
  • BC (Broadcast Flag)

    ブロードキャストかどうかを示す2ビットの値 (ホストとコントローラーの方向により若干意味が変わる)

    ホスト→コントローラーの場合

    • 00 : Point-to-Point、ブロードキャストではない
    • 01 : Actice Slave Broadcast
    • 10 : Parked Slave Broadcast
    • 11 : 予約

    コントローラー→ホストの場合

    • 00 : Point-to-Point
    • 01 : パーク状態ではないスレーブ
    • 10 : パーク状態のスレーブ (Parked Slave Broadcast)
    • 11 : 予約
• Length (16ビット) Data部の長さ(バイト)
• Data

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0x03 SCOデータ

• Connection Handle (12ビット)

  各接続ごとに持っている12ビットのユニークな値

• (Resv) (4ビット)
• Length (8ビット) Data部の長さ(バイト)

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0x04 HCIイベント

• Event Code (8ビット)

  0xFFはベンダー固有のデバッグイベント用、0xFEはBluetoothロゴテスト用として予約されている

• Length (8ビット) Parameters部の長さ(バイト)
• Parameters (最大255バイト)

リンク

用語の所属
Bluetooth

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