基于A2DP框架的近距离无线音频通信研究

文章摘要：轻型A2DP框架协议实现这里所提出的A2DP框架协议的实现集中在音频信源端，并未设计信宿端。之所以定义为轻型的，是因为在A2DP规范1.0基础之上，实现了此规范所规定的强制性功能，即在信源端仅仅实现了高级音频分发的基本功能，如立体声音频的传输，只支持低复杂度子带编解码（SBC）标准，而对其他编解码标准并未涉及；在A2DP模块的实现中并未包括任何的编解码能力，这是在用户层上实现的，是上层应用程序在设置阶段，通过配置协商来做相应的编码，解码和音频内容的转换工作；AVDTP模块的功能不包括校验和报告，也不包括媒体多路复用，校验和报告通道的建立。1 协议模块划分A2DP框架协议划分了3个模块：A2DP

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轻型A2DP框架协议实现
这里所提出的A2DP框架协议的实现集中在音频信源端，并未设计信宿端。之所以定义为轻型的，是因为在A2DP规范1.0基础之上，实现了此规范所规定的强制性功能，即在信源端仅仅实现了高级音频分发的基本功能，如立体声音频的传输，只支持低复杂度子带编解码（SBC）标准，而对其他编解码标准并未涉及；在A2DP模块的实现中并未包括任何的编解码能力，这是在用户层上实现的，是上层应用程序在设置阶段，通过配置协商来做相应的编码，解码和音频内容的转换工作；AVDTP模块的功能不包括校验和报告，也不包括媒体多路复用，校验和报告通道的建立。

1 协议模块划分
A2DP框架协议划分了3个模块：A2DP模块、GAVDP模块和AVDTP模块，另外还包括测试协议栈所需要的Audio应用程序测试模块。对于GAVDP，虽然该功能模块包括音频/视频两种数据流的传输与分发，但是由于这里侧重对音频流进行讨论，所以视频流相关模块（VDP）并未实现。图3是具体实现模块划分图。

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图3 A2DP框架具体模块划分

2 消息传递机制
该轻型框架模块协议层之间的交互是通过消息传递机制来实现的，消息的种类可分为以下4种。
①请求消息REQ
该消息是上层协议向下层协议主动发出的请求。
②确认消息CFM
上层协议发出的每个REQ消息，都会收到下层协议发上来的确认。
③指示消息IND
该消息是下层协议向上层协议主动发起的告知。
④响应消息REP
对于每个下层协议主动发上来的IND消息，上层协议都对此消息进行响应。

图4 协议间的消息传递

协议间的消息传递如图4所示。
采用基于消息传递机制的实现方法的优点如下：
①协议层之间交互通过固定的消息接口，即使上下层协议模块升级，也不会影响本层协议模块的功能，有很好的移植性和可复用性。
②各层协议都是异步通信，可以大大降低拥塞情况的发生。
③协议栈进程可以在上层管理一个消息队列，统一进行消息收发，当消息向下传递过程中遭到拒绝时，可以实现消息的重传功能。
④与每层协议都用一个单独的任务来实现相应功能相比，采用消息机制的方法节省了系统调度时间，更具有实时性，同时避免了死锁的发生。
3 重要数据结构
①消息结构体
消息结构体分为3个域：发送模块Id、接收模块Id、消息枚举类型。具体定义如下：
typedef struct
{
 BT_ModuleId　sender;
 BT_ModuleId　receiver;
 BT_Primitive      primitive;
} BT_Header；
②流端点结构体
流端点SEP存在于应用层中，而应用层又在AVDTP中注册它的SEP，使其他设备可以发现和连接。SEP在3个模块—A2DP、GAVDP、AVDTP中有着不同的结构体类型，以适应本层协议的特殊作用。以A2DP模块为例，其SEP结构体具体定义如下：
typedef struct
{
GAVDP_Handle  streamHandle;
BT_U8     *codecInfoElement;
BT_U8   lengthInfoElements;
AVDT_MediaCodecType     codecType;
ChannelConfig   configuration;
AVDT_ResponseCode    pendingRspCode;
BT_TimerId   resendTimerId;
} StreamEndPoint；
4 各模块主要功能及消息接口
各模块是通过自己的消息函数来接收不同的枚举消息，并转向各自的消息处理函数，下面具体分析每个模块所实现功能。
①A2DP模块
A2DP模块实现了通过GAVDP管理SEP和SEP能力的功能，并且在SRC和SNK之间为音频流文本设置和配置了流通道。根据A2DP模块的通信流程把它的消息接口分为6种类型：流设置消息，它又可分为对等流端点发现和流配置两个步骤；流通道释放消息；开始/挂起流消息；配置/重新配置消息；发现/得到能力消息；媒体流开始消息。

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