ESP32 BLUFI 协议和代码实现梳理
Hacper\'s Blog发表于 2023-10-25 23:02:30
Blufi 是乐鑫设计的一个用在 ESP32 上的蓝牙配网协议，网上开源 Blufi 协议细节和实现代码。最近一个项目需要用到 Blufi，将其移植到了 bk 的 bk7231n mcu WiFi 上。
下面是 esp-idf 上 Blufi 实现的代码整理。
移植过程主要需要关注 ble 驱动和应用 api 两部分，应用接口相关代码对平台没有太多依赖，主要解决从 esp-idf 迁移到新平台上的编译问题；ble 驱动层相关的代码则需要替换为新平台的实现，这里改动较为费劲。
Blufi 的代码流程可以看 esp-idf 代码中 blufi_profile_cb、esp_blufi_gap_event_handler、btc_blufi_cb_handler、btc_blufi_call_handler 这几个回调函数中各个事件的处理过程。驱动层主要关注的事情：
- ble GATT UUID 配置
- ble 广播开启和关闭
- ble 连接断开，数据读写的事件的处理
- wifi sta softap 的配置，状态获取，连接断开事件处理
Blufi 协议设计的一些考量
Blufi 协议帧格式如下。
帧不分片格式：
| 字段 | 值（字节） |
|---|---|
| 类型（最低有效位） | 1 |
| 帧控制 | 1 |
| 序列号 | 1 |
| 数据长度 | 1 |
| 数据 | ${Data Length} |
| 校验（最高有效位） | 2 |
帧分片格式：
| 字段 | 值（字节） |
|---|---|
| 类型（最低有效位） | 1 |
| 帧控制（分片） | 1 |
| 序列号 | 1 |
| 数据长度 | 1 |
| 数据 | 内容总长度：2数据内容长度：${Data Length} - 2 |
| 校验（最高有效位） | 2 |
Blufi 协议设计的一些考虑：
-
数据帧的功能区分：通过帧类型区分，分为数据帧和控制帧，以及子类型下的具体功能。
-
帧控制的作用：是否加密、校验、分片，是否需要ACK以及表明传输方向，提高灵活性。
-
保障数据安全：采用 DH 算法进行密钥协商, 128-AES 算法用于数据加密。
-
保障数据完整性：CRC16 算法用于校验和验证。
-
防止重放攻击：通过校验帧序列号来保障
-
传输长数据：数据长度1字节，一帧数据长度有限，长数据可帧分片传输，代码中根据mtu大小设置数据分片大小。
相比于其他常见的通信协议，Blufi 中没有用于帧同步的帧头帧尾，在 ble 传输中可能不用考虑，但在其他通信场景需要考虑帧同步的情况。