13. Zephyr - Bluetooth 环境搭建 - QEMU 篇
本篇文章最终的目标是在 Ubuntu 20.04 上使用 QEMU 来运行 Zephyr 的 Bluetooth 例程。
13.1. 前置条件
Ubuntu 20.04
[Zephry 环境](./Zephyr 环境搭建)
13.2. 环境搭建
Zephyr 官方提供了 4 种蓝牙运行的硬件方式：
Embedded
QEMU with an external Controller
Native POSIX with an external Controller
Simulated nRF52 with BabbleSim
我们这里搭建的是第二种，运用 QEMU 模拟器来操作外部蓝牙控制器（一般是电脑自带的）。环境搭建好后第三种模式也能直接使用。
版本确认
在 Linux 系统里，最常用的是 BlueZ 蓝牙协议栈，搭建环境前确保 Ubuntu 20.04 的 Linux 内核版本和 BlueZ 版本满足要求：
Linux Kernel 4.10+
BlueZ 4.45+
可用下述命令查看：
jackis@jackis-zephyr:~$ uname -a
Linux jackis-zephyr 5.8.0-40-generic #45~20.04.1-Ubuntu SMP Fri Jan 15 11:35:04 UTC 2021 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
jackis@jackis-zephyr:~$ dpkg -s bluez |grep ^Version
Version: 5.53-0ubuntu3
安装 BlueZ 工具
一般 Linux 系统自带安装了 BlueZ，但可能版本不对，或者工具不齐全，因此最好手动安装一下。
首先安装依赖：
sudo apt install automake libtool libelf-dev elfutils libdw-dev libjson-c-dev libical-dev libreadline-dev
添加 Mesh 支持和嵌入式 Linux 支持的 ell 文件，注意 ell 需要与 bluez 在同一个目录下（git clone 时间大约为 3 分钟）。
git clone git://git.kernel.org/pub/scm/libs/ell/ell.git
.
|--- ell
| |--- ell
| `--- unit
`--- bluez
|--- src
`--- tools
然后使用下述命令更新协议栈版本或获取所有工具：
git clone https://github.com.cnpmjs.org/bluez/bluez.git
cd bluez
./bootstrap-configure --disable-android --disable-midi
make
这样就能看到工具 btattach，btmgt 和 btproxy 在 tools/ 目录下，btmon 在 monitor/ 目录下。
开启 BlueZ 实验性特点
这是为了访问最新的蓝牙功能。
打开 /lib/systemd/system/bluetooth.service 文件，然后在里面找到
ExecStart=/usr/libexec/bluetooth/bluetoothd
这一行，修改成如下形式
ExecStart=/usr/libexec/bluetooth/bluetoothd -E
然后重新加载并重启这个守护进程
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart bluetooth
13.3. 例程运行
Zephyr QEMU 能够访问主机的蓝牙控制器，是因为用 btproxy 这个工具创建了一个用户态可以访问的 socket，并将蓝牙控制器与该 socket 绑定，这样 QEMU 与该 socket 通信即可控制主机的蓝牙控制器。
btproxy
开启一个终端，
关闭主机的蓝牙控制器
sudo systemctl stop bluetooth
使用 btproxy 工具打开并监听 UNIX socket，
cd ~/bluez
sudo tools/btproxy -u -i 0
-> Listening on /tmp/bt-server-bredrsudo
其中 -i 0 表示使用 hci0，可能需要根据实际情况更换，可以 hciconfig 查看：
jackis@jackis-zephyr:~$ hciconfig
hci0: Type: Primary Bus: USB
BD Address: 58:A0:23:B6:A4:80 ACL MTU: 1021:4 SCO MTU: 96:6
UP RUNNING
RX bytes:2614 acl:0 sco:0 events:123 errors:0
TX bytes:1548 acl:0 sco:0 commands:133 errors:2
例程编译运行
以 beacon 例程为例。
west build -b qemu_x86 samples/bluetooth/beacon
west build -t run
现象如下：
jackis@jackis-zephyr:~/zephyrproject/zephyr/$ west build -t run
-- west build: running target run
[0/1] To exit from QEMU enter: 'CTRL+a, x'[QEMU] CPU: qemu32,+nx,+pae
SeaBIOS (version rel-1.12.1-0-ga5cab58-dirty-20200625_115407-9426dddc0a1f-zephyr
)
Booting from ROM..*** Booting Zephyr OS build zephyr-v2.4.0-8-g9c30e7946974 ***
Starting Beacon Demo
Bluetooth initialized
Beacon started
[00:00:00.420,000] <inf> bt_hci_core: Identity: 58:a0:23:b6:a4:80 (public)
[00:00:00.420,000] <inf> bt_hci_core: HCI: version 5.0 (0x09) revision 0x0100, manufacturer 0x0002
[00:00:00.420,000] <inf> bt_hci_core: LMP: version 5.0 (0x09) subver 0x0100
使用 CTRL+a, x 即可退出 QEMU 。
native_posix 运行
创建 /tmp/bt-server-bredrsudo socket 后，
编译运行代码
west build -b native_posix samples/bluetooth/beacon
sudo ./build/zephyr/zephyr.exe --bt-dev=hci0
13.4. 常见问题
err: bt_hci_core: HCI driver open failed (-16)
这种情况是我们程序退出异常，导致 HCI 驱动打开后没有正常关闭，目前的解决办法是将虚拟机的 BLE 设备还给物理机，然后再次导入虚拟机。
参考：
Samples and Demos - Bluetooth samples