Bài giảng Lập trình hồng ngoại Blutoo OBEX
OBEX LÀ GÌ?
OBEX (OBject EXchange) là giao thức trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị dùng cổng hồng
ngoại được hiệp hội IrDA (Infrared Data Association) đưa ra lần đầu tiên năm 1997. Ban
đầu, giao thức này chỉ giới hạn cho các thiết bị sử dụng môi trường ánh sáng hồng ngoại,
nhưng rất nhanh sau đó nó được tổ chức Bluetooth SIG (Bluetooth Special Interest
Group) đưa vào hầu hết các thiết bị Bluetooth của mình.
1. Vị trí OBEX trong mô hình OSI
Cũng giống như các giao thức khác, giao thức OBEX được xây dựng trên nền mô hình
OSI (Open Systems Interconnection) bao gồm hai thành phần chính:
• OBEX session protocol (giao thức phiên OBEX): mô tả cấu trúc gói tin trong phiên
làm việc giữa hai thiết bị.
• OBEX application framework: tập các dịch vụ OBEX cung cấp cho các ứng dụng đầu
cuối như truyền file, in ảnh...
Ù
Tầng ứng dụng
OBEX Application
ication
OBEX Framework
OBEX Session
Tầng phiên
Tầng trình diễn
Tầng giao vận
Tầng mạng
Tiny TP RFCOMM
IrLMP
IrLAP
L2CAP
Link
Manager
Tầng liên kết dữ liệu
IrPHY Baseband
IrDA Bluetooth
Tầng vật lý
OSI
Hình 1: Giao thức OBEX trong mô hình OSI
2. Cấu trúc gói tin trong giao thức phiên OBEX
Giao thức OBEX được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng kiểu "đẩy" (Push) hoặc "kéo"
(Pull), cho phép máy khách (client) "đẩy" dữ liệu lên máy chủ (server) hoặc "kéo" dữ liệu
từ server xuống. Để thực hiện điều này, các gói tin trao đổi giữa client và server phải tuân
thủ chặt chẽ cấu trúc đề ra. Dưới đây là một vài cấu trúc được sử dụng trong quá trình
truyền file giữa client và server (chi tiết có thể tham khảo tài liệu IrOBEX1.3 trên website
http://www.hitekgroup.net).
2.1 Gói tin yêu cầu
Mọi gói tin yêu cầu đều có cấu trúc như sau:
Byte 0
opcode
Byte 1, 2
Byte 3 đến n
packet length
Headers
Opcode: Mã lệnh ứng với từng yêu cầu (Bảng 1). Bit cao nhất gọi là Final bit.
Packet length: Độ dài của gói tin
Header: Thông tin đầu có cấu trúc như sau:
Byte 0
Byte 1, 2
Byte 3 đến n
header
identifier
length (tuỳ
chọn)
value
Bảng 1: Mã lệnh yêu cầu
Mã lệnh
Kiểu
Mô tả
Thiết lập phiên
giao dịch
0x80
CONNECT
Ngừng phiên giao
dịch
Gửi dữ liệu lên
server
0x81
DISCONNECT
PUT
0x02
(0x82)
0x03
(0x83)
Lấy dữ liệu từ
server
GET
Hủy bỏ phiên
giao dịch
0xFF
ABORT
Bảng 2: Thông tin đầu
Định
Tên
Mô tả
danh
0x01
0xC3
0x48
0x49
NAME
Tên file (mã Unicode)
Kích thước file theo
byte
LENGTH
BODY
Đoạn dữ liệu của file
END OF
BODY
Đoạn dữ liệu cuối
cùng của file
2.2 Gói tin trả lời
Giống như gói tin yêu cầu, gói tin trả lời có cấu trúc như sau:
Byte 0
Byte 1, 2
Byte 3 to n
response
opcode
response
length
response data
Một số mã trả lời (response opcode) thường gặp:
Bảng 3: Mã trả lời
Mã trả lời
Mô tả
0x10 (0x90)
Tiếp tục yêu cầu hoặc trả lời
Xác nhận kết thúc yêu cầu
hoặc trả lời
0x20 (0xA0)
0x40 (0xC0)
0x41 (0xC1)
Lỗi yêu cầu
Lỗi do không có quyền
0x43 (0xC3)
0x44 (0xC4)
Phiên giao dịch bị huỷ bỏ
Không tìm thấy file
3. Cùng giải quyết
Quá trình trao đổi file giữa client và server được chia làm 3 giai đoạn:
• Thiết lập phiên: CONNECT
• Nhận/gửi file: GET/PUT
• Ngừng phiên: DISCONNECT
3.1 Thiết lập phiên (CONNECT)
Gói tin CONNECT có cấu trúc như sau:
Byte Byte 1,
Byte
4
Byte 7
to n
Byte 3
Byte 5, 6
0 0
2
maximum
OBEX
packet
OBEX
version
number
packet
length
optional
headers
0x80
flags
length
OBEX version number: Phiên bản giao thức OBEX gồm major number lưu tại 4 bit cao,
minor number lưu tại 4 bit thấp. Phiên bản hiện tại là 1.0, do đó giá trị này là 0x10.
Flags: Giá trị này luôn là 0x00 trong phiên bản hiện tại.
Maximum OBEX packet length: Giá trị lớn nhất của gói tin trong giao thức OBEX mà
thiết bị có thể nhận hoặc gửi. Giá trị này ở client và server có thể khác nhau. Do đó khi
thiết lập phiên, client cần gửi giá trị này lên server để kiểm tra xem kích thước gói tin lớn
nhất mà server có thể nhận hoặc gửi là bao nhiêu?
Optional headers: Thông tin đầu được tùy chọn ứng với mục đích của mỗi phiên giao
dịch. Trong ví dụ dưới đây, giá trị này có thể bỏ qua.
Yêu cầu từ
client
Mã yêu cầu
byte
Ý nghĩa
CONNECT
0x80
0x000
7
Độ dài gói tin = 7 bytes
Phiên bản OBEX 1.0
0x10
0x00
Flags đối với phiên bản
hiện tại
0x200 Kích thước lớn nhất của
0
gói tin là 8K
Trả lời từ server
Mã trả
0xA0
lời
SUCCESS
0x0007 Độ dài gói tin = 7 bytes
0x10
0x00
Phiên bản OBEX 1.0
Flags đối với phiên bản hiện
tại
Kích thước lớn nhất của gói
0x0200 tin mà server có thể nhận
hoặc gửi là 512 bytes
3.2 Gửi file (PUT)
Không giống như gói tin CONNECT, gói tin PUT có thêm một số thông tin đầu sau:
NAME: Thông tin về tên file
LENGTH: Thông tin về kích thước file
BODY: Đoạn dữ liệu file
END OF BODY: Đoạn dữ liệu cuối cùng của file
Dưới đây là ví dụ gửi 1 file hello.gif có kích thước 721 bytes từ client (PC) lên server
(ĐTDĐ). Do kích thước của file lớn hơn kích thước gói tin lớn nhất mà server có thể
nhận (với Sony Ericsson T610 là 512 bytes) nên client sẽ chia file thành hai gói tin để
gửi. Gói tin 1 có mã yêu cầu PUT là 0x02 (không thiết lập Final bit). Gói tin 2 có mã yêu
cầu PUT là 0x82 (thiết lập Final bit).
Yêu cầu từ
client
byte
Ý nghĩa
PUT, Final bit không
thiết lập để chỉ cho
server biết client còn gửi
yêu cầu tiếp theo
Độ dài gói tin = 482
bytes
Mã yêu cầu
0x02
0x01E2
0x01
Định danh thông tin đầu
NAME (tên file)
Độ dài của thông tin đầu
NAME = 20+3 = 23
bytes
Tên file (unicode) có ký
tự kết thúc NULL (20
bytes)
Định danh thông tin đầu
LENGTH (kích thước
file)
0x0017
hello.gif
0xC3
0x000002D
1
Kích thước file = 721
bytes
Định danh thông tin đầu
BODY (dữ liệu file)
Độ dài của thông tin đầu
BODY = 448+3 = 451
bytes
0x48
0x01C3
0x...
Đoạn dữ liệu file có kích
thước 448 bytes
Trả lời từ server
CONTINUE, tiếp tục
nhận yêu cầu từ client
Mã trả lời
0x90
0x0003
độ dài gói tin = 3 bytes
Yêu cầu từ client
PUT, Final bit được thiết
lập để chỉ cho server biết
đây là gói tin cuối cùng
Độ dài gói tin = 279
bytes
Mã yêu cầu 0x82
0x0117
0x49
Định danh thông tin đầu
END OF BODY
Độ dài của thông tin đầu
END OF BODY = 276
bytes
Đoạn dữ liệu file có kích
thước 721-448 = 273
bytes
0x0114
0x...
Trả lời từ server
Mã trả lời 0xA0
0x0003
SUCCESS
độ dài gói tin = 3 bytes
3.3 Nhận file (GET)
Khác với gói tin PUT, gói tin GET chỉ có thông tin đầu NAME. Ví dụ sau sẽ mô tả quá
trình nhận file hello.gif có kích thước 721 bytes từ server. Trước tiên client (PC) sẽ gửi
yêu cầu GET đến server (ĐTDĐ) với thông tin đầu NAME là tên file. Do kích thước của
file yêu cầu lớn hơn 512 bytes (với Sony Ericsson T610) nên gói tin trả lời đầu tiên có mã
trả lời là 0x90 (CONTINUE) cùng với một phần dữ liệu của file. Khi nhận được mã trả
lời là CONTINUE, client biết rằng đây chưa phải là đoạn dữ liệu cuối cùng của file nên
tiếp tục gửi yêu cầu (không cần thông tin đầu NAME) cho đến khi nhận được mã trả lời
là 0xA0 (SUCCESS).
Yêu cầu từ
client
byte
Ý nghĩa
GET, Final bit được thiết
lập
0x83
0x001A Độ dài gói tin = 26 bytes
Định danh thông tin đầu
NAME (tên file)
0x01
Mã yêu cầu
Độ dài của thông tin đầu
NAME = 20+3 = 23 bytes
0x0017
hello.gi Tên file (unicode) có ký tự
f
kết thúc NULL (20 bytes)
Trả lời từ server
CONTINUE, còn dữ liệu
trên server
0x90
0x01C6 Độ dài gói tin = 454 bytes
Định danh thông tin đầu
0x48
BODY (dữ liệu file)
Mã trả lời
Độ dài của thông tin đầu
0x01C3 BODY = 448+3 = 451
bytes
Đoạn dữ liệu file có kích
thước 448 bytes
0x...
Yêu cầu từ client
PUT, tiếp tục yêu cầu nhận
file
0x83
Mã yêu cầu
0x0003 Độ dài gói tin = 3 bytes
Trả lời từ server
SUCCESS, đoạn dữ liệu
cuối cùng
Mã trả lời
0xA0
0x0117 Độ dài gói tin = 279 bytes
Định danh thông tin đầu
END OF BODY
0x49
0x0114 Độ dài của thông tin đầu
END OF BODY = 276
bytes
Đoạn dữ liệu file có kích
thước 273 bytes
0x...
3.4 Ngừng phiên (DISCONNECT)
Để kết thúc phiên giao dịch, client cần gửi gói tin DISCONNECT tới server.
Yêu cầu từ
client
byte
Ý nghĩa
Mã yêu cầu
0x81
DISCONNECT
0x0003
Độ dài gói tin = 3 bytes
Trả lời từ server
Mã trả lời
0xA0
0x0003
SUCCESS
Độ dài gói tin = 3 bytes
OBEX trong điện thoại di động
Ngày nay, ĐTDĐ không chỉ là phương tiện liên lạc đơn thuần mà còn là một thiết bị giải
trí với nhiều chức năng như nghe nhạc, chụp ảnh, chơi game. Điều này đồng nghĩa với
việc người dùng luôn có nhu cầu cập nhật những bản nhạc hay, những trò chơi yêu thích
hoặc lưu lại những khoảnh khắc đáng nhớ trên chiếc điện thoại của mình. Dưới đây tôi
xin giới thiệu hai kiểu kết nối phổ biến nhất trên hầu hết các ĐTDĐ đời mới hiện nay là
cổng hồng ngoại và Bluetooth; đồng thời hướng dẫn cách lập trình trao đổi dữ liệu giữa
PC và ĐTDĐ sử dụng giao thức OBEX qua hai loại kết nối này.
1. Kết nối qua hồng ngoại bằng C#
Giao thức IrDA được hiệp hội IrDA giới thiệu lần đầu
tiên năm 1994 với mục đích tăng cường khả năng kết nối
không dây giữa các thiết bị qua ánh sáng hồng ngoại. Với
phạm vi hoạt động lên tới 1 m, góc mở từ 15 đến 30 độ,
tốc độ có thể đạt 4Mbps, cổng hồng ngoại nhanh chóng
được đưa vào trong hầu hết các thiết bị không dây như
ĐTDĐ, PDA...
Trước đây, việc lập trình với cổng hồng ngoại là một rào
cản đối với những ai chưa quen với giao diện lập trình API (Application Programming
Interface) của Windows, còn ngày nay, với phiên bản .NET 2.0, Microsoft đã đưa vào bộ
Framework này lớp thư viện IrDA, cho phép người lập trình viết mã dễ dàng và nhanh
chóng hơn. Giống như giao thức TCP/IP, client có thể thiết lập kết nối IrDA tới server
bằng việc chỉ ra địa chỉ của server (tương tự như địa chỉ IP) và tên dịch vụ trên server
(tương tự như TCP Port).
Mỗi chiếc ĐTDĐ đều được gắn một địa chỉ duy nhất tương ứng với cổng hồng ngoại trên
đó. Đoạn mã sau cho phép xác định địa chỉ này:
using System.Net.Sockets;
void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
/* Khởi tạo client */
IrDAClient irClient = new IrDAClient();
/* Tìm kiếm tối đa 2 thiết bị */
IrDADeviceInfo[] irDevices = irClient.DiscoverDevices(2);
/* In thông báo khi không tìm thấy thiết bị nào */
if (irDevices.Length == 0) {
Console.WriteLine("Không tìm thấy thiết bị hồng ngoại");
}
else {
/* In tên và địa chỉ của từng thiết bị tìm thấy */
for (int i = 0; i < irDevices.Length; i++) {
Console.WriteLine("Device Name:{0}",irDevices[i].DeviceName);
Console.WriteLine("Device ID:{0}",irDevices[i].DeviceID);
}
}
}
Các dịch vụ IrDA được xây dựng sẵn (built-in) trong ĐTDĐ có thể khác nhau mỗi nhà
sản xuất. Tuy nhiên, nhìn chung hầu hết các ĐTDĐ hiện nay đều cung cấp hai dịch vụ
chính là: IrDA:IrCOMM và IrDA:OBEX. Trong phạm vi bài viết này tôi chỉ đề cập đến
dịch vụ IrDA:OBEX, dịch vụ cho phép PC và ĐTDĐ trao đổi dữ liệu qua giao thức
OBEX. Việc kết nối tới dịch vụ này được thực hiện thông qua đoạn mã dưới đây:
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
...
/* Thiết lập EndPoint */
IrDAEndPoint irEndPoint = new IrDAEndPoint(irDevices[0].DeviceID,
"IrDA:OBEX");
/* Khởi tạo socket */
Socket irSocket = new Socket(AddressFamily.Irda, SocketType.Stream,
ProtocolType.Unspecified);
/* Kết nối tới ĐTDĐ qua dịch vụ OBEX*/
irSocket.Connect(irEndPoint);
}
Như vậy, từ giờ chúng ta có thể trao đổi dữ liệu giữa PC và ĐTDĐ qua irSocket bằng
việc push/pull những gói tin OBEX thích hợp như đã đề cập ở phần trên.
2. Kết nối qua Bluetooth bằng VC++
Năm 1994, hãng cung cấp thiết bị viễn thông hàng đầu thế giới Ericsson đã nghiên cứu
thành công công nghệ không dây cho phép ĐTDĐ có thể kết nối với các phụ kiện như tai
nghe, microphone qua sóng radio. Sau đó 4 năm, tổ chức Bluetooth SIG được thành lập
(bao gồm Ericsson, Intel, IBM, Nokia và Toshiba) đã chính thức đưa ra đặc tả kỹ thuật
phiên bản 1.0A cho công nghệ Bluetooth vào năm 1999. Bluetooth hay còn có cái tên
IEEE 802.15.1 hoạt động ở tần số 2,4 GHz, phạm vi phủ sóng lên tới 100 m (Class 1), tốc
độ có thể đạt 3Mpbs đối với phiên bản 2.0+EDR (Enhanced Data Rate).
Kể từ phiên bản Windows XP SP1, Microsoft đã đưa vào hệ điều hành của mình mô hình
lập trình Microsoft Bluetooth Stack cho phép kết nối với thiết bị Bluetooth thông qua
Bluetooth socket. Một vấn đề nảy sinh là không phải tất cả các chipset Bluetooth đều hỗ
trợ Microsoft Bluetooth Stack, mà phần lớn phải có driver đi kèm cũng như bộ SDK
(Software Development Kit) riêng để phát triển. Chúng ta có thể tìm thấy chipset
Bluetooth hỗ trợ Microsoft Bluetooth Stack trên các máy tính xách tay SONY VAIO,
trong khi dòng IBM lại hỗ trợ Widcomm Bluetooth Stack (bộ SDK có giá tới 1400 USD).
Để lập trình với Bluetooth socket chúng ta phải cài bộ SDK for Windows XP SP2
trình lập trình. Do phiên bản .NET 2.0 chưa hỗ trợ Bluetooth nên việc viết mã phải hoàn
toàn thực hiện trên nền thư viện API có sẵn của Windows.
Cách tiếp cận thiết bị Bluetooth hoàn toàn giống như thiết bị hồng ngoại, chỉ có điều,
thay vì sử dụng hàm có sẵn của .NET, bạn phải tự thân vận động. Dưới đây là đoạn mã
viết bằng VC++ 2005 cho phép tìm kiếm thiết bị Bluetooth, đồng thời in ra tên và địa chỉ
của mỗi thiết bị tìm thấy:
#include <winsock2.h>
#include <Ws2bth.h>
#include <BluetoothAPIs.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#pragma comment(lib, "irprops.lib")
/* compile with: /clr */
using namespace System;
void main()
{
WORD wVersionRequested = 0x202;
WSADATA m_data;
/* Khởi tạo Windows Socket */
if (WSAStartup(wVersionRequested, &m_data) == 0) {
/* Thiết lập thông số tìm kiếm */
WSAQUERYSET querySet;
memset(&querySet, 0, sizeof(querySet));
querySet.dwSize = sizeof(querySet);
/* Xác lập phạm vi tìm kiếm là các thiết bị Bluetooth */
querySet.dwNameSpace = NS_BTH;
HANDLE hLookup;
/* Thiết lập các thông tin trả về */
DWORD flags = LUP_RETURN_NAME | LUP_CONTAINERS | LUP_RETURN_ADDR |
LUP_FLUSHCACHE | LUP_RETURN_BLOB;
/* Tìm kiếm tối đa 10 thiết bị */
int maxDevices = 10;
/* Bắt đầu quá trình tìm kiếm */
int result = WSALookupServiceBegin(&querySet, flags, &hLookup);
while (count < maxDevices && result == 0) {
BYTE buffer[1000];
DWORD bufferLength =
sizeof(buffer);
WSAQUERYSET *pResults=
(WSAQUERYSET*)&buffer;
result=WSALookupServiceNext(hLook
up, flags, &bufferLength,
pResults);
Hình 2: Lựa chọn kết nối Bluetooth
/* In tên và địa chỉ của từng
thiết bị tìm thấy */
if (result == 0) {
CSADDR_INFO *pCSAddr = (CSADDR_INFO*)pResults->lpcsaBuffer;
SOCKADDR_BTH *bts=(SOCKADDR_BTH*)pCSAddr->RemoteAddr.lpSockaddr;
Console::WriteLine(pResults->lpszServiceInstanceName);
Console::WriteLine("Device ID:{0}", bts->btAddr);
count++;
}
}
/* Kết thúc quá trình tìm kiếm */
result = WSALookupServiceEnd(hLookup);
WSACleanup();
}
}
Trên ĐTDĐ hiện nay, các dịch vụ Bluetooth ngày càng phong phú đáp ứng đầy đủ nhu
cầu kết nối không dây của người dùng như: truyền file, in ảnh, tai nghe... Những dịch vụ
này đều có một định danh duy nhất (UUID) và được định nghĩa sẵn trong file header
bthdef.h. Trong đó dịch vụ OBEX Object Push có vai trò tương tự như dịch vụ
IrDA:OBEX của thiết bị hồng ngoại. Dưới đây là đoạn mã cho phép kết nối tới dịch vụ
này:
#include <bthdef.h>
void main()
{
...
/* Khởi tạo Windows Socket */
if (WSAStartup(wVersionRequested, &m_data) == 0) {
/* Khởi tạo Bluetooth socket */
SOCKET s = socket(AF_BTH, SOCK_STREAM, BTHPROTO_RFCOMM);
SOCKADDR_BTH sin;
sin.addressFamily = AF_BTH;
/* Địa chỉ thiết bị đã tìm thấy ở trên */
sin.btAddr = bts->btAddr;
/* định danh dịch vụ OBEX Object Push */
sin.serviceClassId = OBEXObjectPushServiceClass_UUID;
sin.port = 0;
/* Kết nối tới dịch vụ OBEX Object Push */
int result = connect(s, (SOCKADDR*) &sin, sizeof(sin));
WSACleanup();
}
}
Như vậy bằng việc sử dụng các hàm send() và recv() cùng với giao thức OBEX, chúng ta
có thể dễ dàng gửi và nhận file giữa PC và ĐTDĐ.
Hình 3: Các file trong thư mục điện thoại
LỜI KẾT
Trên đây, tôi vừa giới thiệu với các bạn hai cách kết nối không dây phổ biến nhất hiện
nay phục vụ nhu cầu trao đổi dữ liệu giữa PC và ĐTDĐ. Để thuận tiện cho việc phát triển
ứng dụng trên nền .NET, tôi đã viết lớp thư viện Bluetooth cho phép dễ dàng kết nối tới
thiết bị Bluetooth tương tự như lớp thư viện IrDA của Microsoft (có thể tải về tại website
T610 nên có thể làm việc không hiệu quả trên các dòng máy khác. Hy vọng qua bài viết
này, các bạn có thể tự xây dựng cho mình một ứng dụng quản lý file phù hợp với chiếc
điện thoại của mình.
14 trang
24080
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Lập trình hồng ngoại Blutoo OBEX", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_lap_trinh_hong_ngoai_blutoo_obex.pdf
