BLE協(xié)議棧

BLE體系結(jié)構(gòu)，著重了解GAP和GATT。

• PHY物理層在2.4GHz的ISM頻段中跳頻識(shí)別。
• LL連接層：控制設(shè)備的狀態(tài)。設(shè)備可能有5中狀態(tài)：就緒standby，廣播advertising，搜索scanning，初始化initiating和連接connected。廣播者傳播數(shù)據(jù)，使得瀏覽者可以接收到。initiator就是一個(gè)對(duì)廣播者回復(fù)連接請(qǐng)求的設(shè)備。如果廣播者接受請(qǐng)求，廣播者和initiator初始者就會(huì)進(jìn)入connected連接狀態(tài)。一個(gè)處于連接狀態(tài)的設(shè)備會(huì)有一個(gè)角色：master和slave。初始化這個(gè)連接的為master，接受這個(gè)連接請(qǐng)求的為slave。
• ?HCI層為host和controller之間通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行通信提供了一些方法。這一層可以通過(guò)一個(gè)軟件API或者是硬件接口如UART，SPI和USB。
• ?L2CAP為上層數(shù)據(jù)提供封裝服務(wù)。
• ?SM：定義了建立連接和KEY的方法。
• GAP：直接與profile和app進(jìn)行接觸，解決設(shè)備的發(fā)現(xiàn)和連接相關(guān)的服務(wù)，此外GAP也會(huì)初始化安全相關(guān)的特色。
• ATT：允許一個(gè)設(shè)備去顯示一些數(shù)據(jù)，對(duì)于其他設(shè)備稱之為“Attribute屬性”，在ATT中，那些顯示這些屬性的設(shè)備被稱為server，同等的另一個(gè)設(shè)備稱為client。LL層的狀態(tài)master和slave和ATT層的這兩個(gè)狀態(tài)無(wú)關(guān)。
• GATT層：是一個(gè)服務(wù)框架定義了對(duì)ATT應(yīng)用的子程序。GATT指定了profile的結(jié)構(gòu)。在BLE中，由profile或者是服務(wù)所使用的所有類型的數(shù)據(jù)都稱為characteristic。發(fā)生于兩個(gè)設(shè)備間通過(guò)BLE連接進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)都需經(jīng)過(guò)GATT子程序處理。因此，app和profile會(huì)直接使用GATT。

要開(kāi)發(fā)app，真正接觸的是GAP和GATT，GAP用來(lái)建立連接，GATT用來(lái)數(shù)據(jù)傳送。

GAP

一個(gè)從設(shè)備只能鏈接一個(gè)主設(shè)備。

低功耗藍(lán)牙設(shè)備定義了四類GAP角色：

• 廣播者
• 觀察者
• 外圍設(shè)備
• 中央設(shè)備

GATT

建立連接的流程

應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸流程

PROFILE、SERVICE、CHARACTERISTIC、UUID

藍(lán)牙BLE有自己的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)產(chǎn)品可以有很多服務(wù)service，一個(gè)藍(lán)牙服務(wù)service包括一個(gè)或者多個(gè)characteristics，而每個(gè)characteristics都包含對(duì)應(yīng)UUID、屬性描述（如可讀、可寫、長(zhǎng)度等）、屬性值value、屬性配置（代表訂閱信息）等等。

每一個(gè)屬性都有一個(gè)地址——句柄。為了簡(jiǎn)化后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，一般framework會(huì)設(shè)置一個(gè)handle來(lái)對(duì)應(yīng)一個(gè)characteristics。

服務(wù)是一種或多種特性的組合；特性則由一種或多種屬性組成。

特征字主要包含write、read、notify和indicate等主要通信方式。

• • 對(duì)于藍(lán)牙外設(shè)的write特征字，主設(shè)備（如手機(jī)）可以進(jìn)行寫操作；
  • 對(duì)于read，主設(shè)備則可以從中讀取信息；
  • write和read對(duì)于藍(lán)牙外設(shè)來(lái)說(shuō)，其屬于被動(dòng)控制，即藍(lán)牙外設(shè)被動(dòng)接受主控制的通信控制。
  • 而notify和indicate則是藍(lán)牙外設(shè)主動(dòng)向主設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，前提是主設(shè)備要預(yù)先訂閱對(duì)應(yīng)的characteristics的信息更新。Notify數(shù)據(jù)后，主設(shè)備不需要應(yīng)答響應(yīng)，而indicate則需要應(yīng)答響應(yīng)。

屬性

屬性概述

2字節(jié)	2或6字節(jié)	0~512字節(jié)
屬性句柄	屬性類型	屬性值

屬性句柄

有效的句柄范圍從0x0001~0xFFFF。0x0000為無(wú)效句柄，不能用于尋址屬性。你可以根據(jù)自己在軟件硬件或嵌入式方面的背景，把句柄相應(yīng)地想象為內(nèi)存地址、端口號(hào)、屬性值對(duì)應(yīng)的硬件寄存器地址。

屬性類型

可以被公開(kāi)的數(shù)據(jù)有許許多多的類型：溫度、壓強(qiáng)、體積、距離、功率、時(shí)間、充電狀態(tài)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)等。所公開(kāi)的數(shù)據(jù)的種類稱作屬性類型。為了區(qū)分如此多的數(shù)據(jù)類型，一串128位的數(shù)字被用來(lái)標(biāo)識(shí)屬性的類型。這個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)碼就叫做通用唯一識(shí)別碼（UUID）。

藍(lán)牙UUID基數(shù)如下：

00000000-0000-1000-8000-00805F9B34FB

0x1800 ~ 0x26FF 用于服務(wù)類通用唯一識(shí)別碼

0x2700 ~ 0x27FF 用于標(biāo)識(shí)計(jì)量單位

0x2800 ~ 0x28FF 用于區(qū)分屬性類型

0x2900 ~ 0x29FF 用于特征描述

0x2A00 ~ 0x7FFF 用于區(qū)分特性類型

屬性值

屬性值用于標(biāo)識(shí)設(shè)備公開(kāi)的狀態(tài)信息。屬性值的長(zhǎng)度可以從0字節(jié)到最長(zhǎng)512字節(jié)，但某些類型的屬性值的長(zhǎng)度則是固定的。屬性值對(duì)屬性協(xié)議來(lái)說(shuō)并不重要，但它對(duì)于上層，包括通用屬性規(guī)范和其之上的服務(wù)于規(guī)范來(lái)說(shuō)有著相當(dāng)重要的意義。

最小的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)必須包含以下的六種屬性：《GAP服務(wù)》的《首要服務(wù)》、《設(shè)備名》的《特性》、《設(shè)備名》的值、《外觀》的《特性》、《外觀》的值、《GATT服務(wù)》的《首要服務(wù)》。但這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)能公開(kāi)足夠的狀態(tài)，故沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。

綁定

如果客戶端想與其他設(shè)備建立長(zhǎng)期通信關(guān)系，首先應(yīng)連接該設(shè)備，找到一些能用的服務(wù)，然后啟動(dòng)一個(gè)安全連接。這些安全連接先是認(rèn)證該設(shè)備為正確的設(shè)備，再對(duì)連接進(jìn)行加密以確保機(jī)密。最后，設(shè)備交換一些配對(duì)信息——這是關(guān)鍵的一部：如果客戶端存儲(chǔ)了該配對(duì)信息，就與對(duì)端設(shè)備完成了“綁定”。

綁定的重要性在于，當(dāng)客戶端重新連接到該設(shè)備時(shí)，并不需要再次認(rèn)證身份或交換配對(duì)信息，而只需要將部分的綁定信息用于連接加密。于是設(shè)備之間便建立了一個(gè)認(rèn)證的、保密的數(shù)據(jù)連接。

綁定也提供了一些其他好處。設(shè)備綁定之后，服務(wù)器將為此客戶端保存其配置數(shù)據(jù)。這種模式將使重連設(shè)備立刻收到通知，而不需要重新配置服務(wù)器。

這種方法的另一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是，客戶端可以記住外圍設(shè)備的屬性句柄燈信息。也就是說(shuō)，一旦中央設(shè)備了解了外圍設(shè)備的服務(wù)集，并且完成了配置，就能記住相關(guān)的屬性句柄。當(dāng)中央設(shè)備重新連接到外圍設(shè)備，它可以讀取和寫入這些屬性句柄，而不用再做一次服務(wù)掃描。這減少了從連接到使用設(shè)備之間所需要的時(shí)間。

應(yīng)注意，服務(wù)變更只與邦定的設(shè)備密切相關(guān)。如果中央設(shè)備沒(méi)有和外圍設(shè)備綁定，則不能緩存屬性句柄，也收不到任何服務(wù)變更的通知。換言之，對(duì)兩個(gè)未綁定設(shè)備來(lái)說(shuō)，客戶端必須在每次連接時(shí)刷新服務(wù)器對(duì)的整個(gè)服務(wù)列表和特性列表。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的CC254x--BLE的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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