ESP-AT 系列: BLE client 的 scan、创建和连接
一、基础知识
想要进行 BLE相关的开发，我们必须具备一定的基础知识，当然基础知识肯定是非常简单的，仅罗列些和本文介绍指令相关的知识。
ESP32 里的蓝牙协议栈是符合蓝牙4.2协议规范的， 本文的描述也仅针对蓝牙4.2规范。
1. BLE 协议架构
在 BLE 协议栈中，大致分为这几个层级：PHY、LL、HCI、L2CAP、SM、ATT、GATT。其中 PHY 和 LL 我们一般称之为 controller，HCI 之上的称之为 Host，而 HCI 是中间的接口层。
下面是对这几个层所负责的事的大致描述，如果需要了解更细致的信息，需要去蓝牙官网下载详细的 spec：
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PHY： 主要是射频相关的，
BLE有 40 个信道，从2402MHz - 2480MHz。 -
LL： 链路层，
RF控制层，用于控制设备的射频状态，控制芯片工作在standby（准备）、advertising（广播）、scanning（监听/扫描），initiating（发起连接）、connected（已连接） 这五个状态中的一种。 -
HCI：主机控制接口层，通信层，向
host和controller提供一个标准化的接口。该层可以由软件API实现或者使用硬件接口uart、spi、usb来控制。 -
L2CAP：逻辑链路控制及自适应协议层，相当于快递，将数据打包，为上层提供数据封装服务，可以让客户点对点的通信。
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SM：安全管理层，提供配对和密钥的分发，实现安全连接和数据交换。
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ATT：属性协议层，
ATT环境中，允许设备向另外一个设备展示一块特定的数据，称之为“属性”，展示“属性” 的设备称为服务器，与之配对的设备称为客户端。链路层状态（主机和从机）与设备的ATT角色是相互独立的，也就是说，主机设备可以是ATT服务器，也可以是ATT客户端，从机也一样。 -
GATT：通用属文件健配置层，从名字就能看出，
GATT是在ATT上面的一层结构，定义了使用ATT的服务框架，GATT规定了配置文件（鼎鼎有名的profile）的结构，在BLE中，所有被profile或者服务用到的数据块都称为“特性，characteristic”两个建立连接的设备之间的所有数据通信都是通过GATT子程序处理，应用程序和profile直接使用GATT层，在后面具体的代码中，我们会经常见到GATT，数据交互也是再GATT层。
2. BLE 角色划分
在 BLE 协议栈，不同的层级里面有不同的角色划分：
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LL：可以把设备分为主机和从机，从机广播，主机发起连接；
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GAP：可以把设备分为中心设备和外围设备；
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GATT：可以把设备分为服务端和客户端；
我们需要记住一点就是，这些划分相互是不受影响的，在这里，我们只讨论 GATT 层的角色。
GATT 其实是一种属性传输协议，简单的讲可以认为是一种属性传输的应用层协议，这个属性的结构其实非常简单，其实也就是由一个个 services 组成，每个 service 又由数量不等的 characteristic 组成，每个characteristic 又由很多其它的元素组成，就如下图所示。在这里，我们不进一次描述，只需要有个概念，我们会在其它文档中进一步介绍。
在 GATT 中，有 Server 和 Client 之分:
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Server 属性数据库的存储的地方
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Client 会发起与
server的连接, 发现service上面的属性数据库。
GATT server 和 GATT client 这两种角色存在的阶段则是建立连接之后，根据对话地位的不同进行区分的，很容易理解的是，保有数据的那一方我们称之为 GATT server，访问数据的那一方我们称之为 GATT client。
二、应用场景介绍
在这里，我们还用一个简单的例子进行说明GATT server 和 GATT client的工作方式，比如手机 APP和小米手环。
手机 APP 和小米手环建立连接之前，一般我们都会打开手机的蓝牙功能，然后打开手机 APP，用手机 APP 搜索周边的蓝牙设备，搜索的结果可能不止一个，但是手环应该是在设备列表里的，这个过程中手机负责扫描的任务，两者建立了GATT 连接后，手机扮演的角色就是 GATT client，然后，手机这里需要做服务发现，看看小米手环那里有哪些服务，手机可以从手环中读取各种等传感器数据（比如步数和心跳），两者交互的数据是保存在手环中的，此时手环就是 GATT server。
三、用 ESP32-AT 实现GATT Client
从上面的知识背景和应用场景介绍中，可以了解到 GATT client 主要就是干这些事情：
- 扫描设备
- 建立连接
- 服务发现
- 数据传输
当然除了上面提到的，client 还会干很多其它的事情，比如：
- 更新连接参数
- 更新 MTU Szie
- 发起加密
不过这些操作，在本文不会涉及，会在下面的文档中有进一步的介绍。
AT 指令的操作介绍：
1. 初始化
首先要做的就是初始化 BLE 的角色，在这里，角色就是指 GATT 层的角色。
AT+BLEINIT=1
OK
AT+BLEINIT 这条指令用来初始化 GATT 角色， 参数可以设置为 0，1，2。
- 0: 关闭
BLE - 1: 初始化为
client - 2: 初始化为
server
2. 扫描周边设备
AT+BLESCAN=1,3
OK
AT+BLESCAN 这条命令可以用来开启和关闭 BLE 扫瞄，第一个参数 1 代表开启扫描，如果是 0，代表关闭扫描。
第二个参数是可选参数，如果是关闭扫描，第二个参数不必输入，如果是开启扫描，第二个参数是扫描时间，这个时候缺省第二个参数或者设置为0，都代表持续扫描下去。
扫描的时候，是不阻塞的，随时可以下命令停止扫描。
3. 发起连接
AT+BLECONN=0,"12:34:56:78:90:12"
OK
第一个参数是连接的序列号，由用户随意设置，第二个参数是想要连接的对端设备地址，这里可以通过上面那条扫描的命令的得到。
如果用户想断开连接，可以调用这条命令：
AT+BLEDISCONN=0
OK
这里只需要输入连接序列号一个参数即可，如果忘记了连接的序号，可以查询：
AT+BLECONN?
OK
4. 服务发现
AT+BLEGATTCPRIMSRV=0
OK
这里的参数 0 代表连接的序列号，表示用户想去查那个 server 上的服务（主要服务）。
用户可以拿一块 ESP32 的模组，烧录 ESP32-AT 的固件，试一下。