蓝牙4.0BLE协议栈以及分层概述

一、蓝牙4.0协议概念
协议定义的是一系列的通信标准，通信双方需要共同按照这一标准进行正常的数据收发；协议栈是协议的具体实现形式， 通俗的理解就是用代码实现的函数库，以便于开发人员调用。BLE协议栈将各个层定义的协议都集合在一起，以函数库的形式实现，并给用户提供一些应用层 API，供用户调用。

二、BLE协议栈
在 Bluetooth-LE 低功耗蓝牙中有四种设备类型：Central主机、Peripheral从机、Observer观察者、Broadcaster广播者。
通常Central和Peripheral一起使用。
然后Observer和 Broadcaster一起使用。
Central和Peripheral 连接后交换数据，我们平时使用到的基本上都是这个模式，而像多个温度采集器（一般用于智能家居），通常采用 Observer 和 Broadcaster 这种无需连接的方式。

三、GATT层
初始化 GATT Client，GATT有Service和Client之分，Service 作为服务端，GATT Client提供 read/write 接口，Central 作为 Client，对一般情况下，Peripheral 作为 Service ，所以主机 Central会调用GATT_WriteCharValue 或者GATT_ReadCharValue 来和作为Service端的 Peripheral从机通信， 而Peripheral 需要通过notify的方式，也就是调用GATT_Notification 发起和主机的通信，在后面我们会详细介绍他们，一般来说，Peripheral notify的方式，速度要比直接读写的速度要慢 。

四、BLE协议栈各个层简介
PHY层：
1Mbps自适应跳频的GFSK射频，工作于免许可证的2.4GHz ISM（工业、科学、医疗）频段。
LL 层：
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。五种状态的切换描述为： advertising（广播）不需要连接就可以发送数据（告诉所有人，我来了）， scanning（监听/扫描）来自广播的数据，initiator（发起人）将携带 connection request（连接请求）来响应广播者，如果advertiser（广播者）同意该请求， 那么广播这和发起者都会进入已连接状态， 发起连接的设备变为 master（主机），接收连接请求的设备变为 slave（从机）。
HCI 层
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 层
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。
SM 层
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。
ATT 层
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 层
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。