德州CC2640R2f蓝牙芯片学习笔记（四）蓝牙协议栈
目录
- 前言：
- 一、蓝牙协议栈简介：
- 二、GAP层，通用访问配置文件：
- 2.1、连接参数：
- 2.2、有效连接间隔：
- 2.3、连接参数注意事项：
- 2.4、多连接下的连接参数限制：
- 2.5、连接参数更新
- 2.6、连接终止：
- 2.7、GAP概述：
- 2.8、配置GAP：
- 三、GAPRole任务
- 3.1、外设角色 peripheral:
- 3.2、central主机：
- 四、GATT通用属性配置文件：
- 4.1、GATT：characteristics and attributes特征和属性：
- 4.2、四个GATT配置文件：
- 4.3、GAP GATT Service GGS服务：
- 4.3.1、使用GGS：
- 4.4、GATT服务：
- 4.4.1、使用GATT服务：
- 4.5、GATT client抽象：
- 4.5.1、使用GATT：
- 4.6、GATT服务抽象：
- 4.6.1、GattServApp模块：
- 4.6.2、profile架构：
- 4.6.2.1、 属性表定义：
- 4.6.2.2、添加服务功能：
- 4.6.2.3、注册应用程序回调函数：
- 4.6.2.4、读写回调函数：
- 4.6.2.5、GET和set函数：
- 4.6.3、排队书写：
- 4.7、GATT过程中的动态内存：
- 4.8在应用中接受更多GATT事件：
- 4.9、GATT安全：
- 4.9.1：认证：
- 4.9.2：授权：
本系列文章由江山（csdn名:补不补布）（github:jianggogogo）自己写成，当中用到引用时都已经标记出来，如果出现版权问题，请直接联系我修改。当然，技术在于分享，欢迎大家转载，不过请注明出处。最后，如果出现有错误的地方欢迎大家指正。
前言：
基于谷雨cc2640教程
一、蓝牙协议栈简介：
对蓝牙有基础的朋友可能知道蓝牙的一些概念，这就是一个典型蓝牙协议栈。那么对于蓝牙新手来说，我们就可以降蓝牙协议栈看作是一个飞机，我们只需要学习如何开飞机就行，至于飞机怎么做，那不是我们现阶段需要考虑的事情。
二、GAP层，通用访问配置文件：
- BLE协议栈的GAP负责连接功能，处理的是设备的接入过程
- 包括：设备发现，链路建立，链路终止，安全特性的启动和设备配置。
2.1、连接参数：
- connection interval连接间隔：在ble方案中，为使用跳频方案，就是两个设备旨在特定的频道上面交流数据，随后会在新的频道上面同行，而这个新的频道在上次的交流中约定。连接间隔的范围从6（7.5ms）到最大值3200（4.0s）
- slave latency从机延迟:这个参数是从机跳过多个连接事件的能力：如果外设没有要发送的数据就继续睡眠。当然，这个功能可以选择开启或者不开启。
- supervison time-out:监控超时，连词成功连接事件之间的最长时间，如果在这个时间内没有成功，那么设备将终止连接并且返回到未连接状态。以10ms为单位，可以从10（100ms）到3200（32.0s）之间。
2.2、有效连接间隔：
有效连接间隔等于两个连接事件之间的时间跨度。当没有数据从从机发送到主机时，从机每500ms 一个 连接事件 交互一次 。
2.3、连接参数注意事项：
2.4、多连接下的连接参数限制：
为了有时间能够扫描新设备，可以使用的最小连接间隔为12.5+5*n。n为当前连接的数量。
2.5、连接参数更新
外设可以发送连接参数更新请求来请求主机更改连接设置。
-该请求包含四个参数：最小连接间隔，最大连接间隔，从延迟和
监管 超时。这些值表外围设备对连接所需的参数（连接间隔作为范围给出）。当 主机 设备接收到该请求时，它可以接受或拒绝新的参数。
- 根据
GAPRole ，连接参数更新可以 调用 GAPRole_SendUpdateParam 或GAPCentralRole_UpdateLink 命令异步发送。
2.6、连接终止：
主机和从机可以由于任何原因终止连接，一方终止，另一方必须在两台设备退出连接状态之前进行相应。
2.7、GAP概述：
应用层可以直接调用GAP APi来执行BLE相关功能，大多数GAP由GAProle task处理。
2.8、配置GAP：
GAP层功能主要在库代码中定义，这些功能大多由GAPRole调用，不需要应用直接调用。
- 开始GAPRole 之前可能需要修改的几个参数。这些参数可以通过 GAP_SetParamValue 和GAP_GetParamValue 函数进行设置或获取，包括 广播和扫描间隔、 窗口等（有关更多信息，请参阅 API ）。以下是 simple_peripheral_init 中 GAP 层的配置：
三、GAPRole任务
- 这是一个单独的任务，处理大多数GAP层的功能，并且释放应用层的空间。这个任务由应用程序启用和配置，许多蓝牙低功耗协议栈实际那由GAPRole任务直接处理而不传送到应用程序中。
- 应用程序可以向GAPRole注册回调函数，用于在应用程序中处理某些事件。
3.1、外设角色 peripheral:
操作流程：
1、 初始化GAPRole参数：
2、初始化GAPROle任务，并且将应用程序回调函数传回GAPRole。
4、GAPRole任务处理了绝大多数GAP事件，将一些事件转发到应用程序。
3.2、central主机：
1、初始化参数：
2、启动任务：
3、从应用程序中发送数据之后，会通过central函数到达stack。
4、GAPRole任务也处理了一部分事件，然后将一部分事件转发到应用程序。
四、GATT通用属性配置文件：
GATT主要用于两个连接设备之间的数据通信。数据以特征值的形式传输和存储。从GATT的角度来看，：
- gattu服务器：一个包含特性数据库中的设备，可以通过一个GATT客户端写入或者读取。
- GATT客户端，是向GATT服务器写入或者读取数据的设备。
4.1、GATT：characteristics and attributes特征和属性：
4.2、四个GATT配置文件：
1、gatt服务
2、通用属性服务：GATT服务器的信息。
3、设备信息服务：
4、simple_gatt_profile 这个是用于测试的profile文件。
以下是简单Profile 文件属性表的逐行描述，由以下句柄引用。
0x001F是 simple_gatt_profile 服务声明 。该声明的 UUID 为 0x2800 （蓝牙定义的
GATT_PRIMARY_SERVICE_UUID ）。该声明的值是 simple_gatt_profile （自定义）的 UUID 。
0x0020是 SimpleProfileChar1 的特征声明 。该声明可以被认为是指向
SimpleProfileChar1 值的指针。该声明的 UUID 为 0x2803 （蓝牙定义的
GATT_CHARACTER_UUID ）。 5 字节 的特征值如下 （从 MSB 到 LSB
字节0 ：蓝牙规范中定义的 SimpleProfileChar1 的属性（以下是一些相关属性。）
0x02：允许读取特征值
0x04：允许写入特征值（无响应
0x08：允许写入特征值（带响应
0x10：允许通知特征值（无确认
0x20：允许通知特征值（带确认 0x0A 的值表示特性可读（ 0x02 ）和可写 0x08 ）。
字节1 2 SimpleProfileChar1 值的字节反转句柄（句柄 0x0021
字节3 4 SimpleProfileChar1 值的 UUID （自定义 0xFFF1
0x0021是 SimpleProfileChar1 值 。该值的 UUID 为 0xFFF1 （自定义）。该值是特征的实际有效载荷数据。如其特征声明（句柄 0x0020 ）所示，该值是可读写的。
0x0022是 SimpleProfileChar1 用户描述 。该描述的 UUID 为 0x2901 （蓝牙定义）。该
描述的值是描述特征的可读字符串。
0x00230x002F 是剩下的四个特征描述的 simpleProfileChar1 相同结构的属性。 唯一
不同的 属性，处理 0x002B ，描述如下。
0x002B是 SimpleProfileChar4 客户端特征配置 。此配置的 UUID 为 0x2902 （蓝牙定
义）。通过写入此属性， GATT 服务器可以将 SimpleProfileChar4 配置为通知。
4.3、GAP GATT Service GGS服务：
GGS是实主机或者外围设备的低功耗多必须的。当然，使用低功耗的设备也必然包含GGS。GGS的目的实在设备发现和连接启动的过程中进行辅助。
4.3.1、使用GGS：
- 首先，我们也应该知道GGS同样也是以lib的形式存在于协议栈中。
1、包含头文件$install/src/inc #include "gapgattserver.h"
2、初始化GGS参数：
// GAP GATT Attributes
static uint8_t attDeviceName[GAP_DEVICE_NAME_LEN] = "Simple BLE Peripheral"; GGS_SetParameter(GGS_DEVICE_NAME_ATT, GAP_DEVICE_NAME_LEN, attDeviceName);
3、使用GGS初始化应用程序回调。
4、将GGS添加到GATT服务器。
4.4、GATT服务：
该服务提供注册GATT服务的相关信息。
4.4.1、使用GATT服务：
这一部分要求用户必须使能GATT可变服务属性，当使用ble的时候。
4.5、GATT client抽象：
GATT客户端没有属性表或者profile文件。因为他是收集方。
4.5.1、使用GATT：
同样的，GATT的服务也在库中实现：
- 客户端使用GATT：
1、初始化客户端：
VOID GATT_InitClient();
2、注册接受传入的ATT指示和通知：
GATT_RegisterForInd(selfEntity);
3、执行GATT客户端过程：
4、接受处理GATT，当收到事件的时候，最后由库发送数据。
5、GATT客户端可以从GATT服务器接受指示或者数据。
4.6、GATT服务抽象：
GATT得大部分配置在：GattServApp
4.6.1、GattServApp模块：
GATTServApp存储和管理应用程序范围的属性表。各种 Profile 文件使用此模块将其特性添加到属性表 中 。低功耗蓝牙 协议栈 使用此模块来响应 GATT 客户端的请求。例如， GATT客户端可以发送“发现所有主要特征”消息。 GATT 服务器上的 低功耗蓝牙协议栈 收到此消息，并使用 GATTServApp 查找并发送存储在属性表中的所有主要特性。从 Profile 文件访的GATTServApp 功能在 gattservapp_util.c 中定义。
1、创建属性表：
// 初始化GATT属性
GGS_AddService(GATT_ALL_SERVICES); //添加服务
GATTServApp_AddService(GATT_ALL_SERVICES); //添加属性服务
DevInfo_AddService(); // 加入设备信息服务
#ifndef FEATURE_OAD_ONCHIP
SimpleProfile_AddService(GATT_ALL_SERVICES); // Simple GATT Profile #endif //!FEATURE_OAD_ONCHIP
4.6.2、profile架构：
我们可以查到profile的翻译有：轮廓；简介；形象；外形。但是你在蓝牙协议中这个词语究竟是代表什么。其实不是很好定义，不妨我们直接就简单的把这个profile看成字母A，然后我们自己来定义这个定义：
4.6.2.1、 属性表定义：
每个GATT属性的服务，都需要一个属性表：
表的定义：
static gattAttribute_t simpleProfileAttrTbl[SERVAPP_NUM_ATTR_SUPPORTED]
typedef struct attAttribute_t { gattAttrType_t type; //!< Attribute type (2 or 16 octet UUIDs)
uint8 permissions; //!< Attribute permissions
uint16 handle; //!< Attribute handle - assigned internally by attribute server
uint8* const pValue; //!< Attribute value - encoding of the octet array is defined in //!< the applicable profile. The maximum length of an attribute //!< value shall be 512 octets. } gattAttribute_t;
权限配置：
特征声明：
特征值：
特征值配置：
4.6.2.2、添加服务功能：
应用程序启动的时候，需要添加所支持的GATT服务：
1、为客户端特征配置CCC数组分配空间：
2、初始化CCC数组，
GATTServApp_InitCharCfg(INVALID_CONHANDLE, simpleProfileChar4Config );
3、使用GATTServApp注册配置文件：
4.6.2.3、注册应用程序回调函数：
当然，我们必须实现这一个回调函数：
4.6.2.4、读写回调函数：
1、客户端读取请求：
当给定属性收到GATT客户端的读取请求的时候，调用回调文件。
2、客户端的写请求：
4.6.2.5、GET和set函数：
用来读取和写入配置文件：
4.6.3、排队书写：
GATT_PARAM_NUM_PREPARE_WRITES
4.7、GATT过程中的动态内存：
4.8在应用中接受更多GATT事件：
GATT_RegisterForMsgs可以接收到更多的GATT事件：
主要有以下三类：
1、GATT服务器无法发送ATT相应，尝试在下一个连接间隔发送。
2、ATT流量控制违规，通知应用程序接入的设备违反ATT流量规则。
3、更新ATT MTU大小。
4.9、GATT安全：
4.9.1：认证：
在客户端通过认证配对方法之前，无法访问需要身份验证的特性。
4.9.2：授权：
应用程序需要定义自己的授权请求，所以协议栈将这些特性的读写请求转发到应用程序层。
1、 注册授权回调：
CONST gattServiceCBs_t simpleProfileCBs = {
simpleProfile_ReadAttrCB, // Read callback function pointer
simpleProfile_WriteAttrCB, // Write callback function pointer
simpleProfile_authorizationCB // Authorization callback function pointer };
2、调用回调函数：
不要再这里执行复杂的功能
static bStatus_t simpleProfile_authorizationCB( uint16 connHandle,gattAttribute_t *pAttr,uint8 opcode ) {
//This is just an example implementation, normal use cases would require //more complex logic to determine that the device is authorized
if(clientIsAuthorized)
return SUCCESS;
else return ATT_ERR_INSUFFICIENT_AUTHOR; }