Bluetooth技术学习笔记 ——GATT

GATT：GENERIC ATTRIBUTE PROFILE，通用属性协议
Service：服务
Characteristic：特征值

参考：Core_v5.0 vol 3 Part G

1. GATT概述

GATT基于属性协议，定义了一个以服务、特征为主要元素的服务框架，并定义了一套运行在服务框架上的服务过程，包括服务、特征以及特征描述的发现、读取、写入、通知、指示等。

（1）GATT依赖

（2）协议栈

（3）角色

• Server：服务器，接受来自客户端的命令和请求，向客户端发送响应、指示和通知。
• Client：客户端，向服务器发起命令和请求，接收来自服务器的响应、指示和通知。
• 简而言之，提供数据的设备为GATT服务器，访问GATT服务器获得数据的设备为GATT客户端。一个设备，既可以是GATT服务器，也可以是GATT客户端。

（4）GATT协议层次

• 层次图
  
  ◇◇ 顶层是一个基于GATT的profile，由满足某个使用场景的一个或多个服务构成。
  ◇◇ 服务由零个或多个特征或对其它服务的引用（include）构成。
  ◇◇ 特征包含一个value，还可能包含其它关于这个值的可选信息。

• 特征：是一种或多种属性的集合。特性是服务中使用的属性值、属性配置信息和描述符信息的封装。

（5）ATT协议

• GATT服务器通过属性表的表格组织数据，这些数据表示真正传输的数据。GATT利用ATT协议来传输协议。

• ATT PDU：
  
  ◇◇ Opcode：表示命令、请求、响应、指示、通知、确认、鉴权flag的opcode.
  ◇◇ Attribute Parameters ：表示命令、请求、响应、指示、通知的值。
  ◇◇ Authentication Signature ：可选

• ATT由4部分组成：
  
  ◇◇ Attribute Handle: 属性句柄，表示属性在GATT表里的索引，在一个设备中每一个属性的句柄都是唯一的。
  ◇◇ Attribute Type：UUID，表示属性表中数据类型的信息，它是理解属性表中的值的每一个字节的意义的关键信息。在一个GATT表中可能有许多属性，这些属性能可能有相同的UUID。
  ◇◇ Attribute Value：数据。
  ◇◇ Attribute Permissions：表示可读、可写权限，由服务器决定。

• Attribute Caching：用于缓存服务器属性信息，如属性句柄。
  ◇◇ 若服务器不支持服务属性句柄的变更（Service Changed characteristic ），如删除，增加、修改，可客户端只需要在第一次连接的时候执行discover 属性信息过程。
  ◇◇ 若服务器支持服务属性句柄的变更（Service Changed characteristic ），如删除，增加、修改，则一旦发生变更，当客户端重新连接时，服务器需要给客户端发送指示，告诉客户端属性信息发生了变更。

• Attribute Grouping：GATT协议定义了3中属性类型的属性分组：Primary Service、Secondary Service、Characteristic。

 

2. 服务定义

服务定义：服务由服务定义来表征。一个服务定义包括：服务声明、引用定义和特征定义。引用定义和特征定义是可选的。

（1）服务声明

• 服务声明是服务定义的一部分，通过服务声明可以对服务进行分类。服务声明以属性为容器，包含属性句柄、属性类型、属性值和属性权限。
• 格式：
  
  ◇◇ 服务类型为主要服务和次要服务。主要服务表示设备基本功能，次要服务表示设备额外提供的功能。

（2）引用定义：当引用其它服务时，需要用到引用定义。其格式：

（3）特征定义：特征定义含特征声明、特征值声明和特征描述符声明。每个声明都是以属性格式存在的。

• 特征声明：
  
• 特征值声明：
  
• 特征描述符声明：
   

3. GATT功能

GATT定义了一系列服务操作程序，用来发现服务、特征以及服务之间的关系，用来读取和写入特征值。这些服务操作被抽象为11种功能。

（1）GATT功能及其子过程：

（2）配置服务器：交换MTU

（3）发现主服务：该过程用于发现服务器的主服务。一旦发现主服务，可以通过特征发现、关系发现等过程，获取主服务的辅助信息。

• 发现所有主服务
  
• 通过UUID发现主服务
  

（4）发现引用服务

（5）发现特征：该过程用于发现服务器的服务特征。一旦发现特征，可以通过其它过程获得辅助信息。

• 发现所有特征 & 通过UUID发现特征
  

（6）发现特征描述符

（7）读特征值

（8）写特征值

• Write Without Response
  
• Signed Write Without Response
  
• Write Characteristic Value
  
• Write Long Characteristic Values
  

（9）特征值通知

（10）特征值指示

（11）读特征描述符

（12）写特征描述符