BLE协议--ATT、GATT

Attribute

属性(Attribute)由以下三部分组成：

• Handle：可以理解为属性表中的地址
• UUID：16bit(需要购买)或128bit
• Value：UUID不同，含义不同

UUID

可以将属性进行初级的分类：

• 0x1800 ~ 0x26FF: 服务识别码，用来识别具体是哪个服务。
• 0x2700 ~ 0x27FF: 度量单位，如：km/h， kg。
• 0x2800 ~ 0x28FF: 区分属性类型，首要/次要/包含/特性。
• 0x2900 ~ 0x29FF: 特性描述，如：CCCD/User Description。
• 0x2A00 ~ 0x2AFF: 区分特性类型，DeviceName/Version等。

Property

提供访问控制，每个属性都有一个许可，许可的分类：

• 使用许可：可读/可写/读写。
• 认证许可：需要认证/不需要认证。需要认证 时，客户端可以发起认证请求。
• 授权许可：由服务器决定，客户端无法改变，只能等待，并重新发起请求。

Characteristic

由多条属性(Attribute)可以组成一个特性(Characteristic)，特性由以下三部分组成：

• 特性申明：如果一个属性是特性申明，其属性值由性质、句柄、UUID组成。申明了该特性的读写性质，句柄，UUID。
• 特性数值：必须查询该特性的服务规格书才知道其具体意义。
• 特性描述符（并不是必须的，可以没有）：
  • 特性扩展性质：可靠地写入数值的能力，以及写入“特性用户描述”的能力。
  • 特性用户描述：用来描述该特性行为，如用一串字符串“温度特性”。
  • 客户端特性配置：用来通知或指示客户端。
  • 服务器特性配置：与客户端特性配置类似，但多一个广播位，用于广播该特性所属服务的相关数据。
  • 特性表示格式：表明客户端按什么样的格式理解数据。
  • 特性聚合格式：将不同的特性表示格式组合成一个新的格式，如经度，纬度组合成经纬度数据。

Service

由0条或多条特性可以组成服务(Service)，也可以通过以下方法重用服务。

• 拓展(Extend)
  比如，一台旧设备支持A服务，新的设备在A的基础上扩展了服务A，并定义了新的服务AB，新设备和旧设备通讯时会先去发现AB服务，若失败，则使用通用的服务A，这样保证旧设备的兼容性。
• 引用(Reference)
  可以在新的服务中直接引用其他服务。可以理解为C语言中的指针，并没有在新的服务中重新实现或扩展，而是一个指针指向了引用的服务。
  *结合(Combine)
  一个服务引用另外两个服务，从而结合成新的服务。并具备了新的行为。
• 服务申明
  服务申明的属性值指明该服务具体是什么服务，UUID是多少？
• 包含(Include)
  次要服务必须逐个发现，所以每个服务可以有0个或多个包含属性。
  包含服务的属性值包括服务句柄、组结束句柄、服务UUID。

实例

BLE_GATT.png

这是一张BLE的属性表，里面有4个Service。

• 红色背景的属性：
  UUID：0x2800，表明这条属性是主服务的申明。
  Value：表明了这条服务分组具体对应的是哪一个服务。其中0x1800为设备发现服务，0x1801为GATT服务，0x180A为设备服务。另外一条128bit的服务是自定义的数据服务。
• 黄色背景的属性：
  UUID: 0x2803，表明这条属性是特性的申明。
  Value：申明了特性的Handle和UUID信息。
• 其他白色
  背景的属性：
  UUID： 0x2902，表明这条是特性描述符中的客户端特性配置，0x0000关闭，0x0001打开通知，0x0002打开指示。

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属性协议

决定了客户端如何获取和使用属性。
六种基本操作：

• 请求(Request)
• 响应(Response)
• 命令(Command)

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客户端->>服务器: 请求
服务器->>客户端: 响应

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客户端->>服务器: 命令

请求和命令的区别在于：请求需要响应，而命令不需要。

• 指示(Indicate）
• 确认(Confirm)
• 通知(Notification)

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客户端->>服务器: 指示
服务器->>客户端: 确认

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服务器->>客户端: 通知

通知和指示的区别在于：通知不需要确认，而指示需要。

• 交换MTU请求
  属性协议默认的MTU长度为23字节，如果想要发送更大的数据包，就需要协商MTU长度。

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GATT协议

如果只有ATT协议，用户使用起来还是比较麻烦，所以添加了GATT协议方便应用层使用，GATT协议定义了如何发现和使用服务的一些标准方法。有以下三种规程：

• 发现规程
  • 发现服务：发现所有首要服务、按UUID发现首要服务、查找包含服务。
  • 发现特性：发现所有特性、发现所有特性描述符。
• 客户端发起规程：读/写特性值、读/写特性描述符。
• 服务端发起规程：通知/指示。