CC2640R2F学习笔记（13）——GATT客户端发现服务和特征

一、背景

1.1 GATT协议

GATT（Generic Attributes Profile）的缩写，中文是通用属性协议，是已连接的低功耗蓝牙设备之间进行通信的协议。

一旦两个设备建立起了连接，GATT 就开始起作用了，这也意味着，你必需完成前面的GAP协议。

GATT使用了 ATT（Attribute Protocol）协议，ATT 协议把 Service，Characteristic 对应的数据保存在一个查找表中，查找表使用 16bit ID 作为每一项的索引。

GATT定义的多层数据结构简要概括起来就是 服务（Service） 可以包含多个 特征（Characteristic），每个特征包含 属性（Properties） 和 值（Value），还可以包含多个 描述（Descriptor）。

1.2 属性协议（ATT）

属性协议层 负责数据检索，允许一个设备暴露一些数据块给其他设备，其他设备称之为“属性”。

在ATT环境中，展示属性的设备称之为服务器，与它配对的设备称之为客户端。链路层的主机从机和这里的服务器、客服端是两种概念，主设备既可以是服务器，也可以是客户端。从设备毅然。

1.3 GATT通信中角色

从GATT的角度来看，处于连接状态时的两个设备，它们各自充当两种角色中的一种：
服务端（Server）
包含被GATT客户端读取或写入的特征数据的设备。
客户端（Client）
从GATT服务器中读取数据或向GATT服务器写入数据的设备。

外围设备（从机）作为 GATT 服务端（Server），它维持了 ATT 的查找表以及 service 和 characteristic 的定义；

客户端和服务器的GATT角色独立于外围设备和中央设备的GAP角色。外围设备可以是GATT客户端或GATT服务器，中心可以是GATT客户端或GATT服务器。

二、配置发现服务和特征参数

2.1 发现服务和特征相关结构体

// 发现状态
// Discovery states
typedef enum {
  BLE_DISC_STATE_IDLE,              // Idle
  BLE_DISC_STATE_MTU,               // Exchange ATT MTU size
  BLE_DISC_STATE_SVC,               // Service discovery
  BLE_DISC_STATE_CHAR               // Characteristic discovery
} discState_t;

// GAP连接时用
// pairing callback event
typedef struct
{
  uint16_t connectionHandle;        // connection Handle
  uint8_t state;                    // state returned from GAPBondMgr
  uint8_t status;                   // status of state
} gapPairStateEvent_t;

// GATT发现服务和特征时用
// discovery information
typedef struct
{
  discState_t discState;            // discovery state
  uint16_t svcStartHdl;             // service start handle
  uint16_t svcEndHdl;               // service end handle
  uint16_t charHdl;                 // characteristic handle
} discInfo_t;

2.2 发现服务相关宏

simpleBLEcentral 工程连接 simpleBLEperipheral 后，发现服务很慢；因为工程在连接之后默认为延时 1秒 才去发现服务，可以缩短这个时间，加快发现服务。

// Default service discovery timer delay in ms
#define DEFAULT_SVC_DISCOVERY_DELAY            1000

2.3 初始化GATT客户端

以SDK2.4 multi_role工程为例，在 multi_role_init() 初始化多角色应用程序函数中，

/*==================================== 客户端 ====================================*/
// 初始化GATT客户端
VOID GATT_InitClient();

// 注册GATT 本地事件和ATT响应等待传输
GATT_RegisterForMsgs(selfEntity);

// 注册当前任务为GATT的notify和indicate的接收端
// 如果不注册，无法接收从机通过GATT_Notification发来的数据
GATT_RegisterForInd(selfEntity);

三、发现服务

3.1 流程

建立连接，产生建立连接完成事件 GAP_LINK_ESTABLISHED_EVENT
↓
multi_role_startDiscovery() 开始发现
↓
multi_role_processGATTMsg() 处理GATT消息和事件，响应GATT发现
↓
multi_role_processGATTDiscEvent() 处理GATT发现事件，陆续更改发现状态
↓
发现服务/特征

3.2 执行发现函数

以SDK2.4 multi_role工程为例，在 multi_role_processRoleEvent() 处理多角色事件函数中，进入建立连接完成事件，执行开始发现函数 multi_role_startDiscovery()；

GAP连接查看CC2640R2F学习笔记（10）——GAP主机端连接

switch(pEvent->gap.opcode)
{
    /*===================================== 建立链接事件 =====================================*/
    case GAP_LINK_ESTABLISHED_EVENT:
    {

        if(pEvent->gap.hdr.status == SUCCESS)                           // 如果建立链接成功
        {
            connecting = FALSE;                                         // 清除正在连接标志

            // Add index-to-connHandle mapping entry and update menus
            uint8_t index = multi_role_addMappingEntry(pEvent->linkCmpl.connectionHandle,
                                                       pEvent->linkCmpl.devAddr);

            if(linkDB_NumActive() >= maxNumBleConns)                    // 如果没有活跃链接，则关闭广播
            {
                uint8_t advertEnabled = FALSE;
                GAPRole_SetParameter(GAPROLE_ADVERT_ENABLED, sizeof(uint8_t),
                                     &advertEnabled, NULL);
            }

            // 开始发现
            multi_role_startDiscovery(pEvent->linkCmpl.connectionHandle);

            // Start periodic clock if this is the first connection
            if(linkDB_NumActive() == 1)
            {
                Util_startClock(&periodicClock);
            }
        }
        else                                                            // 如果建立链接失败
        {
            /* Display_print0(dispHandle, MR_ROW_STATUS1, 0, "Connect Failed"); */
            /* Display_print1(dispHandle, MR_ROW_STATUS2, 0, "Reason: %d", pEvent->gap.hdr.status); */
        }
    }
    break;
}

3.3 开始发现函数

以SDK2.4 multi_role工程为例，在multi_role.c中

/**
 @brief 开始发现
 @param connHandle 连接句柄
 @return none
*/
static void multi_role_startDiscovery(uint16_t connHandle)
{
    attExchangeMTUReq_t req;                                            // 交换MTU请求

    connIndex = multi_role_mapConnHandleToIndex(connHandle);            // 将连接句柄映射到索引

    if(connIndex < maxNumBleConns)                                      // 检查是否超过最大连接限制
    {
        discInfo[connIndex].discState= BLE_DISC_STATE_MTU;              // 更新此连接的发现状态

        discInfo[connIndex].svcStartHdl = 0;                            // 初始化缓存句柄
        discInfo[connIndex].svcEndHdl = 0;
    }

    req.clientRxMTU = maxPduSize - L2CAP_HDR_SIZE;                      // 发现GATT服务器的RX MTU大小

    VOID GATT_ExchangeMTU(connHandle, &req, selfEntity);                // ATT MTU大小应设置为客户端RX MTU和服务器RX MTU值的最小值
}

3.4 响应GATT发现

以SDK2.4 multi_role工程为例，在 multi_role_processGATTMsg() 处理GATT消息和事件函数中，执行发现函数 multi_role_startDiscovery()后，进入这里

/*----------------------------------- GATT发现响应 -----------------------------------*/
else if(discInfo[connIndex].discState != BLE_DISC_STATE_IDLE)
{
    multi_role_processGATTDiscEvent(pMsg);    // 处理GATT发现事件
}

3.5 处理GATT发现事件

以SDK2.4 multi_role工程为例，在 multi_role_processGATTDiscEvent() GATT发现事件处理函数中，经过交换MTU大小后，更改发现状态，开始发现服务。

发现状态更改流程：
BLE_DISC_STATE_IDLE // 初始化时为空闲状态
↓
BLE_DISC_STATE_MTU // 交换MTU大小状态
↓
BLE_DISC_STATE_SVC // 发现服务状态
↓
BLE_DISC_STATE_CHAR // 发现特征状态
↓
BLE_DISC_STATE_IDLE // 断连后恢复空闲状态

修改以下SIMPLEPROFILE_CHAR1_UUID（服务UUID）可以发现不同服务

static void multi_role_processGATTDiscEvent(gattMsgEvent_t *pMsg)
{
    ······
    ······
    /*--------------------------- 发现服务 ---------------------------*/
    else if(discInfo[connIndex].discState == BLE_DISC_STATE_SVC)
    {
        if(pMsg->method == ATT_FIND_BY_TYPE_VALUE_RSP &&            // 发现服务，存储句柄
            pMsg->msg.findByTypeValueRsp.numInfo > 0)
        {
            discInfo[connIndex].svcStartHdl =
                        ATT_ATTR_HANDLE(pMsg->msg.findByTypeValueRsp.pHandlesInfo, 0);
            discInfo[connIndex].svcEndHdl =
                        ATT_GRP_END_HANDLE(pMsg->msg.findByTypeValueRsp.pHandlesInfo, 0);
        }

        if(((pMsg->method == ATT_FIND_BY_TYPE_VALUE_RSP) &&         // 如果处理完成
            (pMsg->hdr.status == bleProcedureComplete))  ||
            (pMsg->method == ATT_ERROR_RSP))
        {
            if(discInfo[connIndex].svcStartHdl != 0)                // 如果已经发现了服务
            {
                attReadByTypeReq_t req;

                discInfo[connIndex].discState = BLE_DISC_STATE_CHAR;// 推进状态（发现特征）
                req.startHandle = discInfo[connIndex].svcStartHdl;
                req.endHandle = discInfo[connIndex].svcEndHdl;
                req.type.len = ATT_BT_UUID_SIZE;
                req.type.uuid[0] = LO_UINT16(SIMPLEPROFILE_CHAR1_UUID);
                req.type.uuid[1] = HI_UINT16(SIMPLEPROFILE_CHAR1_UUID);

                VOID GATT_DiscCharsByUUID(pMsg->connHandle,         // 发送发现特征请求
                                            &req, selfEntity);
            }
        }
    }
    ······
    ······
}

四、发现特征

以SDK2.4 multi_role工程为例，在 multi_role_processGATTDiscEvent() GATT发现事件处理函数中，经过发现服务后，更改发现状态，开始发现特征。

static void multi_role_processGATTDiscEvent(gattMsgEvent_t *pMsg)
{
    ······
    ······
    /*--------------------------- 发现特征 ---------------------------*/
    else if(discInfo[connIndex].discState == BLE_DISC_STATE_CHAR)
    {
        if((pMsg->method == ATT_READ_BY_TYPE_RSP) &&                // 发现服务，存储句柄
            (pMsg->msg.readByTypeRsp.numPairs > 0))
        {
            discInfo[connIndex].charHdl = BUILD_UINT16(pMsg->msg.readByTypeRsp.pDataList[3],
                                                        pMsg->msg.readByTypeRsp.pDataList[4]);

            /* Display_print0(dispHandle, MR_ROW_STATUS1, 0, "Simple Svc Found"); */
        }
    }   
    ······
    ······
}

---

• 由 Leung 写于 2019 年 4 月 3 日

• 参考：simplelink_cc2640r2_sdk_2_40_00_32 [提取码:3pg6]