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协议--ATT、GATT_第1张图片
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。

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。

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。

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