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【Bluetooth蓝牙开发】九、BLE协议之GATT

本文链接：https://blog.csdn.net/dong__ge/article/details/126840421
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ATT之所以称作“protocol”，是因为它还比较抽象，仅仅定义了一套机制，允许client和server通过Attribute的形式共享信息。而具体共享哪些信息，ATT并不关心，这是GATT（Generic Attribute Profile）的主场。

GATT相对ATT只多了一个‘G‘，但含义却大不同，因为GATT是一个profile（更准确的说是profile framework）。

 

1、简介

GATT ：Generic Attributes通用属性，低功耗蓝牙的设备之间的通信协议。

The Generic Attribute Profile (GATT) defines a service framework using the Attribute Protocol.

GATT使用ATT协议，定义了一套服务框架，用于发现、读写、通知、广播信息的配置。

 

角色的定义

为了更好的实现GATT的profile概要文件，GATT定义了如下角色：

  • Client：主要向服务器发送命令和请求，接收服务器的响应
  • Server：接收命令和请求，发送响应

image-20220816110411500

 

2、GATT协议框架

GATT Profile定义了用于通信的数据结构，包括 services 和characteristics。

image-20220816111254549

由上图可知，GATT profile的层次结构依次是：Profile—>Service—>characteristic

  • 最顶层的是profile，一个profile由一个或者多个service组成。

  • 一个service又由characteristics组成。

  • 每个characteristic由property、value、descriptor组成。

 

2.1 Profile

GATT Profile可以理解为一种规范，一个标准的通信协议，它存在于从机中。它定义了如何使用ATT协议去广播、发现、读写相关属性信息。

完整的Attribute Type的类型如下图：

image

 

2.2 Service

2.2.1 Service 定义

Service服务是完成特定功能或特性的数据和相关行为的集合。

在BLE从机中，通过有多个服务，例如电量信息服务、系统信息服务等，每个service中又包含多个characteristic特征值。每个具体的characteristic特征值才是BLE通信的主题。

比如当前的电量是80%，所以会通过电量的characteristic特征值存在从机的profile里，这样主机就可以通过这个characteristic来读取80%这个数据。

一个Service的定义包括了：Service声明、（可选的）include定义、（可选的）characteristic定义。

 

2.2.2 Service 声明

Service Declaration如下：

image-20220817113245091

  • Attribute Type：服务类型有两种，分别为primary service 和secondary service，即首要服务和次要服务，对应的Attribute Type为0x2800或0x2801，

  • Attribute Value：是一个16位UUID或者128位的UUID。用来表示这是什么服务。

  • Attribute permission：表示这个该声明即这个ATT属性是只读的、无需验证的、无需授权的。

 

2.3 include

2.3.1 include 定义

include用于去引用已定义存在的服务，相当于C语言中的include包含。

include定义仅仅包含一个include Declaration。

 

2.3.2 include 声明

include Declaration如下：

image-20220817113623137

  • Attribute Type：服务类型为include ，对应的Attribute Type为0x2802。
  • Attribute Value：设置为所要引用的服务的Attribute Handle、End Group Handle、UUID
  • Attribute permission：表示这个该声明即这个ATT属性是只读的、无需验证的、无需授权的。

 

2.4 Characteristic

2.4.1 Characteristic 定义

characteristic包含了特征和值的定义。

BLE主从机的通信均是通过characteristic来实现，可以理解为一个标签，通过这个标签可以获取或者写入想要的内容。

characteristic的定义包含了characteristic declaration，Characteristic Value declaration，characteristic descriptor declaration，其中前两个属性是必须的，最后一个属性是可选的。

characteristic = characteristic声明 + characteristic value声明 + 可选的descriptor声明。

 

2.4.2 Characteristic 声明

Characteristic declaration如下：

image-20220823112540864

  • Attribute Type：服务类型为Characteristic ，对应的Attribute Type为0x2803。
  • Attribute Value：设置为Characteristic Properties、Characteristic Value Attribute Handle、Characteristic UUID。
  • Attribute permission：表示这个该声明即这个ATT属性是只读的、无需验证的、无需授权的。

 

Attribute Value字段如下：

image-20220830144354273

 

一个服务，可能有多个characteristic definitions 用相同的Characteristic UUID。

 

  • Characteristic Properties字段如下：

image-20220823112852622

  • Characteristic Value Attribute Handle：包含了characteristic value的句柄

  • Characteristic UUID：是一个16位UUID或者128位的UUID。

 

2.4.3 Characteristic Value 声明

Characteristic Value Declaration 如下：

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Characteristic Value是characteristic声明后的第一个属性。

  • Attribute Type：该字段的值设置为Characteristic声明时的UUID
  • Attribute Value：为所声明的Characteristic中相同UUID的属性的值。
  • Attribute permission：由上层权限指定

其与Characteristic Declaration关系如下：

image

 

2.4.4 Characteristic Descriptor 声明

Characteristic descriptors主要用于包含一些与Characteristic Value相关的信息，GATT定义了多种可选descriptors，如下：

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每一种descriptor都有其特有的格式。

 

以Characteristic User Description为例：

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  • Attribute Type：该字段的值设置为Characteristic user description，对应的值为0x2901
  • Attribute Value：为定义的字符串信息
  • Attribute permission：由上层权限指定

 

3、参考资料

[1]：https://blog.csdn.net/chengbaojin/article/details/108145952?spm=1001.2101.3001.6661.1

 

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