蓝牙核心规范（V5.2）3.5-深入详解之蓝牙应用架构

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1.蓝牙协议

蓝牙系统中的应用程序互操作性是通过蓝牙配置文件来完成的。蓝牙协议定义了蓝牙系统中从PHY到L2CAP的所有底层的必要功能和特性，以及本规范之外的任何其他协议。该协议定义了层之间的垂直交互以及设备之间特定层的对等交互。

此外，应用程序行为和数据格式也由协议定义。当两个设备符合蓝牙协议的所有要求时，将启用应用程序的互操作性。

所有协议都描述了设备连接所需的服务发现需求，以及找到进行应用程序级连接所需的可用应用程序服务和连接信息。

2.通用访问协议

蓝牙系统定义了所有蓝牙设备所实现的基本协议。此协议是通用访问协议(GAP)，它定义了蓝牙设备的基本要求。例如，对于BR/EDR，它定义了一个蓝牙设备，包括无线电、基带、链接管理器、L2CAP和服务发现协议功能；对于LE，它定义了物理功能层、链接层、L2CAP、安全管理器、属性协议和通用属性协议。这将所有不同的层连接在一起，形成了蓝牙设备的基本要求。它还描述了设备发现、连接建立、安全、身份验证、关联模型和服务发现的行为和方法。

在BR/EDR中，GAP定义了一个可能存在的功能。此功能包括设备如何相互发现、建立连接并描述用于身份验证的安全关联模型。在BR/EDR中，这种功能可能存在于两个设备中。如果设备希望发现或与所有设备建立连接，则设备可能需要同时实现初始化和接受功能。一个设备可能只包括启动或接受功能，但它需要远程设备支持免费的功能，以发现或建立与该设备的连接。BR/EDR，控制器需要支持所有功能，但是主机可能会根据设备支持的其他配置文件或用例来限制此功能。

在LE中，GAP定义了四个特定的角色：广播器、观察器、外围设备和中心设备。如果底层控制器支持多个LE GAP角色或角色组合，则设备可能支持多个LE GAP角色。每个角色都指定了对底层控制器的要求。这允许针对特定的用例优化控制器。

广播器的角色仅针对发射机的应用进行了优化。支持广播器角色的设备使用广告来广播数据。广播器角色不支持连接。

观察器角色仅针对接收器的应用程序进行了优化。支持观察者角色的设备是广播器的补充设备，并接收广告中包含的广播数据。观察者角色不支持连接。

外设角色针对支持单个连接且不如中央设备复杂的设备进行了优化。支持外设角色的设备只需要支持控制器的从属角色的控制器。

中心角色支持多个连接，并且是与外围设备角色中的设备的所有连接的启动器。支持中央角色的设备需要一个控制器，它支持控制器的主角色，并且与其他LEGAP角色相比，通常支持更复杂的功能。

3.协议层次结构

由于所有的蓝牙设备都需要实现GAP，因此由蓝牙设备实现的任何附加协议都将成为GAP集。根据应用程序的复杂性或在许多应用程序之间重用蓝牙系统功能的公共需求的能力，可以创建依赖于GAP或其他通用概要文件的其他通用概要文件，以及启用其他概要文件。描述应用程序互操作性的顶级概要文件称为应用程序协议。

应用程序配置文件包含通过引用GAP和任何其他描述蓝牙系统的一组常见需求的通用协议。

4. 通用属性架构

4.1 属性协议(ATT)

为了允许设备读写服务器上保存的小数据值，我们定义了一个属性协议(ATT)。每个存储的值，通常只有几个八位制，被称为属性。该协议允许每个属性使用uuid进行自我识别，以此来识别数据的类型。这些UUID可以是在“已分配编号”文档和相关规范中定义的已知的已分配编号，也可以是已分配的128位UUID的供应商。

属性协议消息通过L2CAP通道发送，称为ATT承载器。

属性协议定义了两个角色：客户端和服务器。设备可以同时是ATT客户端和ATT服务器。单个ATT承载上的属性协议消息允许每个方向上的单个事务。当收到对消息的响应时，可以启动下一个事务。当创建多个ATT承载时，每个ATT承载都有一个单独的事务模型，因此可以同时完成多个ATT事务，每个承载一个。这可以用于允许多个更高级层规范并发发送消息。

ATT服务器存储这些属性，并接受来自ATT客户端的属性协议请求、命令和确认。ATT服务器向请求发送响应，当由更高级层配置时，当ATT服务器上发生指定事件时，异步向ATT客户端发送指示和通知。

4.2 通用属性协议（GATT）

通用属性协议(GATT)构建在属性协议(ATT)之上，并为由属性协议传输和存储的数据建立公共操作和框架。GATT定义了两个角色：服务器和客户端。GATT客户端也是一个ATT客户端。GATT服务器也是一个ATT服务器。GATT角色不一定与特定的GAP角色相关联，但可以由更高级层次的配置文件指定。GATT和ATT不是运输特异性，可用于BR/EDR和LE。但是，GATT和ATT必须在LE中实现，因为它用于发现服务。

GATT还指定了GATT服务器上包含的数据的格式。由属性协议传输的属性被格式化为服务和特性。服务可能包含一系列特征。特征包含单个值和描述特征值的任意数量的描述符。

使用已定义的服务结构、特征和特征描述符，非特定协议的GATT客户端仍然可以遍历GATT服务器并向用户显示特征值。特征描述符可用于显示可能使用户可以理解该值的特征值的描述。

5. 基于gatt协议层次结构

GATT协议指定了在其中交换协议数据的结构。此结构定义了在概要文件中使用的服务和特性等基本元素。

该层次结构的顶层是一个协议。协议由满足一个用例所需的一个或多个服务组成。服务由对其他服务的特征或引用组成。每个特性都包含一个值，并可能包含有关该值的可选信息。服务和特性以及特性的组件（即值和描述符）包含概要文件数据，并且都存储在服务器上的属性中。

图3：基于gatt协议层次结构

5.1  服务

服务是用来完成设备或设备部分的特定功能或特征的数据和相关行为的集合。一个服务可以包括其他主要服务或辅助服务和/或构成该服务的一组特征。

服务有两种类型：主服务和辅助服务。主服务是提供设备的主要功能的服务。辅助服务是提供设备的辅助功能的服务，并包括来自该设备上的至少一个主服务。

服务可以用于一个或多个协议中，以满足特定的用例。

5.2  包括服务

包含的服务是将服务器上的另一个服务定义作为包括其的服务的一部分的方法。当一个服务包含另一个服务时，整个包含的服务将成为新服务的一部分，包括任何嵌套包含的服务和特征。所包含的服务仍然作为一个独立的服务存在。对筑巢的深度没有任何限制。

5.3 特征

特征是在服务中使用的值，以及关于如何访问该值的属性和配置信息，以及关于如何显示或表示该值的信息。特征定义包含一个特征声明、特性属性和一个值。它还可以包含描述值或允许服务器关于特征值的配置的描述符。

6. 基于网格的模型层次结构

网格配置文件指定网状网络中的设备交换数据的结构。此结构定义了模型和属性等基本构建块。

层次结构的顶层是一个模型，它可以是客户端模型或服务器模型。客户端模型可以向服务器模型发送消息，而服务器模型可以使用其他消息来响应客户端模型。模型使设备能够使用标准化数据格式将标准化消息发送到它们以前没有关系的其他设备。

6.1 模型

模型是完成特定设备功能的属性、状态、消息和相关行为的集合。模型定义并公开状态以及任何相关的行为。它还定义了用于在网状网络中的设备中的模型之间进行通信的消息。消息是全局定义的，并且不是特定于模型的。模型是不可变的，这意味着不能添加到模型定义中或从模型定义中删除。因此，向模型添加特性的唯一方法是定义一个新的模型，通过定义新的状态、消息和行为来扩展现有的模型。这些新的状态和行为使用状态绑定与现有的模型连接起来。这通过允许新设备访问扩展模型的新功能，并允许旧设备访问现有模型的基本功能，从而确保向后和转发兼容性。

6.2 特性

属性会将上下文添加到已定义的特性中。当将数据发送到网状网络时，用该数据的含义或上下文来标记数据是非常有用的。这允许接收属性的设备来解释该数据，而无需事先协商上下文。例如，一个温度特性可以给出一个关于如何或何时测量该温度的上下文，如“外部温度”、“室内温度”或“油温”。

属性是全局定义的，并且不是特定于模型的。

TCP/IP

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