BLE中的GATT协议中的服务和特征

GATT协议及在RW协议栈上的实现

本文用于进一步分析GATT协议的细节，不对基本概念做解释，需要阅读者有一定的BLE协议知识基础。

GATT协议

ATT协议基本概念

ATT协议是GATT协议的基本子协议，如果说GAP层是面向通信机制的协议，那么ATT协议就是面向通信时的数据的协议。在我看来所谓的ATT协议本质只是一套数据格式，在ATT协议中，属性attribute是数据传输协议中的基本数据单位，结构如下：

handle：句柄，即属性的标号，说明这个是第几个属性。

type: 类型，用于属性数据的意义，例如温度，时间，需要和value一起看。标准协议通过使用16bit（简化过）的UUID来区分

Value:属性的值

上述三个参数表征了一个数据单元的基本特征，是后续的GATT协议的基石。

GATT协议基本概念

在ATT协议上，蓝牙协议引申出了GATT协议，通过多个属性组成特征（Characteristic），再通过特征和属性，再组成服务（Service），通过多个服务组成档案（profile）。就像是用砖石搭起一件件房屋，在用一间间房屋和砖石搭建起高楼大厦。使得数据的交互变得可视化，有条理，更高效。

上图就是用多条属性，搭起来的一张属性表。这张属性表，表征了三个特征，一个心率服务。

需要特别说明的是，表格中的UUID Description 和Properties两列在实际的数据传输格式是没有的，而是根据属性的handle、type、value的内容而解释生成的

UUID Description 根据 UUID而来，而UUID表征的属性的类型。

现在对表中的各列进行说明：

1. Handle：如前面ATT协议说明一样，是属性的标号，存在多个属性时用于区别。

2. UUID：即前面ATT协议中的Type，蓝牙协议规定使用UUID来指定某一条属性的类型（type），属性是在整个gatt协议中从来都是不是单独存在的，永远是作为特征或者服务的一部分而存在，属性的类型则表明了他是特征或者服务的哪一部分（例如声明declaration、值value、或者是特性描述符description）。当然，如果是作为值，还会更具体到是什么类型的值（如时间、温度）。

3. UUID Description：即根据前面UUID的进一步解释，蓝牙协议专门规定了很多UUID具有特殊意义，例如0x2800代表服务的声明，0x2803代表特征的声明。大家公认这些规定，作为共识。

4. value：值，是实际的载荷，传递最有意义的信息。根据属性的类型，一般value的用途有两种，一是用来给特征或服务进行声明或者解释，二是用来给用户传递实际有意义的信息。

   第二种用途不多解释，这里重点解释第一种：

   例如，当某一条属性类型为服务声明（declaration）时，他的属性value就表示他是什么的服务，例如上面的180d就代表了这是个心率的服务。

   再例如，当某一条属性表征特征声明时，他的属性value就代表了这个特征的属性（properties，不是前面的attribute属性），例如上面第一个特征的声明

   五个字节长的数据：10:2D:00:37:2A。

   第一个字节10，代表了特征的权限是可以notify的

   • 0x01 ---- 允许对该特征值进行广播。
   • 0x02 ---- 允许读取特征值。-Read
   • 0x04 ---- 允许写入特征值（没有响应）。-Write Without Response
   • 0x08 ---- 允许写入特征值（有响应）。-Write
   • 0x10 ---- 允许向GATT 客户端进行特征值通知（无需确认）。-Notifications
   • 0x20 ---- 允许向GATT 客户端进行特征值指示（需要确认）。-Indications
   • 0x40 ---- 允许对特征值进行签名写操作。
   • 0x80 ---- 存在扩展性质位，该扩展性质位在特征扩展性质描述符中定义。

   第二、三个字节2D:00，代表了这个特征的值（value）是handle=2d的那一条属性的值，也就是上图第三条属性

   最后两个字节代表该特征的值的属性的类型，也是用UUID表示，不过是16位的，也就是上图第四条属性的UUID,0x2a37

5. properties ：根据前面特征声明属性的值的第一个字节的内容，而对特征的值的操作权限的说明。

上面这样分析看下来，GATT协议的目标并不是单纯的为了传数据，而是做过某种抽象化封装。我个人猜想是类似传感器之类应用的的封装，毕竟低功耗蓝牙设计的初衷就是做传感器节点。例如温湿度服务对应某个温湿度传感器节点，特征包含温度和湿度两个特征。多个传感器服务就组成了这一节点的profile档案表