蓝牙BLE： ATT和GATT的概念

BLE通信由两种设备类型构成—— Client和Server。

Server提供数据服务，所以一般来说设备是Server，手机是Client。Server和Client通过ATT PDU进行交互，Server通过characteristic对数据进行封装。多个characteristic组成一个Service，一个Service是一个独立的服务单元，或者说service是一个基本的BLE应用。如果某个service是一个蓝牙联盟定义的标准服务，也可以称其为profile，比如HID/心率计/体温计/血糖仪等，都是标准蓝牙服务，因此都有相应的profile规格书。

一. characteristic

一个characteristic包含三种条目：characteristic声明，characteristic的值以及characteristic的描述符（可以有多个描述符）：

1.1 Characteristic declaration

就是每个characteristic的分界符。解析时一旦遇到characteristicdeclaration，就可以认为接下来又是一个新的characteristic了，同时characteristic declaration还将包含value的读写属性等。

1.2 Characteristic value

就是数据的值了，这个比较好理解就不再说了。

1.3 Characteristic descriptor

就是数据的额外信息。比如温度的单位是什么，数据是用小数表示还是百分比表示等之类的数据描述信息。CCCD是一种特殊的characteristicdescriptor，当characteristic具有notify或者indicate操作功能时，那么必须为其添加相应CCCD，以方便client来使能或者禁止notify或者indicate功能。

不管是characteristic declaration，characteristic value还是characteristic descriptor，实现的时候，我们都是用attribute来表达的，也就是说，他们每一个都是一个attribute，attribute可以用下图来表示：

 

二. Attribute

2.1 Attribute handle

　Attribute句柄。Client要访问Server的Attribute，都是通过这个句柄来访问的，也就是说ATT PDU一般都包含handle的值。用户在软件代码添加characteristic的时候，系统会自动按顺序地为相关attribute生成句柄。

2.2 Attribute type

　　Attribute类型。在BLE中我们使用UUID来定义数据的类型，UUID是128 bit的，所以我们有足够的UUID来表达万事万物。其中有一个UUID非常特殊，它被蓝牙联盟采用为官方UUID，这个UUID如下所示：0000xxxx-0000-1000-8000-00805F9B34FB, 由于这个UUID众所周知，蓝牙联盟将自己定义的attribute或者数据只用16bit UUID来表示，比如0x1234，其实它也是128bit，完整表示为：

　　00001234-0000-1000-8000-00805F9B34FB = 16 bit UUID 0x1234

　Attribute type一般是由service和characteristic规格来定义，站在蓝牙协议栈角度来看，ATT层定义了一个通信的基本框架，数据的基本结构，以及通信的指令，而GATT层就是前文所述的service和characteristic，GATT层用来赋予每个数据一个具体的内涵，让数据变得有结构和意义。换句话说，没有GATT层，低功耗蓝牙也可以通信起来，但会产生兼容性问题以及通信的低效率。

2.3  Attribute value

　就是数据真正的值，0到512字节长。

2.4 Attribute permissions

　Attribute的权限属性，权限属性不会直接在空中包中体现，而是隐含在ATT命令的操作结果中。目前主要有如下四种权限属性：

　　●Open，直接可以读或者写

　　●No Access，禁止读或者写

　　●Authentication，需要配对才能读或者写，由于配对有多种类型，因此authentication又衍生多种子类型，比如带不带MITM，有没有LESC

　　●Authorization，跟open一样，不过server返回attribute的值之前需要应用先授权，也就是说应用可以在回调函数里面去修改读或者写的原始值。

　　●Signed，签名后才能读或者写，这个用得比较少。

 

Client和Server之间是通过ATT PDU来通信的，ATT PDU主要包括4类：读，写，notify和indicate。如果一个命令需要response，那么会在相应命令后面加上request；如果一个命令只需要ACK而不需要response，那么它的后面就不会带request。这里要特别强调一点，BLE所有命令都是“必达”的，也就是说每个命令发出去之后，会立马等ACK信息，如果收到了ACK包，发起方认为命令完成；否则发起方会一直重传该命令直到超时导致BLE连接断开。换句话说，只要你的BLE没有断开，那么你之前发送的数据包，不管它是用什么ATT PDU来发送的，它肯定被对方收到了。我估计很多人对此会产生疑问，因为他们经常碰到丢包的情况，其实大家经常碰到的“丢包”，不是空中把包丢了或者包在空中被干扰了，而是大家发送的代码写得有问题，导致你要发送的包没有被安全送达到协议栈射频FIFO中，所以以后大家碰到丢包情况，请先检查你的代码，保证你的数据包正确完整安全地送达到协议栈射频FIFO中，只要数据包放到了协议栈射频FIFO中，蓝牙协议栈就能保证该数据包“必达”对方。既然每个ATT命令都必达对方，那么还需要request做什么？如果一个命令带有request后缀，那么发起方就可以收到命令的response包，这个response包在应用层是有回调事件的，而前述的ACK包在应用层是没有回调事件的。所以采用request/response方式，应用层可以按顺序地发送一些数据包，这个在很多应用场合是非常有用的。相反，如果你对应用层数据包的顺序没有要求，那么就可以不使用request/response形式。另外Request/response有一个副作用：大大降低通信的吞吐率，因为request/response必须在不同的连接间隔中出现，也就是说，你在间隔1中发送了一个request命令，那么response包必须在间隔2或者稍后间隔中回复，而不能在间隔1中回复，这就导致两个连接间隔最多只能发一个数据包，而不带request后缀的ATT命令就没有这个问题，在同一个连接间隔中，你可以同时发多个数据包，这样将大大提高数据的吞吐率。

常用的带request的命令：所有read命令，writerequest，indication等，而常用的不带request的命令有write command，notification等。

转自：ATT与GATT概念

 

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