28-BLE低功耗蓝牙
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28-BLE低功耗蓝牙
28-BLE低功耗蓝牙
用户5985用户59852025年3月31日修改
蓝牙是一种短距的无线通讯技术，可实现固定设备、移动设备之间的数据交换，下图是一个蓝牙应用的分层架构，Application部分则是我们需要实现的内容，Protocol stack和Radio部分都由芯片原厂封装起来了，我们可以直接使用。那为什么我们还需要了解这个架构图呢？因为我们实现应用的时候，需要根据不同层传递给我们的消息做业务处理，例如广播事件、连接事件、通信数据等等。
如上图所述，要实现一个BLE应用，首先需要一个支持BLE射频的芯片，然后还需要提供一个与此芯片配套的BLE协议栈，最后在协议栈上开发自己的应用。可以看出BLE协议栈是连接芯片和应用的桥梁，是实现整个BLE应用的关键。那BLE协议栈具体包含哪些功能呢？简单来说，BLE协议栈主要用来对你的应用数据进行层层封包，以生成一个满足BLE协议的空中数据包，也就是说，把应用数据包裹在一系列的帧头（header）和帧尾（tail）中。具体来说，BLE协议栈主要由如下几部分组成：
代码块
PHY层（Physical layer物理层）。
PHY层用来指定BLE所用的无线频段，调制解调方式和方法等。PHY层做得好不好，直接决定整个BLE芯片的功耗，灵敏度以及selectivity等射频指标。
LL层（Link Layer链路层）。
LL层是整个BLE协议栈的核心，也是BLE协议栈的难点和重点。像Nordic的BLE协议栈能同时支持20个link（连接），就是LL层的功劳。LL层要做的事情非常多，比如具体选择哪个射频通道进行通信，怎么识别空中数据包，具体在哪个时间点把数据包发送出去，怎么保证数据的完整性，ACK如何接收，如何进行重传，以及如何对链路进行管理和控制等等。LL层只负责把数据发出去或者收回来，对数据进行怎样的解析则交给上面的GAP或者ATT。
HCI（Host controller interface）。
HCI是可选的，HCI主要用于2颗芯片实现BLE协议栈的场合，用来规范两者之间的通信协议和通信命令等。
GAP层（Generic access profile）。
GAP是对LL层payload（有效数据包）如何进行解析的两种方式中的一种，而且是最简单的那一种。GAP简单的对LL payload进行一些规范和定义，因此GAP能实现的功能极其有限。GAP目前主要用来进行广播，扫描和发起连接等。
L2CAP层（Logic link control and adaptation protocol）。
L2CAP对LL进行了一次简单封装，LL只关心传输的数据本身，L2CAP就要区分是加密通道还是普通通道，同时还要对连接间隔进行管理。
SMP（Secure manager protocol）。
SMP用来管理BLE连接的加密和安全的，如何保证连接的安全性，同时不影响用户的体验，这些都是SMP要考虑的工作。
ATT（Attribute protocol）。
简单来说，ATT层用来定义用户命令及命令操作的数据，比如读取某个数据或者写某个数据。BLE协议栈中，开发者接触最多的就是ATT。BLE引入了attribute概念，用来描述一条一条的数据。Attribute除了定义数据，同时定义该数据可以使用的ATT命令，因此这一层被称为ATT层。
GATT（Generic attribute profile ）。
GATT用来规范attribute中的数据内容，并运用group（分组）的概念对attribute进行分类管理。没有GATT，BLE协议栈也能跑，但互联互通就会出问题，也正是因为有了GATT和各种各样的应用profile，BLE摆脱了ZigBee等无线协议的兼容性困境，成了出货量最大的2.4G无线通信产品。
我们着重了解下GAP层和GATT层：
GAP层-通用访问规范
GAP 层的全称为通用访问规范 (Generic Access Profile, GAP)，定义了 Bluetooth LE 设备之间的连接行为以及设备在连接中所扮演的角色。
GAP 中共定义了三种设备的连接状态以及五种不同的设备角色，如下
•
空闲 (Idle)
◦
此时设备无角色，处于就绪状态 (Standby)
•
设备发现 (Device Discovery)
◦
广播者 (Advertiser)
◦
扫描者 (Scanner)
◦
连接发起者 (Initiator)
•
连接 (Connection)
◦
外围设备 (Peripheral)
◦
中央设备 (Central)