在這之前我們得先了解一下一些專業詞彙： 1、PROFILE profile可以理解為一種規範，一個標準的通訊協議，它存在於從機中。藍芽組織規定了一些標準的profile，例如 HID OVER GATT ，防丟器 ，心率計等。每個profile中會包含多個service，每個service代表從機的一種能力。 2、SERVICE service可以理解為一個服務，在ble從機中，通過有多個服務，例如電量資訊服務、系統資訊服務等，每個service中又包含多個characteristic特徵值。每個具體的characteristic特徵值才是ble通訊的主題。比如當前的電量是80%，所以會通過電量的characteristic特徵值存在從機的profile裡，這樣主機就可以通過這個characteristic來讀取80%這個資料 3、CHARACTERISTIC characteristic特徵值，ble主從機的通訊均是通過characteristic來實現，可以理解為一個標籤，通過這個標籤可以獲取或者寫入想要的內容。 4、UUID UUID，統一識別碼，我們剛才提到的service和characteristic，都需要一個唯一的uuid來標識

整理一下，每個從機都會有一個叫做profile的東西存在，不管是上面的自定義的simpleprofile，還是標準的防丟器profile，他們都是由一些列service組成，然後每個service又包含了多個characteristic，主機和從機之間的通訊，均是通過characteristic來實現。

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一、 引言

現在低功耗藍芽（BLE）連線都是建立在 GATT (Generic Attribute Profile) 協議之上。GATT 是一個在藍芽連線之上的傳送和接收很短的資料段的通用規範，這些很短的資料段被稱為屬性（Attribute）。

二、 GAP

詳細介紹 GATT 之前，需要了解 GAP（Generic Access Profile），它在用來控制裝置連線和廣播。GAP 使你的裝置被其他裝置可見，並決定了你的裝置是否可以或者怎樣與合同裝置進行互動。例如 Beacon 裝置就只是向外廣播，不支援連線，小米手環就等裝置就可以與中心裝置連線。

1. 裝置角色

GAP 給裝置定義了若干角色，其中主要的兩個是：外圍裝置（Peripheral）和中心裝置（Central）。

外圍裝置：這一般就是非常小或者簡單的低功耗裝置，用來提供資料，並連線到一個更加相對強大的中心裝置。例如小米手環。 中心裝置：中心裝置相對比較強大，用來連線其他外圍裝置。例如手機等。 2. 廣播資料

在 GAP 中外圍裝置通過兩種方式向外廣播資料： Advertising Data Payload（廣播資料）和 Scan Response Data Payload（掃描回覆），每種資料最長可以包含 31 byte。這裡廣播資料是必需的，因為外設必需不停的向外廣播，讓中心裝置知道它的存在。掃描回覆是可選的，中心裝置可以向外設請求掃描回覆，這裡包含一些裝置額外的資訊，例如裝置的名字。（廣播的資料格式我將另外專門寫一個篇部落格來講。）

3. 廣播流程

GAP 的廣播工作流程如下圖所示。  從圖中我們可以清晰看出廣播資料和掃描回覆資料是怎麼工作的。外圍裝置會設定一個廣播間隔，每個廣播間隔中，它會重新發送自己的廣播資料。廣播間隔越長，越省電，同時也不太容易掃描到。

4. 廣播的網路拓撲結構

大部分情況下，外設通過廣播自己來讓中心裝置發現自己，並建立 GATT 連線，從而進行更多的資料交換。也有些情況是不需要連線的，只要外設廣播自己的資料即可。用這種方式主要目的是讓外圍裝置，把自己的資訊傳送給多箇中心裝置。因為基於 GATT 連線的方式的，只能是一個外設連線一箇中心裝置。使用廣播這種方式最典型的應用就是蘋果的 iBeacon。廣播工作模式下的網路拓撲圖如下：

三、GATT

GATT 的全名是 Generic Attribute Profile（姑且翻譯成：普通屬性協議），它定義兩個 BLE 裝置通過叫做 Service 和 Characteristic 的東西進行通訊。GATT 就是使用了 ATT（Attribute Protocol）協議，ATT 協議把 Service, Characteristic遺蹟對應的資料儲存在一個查詢表中，次查詢表使用 16 bit ID 作為每一項的索引。

一旦兩個裝置建立起了連線，GATT 就開始起作用了，這也意味著，你必需完成前面的 GAP 協議。這裡需要說明的是，GATT 連線，必需先經過 GAP 協議。實際上，我們在 Android 開發中，可以直接使用裝置的 MAC 地址，發起連線，可以不經過掃描的步驟。這並不意味不需要經過 GAP，實際上在晶片級別已經給你做好了，藍芽晶片發起連線，總是先掃描裝置，掃描到了才會發起連線。

GATT 連線需要特別注意的是：GATT 連線是獨佔的。也就是一個 BLE 外設同時只能被一箇中心裝置連線。一旦外設被連線，它就會馬上停止廣播，這樣它就對其他裝置不可見了。當裝置斷開，它又開始廣播。

中心裝置和外設需要雙向通訊的話，唯一的方式就是建立 GATT 連線。

1. GATT 連線的網路拓撲

下圖展示了 GTT 連線網路拓撲結構。這裡很清楚的顯示，一個外設只能連線一箇中心裝置，而一箇中心裝置可以連線多個外設。一旦建立起了連線，通訊就是雙向的了，對比前面的 GAP 廣播的網路拓撲，GAP 通訊是單向的。如果你要讓兩個裝置外設能通訊，就只能通過中心裝置中轉。

2. GATT 通訊事務

GATT 通訊的雙方是 C/S 關係。外設作為 GATT 服務端（Server），它維持了 ATT 的查詢表以及 service 和 characteristic 的定義。中心裝置是 GATT 客戶端（Client），它向 Server 發起請求。需要注意的是，所有的通訊事件，都是由客戶端（也叫主裝置，Master）發起，並且接收服務端（也叫從裝置，Slave）的響應。

一旦連線建立，外設將會給中心裝置建議一個連線間隔（Connection Interval）,這樣，中心裝置就會在每個連線間隔嘗試去重新連線，檢查是否有新的資料。但是，這個連線間隔只是一個建議，你的中心裝置可能並不會嚴格按照這個間隔來執行，例如你的中心裝置正在忙於連線其他的外設，或者中心裝置資源太忙。

下圖展示一個外設（GATT 服務端）和中心裝置（GATT 客戶端）之間的資料交換流程，可以看到的是，每次都是主裝置發起請求：

3. GATT 結構

GATT 事務是建立在巢狀的Profiles, Services 和 Characteristics之上的的，如下圖所示： 

ProfileProfile 並不是實際存在於 BLE 外設上的，它只是一個被 Bluetooth SIG 或者外設設計者預先定義的 Service 的集合。例如心率Profile（Heart Rate Profile）就是結合了 Heart Rate Service 和 Device Information Service。所有官方通過 GATT Profile 的列表可以從這裡找到。

ServiceService 是把資料分成一個個的獨立邏輯項，它包含一個或者多個 Characteristic。每個 Service 有一個 UUID 唯一標識。 UUID 有 16 bit 的，或者 128 bit 的。16 bit 的 UUID 是官方通過認證的，需要花錢購買，128 bit 是自定義的，這個就可以自己隨便設定。

官方通過了一些標準 Service，完整列表在這裡。以 Heart Rate Service為例，可以看到它的官方通過 16 bit UUID 是 0x180D，包含 3 個 Characteristic：Heart Rate Measurement, Body Sensor Location 和 Heart Rate Control Point，並且定義了只有第一個是必須的，它是可選實現的。

Characteristic在 GATT 事務中的最低界別的是 Characteristic，Characteristic 是最小的邏輯資料單元，當然它可能包含一個組關聯的資料，例如加速度計的 X/Y/Z 三軸值。 與 Service 類似，每個 Characteristic 用 16 bit 或者 128 bit 的 UUID 唯一標識。你可以免費使用 Bluetooth SIG 官方定義的標準 Characteristic，使用官方定義的，可以確保 BLE 的軟體和硬體能相互理解。當然，你可以自定義 Characteristic，這樣的話，就只有你自己的軟體和外設能夠相互理解。

舉個例子， Heart Rate Measurement Characteristic，這是上面提到的 Heart Rate Service 必需實現的 Characteristic，它的 UUID 是 0x2A37。它的資料結構是，開始 8 bit 定義心率資料格式（是UINT8 還是 UINT16？），接下來就是對應格式的實際心率資料。

實際上，和 BLE 外設打交道，主要是通過 Characteristic。你可以從 Characteristic 讀取資料，也可以往 Characteristic 寫資料。這樣就實現了雙向的通訊。所以你可以自己實現一個類似串列埠（UART）的 Sevice，這個 Service 中包含兩個 Characteristic，一個被配置只讀的通道（RX），另一個配置為只寫的通道（TX）。 ---------------------  作者：Session__CSDN  來源：CSDN  原文：https://blog.csdn.net/u013378580/article/details/52891462  版權宣告：本文為博主原創文章，轉載請附上博文連結！