藍牙核心規范（V5.2）3.5-深入詳解之藍牙應用架構

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1.藍牙協議

藍牙系統中的應用程序互操作性是通過藍牙配置文件來完成的。藍牙協議定義了藍牙系統中從PHY到L2CAP的所有底層的必要功能和特性，以及本規范之外的任何其他協議。該協議定義了層之間的垂直交互以及設備之間特定層的對等交互。

此外，應用程序行為和數據格式也由協議定義。當兩個設備符合藍牙協議的所有要求時，將啟用應用程序的互操作性。

所有協議都描述了設備連接所需的服務發現需求，以及找到進行應用程序級連接所需的可用應用程序服務和連接信息。

2.通用訪問協議

藍牙系統定義了所有藍牙設備所實現的基本協議。此協議是通用訪問協議(GAP)，它定義了藍牙設備的基本要求。例如，對于BR/EDR，它定義了一個藍牙設備，包括無線電、基帶、鏈接管理器、L2CAP和服務發現協議功能；對于LE，它定義了物理功能層、鏈接層、L2CAP、安全管理器、屬性協議和通用屬性協議。這將所有不同的層連接在一起，形成了藍牙設備的基本要求。它還描述了設備發現、連接建立、安全、身份驗證、關聯模型和服務發現的行為和方法。

在BR/EDR中，GAP定義了一個可能存在的功能。此功能包括設備如何相互發現、建立連接并描述用于身份驗證的安全關聯模型。在BR/EDR中，這種功能可能存在于兩個設備中。如果設備希望發現或與所有設備建立連接，則設備可能需要同時實現初始化和接受功能。一個設備可能只包括啟動或接受功能，但它需要遠程設備支持免費的功能，以發現或建立與該設備的連接。BR/EDR，控制器需要支持所有功能，但是主機可能會根據設備支持的其他配置文件或用例來限制此功能。

在LE中，GAP定義了四個特定的角色：廣播器、觀察器、外圍設備和中心設備。如果底層控制器支持多個LE GAP角色或角色組合，則設備可能支持多個LE GAP角色。每個角色都指定了對底層控制器的要求。這允許針對特定的用例優化控制器。

廣播器的角色僅針對發射機的應用進行了優化。支持廣播器角色的設備使用廣告來廣播數據。廣播器角色不支持連接。

觀察器角色僅針對接收器的應用程序進行了優化。支持觀察者角色的設備是廣播器的補充設備，并接收廣告中包含的廣播數據。觀察者角色不支持連接。

外設角色針對支持單個連接且不如中央設備復雜的設備進行了優化。支持外設角色的設備只需要支持控制器的從屬角色的控制器。

中心角色支持多個連接，并且是與外圍設備角色中的設備的所有連接的啟動器。支持中央角色的設備需要一個控制器，它支持控制器的主角色，并且與其他LEGAP角色相比，通常支持更復雜的功能。

3.協議層次結構

由于所有的藍牙設備都需要實現GAP，因此由藍牙設備實現的任何附加協議都將成為GAP集。根據應用程序的復雜性或在許多應用程序之間重用藍牙系統功能的公共需求的能力，可以創建依賴于GAP或其他通用概要文件的其他通用概要文件，以及啟用其他概要文件。描述應用程序互操作性的頂級概要文件稱為應用程序協議。

應用程序配置文件包含通過引用GAP和任何其他描述藍牙系統的一組常見需求的通用協議。

4.?通用屬性架構

4.1 屬性協議(ATT)

為了允許設備讀寫服務器上保存的小數據值，我們定義了一個屬性協議(ATT)。每個存儲的值，通常只有幾個八位制，被稱為屬性。該協議允許每個屬性使用uuid進行自我識別，以此來識別數據的類型。這些UUID可以是在“已分配編號”文檔和相關規范中定義的已知的已分配編號，也可以是已分配的128位UUID的供應商。

屬性協議消息通過L2CAP通道發送，稱為ATT承載器。

屬性協議定義了兩個角色：客戶端和服務器。設備可以同時是ATT客戶端和ATT服務器。單個ATT承載上的屬性協議消息允許每個方向上的單個事務。當收到對消息的響應時，可以啟動下一個事務。當創建多個ATT承載時，每個ATT承載都有一個單獨的事務模型，因此可以同時完成多個ATT事務，每個承載一個。這可以用于允許多個更高級層規范并發發送消息。

ATT服務器存儲這些屬性，并接受來自ATT客戶端的屬性協議請求、命令和確認。ATT服務器向請求發送響應，當由更高級層配置時，當ATT服務器上發生指定事件時，異步向ATT客戶端發送指示和通知。

4.2?通用屬性協議（GATT）

通用屬性協議(GATT)構建在屬性協議(ATT)之上，并為由屬性協議傳輸和存儲的數據建立公共操作和框架。GATT定義了兩個角色：服務器和客戶端。GATT客戶端也是一個ATT客戶端。GATT服務器也是一個ATT服務器。GATT角色不一定與特定的GAP角色相關聯，但可以由更高級層次的配置文件指定。GATT和ATT不是運輸特異性，可用于BR/EDR和LE。但是，GATT和ATT必須在LE中實現，因為它用于發現服務。

GATT還指定了GATT服務器上包含的數據的格式。由屬性協議傳輸的屬性被格式化為服務和特性。服務可能包含一系列特征。特征包含單個值和描述特征值的任意數量的描述符。

使用已定義的服務結構、特征和特征描述符，非特定協議的GATT客戶端仍然可以遍歷GATT服務器并向用戶顯示特征值。特征描述符可用于顯示可能使用戶可以理解該值的特征值的描述。

5.?基于gatt協議層次結構

GATT協議指定了在其中交換協議數據的結構。此結構定義了在概要文件中使用的服務和特性等基本元素。

該層次結構的頂層是一個協議。協議由滿足一個用例所需的一個或多個服務組成。服務由對其他服務的特征或引用組成。每個特性都包含一個值，并可能包含有關該值的可選信息。服務和特性以及特性的組件（即值和描述符）包含概要文件數據，并且都存儲在服務器上的屬性中。

圖3：基于gatt協議層次結構

5.1? 服務

服務是用來完成設備或設備部分的特定功能或特征的數據和相關行為的集合。一個服務可以包括其他主要服務或輔助服務和/或構成該服務的一組特征。

服務有兩種類型：主服務和輔助服務。主服務是提供設備的主要功能的服務。輔助服務是提供設備的輔助功能的服務，并包括來自該設備上的至少一個主服務。

服務可以用于一個或多個協議中，以滿足特定的用例。

5.2??包括服務

包含的服務是將服務器上的另一個服務定義作為包括其的服務的一部分的方法。當一個服務包含另一個服務時，整個包含的服務將成為新服務的一部分，包括任何嵌套包含的服務和特征。所包含的服務仍然作為一個獨立的服務存在。對筑巢的深度沒有任何限制。

5.3 特征

特征是在服務中使用的值，以及關于如何訪問該值的屬性和配置信息，以及關于如何顯示或表示該值的信息。特征定義包含一個特征聲明、特性屬性和一個值。它還可以包含描述值或允許服務器關于特征值的配置的描述符。

6.?基于網格的模型層次結構

網格配置文件指定網狀網絡中的設備交換數據的結構。此結構定義了模型和屬性等基本構建塊。

層次結構的頂層是一個模型，它可以是客戶端模型或服務器模型。客戶端模型可以向服務器模型發送消息，而服務器模型可以使用其他消息來響應客戶端模型。模型使設備能夠使用標準化數據格式將標準化消息發送到它們以前沒有關系的其他設備。

6.1 模型

模型是完成特定設備功能的屬性、狀態、消息和相關行為的集合。模型定義并公開狀態以及任何相關的行為。它還定義了用于在網狀網絡中的設備中的模型之間進行通信的消息。消息是全局定義的，并且不是特定于模型的。模型是不可變的，這意味著不能添加到模型定義中或從模型定義中刪除。因此，向模型添加特性的唯一方法是定義一個新的模型，通過定義新的狀態、消息和行為來擴展現有的模型。這些新的狀態和行為使用狀態綁定與現有的模型連接起來。這通過允許新設備訪問擴展模型的新功能，并允許舊設備訪問現有模型的基本功能，從而確保向后和轉發兼容性。

6.2 特性

屬性會將上下文添加到已定義的特性中。當將數據發送到網狀網絡時，用該數據的含義或上下文來標記數據是非常有用的。這允許接收屬性的設備來解釋該數據，而無需事先協商上下文。例如，一個溫度特性可以給出一個關于如何或何時測量該溫度的上下文，如“外部溫度”、“室內溫度”或“油溫”。

屬性是全局定義的，并且不是特定于模型的。

TCP/IP

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