nRF52832蓝牙概述

蓝牙主机和蓝牙从机

蓝牙通信中，分为主机和从机，有的模组实现了从机功能，就只能作为从机；有的模组实现了主机功能，就只能作为主机；有的模组既实现了主机功能，又实现了从机功能，所以是主从一体的，既能配置为主机，也能配置为从机。所以在购买蓝牙模组时，就需要注意自己到底需要买的是哪种类型的模组。像nRF52832蓝牙主控芯片，购买时并不存在是主机还是从机一说，而是我们自己用代码去实现主机还是从机的功能。

通常来说，蓝牙协议是一个通用协议，只要主从双方，都是使用的蓝牙协议，并且，从机是在主机的连接范围之内，就可以连接。就像单片机的程序，只要是同一款芯片，不管是烧到哪个芯片里，作用都是一样的，要做的，可能就是改变一下引脚定义，应用软件部分是不用修改的。

蓝牙协议

基本概念

蓝牙版本

由此可见

蓝牙协议是一个通用协议；

BLE是属于蓝牙4.0以上版本的规范。

设备类型

一般来说，手机都是双模设备，既支持蓝牙低功耗，又支持传统蓝牙，所以，不管蓝牙模组使用的是BLE还是传统蓝牙，手机都能和他们建立连接并通信。

CC2640就是一个单模的设备，只支持BLE。

BLE体系结构

从对链路层的描述我们可以知道：

1、一个设备，同一时刻，要么是主机，要么是从机，不可能同时既是主机又是从机。

2、只有建立连接之后，才会互传数据，所以为什么要建立连接之后模组才能进入透传模式，就是这个原因。

3、为什么需要AT指令模式，就是因为设备上电后，不可能直接进入连接态，必须先设置，然后经由广播态或者发起态才能进入连接态。因此，我们在编写程序时，一定是先设置AT指令，开启广播，连接成功后才会发送透传数据。

链路层信道映射

BLE广播、扫描和连接事件

广播事件

广播是从设备发起的，可以被主设备扫描到，并能对扫描进行响应，即扫描响应。

扫描事件

扫描是主机的行为。

连接事件

注意，建立连接之前，走的都是广播信道，建立连接之后，就会走数据信道。

Profile、Service、Characteristic和UUID

RSSI

RSSI（Received Signal Strength Indicator）是接收信号的强度指示。
接收包RSSI是指无线模块发送信息后，接收端的无线模块接收到数据后，当前接收数据的信号强度的寄存器值，也就是接收模块获取到发送模块当前发送的信号强度。

dbm是无线信号的强度单位。一般在 -90 ~ 0之间。
一般情况下：
-50~0之间信号强度很好，使用感知好。
-70~-50之间信号强度好。使用感知略差，但体验上无明显影响。
-70以下 信号就不是太好了，使用上感知就不好。

为什么测量出来的dbm值都是负数？
答：首先我们需要知道的是无线信号dbm都是负数，最大是0。因此测量出来的dbm值肯定都是负数。dbm值只在一种情况下为0，那就是在理想状态下经过实验测量的结果，一般我们认为dbm为0是其最大值，意味着接收方把发射方发射的所有无线信号都接收到了，即无线路由器发射多少功率，接收的无线网卡就获得多少功率。当然这是在理想状态下测量的，在实际中即使将无线网卡挨着无线路由器的发射天线也不会达到dbm为0的效果。所以说不要盲目的认为负数就是信号不好。

关于蓝牙协议栈的分层结构说明，参考：

蓝牙协议栈分层_蓝牙协议栈有几层组成?各层的协议有哪些?_wwwlyj123321的博客-CSDN博客

这篇文章可以作为入门来看。

其中：

GAP层（Generic access profile）通用访问文件层

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。

GATT（Generic attribute profile ）通用属性配置文件层
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。

GATT服务器和客户端

通俗地说吧，Server（服务器）就是数据中心，Client（客户端）就是访问数据者。特别说明，它与主/从设备是独立的概念：一个主设备既可以充当Server，又可以充当Client；从设备亦然。

服务器宣传它的存在，因此它可以被其他设备发现并包含客户端可以读取的数据。客户端扫描附近的设备，当它找到它正在寻找的服务器时，它会建立连接并监听传入的数据。这称为点对点通信（还有其他可能的通信模式，如广播模式和网状网络）。

句柄(Handle)就是服务数据在数据中心的地址，当所有的服务数据组织起来后，它总得有个先后顺序，某个服务的位置就是它的句柄。还是上面的类比，如果想去图书馆借阅《现代操作系统》，需要查明该书在哪一层楼，哪个房间，这就是该书的Handle。

配置文件、服务、特征、描述符

GATT配置文件规格规定了交换配置文件数据的架构。此架构定义了配置文件所用的基本元素，例如服务和特征。

该层级的最高层是配置文件（profile）。配置文件由实现用例所需的一个或多个服务组成。服务由特征或有关其它服务的引用组成。每一个特征包括一个值，还可能包括有关该值的可选信息。服务、特征以及特征的组件（即特征值和特征描述符）构成了配置文件数据，并全部存储在服务器的属性中。

总结来说就是，蓝牙中，定义了一个ATT属性协议，规定了怎样去访问对端设备的数据。

数据存储在属性服务器的“属性”里，供客户端进行读写操作。

属性里存储了好多配置文件，每个配置文件就是各种服务的集合，服务里又有好多特征值。

比如，传感器的温度、湿度数据，就是特征值，这些特征值组成一个服务（即从机能够提供的功能），再往上组成一个配置文件，都存在属性服务器里。

这里注意下，什么是特征的描述符？简答来说就是对该特征的一些描述信息等等。

具体参考：蓝牙 服务，特性，描述符，属性条目_蓝牙特征表_zhuimeng_ruili的博客-CSDN博客

服务存在于从机中，每个服务代表从机的一个能力；

特征的数值就是我们最终要操作的数据。

蓝牙的UUID

可参考：蓝牙小知识：UUID 是什么 - 物联网技术分享

UUID是“Universally Unique Identifier”的简称，通用唯一识别码的意思。对于蓝牙设备，每个服务都有通用、独立、唯一的UUID与之对应。

常用的是16bit的UUID，也就是16位的别名。

比如，设备名称的UUID为0x2A00，是固定的，蓝牙协议里规定的。

当然，也可以自定义。具体见上方参考文章。

MTU

最大传输单元（Maximum Transmission Unit，MTU）用来通知对方所能接受数据服务单元的最大尺寸。是包或帧的最大长度，一般以字节记。如果MTU过大，可能会发送失败，因为它不能处理过大的包。如果太小，因为协议一定要在包(或帧)上加上包头，那实际传送的数据量就会过小，这样也划不来。大部分情况下系统会提供给用户一个默认值，该值一般对用户是比较合适的。

透传

透传是一种透明传输，是一种形象的说法。它指的是，数据从发送端发出，不管中间经过多少设备，最终到达目的地时，依然是原封不动的，这就好像数据是直接从发送端设备到达目的地设备，中间所经过的路径对于发送方和接收方来说，就好像是不存在的一样。所以，将其形象地称之为透明传输，即透传。

这中间的所有设备总和，对数据不进行任何改变，只是单纯地转发出去。

那么就有个问题，既然只是单纯地转发，为什么还要多经过一道透传模块，而不直接发送给目的地呢？

透传一般都是无线设备用来读取远程的数据。在物物相连的物联网时代，要想实现智能设备的数据透传就需要仰仗无线透传模块的力量，可实现发送方和接收方数据的长度和内容完全一致，不需对数据做任何处理，相当于一条数据线或者串口线。

其实，就可以理解成，因为无线设备没有数据线连接，所以要想将数据发送到远程，就只能通过无线透传模块。这也是透传的主要应用。

比如：我有个蓝牙从机，已经实现了功能，现在我想通过串口给从机发命令让它工作，但是，从机又没法直接连上数据线，此时，就要通过一个透传模块，该模块可以和从机通信，我串口向无线透传模块发指令，透传模块再将指令转发给从机，从而将串口的数据，以透明传输的方式发送给从机，这时候，透传模块只是为了实现数据的传输而存在，就相当于是透明的，只是一根数据线而已，就是串口直接将数据发送给从机的。

句柄

英文是 handle

句柄（Handle）是一个用来标识对象或者项目的标识符，可以用来描述窗体、文件等，值得注意的是句柄不能是常量 。

Windows之所以要设立句柄，根本上源于内存管理机制的问题，即虚拟地址。简而言之数据的地址需要变动，变动以后就需要有人来记录、管理变动，因此系统用句柄来记载数据地址的变更。在程序设计中，句柄是一种特殊的智能指针，当一个应用程序要引用其他系统（如数据库、操作系统）所管理的内存块或对象时，就要使用句柄。

句柄（handle）是C++程序设计中经常提及的一个术语。它并不是一种具体的、固定不变的数据类型或实体，而是代表了程序设计中的一个广义的概念。句柄一般是指获取另一个对象的方法——一个广义的指针，它的具体形式可能是一个整数、一个对象或就是一个真实的指针，而它的目的就是建立起与被访问对象之间的唯一的联系。

简而言之，就是通过特定的句柄，去访问某个对象。

nRF52832

nRF52832是一款蓝牙芯片。其实就可以看做一个普通的单片机芯片，只是这个单片机芯片集成了一个功能完善的蓝牙模块。

蓝牙可以分为主机和从机，其实都是一块芯片，当程序里实现主机的功能（典型如扫描）时，就可以作为主机，当程序里实现了从机的功能（典型如广播）时，就可以作为从机。不要以为芯片还分为什么主机芯片和从机芯片。芯片里已经集成了主机和从机等各种功能，去相应实现一下再烧录即可。

难点再说明

可以参考这个视频： 低功耗蓝牙BLE相关概念及用法

说实话，蓝牙里的有些概念真的很抽象，很难理解。

尤其是这几个：

GAP

GATT

服务

特征

属性

配置文件profile

捋一捋上面这几个概念。

GAP和GATT是蓝牙协议结构中的主机层实现，我一开始将GATT和GAP误认为是一种配置文件，为什么容易将GATT误以为是一种配置文件呢？因为我们通常总是说GATT配置文件，就连很多地方都直接将GATT翻译成通用属性配置文件。但其实这两个应该理解成通用访问协议和通用属性协议（ATT是attribute的缩写，表示属性，GATT就表示通用属性），属于BLE协议的一部分，在BLE协议栈里，需要对其进行实现，其实就是对应的软件程序。重点是，这两个协议实现是用来干嘛的。

GATT协议是基于ATT协议，ATT和GATT是蓝牙协议栈重要的2层，也是蓝牙应用开发者打交道最多的两层，用户开发应用程序的时候，调用的都是GATT API，而GATT又调用了ATT的 API。

应用层之间的数据通信，就需要依靠服务、特征和配置文件，这三个概念是定义在应用层的，但是需要经由GATT来解析。这里说的配置文件profile就真的是配置文件，是个说明文档，官网Specifications | Bluetooth® Technology Website可以查阅对应的profile。

其实配置文件就是一种规范的说明，里面说明了有哪些服务。

为什么GATT总是被叫做通用属性配置文件，那是因为这些配置文件里的服务都由GATT这一层来实现。

这里说的服务，就是能提供哪些功能，比如提供心率监测服务，提供温湿度检测服务等等，服务里又会有一些具体的参数，比如温湿度检测服务里，就有温度和湿度这两个参数，这些参数就是特征值，也可以叫特性值，也就是我们最终需要的数据。

以上这些涉及到服务特征等的数据，就可以统称为属性，只是一种泛称，并没有严格的说法。所以，属性配置文件，其实就可以说是关于描述服务和特征的规范文件。

一旦两个设备建立起了连接，GATT 就开始起作用了。

建立连接之前，从机向主机发送广播包，包里包含了MAC地址+帧长度+数据类型+目标数据，主机扫描能识别到广播包。

建立连接后，需要互传数据，那么数据是怎么传递的呢？就是通过特征值来传递的。

具体的传递过程，就是由GATT来实现的。

另外，每个服务和特征都有个UUID，协议里本身就定义了很多UUID，当然，用户也可以自定义UUID来表示特定的服务和特征。之后，我们就可以通过特征传递数据了。这一过程，仍然由GATT层实现。

那么，GAP呢？

要想GATT起作用，首先得经过GAP层

GAP 使你的设备被其他设备可见，并决定了你的设备是否可以或者怎样与其他设备进行交互。

更多参考：

【IoT】蓝牙 GAP 和 GATT 协议简析_gap gatt-CSDN博客

低功耗蓝牙ATT/GATT/Profile/Service/Characteristic规格解读

配置文件一般存在于蓝牙从机中。我们谈配置文件，其实就是谈里面的服务，谈里面的特征……

特征值的几种传递方式

可读、可写（有响应）、可写且无需响应回复、通知、指示；

可读可写是主机的主动行为

通知是被动行为，即从机主动向主机上报数据，如果主机需要接收这个数据，就需要开启该特征值的订阅；指示就是需要有响应的通知，notify是不需要主机回应的。

再解惑 

GATT层定义的两个角色是：客户端和服务器；

链路层定义的两个角色是：主机和从机；

这几个角色是针对特定层来说的，并不冲突，一个设备可以是客户端从机，也可以是服务器从机，既可以是客户端主机，也可以是服务器主机。

类似于从不同角度来看。

主从机主要是谁广播，谁扫描；客户端和服务器主要是谁提供数据，谁接收数据。

设备开机后，一开始，处于就绪态，然后从机广播，主机扫描，这个过程，需要物理层，链路层参与数据传输，GAP层参与设备识别与绑定，然后双方建立连接，连接之后，就是GATT参与的时候了，此时，主要是业务数据传输，这时候就涉及到配置文件，服务和特征等属性了。