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BLE 协议栈（GAP，GATT；HCI，LL，PHY）_gap gatt
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蓝牙（Bluetooth®）：是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换。
蓝牙由蓝牙技术联盟（SIG，Special Interest Group）管理。
蓝牙的波段为2.4GHz短距离无线电频段。
蓝牙发展历程
| 序号 | 时间 | 标准 | 特性 |
|---|---|---|---|
| 1 | 2010年6月 | 蓝牙4.0（Bluetooth Smart） | 极低的运行和待机功耗, 支持BLE（低功耗蓝牙） |
| 2 | 2013年12月 | 蓝牙4.1（软件更新） | - |
| 3 | 2014年12月 | 蓝牙4.2（硬件更新） | （1）实现物联网：支持灵活的互联网连接选项（IPv6/6LoWPAN或Bluetooth Smart网关）。（2）让Bluetooth Smart 更智能：业界领先的 隐私权限、节能效益和堪称业界标准的安全性能。（3）让Bluetooth Smart 更快速： 吞吐量速度和封包容量提升。 |
| 4 | 2016年6月 | 蓝牙5.0 | （1）针对低功耗设备, 有着更广的覆盖范围和相较现在四倍的速度提升。（2） 传输速度上限为24Mbps, 是之前4.2LE版本的两倍。（3）有效工作距离可达 300米, 是之前4.2LE版本的4倍。（4）为应对移动客户端需求, 其 功耗更低, 且兼容老的版本。 |
| 5 | 2017年7月19日 | - | 开始全面支持mesh网状网 |
| 6 | 2019年1月28日 | 蓝牙5.1 | - |
| 7 | 2020年1月15日 | 蓝牙5.2 | - |
| 7 | 2021年 | 蓝牙5.3 | - |
蓝牙协议分层
一、主协议层（Host）
1.1 GAP（Generic Access Profile，通用访问规范）
GAP是应用层能够直接访问BLE协议栈的最底层，它包括管理广播和连接事件的有关参数。GAP模块代表了所有蓝牙设备的共用基础功能，如传输，协议或者应用规范所使用的模式和访问过程。
GAP的服务包括设备发现，连接方式，安全，认证，关联模型和服务发现等。
1、角色：为了创建和维护一个BLE连接，引入角色这一概念。
一个BLE设备不是 主机Master (集中器) 角色，就是 从机Slave (外围设备) 角色，这是根据是谁发起这个连接来确定的：
主机Master 设备总是连接的 发起者，而 从机Slave总是 被连接者。
这个访问与连接过程，都在 通用访问规范（GAP）进行实现的。
2、广播advertising：主机能够与从机建立连接，从机必须处于广播状态，它每经过一个时间间隔发送一次广播数据包，这个时间间隔称为广播间隔，它的范围是20ms到10.24s。
广播间隔 影响 建立连接的时间。
主机发送一个连接请求来发起连接之前，必须接收到一个广播数据包。
从机发送一个广播数据包之后一小段时间内，只监听连接请求。
一个广播数据包最多能携带31个字节的数据，它通常包含：
- 用户可读的名字，
- 关于设备发送数据包的有关信息，
- 用于表示此设备是否可被发现的标志 等类似的标志。
当主机接收到广播数据包后，可能发送请求更多数据包的请求，称为扫描回应。如果它被设置成主动扫描，从机将会发送一个扫描回应作为对主机请求的回应，扫描回应也最多可以携带31字节的数据。
广播，包括 扫描请求 和 扫描回应，必须在远离WLAN使用的2.4G频段之外的3个频率（37/38/39）上，以防止被WiFi干扰。
3、扫描：主机监听 广播数据包和 发送扫描请求的过程，有两个定时参数：扫描窗口和扫描间隔。
4、连接：主机和从机第一次交换数据定义为连接状态。
1.2 GATT（Generic Attribute Profile，通用属性规范）
GATT是真正传输数据所在的层。包括了一个数据传输和存储框架以及基本操作。
GATT定义了两类角色：服务器（Server）和客户端（Client），GATT角色无需和GAP角色绑定，但是可能由更高层的规范进行指定。
（1）角色：除了GAP定义了角色之外，BLE还定义了另外2种角色：GATT服务器和GATT客户端，它们完全独立于GAP的角色。
提供数据的设备称为GATT服务器，访问GATT服务器而获得数据的设备称为GATT客户端。
在应用中，外围设备称为服务器，集中器作为客户端。注意：一个设备可以同时作为服务器和客户端。
（2）GATT的规范层次：一个GATT服务器通过一个称为属性表的表格组织数据，这些数据就是真正发送的数据。
- 属性 (attribute)：
一个属性包含句柄、UUID、值，句柄是属性在GATT表中的索引，在一个设备中每一个属性的句柄都是唯一的。UUID包含属性表中数据类型的信息，它是理解属性表中的值的每一个字节的意义的关键信息。在一个GATT表中可能有许多属性，这些属性可能有相同的UUID。 - 特性 (characteristic)：
一个特性至少2个属性：一个属性用于声明，一个属性用于存放特性的值。 - 描述符 (descriptor)：
任何在特性中的属性不是定义为属性值就是为描述符。客户端特性配置描述符（Client Characteristic Configuration Descriptor，CCCD） - 服务 (service)
- Profile（配置数据文件）
1.3 SM（Security Manager，安全管理）
1.4 ATT（Attribute Protocol，属性协议）
1.5 L2CAP（Logical Link Control and Adaptation Protocol，逻辑链路 控制 和 适配协议）
二、控制层（Controller）
2.1 主机控制器（HCI，Host Controller），也称为 设备管理器
设备管理器 是 基带 中的一个功能模块，控制一般蓝牙设备行为。
它所负责所有与数据无关的蓝牙系统操作，例如询问附近蓝牙设备是否存在，连接蓝牙设备 或者让本地的蓝牙设备可以被其他设备发现或者连接。
2.2 链路层（LL，Link Layer）
链路层 主要负责链路管理，链路控制。
包括 负责创建，维护和释放逻辑链路，以及更新设备之间物理链路的相关参数。
2.3 物理层（PHY）
物理层模块负责从物理信道传输和接收信息数据包。
在基带和物理层之间，一条控制路允许基带模块控制物理层的时隙和频率载波。同时，物理层模块向物理信道和基带发送和接收符合格式要求的数据流。
