BLE基础介绍

1.1 缩略语

ATT: Attribute Protocol，属性协议，定义用户的命令及命令操作的数据

GATT: Generic Attribute Profile，通用属性配置文件，GATT可以摆脱兼容性的困境，没有GATT就会导致互联互通出现问题

SM: Security Manager

BR: Basic Rate

EDR: Enhanced Data Rate

SMP: Secure manager protocol，管理加密和安全

GAP: Generic access profile，通用访问配置文件，主要用来进行广播、扫描和发起连接

L2CAP：Logic link control and adaptation protocol，逻辑链路控制和适配协议，对LL层简单封装

1.2 协议栈

1.2.1 PHY层：
指定BLE无线频段，调制解调方式和方法，PHY层的好坏直接决定整个BLE芯片的功耗、灵敏度等。

1.2.2 LL层：
LL层是协议栈的核心，主要负责发数据或收数据，不对数据进行解析，主要定义以下内容：

1）数据传输使用的射频信道；

2）指明接收者身份的access address，0x8E89BED6表示发给周边所有的设备，即广播，其中广播者被称为advertiser，接收者称为scanner或observer；

如果想一对一通信（称为“连接”），即设备A的数据只能设备B接收，设备B的数据只能设备A接收，那么必须要生成一个独特的随机access address，用以标识此本次连接

3）指明广播者身份的device address

4）检查数据完整性，保证数据在传输过程中没有被篡改，引入CRC24校验，如0xB2C78E

5）前导帧preamble，提高调制解调电路的工作效率，一般为0x55或0xAA（空中数据包用小端模式表示）

6）定义通信时序

上述Case1和Case2反映了一个问题：接收者必须在合适的时间开启射频窗口来接收空中数据包，因此要求LL层必须通信时序

7）在access mode后加入两个字段：LL header和长度字节，LL header表示数据包的LL长度，长度字节用来指明payload的长度。这样就可以让接收设备找到自己想要的数据。

1.2.3 GAP层：处理LL层的payload
1）GAP引入LTV结构来定义数据（Length-Type-Value）

GAP层引入了LTV（Length-Type-Value）结构来定义数据，比如020105，02-长度，01-类型（强制字段，表示广播flag，广播包必须包含该字段），05-值。

有了PHY层，LL层，GAT/GATT层之后，就可以发送广播包了，广播包信息极其有限，例如：

1）无法进行一对一通信，广播是一对多的方式，单向

2）不支持组包和拆包，因为无法传输大数据

3）通信不可靠且效率低下，只有37/38/39三个信道，不支持跳频

4）scanner功耗高，扫描端不知道设备端何时广播，也不知道在哪个频道上广播，因此只能拉长扫描窗口时间，并同时对37/38/39三个信道进行扫描，功耗很大。

然而，“连接”connection可以解决以上问题。

所谓设备A和设备B建立蓝牙连接，就是指设备A和设备B两者一对一“同步”成功，拥有共同的通信媒介，时钟也保持同步，具体包含以下内容，设备双方应该：

1）对使用的物理信道保达成一致

2）建立一个共同的时间锚点，把双方的时间远点变成同一个点

3）同步两者时钟，双方都知道什么时候发送数据包，什么时候接收数据包

连接成功后，设备双方的通信流程如下：

一旦连接成功，设备A被称为Master或Central，设备B被称为 Slave或Peripheral

设备A周期性地以CI（Connection Interval）为间隔向设备B发送数据包，而设备B周期性地以CI为间隔打开射频接收窗口来接收数据包。

同时，设备B收到设备A的数据包150us后，切换至发送状态，将自己的数据发送给设备A，设备A则切换成接收状态。

连接状态下，设备AB的发送和接收都是以周期性的计划开/关，且时间较短，大大降低了功耗，提高了效率。

1.2.4 L2ACP层
对LL层进行简单封装，LL层只关注传输的数据本身，而L2ACP层则区分加密通道还是普通通道，同时管理连接间隔CI。

1.2.5 SMP层
管理BLE连接的加密和安全，保证连接的安全性。

1.2.6 ATT层
定义用户的命令和命令操作的数据，比如读/写某个数据，开发者接触最多。

1.2.7 GATT层
规范ATT(attribute)中的数据内容，并用group(分组)的概念对attribute进行分类管理。

参考： https://www.cnblogs.com/iini/p/8969828.html