【低功耗蓝牙BLE-2】Generic Access Profile(GAP)协议

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GAP简介

通用访问配置文件（GAP）规定了设备在较低级别如何执行控制程序，如设备发现、连接、安全建立等，以确保互操作性，并允许来自不同供应商设备之间的通信。主要的操作有：

• 发现并与配对
• 广播数据
• 建立安全连接

GAP以一种标准、普遍理解的方式定义了这些和其他基本操作。了解GAP很重要，因为大多数BLE实现都为希望使用此功能的应用程序提供了GAP API。

GAP层定义了：

• 角色- roles
• 操作模式&流程
• 安全模式&流程

角色 - Roles

BLE设备可以同时在一个或多个通用访问配置文件（GAP）角色中运行（前提是链路层支持此功能）:

• Broadcaster
• Observer
• Peripheral
• Central

角色施加限制并强制行为，因此通常在设备的设计阶段固定。

GAP定义了两对角色，允许设备之间相互通信。

Broadcaster/Observer

这一对角色实现单向、无连接的通信。

Broadcaster

• 定期发送包含数据的广播包
• 使用链路层的Advertiser角色

Observer

• 扫描广播者，监听广播数据
• 使用链路层的Scanner角色

网络拓扑

Peripheral/Central

这对角色实现双向、面向连接的通信。

Peripheral

• 链路层的slave角色
• 用可连接的广播数据包进行广播
• 优化以消耗最少的功耗和内存
• 使用低成本设计

Central

• 链路层master角色
• 能够建立和管理连接
• 可同时连接到各种设备

网络拓扑

对于BLE连接中的数据传输操作，不同的角色由通用属性配置文件层（GATT）定义。

Modes & Procedures

发现和连接阶段都定义了模式/过程对。

GAP Modes

GAP Modes指外围设备可以在一定时间内切换到的一种状态，以便达到一定目的或者允许一个对等设备（peer）执行一些操作。

例如 -

Disacovery Modes:

• Non-Discoverable
• Limited-Discoverable
• General-Discoverable

Connection Modes:

• Non-Connectable
• Directed-Connectable
• Undirected-Connectable

请参阅第3卷“蓝牙规范4.2版”。，C部分，第9节

GAP Procedure(s)

中央设备为达到某一目标而采取的一系列行动，如：

• Discovery of peers
• Establishing a connection to a specific peer

例如 -

Discovery Procedures

• Limited-Discovery
• General-Discovery

Connection Procedures

• General-Connection
• Direct-Connection

请参阅第3卷“蓝牙规范4.2版”。，C部分，第9节

Discovery Modes and Applicable Procedures

这些问题涉及外围设备如何广播其存在，以及中央设备可以/应该如何处理这些信息。下表将几种外围设备“发现”模式与适用的中央“发现”程序相匹配：

General-Discoverable Mode

此状态表示外设希望由对等方发现以建立连接。它通过定期传输ADV_IND广播包来识别，表示外围设备的初始出厂默认状态。

所需外围设备配置

进入此模式（状态）前，需要在外设中设置以下BLE参数：

• Advertising Packet Type (ADV_IND)
• Advertising Interval
• Advertising Packet Payload
• Local Name
• Service UUID
• (Optional) Scan Response Payload
• TX Power
• Battery Level
• Custom Data

最后，必须在外围设备上启动广播，以向其对等方发出进入此模式的信号。

Limited-Discoverable Mode

BLE链接层部分协助了该过程。在扫描期间，如果链路层检测到具有匹配MAC地址的ADV_DIRECT_ND数据包，它将通知应用层。附近的其他BLE无线电将忽略未发送给它们的ADV_DIRECT_IND数据包。

Connection Establishment Modes and Applicable Procedures

这些主要涉及中央设备如何选择与哪个外围设备交互。下表将几种外围连接模式与适用的中央连接程序相匹配：

Undirected-Connectable Mode

如上所述，当在一般可发现模式下操作时，外围设备自动处于该“连接模式”。它正在发送ADV_IND数据包（杂乱无章），并查找与任何对等方的连接（“无方向”）。

General Connection Establishment Procedure

这通常是一个两步程序:

1. 接受所有ADV_IND数据包，并过滤数据包有效负载中的数据，例如：

• Local Name
• Service UUID
• Custom Data
• etc.

2. 停止扫描，并使用直接连接建立过程(Direct Connection Establishment)连接到该设备：

• Initiate a connection to a single device using its MAC address
• Uses CONNECT_REQ Initiating PDU advertising packet

在直接连接建立过程中，中央链路层不知道外围设备是否可用或可连接。因此，如上文所述，它只能在收到广播包时触发。

安全性

关于GAP的安全性，大家感兴趣可以去参考BLE的spec,这里就不详细介绍了。