标签：配置文件 GATT 低功耗蓝牙 BLE 设备

ble低功耗蓝牙

ble流量嗅探与重放

低功耗蓝牙协议栈

BLE是低功耗蓝牙的英文缩写（Bluetooth Low Energy），是蓝牙4.0版本起开始支持的新的、低功耗版本的蓝牙技术规范。

低功耗蓝牙瞄准多个市场，特别是移动智能终端，智能家居，互联设备等领域，主要特点包括：

低功耗，使用纽扣电池就可以运行数月至数年。
快连接，毫秒级的连接速度，传统蓝牙甚至长达数分钟。
远距离，长达数百米的通信距离，而传统蓝牙通常10米左右。

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物理层(phy):使用GFSK调制无线信号，并将2.4GHz频段划分为40个射频信道(3个广播信道，37个数据信道)。

直接测试模式（DTM）：通过测试仪器直接连接蓝牙设备控制接口，自动完成与蓝牙模块之间的交互命令和蓝牙参数的设定，从而对蓝牙模块进行测试。
链路层（LL）：定义逻辑通道并为通道选择调频技术；控制设备的射频状态（等待、广播、扫描、发起连接等）和角色；控制数据包的发送时机、完整性等。
主机控制器接口（HCI）：为主机和控制器提供统一的通信接口。这一层的功能可以通过软件API来实现，也可以使用硬件外设来实现。
逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）：用于协商与建立逻辑通信信道。BLE使用固定逻辑通信信道来传输协议数据，可避免建立信道时带来的额外时间消耗。
安全管理器（SM）：定义了设备配对与密钥分配的方式，并为设备之间的安全连接和数据交换提供服务。
属性协议（ATT）：定义了访问服务端设备数据的规则（比如读、写等）。数据存储在属性服务器的属性（attribute）中，供属性客户端执行读写操作。
通用属性规范（GAP）：负责处理设备的访问模式和程序，具体包括定义蓝牙设备的角色、通信操作模式和过程，定义蓝牙地址、蓝牙名称等与蓝牙相关的参数。
通用访问规范（GAP）：主要用来控制设备连接和广播。通用访问规范可使你的设备被其他设备发现，并决定了你的设备是否可以或者怎样与交互设备进行通信。
各种应用程序：基于蓝牙协议的应用程序
通用属性配置文件(GATT)
GATT配置文件定义了如何通过BLE连接来交换所有配置文件和用户数据。它为基于GATT的配置文件提供了参考框架和精确的用例，以确保不同供应商生产的设备之间的互操作性。标准的BLE配置文件都以GATT配置文件为基础，并且必须遵守GATT配置文件才能正常运行。

尽管蓝牙规范在属性协议(ATT)中定义了属性，但定义的这些属性是与ATT相关的。ATT依靠公开的所有概念提供一系列精确的协议数据单元(PDU)，以允许客户端访问服务器上的属性。

而GATT进一步建立了严格的层次结构，允许使用一组简洁的规则在客户端和服务器之间访问与检索数据，而这些规则共同构成了所有基于 GATT 的配置文件使用的框架。

在GATT服务器中，属性被分组为服务(service)，每个服务可以包含零个或多个特征(characteristic)，不同的特征之间用唯一的 UUID区分，这些特征又可以包括零个或多个描述符(descriptor)。对于声称与 GATT 兼容的任何 BLE 设备来说，都具有相应的层次结构。

在日常生活中，一种常见的 BLE 设备是智能手环。假设它包含 3 个服务，分别是提供设备信息的服务、统计步数的服务和检测心率的服务。在提供设备信息的服务中，包含的特征有厂商信息、硬件信息和版本信息等，而在检测心率的服务中则包含心率的特征等。每个特征都有对应的值（value）和描述符，用于提供更多相关信息。心率特征中的值是与心率相关的数据，而描述符是对该value的描述说明，如value的单位。权限等。

尽管BLE设备的配对操作是加密的，但每个特征的值可以在不加密的状态下进行读写。当特征值发生改变时，蓝牙设备会收到相应的通知。