BLE service, characteristic以及CCCD概念 9

来自：https://www.cnblogs.com/iini/p/9095622.html

客户端（client）:手机使用设备提供服务，因此手机就是client

服务端（server）:以数据为载体，提供各种有价值的数据，比如蓝牙体温计

上图的Request和Reponse其实就是我们经常说的ATT命令（ATT PDU）,

Client和Server之间就是通过ATT PDU进行交互的，例如一个数据“37”，可以说是体温37，也可以说是心率37

因此Server需要将数据进行包装和分类，在BLE中，数据是通过characterristic进行包装的，

一个服务有多个characteristic组成的，service是一个独立的服务单元，也可以称作为profile,比如：心率/HID/体温/

都是标准蓝牙服务。

BLE 协议栈构架：

      对应开发应用程序或者service的时候，调用的都是GATT API, 而GATT又调用了ATT API,

BLE数据最终都是通过ATT PDU来传输的，

    Server是通过characteristic来表示数据的，虽然一条数据最有价值的部分是它的值（value）,但是仅有

value是不够的，比如，27 表示27温度还是27%湿度，同时每个value还应该有读写属性及权限属性，

    一个characteristic包含三种条目：characteristic 声明，characteristic的值，以及characteristic的描述符（可以多个描述符）

    一个service可以保护多个characteristic ,characteristic declaration就是每个characteristic的分界符，

解析时一旦遇到characteristic declaration,就可以认为接下来又是一个新的characteristics了，同时characteristic declaration还将包含value的读写属性，

    Characteristic value 就是数据值了

    Characteristic descriptor就是数据的额外信息，比如温度的单位是什么；CCCD是一种特殊characterristic descriptor,

一般而言，都是cilent来访问server的characteristic，我们把这种操作称作为读或写，另外，server可以直接把自己的charactertis的值告诉client，我们称作为notify或者indicate，跟read操作相比，只有需要传输数据的时候或者说数据有效时，server才开始notify或者indicate数据到client,因此这种操作方式可以大大节省server的功耗，有时候client不想监听characteristic notify或者indicate过来的数据，那么就可以使用CCCD来关闭characteristic 的notify或者indicate功能，如果client又需要监听characteristic 的notify或者indicate，俺么它可以重新使能CCCD来打开相关操作，总结一下，当characteristic 具有notify或者indicate操作功能时，那么必须添加CCCD,以方便cilent来使能或者禁止notify功能

    不管是characteristic declaration,characteristic value 还是characteristic descriptor来实现的时候，我们都是用attribute来表达

         Attribute handle,Attribute句柄，16-bit长度，Client 访问Server的Attribute，都是通过这个句柄来访问的，也就是说ATT PDU一般都包含handle的值，用户在软件代码添加characteristic 的时候，系统自动按顺序为相关attribute生成句柄

      Attribute tye,Attribute类型，2字节或者16字节，在BLE中我们使用UUID来定义数据类型，UUID是128bit，所以我们有足够的UUID来表达万事万物，

       ATT层定义了一个通信的基本框架，数据结构，以及通信的指令，而GATT层就是前文描述的service和characteristic，GATT层用来赋予每个数据一个具体内涵，让数据变得有结构和意义，换句话说，没有GATT层，低功耗蓝牙可以通信起来，但会产生兼容性问题及通信的低效率，

   Attribute value 就是数据真正的值，0到512字节长

  Attribute permission，Attribute的权限属性，权限属性不会直接在空中包体现，而是隐含在ATT命令操作结果中，假设一个attribute read 属性设为open（读操作不需要任何权限），那么cilent去读这个attribute时server将直接返回attribute的值，如果这个attribure read 属性设置为authentication (即需要配对才能访问，)，如果client没有与server配对而言直接访问这个attribute,那么server会返回一个错误码，告诉client你的权限不够,此时client会对server发起配对请求，以满足这个attribute的属性要求，目前有如下四种权限属性：

      Open :直接可以读或者写

     No Access ：禁止读或者写

     Autherntication :需要配对才能读或者写，由于配置有多种类型，因此authentication又衍生多种类型，比如带不带MIM,有没有LESC

     Authorization：跟Open一样，不过server返回attribute的值之前需要应用先授权，也就是说应用可以调回函数里面去修改读或者写的原始值，

  Signed 签名后才能读或者写，这个用的比较少，

      NUS 包含2 个characteristic ：RX和TX，每一个条目都是一个attribute，NUS服务本身就是一个attribute,而Rx charactertic本身又包含2条attribute:一条是delclaration attribute ,一条是value 本身attribute.由于TX支持notify,所以它包含3条attribute，另外一条attribute是CCCD,每个attribute都有一个handle和UUID，handle用来访问该attribute,UUID用来指明该attribute的类型，可以说，server提供数据，而数据是由attribute来表达，所有attribute组成一个attribute table,支持该服务不同，attribute talbe就不同，

当你在nodic已有的基础上添加新的服务或者删除已有的服务，记得一定要去修改ATTR_TAB_SIZE那个宏，否则协议栈初始会有问题。

         Client和Server之间是通过ATT PDU来通信的，ATT PDU主要包括4类：读，写，notify和indicate。如果一个命令需要response，那么会在相应命令后面加上request；如果一个命令只需要ACK而不需要response，那么它的后面就不会带request。这里要特别强调一点，BLE所有命令都是“必达”的，也就是说每个命令发出去之后，会立马等ACK信息，如果收到了ACK包，发起方认为命令完成；否则发起方会一直重传该命令直到超时导致BLE连接断开

        其实大家经常碰到的“丢包”，不是空中把包丢了或者包在空中被干扰了，而是大家发送的代码写得有问题，导致你要发送的包没有被安全送达到协议栈射频FIFO中，所以以后大家碰到丢包情况，请先检查你的代码，保证你的数据包正确完整安全地送达到协议栈射频FIFO中，只要数据包放到了协议栈射频FIFO中，蓝牙协议栈就能保证该数据包“必达”对方。

    既然每个ATT命令都必达对方，那么还需要request做什么？如果一个命令带request后缀，那么发起方就可以收到命令的response包，这个response包在应用层是由回调事件的，而前述ACK包在应用层是没有回到事件的，所以采用request/response方式，应用层可以按照顺序发送一些数据包，这个在很多应用场合是非常有用的，相反，如果对你应用层数据包顺序没有要求，俺么就可以不使用request/response.

  另外request/resonse 有一个副作用：大大降低通信的吞吐率，因为request/resonse必须在不同链接间隔中出现，也就是说，你在间隔1中发送了一个request命令，那么resonse包必须在间隔2或者稍后间隔中回复，而不能再间隔1中回复，这就导致两个连接间隔最多只能发一个数据包，而不带request后缀的ATT命令就没有这个问题，在同一个连接间隔，你可以同时发送多个数据包，这样将大大提高数据吞吐率，

今天的文章BLE service, characteristic以及CCCD概念 9分享到此就结束了，感谢您的阅读。