带你认识蓝牙 GATT协议

GATT 是蓝牙低功耗（BLE）中用于规范设备间服务（Service）、特征（Characteristic）等数据结构，并实现数据读写、通知等交互的核心协议。

GATT介绍

蓝牙GATT(通用属性配置)是低功耗蓝牙(BLE)中用于定义设备之间通信数据结构的协议。 通过服务、特征、属性来实现设备间的数据传输。GATT使用属性协议(ATT)来传输数据，这些数据以短数据段的形式发送和接收，称为属性

对于GATT而言，以应用为主所需要的了解的基本概念，主要就是GATT、GAP、ATT。

协议名称	介绍
ATT	个人开发者接触最多的就是ATT，比如读取某个数据，写某个数据。
GAP	主要用来广播、扫描和发起连接
GATT	GATT用来规范attribute属性中数据内容，并使用分组的概念对属性进行分类管理。

没有GATT，BLE也能跑，但是互联互通会出问题，兼容性差。

对于应用而言，蓝牙无非就是用来进行数据交互。例如，使用手机与蓝牙模块进行通信，那么手机就是client设备，蓝牙模块就是server设备。

GATT的结构

对于GATT server有很多分支，可想而知对于GATT有很多专有名词；应用程序也是对GATT server的参数进行修改配置。

GAP

了解GATT之前，需要了解GAP，它用来控制设备连接和广播。GAP使你的设备被其他设备可见，并决定了你的设备是否可以或者怎样与合同设备进行交互。

设备角色

GAP给设备定义了若干角色，其中主要有两个设备是：外围设备和中心设备。

• 外围设备: 这一般就是非常小的低功耗设备，用来提供数据，并连接到一个相对强大的钟信设备。
• 中心设备: 中间设备比较强大，用来连接其他外围设备。

广播数据

在GAP中外围设备通过两种方式向外广播数据：广播数据和扫描回复。这里广播数据是必需的，因为外设需要不停的向外广播，让中心设备知道他的存在。扫描回复是可选的，中心设备可以向外设请求扫描回复，这里包含一些设备额外的消息。

广播流程

GAP广播工作流程如下：

外围设备会设定一个广播间隔，每个广播间隔中，它会重新发送自己的广播数据。广播间隔越长，越省电，同时也不太饿哦能够以扫描到。

广播的网络拓补结构

大部分情况下，外设通过广播来让中心设备发现自己，并GATT连接，从而进行更多的数据交换。 也有些情况是不需要连接的，只要外设广播自己的数据即可。用这种方式主要目的是让外围设备，把自己的信息发送给多个中心设备。因为基于GATT连接的方式的，只能是一个外围设备连接一个中心设备。 广播模式的网络拓扑图如下：

GATT

GATT的全称是普通属性协议，定义了两个BLE设备通过Service和Characteristic 服务和特征的东西进行通信。 GATT就是使用了ATT协议，ATT把Service``Characteristic对应的数据保存在一个查找表中，此查找表使用16bit的ID作为每一项的索引。

一旦两个设备建立起了连接，GATT就开始起作用了，这也意味着，你必须先完成GAP协议。

这里需要说明的是，GATT连接，必须先经过GAP协议。 GATT连接需要特别注意的是：GATT连接是独占的。也就是一个BLE外设同时只能被一个中心设备连接。一旦外设被连接，他就会马上停止广播，这样其他设备就无法发现他了，设备断开后，又继续广播 中心设备和外设需要双向通信的话，唯一的方法就是建立GATT连接。

GATT连接的网络拓补

下图为GATT连接网络拓扑结构，一个外设只能连接一个中心设备，而一个中心设备可以连接多个外设。

一旦建立了连接，通信就是双向的了，对比前面的GAP广播的网络拓扑，GATT通信是双向的。如果让两个外设设备能通信，只能通过中心设备中转。

GATT通信事务

GATT通信的双方是C/S关系（客户端/服务器）。外设作为GATT服务端，它维持了ATT的查找表以及service和characteristic的定义。中心设备时GATT的客户端，他向server发起请求。

所有的通知时间，都是由客户端发起，并且接收服务端的响应 一旦建立连接，外设将会给中心设备一个连接间隔，这样中心设备i就会在每个连接间隔尝试去连接，检查是否有新的数据。但是，这个连接间隔只是一个建议，中心设备可能不会严格按照设定的间隔执行。 下图为外设（GATT服务端）与中心设备（GATT客户端）之间的数据交流流程，可以看到的时，每次都是中心设备发起请求：

GATT结构

开头说到GATT是建立在服务``特征``属性上的。 GATT事务是寄哪里在嵌套的Profiles、Services和Characteristics之上的。

• profile 其并不是实际存在于BLE外设上的，，只是一个预先定义的service的集合。

• Service 其是把数据分成一个个的独立逻辑，包含一个或者多个Characteristics。每个Service都是由16bie的ID组成，这称为UUID唯一表示。

  UUIO是16bit或者128bit的，16bit的UUID是官方认证的，需要购买。128bit是自定义的，随意设置。 官方通过一些标准的Service，完整列表在这里。 Service = 蓝牙设备的 “功能模块”,有一个蓝牙心率手环，它的核心功能是 “测心率”;UUID = 给 “功能模块” 贴的 “唯一身份证”;分为16bit的短身份证，以及128bit的长身份证。

• Characteristics 在GATT事务中最低级别的是Characteristics，其是最小的逻辑数据单元，当然它可能包含一个组关联的数据。与service类似，每个Characteristic用16bit或者128bit的UUID唯一表示。这里使用官方定义的Characteristic是免费的

上面说到的官方是Bluetooth SIG官方

鸣谢 蓝牙BLE:GATT Profile简介(GATT 与 GAP) 认识蓝牙GATT协议