关于BLE的体系结构学习

蓝牙低功耗包含三个部分：控制器、主机和应用程序。

1.物理层(Physical Layer, PHY)

• 调制方式：GFSK，高斯频移键控
• 工作在2.4GHz ISM频段。频率范围：2.4-2.4835 GHz
• 40个RF信道(f=2402+k*2MHz, k=0,...,39),信道间隔2MHz，其中包括3个固定的广播信道，37个自适应跳频的数据信道
• 无线速率：1Mbps、2Mbps
• 负责从物理信道传输和接收信息数据包

2.链路层(Link Layer, LL)

   链路层负责广播、扫描、建立和维护连接，以及确保数据包按照正确的方式组织、正确地校验值和加密序列等。

  (1)链路层状态机

链路层设备有5种状态：

• 就绪态：上电后，链路层进入并保持就绪态，知道接收到主机的命令。是状态机的中心状态，处于其他状态下都可以进入到此状态。
• 广播态：发送广播报文和扫描响应。
• 扫描态：侦听广播设备。
• 发起态：发起连接。
• 连接态：唯一一个用到数据信道的状态，两个设备只有在连接态中才能互相传送数据。

    链路层可能同时存在多个链路，同时拥有多个独立的状态机，但是链路层永远不能同时成为主从机。

  (2)链路层信道映射

   广播信道：37、38、39，对应的中心频率是2402MHz、2426MHz、2480MHz。广播信道之间至少相差24MHz.每次广播。都会在3个信道上将广播数据发送一次，这能有效地避免干扰，即使一个信道存在干扰，另外的信道也可以很好地工作，而三个信道同时被干扰的情况极少。

3.主机控制器接口(Host Controller Interface, HCI)

主机控制器接口HCI在Host和Controller之间提供一个标准化的接口，该层可以由应用程序接口API实现或者使用硬件接口UART、SPI或USB来控制。控制器通过HCI发送数据和事件给主机，主机通过HCI发送命令和数据给控制器。

4.逻辑链路控制和适配协议(L2CAP)

L2CAP层向上层提供数据封装服务，从而使逻辑上允许端到端的数据通信。L2CAP提供可复用，分割和重组的面向连接或者无连接的数据服务。L2CAP数据包可以达到64K,L2CAP允许每个L2CAP通道流控和重传。

5.安全管理器(SM)

安全管理层(Security Manager)提供配对和密钥的分发。

6.属性协议(ATT)

属性协议规定了怎么去访问对端设备的数据，数据存储在属性服务器的“属性”里，供属性客户端进行读写操作。

7.通用属性配置文件(Generic Attribute profile, GATT)

通用属性配置文件(GATT)建立在属性协议的基础上，GATT通过使用ATT协议层定义了如何发现与使用服务、特征和描述符的标准方法。

GATT层是传输真正数据所在的层。包括了一个数据传输和存储框架以及其基本操作。GATT定义了两类角色：

服务器(server)和客户端(client)

         1.角色

          除了GAP定义了角色之外，BLE还定义了另外2种角色：GATT服务器和GATT客户端，它们完全独立于GAP的角色。提供数据的设备称为GATT服务器，访问GATT服务器而获得数据的设备称为GATT客户端。

          2.规范层次

          一个GATT服务器通过一个称为属性表的表格组织数据，这些数据就是用于真正发送的数据。

           属性：一个属性包含句柄、UUID、值。句柄是属性在GATT表中的索引，在一个设备中每一个属性的句柄都是唯一的。UUID包含属性表中数据类型的信息，它是理解属性表中的值的每一个字节的意义的关键信息。在一个GATT表中可能有很多属性，这些属性可能有相同的UUID。

           特性：一个特性至少包含2个属性，一个属性用于声明，另一个属性用于存放特性的值。所有通过GATT服务传输的数据必须映射成一系列的特性，可以把特性中的这些数据看成是一个个捆绑起来的数据，每个特性就是一个自我包容而独立的数据点。

           3.描述符

            任何在特性中的属性不是定义为属性值就是为描述符。描述符是一个额外的属性以提供更多特性的信息，它提供一个人类可识别的特性描述的实例。

             客户端特性配置描述符(Client Characteristic Configuration Descriptor, CCCD)，这个描述符是给任何支持通知或指示功能的特性额外增加的。在CCCD中写入“1”使能通知功能，写入“2”使能指示功能，写入“0”同时禁止通知和指示功能。

           4.服务

            一个服务包含一个或多个特性，这些特性是逻辑上相关的集合体。

            GATT服务一般包含几块相关的功能，比如特定传感器的读取和设置，人机接口的输入输出。组织具有相关的特性到服务中既实用又有效，因为它使得逻辑上和用户数据上的边界变得更加清晰，同时它也有助于不同应用程序间代码的重用。

8.通用访问配置文件(Generic Accsee Profile, GAP)

通用访问配置文件（GAP）层负责处理设备的接入方式和过程，包括设备发现、链路建立、链路终止以及实现绑定。GAP是应用层能够直接访问BLE协议栈的最底层，它包括管理广播和连接事件的有关参数。

9.应用层

应用层定义了三种类型：特性(characteristic)、服务(service)和配置文件(profile).

最后

以上就是英勇雪碧为你收集整理的关于BLE的体系结构学习的全部内容，希望文章能够帮你解决关于BLE的体系结构学习所遇到的程序开发问题。

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