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cc2640r2f:gatt [2017/08/31 16:30] 127.0.0.1 外部编辑 |
cc2640r2f:gatt [2021/06/22 23:14] |
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- | # 通用属性配置文件(GATT) # | ||
- | 正如GAP层负责连接相关的功能,GATT主要是负责在两个已经连接的设备交互数据,GAP层把BLE设备区分为主机Master(Central)和从机Slave(Perpherial),在GATT层则区分为Server和Client。客户端读取和写入存储在服务端的特征值(Characteristics )。 | ||
- | |||
- | **Server** | ||
- | 该设备包含由GATT客户端读取或写入的characteristic。 | ||
- | |||
- | **Client** | ||
- | 从GATT服务器读取或写入数据的蓝牙设备。 | ||
- | |||
- | ![](http:// | ||
- | > | ||
- | |||
- | ## GATT的Profile、Service、Characteristics、Attributes ## | ||
- | 对于GATT层的Profile、Service、Characteristics、Attributes概念,我们一定要深入理解,因为一旦建立连接后,不管是嵌入式端还是应用端进行数据交互的都是这些概念。为了帮助理解,我们抽象以下包含关系: | ||
- | ![](http:// | ||
- | 一个或者多个Characteristic组成一个Service,一个多个Service组成Profile,Characteristic又由多个Attributes组成,每个Attribute由包含 Handle、Type、Permissions三个属性。 | ||
- | 以下我们着重理解Characteristic,也是我们数据交互的最终实体,每个特征包含以下4个Attributes。 | ||
- | - Characteristic Value(特征值) | ||
- | 用于characteristic的值 | ||
- | |||
- | - Characteristic Declaration(特征声明) | ||
- | 存储特征值的属性,位置和类型的描述符 | ||
- | |||
- | - Client Characteristic Configuration(客户端特征配置) | ||
- | 允许GATT服务器配置要通知的特性(异步发送消息)或指示的配置(与确认异步发送消息) | ||
- | |||
- | - Characteristic User Description(特征用户描述) | ||
- | 描述特征的ASCII字符串 | ||
- | 这些属性存储在属性表中的GATT服务器中。除了该值之外,以下属性与每个属性相关联。 | ||
- | |||
- | 以上的每个Attributes 又由以下元素组成。 | ||
- | - Handle(句柄) | ||
- | 表中属性的索引(每个属性都有一个唯一的句柄) | ||
- | |||
- | - Type(类型) | ||
- | 指示属性数据表示什么(称为UUID [通用唯一标识符],其中一些是蓝牙SIG定义的,一些是自定义的) | ||
- | |||
- | - Permissions(权限) | ||
- | 强制GATT客户端设备如何以及如何访问属性的值 | ||
- | |||
- | ## GATT客户端抽象层 ## | ||
- | 下图所示,在GATT客户端应用程序大部分是直接使用GATT的API(少部分直接使用ATT层API),没有profile文件,因为GATT客户是得到数据,不需要建立属性表和配置文件。 | ||
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- | ![](http:// | ||
- | |||
- | ## GATT服务端抽象层 ## | ||
- | 如图所示,在GATT服务端,GATT层的大部分功能由独立的profiles处理,然后可以看见perfiles又使用GAttservApp模块(一个可配置的模块,用于储存和管理属性表,详见BLE Stack API Reference)处理。 | ||
- | |||
- | ![](http:// | ||
- | |||
- | 所以在建立GATT服务端的时候首先需要配置profiles文件,profiles文件调用GattServAppApp模块并使用其API与GATT层接口。在这种情况下应用程序不需要直接调用GATT层API,应用程序和Profiles文件接口。 | ||
- | |||
- | ## GATT Services 和 Profile ## | ||
- | |||
- | 在概述部分讲过,GATT service是characteristic的集合,多个service可以组合在一起形成一个profile,许多profile仅实现一个service,所以profile和service可以互换。 | ||
- | |||
- | 在simple_peripheral示例应用程序项目中定义了四个GATT服务。 | ||
- | |||
- | - **GAP GATT服务(GGS)** | ||
- | 此服务包含设备和访问信息,例如设备名称,供应商标识和产品标识。 | ||
- | 为此服务定义了以下特征: | ||
- | |||
- | 设备名称 | ||
- | 表现(Appearance) | ||
- | 外围首选连接参数 | ||
- | |||
- | - **通用属性服务** | ||
- | 该服务包含有关GATT服务器的信息,是蓝牙低功耗协议栈的一部分,每个GATT服务器设备都需要根据蓝牙5.0版本核心规范。 | ||
- | |||
- | - **设备信息服务** | ||
- | 此服务公开了有关设备的信息,如硬件,软件版本,固件版本,规范信息,合规性信息和制造商名称。设备信息服务是蓝牙低功耗协议栈的一部分,由应用程序配置。 | ||
- | |||
- | - **simple_gatt_profile服务** | ||
- | 此服务是用于测试和演示的示例配置文件。完整的源代码在simple_gatt_profile.c和simple_gatt_profile.h文件中提供。 | ||
- | ````C | ||
- | // Initialize GATT attributes | ||
- | GGS_AddService(GATT_ALL_SERVICES); | ||
- | GATTServApp_AddService(GATT_ALL_SERVICES); | ||
- | DevInfo_AddService(); | ||
- | SimpleProfile_AddService(GATT_ALL_SERVICES); | ||
- | ```` | ||
- | 下图显示了simple_peripheral项目中的属性表,这些属性的设置都是通过上面4个服务函数。可以逐一打开查看修改。 | ||
- | |||
- | ![](http:// | ||
- | |||
- | 使用BTool获取的简单GATT配置文件特性表。红色表示Profile声明,黄色表示字符声明,White表示与特定声明相关的属性。 | ||
- | |||
- | simple_gatt_profile包含以下特性: | ||
- | |||
- | - **SIMPLEPROFILE_CHAR1** | ||
- | 可以从GATT客户端设备读取或写入的1字节值 | ||
- | - **SIMPLEPROFILE_CHAR2** | ||
- | 可以从GATT客户端设备读取但不能写入的1字节值 | ||
- | - **SIMPLEPROFILE_CHAR3** | ||
- | 可以从GATT客户端设备写入但不能读取的1字节值 | ||
- | - **SIMPLEPROFILE_CHAR4** | ||
- | 不能从GATT客户端设备直接读取或写入的1字节值(该值是通知属性) | ||
- | - **SIMPLEPROFILE_CHAR5** | ||
- | 可从GATT客户端设备读取(但不写入)的5字节值 | ||
- | |||
- | **0x001C是simple_gatt_profile服务声明。** | ||
- | 此声明的UUID为0x2800(蓝牙定义 GATT_PRIMARY_SERVICE_UUID)。该声明的值是simple_gatt_profile(自定义)的UUID。 | ||
- | |||
- | **0x001D是SimpleProfileChar1特征声明。** | ||
- | 该声明可以被认为是指向SimpleProfileChar1值的指针。该声明的UUID为0x2803(蓝牙定义GATT_CHARACTER_UUID)。下面解释characteristic声明值的含义(MSB到LSB): | ||
- | |||
- | - **字节0是蓝牙核心规范版本5.0中定义的SimpleProfileChar1的属性 (以下是某些相关属性)。** | ||
- | 0x02:允许读取特征值 | ||
- | 0x04:允许写入特征值(无响应) | ||
- | 0x08:允许写入特征值(带响应) | ||
- | 0x10:允许通知特征值(无确认) | ||
- | 0x20:允许通知特征值(带确认) | ||
- | characteristic1 0x0A的意义是该特性可读可写(0x02|0x08) | ||
- | - **字节1-2:SimpleProfileChar1的值的句柄(句柄0x001E)** | ||
- | - **字节3-4:SimpleProfileChar1值的UUID(自定义0xFFF1)** | ||
- | |||
- | - **0x001E是SimpleProfileChar1特征值** | ||
- | 该值的UUID为0xFFF1(自定义)。该值是characteristic的实际有效载荷数据。如其SimpleProfileChar1声明(句柄0x01D)所示,该值是可读写的。 | ||
- | |||
- | - **0x001F是SimpleProfileChar1特征用户描述** | ||
- | 该描述的UUID为0x2901(蓝牙定义)。该描述的值是描述特征的用户可读字符串。 | ||
- | |||
- | - **0x0020 - 0x002C** | ||
- | 剩下的四个特征描述具有和simpleProfileChar1相同结构的属性。唯一不同的属性是处理0x0028时,描述如下。 | ||
- | |||
- | 0x0028是SimpleProfileChar4客户端特征配置。此配置的UUID为0x2902(蓝牙定义)。通过写入此属性,GATT服务器可以将SimpleProfileChar4配置为通知(写入0x0001)或指示(写入0x0002)。将0x0000写入此属性将禁用通知和指示。 | ||
- | |||
- | ## GATT安全 ## | ||
- | 如GATT 服务端抽象所述,GATT服务器可以为每个特性独立定义权限。服务器可能允许任何客户端访问某些characteristic,同时将访问其他characteristic仅限于认证或授权的客户端。这些权限通常被定义为更高级别的配置文件规范的一部分。对于自定义配置文件,用户可以选择他们认为合适的权限。有关GATT安全性的更多信息,请参阅蓝牙核心规范版本5.0的安全注意事项部分([第3卷,第G部分,第8部分])。 | ||
- | |||
- | ### 认证(Authentication) ### | ||
- | 在客户端通过认证配对方法之前,无法访问需要身份验证的特性。此验证在堆栈内执行,无需应用程序处理。唯一的要求是使GATT服务端正确注册该特性。 | ||
- | 例如,simple_gatt_profile的characteristic5设置需要认证的读取。 | ||
- | ````C | ||
- | // | ||
- | { | ||
- | | ||
- | | ||
- | 0 , | ||
- | | ||
- | }, | ||
- | ```` | ||
- | 当未经身份验证的客户端尝试读取此值时,GATT服务器将自动拒绝它,而不调用simpleProfile_ReadAttrCB()。只有当认证成功之后,读写的请求才会转发到profiles的读写回调,请参阅一下代码,该代码在simple_gatt_profile.c中simpleProfile_ReadAttrCB()函数里面。 | ||
- | ````C | ||
- | case SIMPLEPROFILE_CHAR1_UUID: | ||
- | case SIMPLEPROFILE_CHAR2_UUID: | ||
- | case SIMPLEPROFILE_CHAR4_UUID: | ||
- | *pLen = 1; | ||
- | pValue[0] = *pAttr-> | ||
- | break; | ||
- | |||
- | case SIMPLEPROFILE_CHAR5_UUID: | ||
- | *pLen = SIMPLEPROFILE_CHAR5_LEN; | ||
- | VOID memcpy( pValue, pAttr-> | ||
- | break; | ||
- | | ||
- | default: | ||
- | // Should never get here! (characteristics 3 和 4没有读权限) | ||
- | *pLen = 0; | ||
- | status = ATT_ERR_ATTR_NOT_FOUND; | ||
- | break; | ||
- | ```` | ||
- | ### 授权(Authorization) ### | ||
- | 授权是发生在认证之后对一些文档的访问权限更改删除,需要授权。授权是BLE已经实现的一个安全层。由于应用程序需要定义自己的授权要求,所以协议栈将这些特性的读/ | ||
- | |||
- | 要从profile文件注册GATT服务器的授权信息,它必须使用堆栈定义一个授权回调。如下面伪代码(例程中没有使用授权)。 | ||
- | |||
- | 1. 注册授权回调 | ||
- | ````C | ||
- | CONST | ||
- | | ||
- | | ||
- | | ||
- | }; | ||
- | ```` | ||
- | 2. 实现授权回调代码 | ||
- | ````C | ||
- | static | ||
- | { | ||
- | // | ||
- | | ||
- | |||
- | if (clientIsAuthorized ) | ||
- | return SUCCESS ; | ||
- | else | ||
- | return ATT_ERR_INSUFFICIENT_AUTHOR ; | ||
- | } | ||
- | ```` | ||
- | 授权回调在协议栈上下文中执行,因此在这个函数中不应该执行太复杂的处理。具体实现由开发人员决定;上述回调应该被视为一个shell。如果客户端有权访问该特征返回SUCCESS,如果没有返回ATT_ERR_INSUFFICIENT_AUTHOR,授权需要事先通过连接进行身份验证,否则ATT_ERR_INSUFFICIENT_AUTHEN将作为错误响应发送。 | ||
- | |||
- | 如果需要授权的特性并注册了授权回调,但没有定义应用级授权回调,那么协议栈将返回ATT_ERR_UNLIKELY。因为这个错误并不明确,所以TI建议使用授权回调。 | ||
- | |||
- | ## 直接使用GATT层 ## | ||
- | 上面客户端抽象说过,应用程序也可以直接使用GATT层API, | ||
- | ![](http:// | ||
- | |||
- | 图中可以看出,GATT客户端发送命令之后,通过ICALL给协议栈发送ATT命令,然后协议栈处理之后返回响应,再由ICALL以ATT事件通知应用程序,应用程序得到ATT事件之后异步处理。注意:除了收到对自己的命令的响应外,GATT客户端还可以从GATT服务器接收异步数据作为指示或通知。使用GATT_RegisterForInd(selfEntity)注册接收这些ATT通知和指示。这些通知和指示也作为ATT事件(ATT_HANDLE_VALUE_NOTI& ATT_HANDLE_VALUE_INDG)发送到应用程序。这些事件必须按照GATT Services和Profile中的说明进行处理。 | ||
- | |||
- | ## GAP GATT 服务(GGS) ## | ||
- | 在前面GATT服务和简介中说过,GGS服务包含设备和访问信息,例如设备名称,Appearance,外围首选连接参数。GGS的目的是在设备发现和连接启动过程中进行辅助。有关GGS的更多信息,请参阅蓝牙核心规范版本5.0的“GAT service”和“Characteristics for GATT Server”部分([Vol 3],C部分,第12节)。 | ||
- | |||
- | 1. 包含标题 | ||
- | ````C | ||
- | # | ||
- | ```` | ||
- | 2. 初始化GGS参数 | ||
- | ````C | ||
- | // GAP GATT Attributes | ||
- | static | ||
- | GGS_SetParameter (GGS_DEVICE_NAME_ATT , GAP_DEVICE_NAME_LEN , attDeviceName ); | ||
- | ```` | ||
- | 3. 使用GGS初始化应用程序回调(可选)。当GGS中的任何特征发生变化时,都会通知应用程序。 | ||
- | ````C | ||
- | GGS_RegisterAppCB (&appGGSCBs ); | ||
- | ```` | ||
- | 4. 将GGS添加到GATT服务器。 | ||
- | ````C | ||
- | bStatus_t | ||
- | ```` | ||
- | 经过上面4个步骤的配置,就成功设置了GGS的参数,在central设备连接外围设备的时候就能获取这些参数,使用我们公司提供的XXX.apk可以在手机界面直接查看我们设置的参数值。 | ||
- | |||
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