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  1. https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/stable/esp32/api-guides/ble/overview.html
  2. https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32_bluetooth_architecture_cn.pdf

ESP-BluedroidESP-NimBLE 两个主机,其主要区别如下:

  • 虽然两者都支持低功耗蓝牙,但 ESP-NimBLE 需要的堆和 flash 空间更少。

  • ESP-Bluedroid 支持经典蓝牙和低功耗蓝牙,而 ESP-NimBLE 仅支持低功耗蓝牙。

从整体结构上,蓝⽛可分为控制器 (Controller)主机 (Host) 两⼤部分:控制器包括了PHY、 Baseband、 Link Controller、 Link Manager、 Device Manager、 HCI 等模块,⽤于硬件接⼝管理、链路管理等等;主机则包括了 L2CAP、 SMP、 SDP、 ATT、 GATT、 GAP 以及各种规范,构建了向应⽤层提供接⼝的基础,⽅便应⽤层对蓝⽛系统的访问。主机可以与控制器运⾏在同⼀个宿主上,也可以分布在不同的宿主上。 

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提示

控制器提供蓝牙能力,比如射频,PHY,链路控制等,主机提供软件能力,比如蓝牙协议栈实现,两者通过总线解耦,方便将蓝牙能力拓展到不同的主机上。

GAP规范

Generic Access Profile,通用访问规范。

参考链接:https://www.bluetooth.com/specifications/specs/core-specification-5-0/

下载V5.0的pdf文档后,GAP规范的章节在Vol 3 → Part C。

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GAP规范的用于定义以下内容:

  1. 角色分类。
  2. 发现模式和发现过程。 
  3. 连接模式和连接过程。
  4. 安全相关的模式和过程。

GAP定义了以下几种角色:

  1. 广播者(Broadcaster)
  2. 观察者(Observer)
  3. 外围设备(Peripheral)
  4. 中心设备(Central)

典型的可扫描、可连接蓝牙设备建立连接的过程如下:

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有些设备只需要发送即可,比如Apple Beacon,有些设备只需要接收即可,比如BLE Sniffer,不同的设备对应不同的角色。比如Apple Beacon对应广播者,BLE Sniffer对应观察者。一些低功耗的蓝牙传感器,比如心律监测计,是外围设备,而负责接收的设备,比如手机,则是中心设备。

对于外围设备和中心设备,在连接建立后,需要区分Slave Role和Master Role。

GATT规范

Generic Attribute Profile,通用属性规范。

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GATT区分客户端和服务端,客户端通过command, request, confirmation向服务端发送消息,服务端通过resonpse, notification, indication向客户端返回数据。

数据存储在服务端,通过Profile来表示,其格式如下:

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Profile包含一个或多个Service,每个Service包含一个Service Declaration(服务声明,用于说明这个服务是干啥的),Service Include(服务引用,引用了其他哪些服务),以及多个特征值,每个特征值表示一个有效数据。

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UUID用于表示当前服务的类型,这些类型是预分配好的,基本上所有的知名服务,比如血压计,心律计,定时器等,都有对应好的UUID,具体的UUID可以查看蓝牙规范文档,参考链接:https://www.bluetooth.com/specifications/assigned-numbers/

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Include表示包含了哪些其他服务及对应的UUID。


特征值结构,首先是特征声明,包含特征的属性,句柄,UUID。

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接下来是值的声明。

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接下来是可选的补充信息。

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所有的属性数据都遵循以下格式:

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ATT负责存储数据,GATT为ATT赋予类型属性,根据类型属性就可以对ATT的格式和内容进行解析。

GATT不仅使用ATT来存储和发送数据,还使用ATT来发送命令。

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