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藍(lán)牙協(xié)議棧的各層功能簡(jiǎn)述

一般來(lái)說(shuō),我們把某個(gè)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)代碼稱(chēng)為協(xié)議棧(protocol stack),藍(lán)牙協(xié)議棧就是實(shí)現(xiàn)低功耗藍(lán)牙協(xié)議的代碼,理解和掌握藍(lán)牙協(xié)議是實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙協(xié)議棧的前提。藍(lán)牙協(xié)議棧分為:應(yīng)用層、主協(xié)議層、控制層。

藍(lán)牙協(xié)議棧結(jié)構(gòu)圖

1.控制層

PHY:物理層,主要負(fù)責(zé)指定BLE的無(wú)線頻段,調(diào)制解調(diào)方式和方法等。直接決定了BLE芯片的功耗靈敏度。

LL:鏈路層(協(xié)議棧核心),此層為RF控制器,用于控制設(shè)備的射頻狀態(tài),控制設(shè)備會(huì)處于5種狀態(tài)之一:standby(準(zhǔn)備)、advertising(廣播)、scanning(信道監(jiān)聽(tīng)/掃描),initiating(發(fā)起連接)、connected(已連接) 。五種狀態(tài)的切換描述為:advertising(廣播)不需要連接就可以發(fā)送數(shù)據(jù)(告訴所有人,我來(lái)了);

scanning(監(jiān)聽(tīng)/掃描)來(lái)自廣播的數(shù)據(jù);initiator(發(fā)起人)將攜帶 connection request(連接請(qǐng)求)來(lái)響應(yīng)廣播者,如advertiser(廣播者)同意該請(qǐng)求, 那么廣播這和發(fā)起者都會(huì)進(jìn)入已連接狀態(tài), 發(fā)起連接的設(shè)備變?yōu)?master(主機(jī)),接收連接請(qǐng)求的設(shè)備變?yōu)?slave(從機(jī))。

HCI:主機(jī)控制接口(可選),規(guī)范兩顆芯片之間的通信協(xié)議和通信命令。這一層可以通過(guò)軟件API或硬件接口實(shí)現(xiàn),例如UART、SPI、USB。

2.主協(xié)議層

GAP:通用訪問(wèn)配置文件層(Generic Access Profile):是直接與應(yīng)用程序或配置文件(profiles)通信的接口,處理設(shè)備發(fā)現(xiàn)和連接相關(guān)服務(wù),另外還處理安全特性的初始化。對(duì)上級(jí)提供應(yīng)用程序接口,對(duì)下級(jí)管理各級(jí)智能部門(mén),尤其是指示LL層控制器5種狀態(tài)切換。GAP目前主要用來(lái)進(jìn)行廣播,掃描和發(fā)起連接等。

L2CAP:邏輯鏈路控制和適應(yīng)協(xié)議,對(duì)LL進(jìn)行封裝,LL層至區(qū)分傳輸數(shù)據(jù)本身,L2CAP關(guān)心是否是加密通道或是普通通道,管理連接間隔。

SMP:安全管理協(xié)議,管理BLE加密和安全。定義了配對(duì)和密鑰分配方式。并為協(xié)議棧的其它層和其它設(shè)備之間的安全連接和交換數(shù)據(jù)提供服務(wù)。

ATT:屬性協(xié)議,定義用戶(hù)命令和命令操作的數(shù)據(jù)變量。ATT用來(lái)描述一條條的數(shù)據(jù)。

GATT:通用屬性協(xié)議層,許設(shè)備向其它設(shè)備展示一塊特定的數(shù)據(jù),稱(chēng)之為“屬性(attribute)”。在ATT環(huán)境中,展示“屬性”的設(shè)備稱(chēng)之為服務(wù)器,與之配對(duì)的設(shè)備稱(chēng)之為客戶(hù)端。鏈路層狀態(tài)(主機(jī)和從機(jī))與設(shè)備的ATT角色是相互獨(dú)立的。例如,主機(jī)設(shè)備既可以是ATT服務(wù)器,也可以是ATT客戶(hù)端。從機(jī)設(shè)備可以是ATT客戶(hù)端,也可以是ATT服務(wù)端。

3.應(yīng)用層

包括SIG藍(lán)牙協(xié)議小組定義的公有任務(wù)和用戶(hù)自定義的私有任務(wù)。

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