1. 精讲蓝牙协议栈(Bluetooth Stack):SPP/A2DP/AVRCP/HFP/PBAP/IAP2/HID/MAP/OPP/PAN/GATTC/GATTS/HOGP等协议理论
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目录
1. ATT概念
2. ATT部分术语
2.1 属性类型(Attribute type)
2.2 属性句柄(Attribute handle)
2.3 属性句柄组(Attribute handle grouping)
2.4 属性值(Attribute value)
2.5 属性权限(Attribute permissions)
2.6 控制点属性(Control-point attributes)
2.7 协议方法(Protocol methods)
2.8 交互 MTU(Exchanging MTU size)
2.9 长属性值(Long attribute values)
2.10 原子操作(Atomic operations)
1. ATT概念
ATT,Attribute Protocol,用于发现、读、写对端设备属性的协议(针对 BLE设备),ATT分为两个角色:Server/Client,ATT允许设备作为服务端提供拥有关联值的属性集,让作为客户端的设备来发现、读、写这些属性;同时服务端能主动通知客户端。 整个 ATT协议在整个蓝牙协议栈中的位置如下:
在 L2CAP协议层之上,响下是基于 L2CAP的数据传输机制来通信!对了 BLE来说ATT有固定的 L2CAP CID,也就是 0x0004,如图所示:
向上为 GATT提供一些数据的交互方式,支持 GATT client跟 server之间 Feature的交互!
2. ATT部分术语
2.1 属性类型(Attribute type)
通过 UUID(universally unique identifier)来标识,说起 UUID一般分为16bit/32bit/128bit的 UUID,在 ATT协议中,32bit的 UUID必须转换为 128bit的 UUID! 另外,16bit的UUID是通过加一个128 bit的base uuid来转换为128bit的UUID,base UUID为:00000000-0000-1000-8000-00805F9B34FB,只所以本来 128bit的 UUID,大部分却采用 16 bit来发送数据,主要是为了提搞传输速率以及减少交互次数!
2.2 属性句柄(Attribute handle)
采用 16bit的值用于标识一个属性,范围是 0x0000~0xffff,0x0000是保留数值,0xffff是最大数值,所以我们一般不用!
2.3 属性句柄组(Attribute handle grouping)
Grouping是一由高层协议定义的一组属性,他们位于其他属性组之前,客户可以请求第一个和最后一个与属性组关联的 Handle
2.4 属性值(Attribute value)
Attribute value是一个字节数组,长度可能是固定的也可能是可变的,例如:可能是1个字节的值、或者4个字节的int、或者可变长度的字符串。一个attribute包含的attribute value长度可能大于一个PDU的长度,所以会分成多个PDU传输。Attribute value数组的编码由attribute type决定 在request、response、notification、indication中传输attribute value时,PDU中时没有attribute value length这个字段的,attribute value length是可以通过PDU数据包的长度计算出来的,这意味着: (1)在一个request、response、notification、indication中只能有一个attribute value,除非server和client都可以通过attribute type确attribute value的长度。 (2)在一个request、response、notification、indication中只有attribute value字段的长度是可变的 (3)bearer protocol (e.g. L2CAP)会保留数据包的边界 注意:有些response包含多个attribute value,但是这些attribute value的长度都是attribute type定义好的固定长度。
2.5 属性权限(Attribute permissions)
Attribute permissions是access permissions、encryption permissions、authentication permissions和authorization permissions的组合。 (1)access permissions用来表示attribute是否允许client进行读写,取值包括:Readable、Writeable、Readable and writable; (2)encryption permissions用来表示是否加密,取值包括:Encryption required、No encryption required (3)authentication permissions用来表示当client访问attribute value时是否需要一个已认证的物理链路,同样也表示当server向client发送notification和indication时是否需要一个已认证的物理链路,取值包括:Authentication Required、No Authentication Required (4)authorization permissions用来表示当client访问attribute value时是否需要授权,取值包括:Authorization Required、No Authorization Required
注意: (1)如果server设置authentication permissions为Authentication Required,但是client的链路没有通过认证,当client访问attribute value时,会收到错误码:«Insufficient Authentication»,此时client需要进行链路认证,认证成功后才能访问attribute value (2)如果server设置encryption permissions为Encryption required,但是client的链路没有加密,当client访问attribute value时,会收到错误码:«Insufficient Encryption»,此时client需要进行链路加密,加密成功后才能访问attribute value (3)如果server设置encryption permissions为Encryption required,client的链路已经加密,但是encryption key size小于要求的长度,当client访问attribute value时,会收到错误码:«Insufficient Encryption Key Size»,此时client需要用符合长度要求的link key进行加密,加密成功后才能访问attribute value
2.6 控制点属性(Control-point attributes)
不可读,但是可写,可通知(Notified)和可指示(Indicated)的属性被称为Control-Point Attribute高层协议可使用该属性来使能设备特定过程,比如设备上一个给定过程的命令或指示已经完成.
2.7 协议方法(Protocol methods)
ATT使用 Protocol Methods来发现、读、写、通知、指示属性,方法可分为如下几种 Request/Response/Command/Notification/Indication/Confirmation,如下图所示,这个我们会在后续详细介绍
2.8 交互 MTU(Exchanging MTU size)
ATT_MTU定义了 Client和 Server之间数据包的最大值;其默认值由高层协议来定义,Client和 Server可通过 Exchange MTU Request and Response PDUs来交换最大数据包然后均使用交换值中的最小值进行通信,同时作为 Server和Client的设备应该使用相同的 Client Rx MTU和 Server Rx MTU,每个 ATT Bearer均有其 ATT_MTU;当一个设备拥有多个 ATT Bearer时,不同 ATT Bearer的 ATT_MTU可能不同
2.9 长属性值(Long attribute values)
(1)一个数据包最大可以发送的attribute长度是ATT_MTU-1个字节,至少Attribute Opcode要占一个字节,如果attribute value的长度大于ATT_MTU-1个字节,则称为Long Attribute (2)read长度大于ATT_MTU-1个字节Attribute,需要使用read blob request,使用read request可能读取到前面的ATT_MTU-1个字节 (3)write长度大于ATT_MTU-3个字节Attribute,使用prepare write request和execute write request,使用write request可能写入前面的ATT_MTU-3个字节 (4)在ATT协议中无法确定一个attribute的长度是否可以大于ATT_MTU-3,在上层协议中将声明给定属性的最大长度可以大于(ATT_MTU-3)字节 (5)attribute value最大长度是512个字节
2.10 原子操作(Atomic operations)
Server应该将 Client的每个请求或命令视为不受影像的原子操作,如果一个链路由于某种原因断开,高层协议应当对属性值得修改负责!Long Attribute不能被单一的原子操作读、写!