從ESP32 BLE應(yīng)用理解GATT

GATT是用A他tribute Protocal(屬性協(xié)議)定義的一個(gè)service(服務(wù))框架。這個(gè)框架定義了Services以及它們的Characteristics的格式和規(guī)程。規(guī)程就是定義了包括發(fā)現(xiàn)、讀、寫、通知、指示以及配置廣播的characteristics。------BLE V4.2給出了如下定義(翻譯有待加強(qiáng))。

為實(shí)現(xiàn)這個(gè)Profile的設(shè)備定義了兩種角色：Client(客戶端)、Server(服務(wù)器)。角色不是不固定的哦.....

在GATT的Profile的定義11個(gè)features，映射了程序Procedure。

Feature對(duì)應(yīng)的Procedure
序號(hào)	Feature	Procedure
1	Server Configuration 服務(wù)器配置	Exchange MTU 連接期間只能配置一次，確定連接通信的ATT_MTU大小；否則就用默認(rèn)的23-3 = 20
2	Primary Service Discover 主服務(wù)查找	Discover All Primary Services/Discover Primary Services By Service UUID 把主服務(wù)都找出來，
3	Relationship Discover	查找Included Services
4	Characteristic Discover 特征查找	Discover All Characteristic of a Service./Discover Characteristic By UUID 這里找到的是Characteristic declaration的ATT Handle 和ATT Value。這個(gè)ATT value包括Characteristic Properties, 特征值的句柄和Characteristic UUID。特征值的句柄在讀寫特征值時(shí)要用到。
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1）配置交換(exchanging configuration)

2）發(fā)現(xiàn)一個(gè)設(shè)備上的服務(wù)s和特征s

3）讀取一個(gè)特征值(characteristic value)

4）寫入一個(gè)特征值

5）通知一個(gè)特征值

6）指示一個(gè)特征值

2、ESP32 例程分析

一旦兩個(gè)設(shè)備建立了連接，GATT就開始發(fā)揮效用，同時(shí)意味著GAP協(xié)議管理的廣播過程結(jié)束了。

GATT連接是獨(dú)占的，即一個(gè)BLE周邊設(shè)備同時(shí)只能與一個(gè)中心設(shè)備連接。？？？？？？

profile 可以理解為一種規(guī)范，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議中，存于從機(jī)(Server)中。藍(lán)牙組織規(guī)定了一些標(biāo)準(zhǔn)的Profile。每個(gè)profile中包含多個(gè)Service，每個(gè)service代表從機(jī)的一種能力。

2.1 GATT 服務(wù)器的架構(gòu)組織

一個(gè)GATT 服務(wù)器應(yīng)用程序架構(gòu)(由Application Profiles組織起來)如下:

每個(gè)Application Profile描述了一個(gè)方法來對(duì)為一個(gè)客戶端應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的功能進(jìn)行分組，例如在智能手機(jī)或平板電腦上運(yùn)行的移動(dòng)應(yīng)用程序。

每個(gè)Profile定義為一個(gè)結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體成員依賴于該Application Profile 實(shí)現(xiàn)的services服務(wù)和characteristic特征。結(jié)構(gòu)體成員還包括GATT interface(GATT 接口)、Application ID(應(yīng)用程序ID)和處理profile事件的回調(diào)函數(shù)。

每個(gè)profile包括GATT interface(GATT 接口)、Application ID(應(yīng)用程序ID)、 Connection ID(連接ID)、Service Handle(服務(wù)句柄)、Service ID(服務(wù)ID)、Characteristic handle(特征句柄)、Characteristic UUID(特征UUID)、ATT權(quán)限、Characteristic Properties、描述符句柄、描述符UUID。

如果Characteristic 支持通知(notifications)或指示(indicatons)，它就必須是實(shí)現(xiàn)CCCD(Client Characteristic Configuration Descriptor)----這是額外的ATT。描述符有一個(gè)句柄和UUID。

struct gatts_profile_inst {
    esp_gatts_cb_t gatts_cb;
    uint16_t gatts_if;
    uint16_t app_id;
    uint16_t conn_id;
    uint16_t service_handle;
    esp_gatt_srvc_id_t service_id;
    uint16_t char_handle;
    esp_bt_uuid_t char_uuid;
    esp_gatt_perm_t perm;
    esp_gatt_char_prop_t property;
    uint16_t descr_handle;
    esp_bt_uuid_t descr_uuid;
};

Application Profile存儲(chǔ)在數(shù)組中，并分配相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)gatts_profile_a_event_handler() 和 gatts_profile_b_event_handler()。

在GATT客戶機(jī)上的不同的應(yīng)用程序使用不同的接口，用gatts_if參數(shù)來表示。在初始化時(shí)，gatts-if參數(shù)初始化為ESP_GATT_IF_NONE，這意味著Application Profile還沒有連接任何客戶端。

/* One gatt-based profile one app_id and one gatts_if, this array will store the gatts_if returned by ESP_GATTS_REG_EVT */
static struct gatts_profile_inst gl_profile_tab[PROFILE_NUM] = {
    [PROFILE_A_APP_ID] = {
        .gatts_cb = gatts_profile_a_event_handler,
        .gatts_if = ESP_GATT_IF_NONE,       /* Not get the gatt_if, so initial is ESP_GATT_IF_NONE */
    },
    [PROFILE_B_APP_ID] = {
        .gatts_cb = gatts_profile_b_event_handler,/* This demo does not implement, similar as profile A */
        .gatts_if = ESP_GATT_IF_NONE,       /* Not get the gatt_if, so initial is ESP_GATT_IF_NONE */
    },
};

這是兩個(gè)元素的數(shù)組?？梢杂肁pplication ID來注冊(cè)Application Profiles，Application ID是由應(yīng)用程序分配的用來標(biāo)識(shí)每個(gè)Profile。通過這種方法，可以在一個(gè)Server中run多個(gè)Application Profile。

esp_ble_gatts_app_register(PROFILE_A_APP_ID);

2.2 從GATT回調(diào)函數(shù)注冊(cè)程序esp_ble_gatts_register_callback開始深入分析

看樣子，也是一個(gè)狀態(tài)機(jī)，下面是GATT回調(diào)函數(shù)的注冊(cè)函數(shù)esp_ble_gatts_register_callback。

esp_err_t esp_ble_gatts_register_callback(esp_gatts_cb_t callback);

作用:向BTA GATTS模塊注冊(cè)應(yīng)用程序回調(diào)函數(shù)。

callback回調(diào)函數(shù)處理從BLE堆棧推送到應(yīng)用程序的所有事件。

對(duì)于GATT server回調(diào)函數(shù)類型進(jìn)行分析

typedef void (* esp_gatts_cb_t)(esp_gatts_cb_event_t event, 
esp_gatt_if_t gatts_if, esp_ble_gatts_cb_param_t *param);

回調(diào)函數(shù)的參數(shù):
event: esp_gatts_cb_event_t 這是一個(gè)枚舉類型，表示調(diào)用該回調(diào)函數(shù)時(shí)的事件(或藍(lán)牙的狀態(tài))

gatts_if: esp_gatt_if_t (uint8_t) 這是GATT訪問接口類型，通常在GATT客戶端上不同的應(yīng)用程序用不同的gatt_if(不同的Application profile對(duì)應(yīng)不同的gatts_if) 調(diào)用esp_ble_gatts_app_register()時(shí)，注冊(cè)Application profile 就會(huì)有一個(gè)gatts_if。

param: esp_ble_gatts_cb_param_t 指向回調(diào)參數(shù)，是個(gè)聯(lián)合體類型，不同的事件類型采用聯(lián)合體內(nèi)不同的成員結(jié)構(gòu)體。

第一步、看看藍(lán)牙狀態(tài)機(jī)有哪些狀態(tài)類型esp_gatts_cb_event_t

typedef enum {
    ESP_GATTS_REG_EVT                 = 0,       /*!< When register application id, the event comes */
    ESP_GATTS_READ_EVT                = 1,       /*!< When gatt client request read operation, the event comes */
    ESP_GATTS_WRITE_EVT               = 2,       /*!< When gatt client request write operation, the event comes */
    ESP_GATTS_EXEC_WRITE_EVT          = 3,       /*!< When gatt client request execute write, the event comes */
    ESP_GATTS_MTU_EVT                 = 4,       /*!< When set mtu complete, the event comes */
    ESP_GATTS_CONF_EVT                = 5,       /*!< When receive confirm, the event comes */
    ESP_GATTS_UNREG_EVT               = 6,       /*!< When unregister application id, the event comes */
    ESP_GATTS_CREATE_EVT              = 7,       /*!< When create service complete, the event comes */
    ESP_GATTS_ADD_INCL_SRVC_EVT       = 8,       /*!< When add included service complete, the event comes */
    ESP_GATTS_ADD_CHAR_EVT            = 9,       /*!< When add characteristic complete, the event comes */
    ESP_GATTS_ADD_CHAR_DESCR_EVT      = 10,      /*!< When add descriptor complete, the event comes */
    ESP_GATTS_DELETE_EVT              = 11,      /*!< When delete service complete, the event comes */
    ESP_GATTS_START_EVT               = 12,      /*!< When start service complete, the event comes */
    ESP_GATTS_STOP_EVT                = 13,      /*!< When stop service complete, the event comes */
    ESP_GATTS_CONNECT_EVT             = 14,      /*!< When gatt client connect, the event comes */
    ESP_GATTS_DISCONNECT_EVT          = 15,      /*!< When gatt client disconnect, the event comes */
    ESP_GATTS_OPEN_EVT                = 16,      /*!< When connect to peer, the event comes */
    ESP_GATTS_CANCEL_OPEN_EVT         = 17,      /*!< When disconnect from peer, the event comes */
    ESP_GATTS_CLOSE_EVT               = 18,      /*!< When gatt server close, the event comes */
    ESP_GATTS_LISTEN_EVT              = 19,      /*!< When gatt listen to be connected the event comes */
    ESP_GATTS_CONGEST_EVT             = 20,      /*!< When congest happen, the event comes */
    /* following is extra event */
    ESP_GATTS_RESPONSE_EVT            = 21,      /*!< When gatt send response complete, the event comes */
    ESP_GATTS_CREAT_ATTR_TAB_EVT      = 22,      /*!< When gatt create table complete, the event comes */
    ESP_GATTS_SET_ATTR_VAL_EVT        = 23,      /*!< When gatt set attr value complete, the event comes */
    ESP_GATTS_SEND_SERVICE_CHANGE_EVT = 24,      /*!< When gatt send service change indication complete, the event comes */
} esp_gatts_cb_event_t;

第二步、再來看一個(gè)很有意思的聯(lián)合體類型esp_ble_gatts_cb_param_t，不同的事件類型聯(lián)合體的對(duì)象也不同。


typedef union {
    /**
     * @brief ESP_GATTS_REG_EVT
     */
    struct gatts_reg_evt_param {
        esp_gatt_status_t status;       /*!< Operation status */
        uint16_t app_id;                /*!< Application id which input in register API */
    } reg;                              /*!< Gatt server callback param of ESP_GATTS_REG_EVT */
........................
  /**
    * @brief ESP_GATTS_SET_ATTR_VAL_EVT
    */
 struct gatts_set_attr_val_evt_param{
        uint16_t srvc_handle;           /*!< The service handle */
        uint16_t attr_handle;           /*!< The attribute  handle */
        esp_gatt_status_t status;       /*!< Operation status*/
    } set_attr_val;                     /*!< Gatt server callback param of ESP_GATTS_SET_ATTR_VAL_EVT */
    /**
    * @brief ESP_GATTS_SEND_SERVICE_CHANGE_EVT
    */
    struct gatts_send_service_change_evt_param{
        esp_gatt_status_t status;       /*!< Operation status*/
    } service_change;                    /*!< Gatt server callback param of ESP_GATTS_SEND_SERVICE_CHANGE_EVT */
} esp_ble_gatts_cb_param_t;

示例中的gatts_event_handler()回調(diào)函數(shù)---調(diào)用esp_ble_gatts_app_register(1)，觸發(fā)ESP_GATTS_REG_EVT時(shí)

1.完成對(duì)每個(gè)profile 的gatts_if 的注冊(cè)

 gl_profile_tab[param->reg.app_id].gatts_if = gatts_if;

2.如果gatts_if == 某個(gè)Profile的gatts_if時(shí)，調(diào)用對(duì)應(yīng)profile的回調(diào)函數(shù)處理事情。

if (gatts_if == ESP_GATT_IF_NONE||gatts_if == gl_profile_tab[idx].gatts_if) 			{
                if (gl_profile_tab[idx].gatts_cb) {
                    gl_profile_tab[idx].gatts_cb(event, gatts_if, param);
                }
            }

狀態(tài)機(jī)一般狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程：

以gatts_server這個(gè)demo為例，講解GATT狀態(tài)機(jī)的一般過程:

沒有Client連接之前:
REGISTER_APP_EVT---->CREATE_SERVICE_EVT---->SERVICE_START_EVT---->ADD_CHAR_EVT--->ADD_DESCR_EVT

有Client開始連接之后:

CONNECT_EVT---->ESP_GATTS_MTU_EVT--->GATT_WRITE_EVT--->ESP_GATTS_CONF_EVT-->GATT_READ_EVT

1>當(dāng)-調(diào)用esp_ble_gatts_app_register()注冊(cè)一個(gè)應(yīng)用程序Profile(Application Profile),觸發(fā)ESP_GATTS_REG_EVT事件，除了可以完成對(duì)應(yīng)profile的gatts_if的注冊(cè),還可以調(diào)用esp_bel_create_attr_tab()來創(chuàng)建profile Attributes 表或創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)esp_ble_gatts_create_service()

esp_err_t esp_ble_gatts_create_attr_tab(const esp_gatts_attr_db_t *gatts_attr_db, 
                                            esp_gatt_if_t gatts_if,
                                            uint8_t max_nb_attr,
                                            uint8_t srvc_inst_id);

作用:創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)Attribute表。

參數(shù)

gatts_attr_db :指向加入profile的服務(wù) attr 表 (從Service 到 Characteristic....)

gatts_if: GATT服務(wù)器的訪問接口

max_nb_attr: 加入服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的attr的數(shù)目

srvc_inst_id: 服務(wù)instance

typedef struct
{
    esp_attr_control_t      attr_control;                   /*!< The attribute control type */
    esp_attr_desc_t         att_desc;                       /*!< The attribute type */
} esp_gatts_attr_db_t;

對(duì)于結(jié)構(gòu)體esp_gatts_attr_db_t的成員attr_control的可取值

#define ESP_GATT_RSP_BY_APP 0 //由應(yīng)用程序回復(fù)寫入\讀取操作應(yīng)答
#define ESP_GATT_AUTO_RSP 1 //由GATT堆棧自動(dòng)回復(fù)吸入\讀取操作應(yīng)答

成員 att_desc的結(jié)構(gòu)體類型

/**
 * @brief Attribute description (used to create database)
 */
 typedef struct
 {   
     uint16_t uuid_length;              /*!< UUID length */
     uint8_t  *uuid_p;                  /*!< UUID value */
     uint16_t perm;                     /*!< Attribute permission */
     uint16_t max_length;               /*!< Maximum length of the element*/
     uint16_t length;                   /*!< Current length of the element*/
     uint8_t  *value;                   /*!< Element value array*/
 } esp_attr_desc_t;

以心率計(jì)Profile為例說明:

 esp_ble_gatts_create_attr_tab(heart_rate_gatt_db, gatts_if,
                                      HRS_IDX_NB, HEART_RATE_SVC_INST_ID);
詳細(xì)的heart_rate_gatt_db
/// Full HRS Database Description - Used to add attributes into the database
static const esp_gatts_attr_db_t heart_rate_gatt_db[HRS_IDX_NB] =
{
    // Heart Rate Service Declaration
    [HRS_IDX_SVC]                    =
    {{ESP_GATT_AUTO_RSP}, {ESP_UUID_LEN_16, (uint8_t *)&primary_service_uuid, ESP_GATT_PERM_READ,
      sizeof(uint16_t), sizeof(heart_rate_svc), (uint8_t *)&heart_rate_svc}},
    // Heart Rate Measurement Characteristic Declaration
    [HRS_IDX_HR_MEAS_CHAR]            =
    {{ESP_GATT_AUTO_RSP}, {ESP_UUID_LEN_16, (uint8_t *)&character_declaration_uuid, ESP_GATT_PERM_READ,
      CHAR_DECLARATION_SIZE,CHAR_DECLARATION_SIZE, (uint8_t *)&char_prop_notify}},
    // Heart Rate Measurement Characteristic Value
    [HRS_IDX_HR_MEAS_VAL]             =
    {{ESP_GATT_AUTO_RSP}, {ESP_UUID_LEN_16, (uint8_t *)&heart_rate_meas_uuid, ESP_GATT_PERM_READ,
      HRPS_HT_MEAS_MAX_LEN,0, NULL}},
    // Heart Rate Measurement Characteristic - Client Characteristic Configuration Descriptor
    [HRS_IDX_HR_MEAS_NTF_CFG]        =
    {{ESP_GATT_AUTO_RSP}, {ESP_UUID_LEN_16, (uint8_t *)&character_client_config_uuid, ESP_GATT_PERM_READ|ESP_GATT_PERM_WRITE,
      sizeof(uint16_t),sizeof(heart_measurement_ccc), (uint8_t *)heart_measurement_ccc}},
    // Body Sensor Location Characteristic Declaration
    [HRS_IDX_BOBY_SENSOR_LOC_CHAR]  =
    {{ESP_GATT_AUTO_RSP}, {ESP_UUID_LEN_16, (uint8_t *)&character_declaration_uuid, ESP_GATT_PERM_READ,
      CHAR_DECLARATION_SIZE,CHAR_DECLARATION_SIZE, (uint8_t *)&char_prop_read}},
    // Body Sensor Location Characteristic Value
    [HRS_IDX_BOBY_SENSOR_LOC_VAL]   =
    {{ESP_GATT_AUTO_RSP}, {ESP_UUID_LEN_16, (uint8_t *)&body_sensor_location_uuid, ESP_GATT_PERM_READ_ENCRYPTED,
      sizeof(uint8_t), sizeof(body_sensor_loc_val), (uint8_t *)body_sensor_loc_val}},
    // Heart Rate Control Point Characteristic Declaration
    [HRS_IDX_HR_CTNL_PT_CHAR]          =
    {{ESP_GATT_AUTO_RSP}, {ESP_UUID_LEN_16, (uint8_t *)&character_declaration_uuid, ESP_GATT_PERM_READ,
      CHAR_DECLARATION_SIZE,CHAR_DECLARATION_SIZE, (uint8_t *)&char_prop_read_write}},
    // Heart Rate Control Point Characteristic Value
    [HRS_IDX_HR_CTNL_PT_VAL]             =
    {{ESP_GATT_AUTO_RSP}, {ESP_UUID_LEN_16, (uint8_t *)&heart_rate_ctrl_point, ESP_GATT_PERM_WRITE_ENCRYPTED|ESP_GATT_PERM_READ_ENCRYPTED,
      sizeof(uint8_t), sizeof(heart_ctrl_point), (uint8_t *)heart_ctrl_point}},
};

上面的att 表有一個(gè)service、三個(gè)characteristic。

........

先把建立連接之前的GATT狀態(tài)機(jī)搞清楚。

3 建立連接之前的GATT狀態(tài)機(jī)

3.1 創(chuàng)建服務(wù) creating services

在觸發(fā)ESP_GATTS_REG_EVT時(shí)，除了創(chuàng)建表還可以創(chuàng)建服務(wù)S，調(diào)用esp_ble_gatts_create_service來創(chuàng)建服務(wù)S。

esp_err_t esp_ble_gatts_create_service(esp_gatt_if_t gatts_if,
                                       esp_gatt_srvc_id_t *service_id, uint16_t num_handle);

作用:創(chuàng)建一個(gè)service。當(dāng)一個(gè)service創(chuàng)建成功(done)后，ESP_CREATE_SERVICE_EVT事件觸發(fā)回調(diào)函數(shù)被調(diào)用，該回調(diào)函數(shù)報(bào)告了profile的stauts和service ID。當(dāng)要添加include service和 characteristics/descriptors入服務(wù)service，Service ID在回調(diào)函數(shù)中用到。

參數(shù):gatts_if——GATT 服務(wù)器訪問接口

service_id: 服務(wù)UUID相關(guān)信息

num_handle:該服務(wù)所需的句柄數(shù) service handle、characteristic declaration handle、 characteristic value handle、characteristic description handle 的句柄數(shù)總和

查看參數(shù)service_id的類型

/// UUID type
typedef struct {
#define ESP_UUID_LEN_16     2
#define ESP_UUID_LEN_32     4
#define ESP_UUID_LEN_128    16
    uint16_t len;							/*!< UUID length, 16bit, 32bit or 128bit */
    union {
        uint16_t    uuid16;
        uint32_t    uuid32;
        uint8_t     uuid128[ESP_UUID_LEN_128];
    } uuid;									/*!< UUID */
} __attribute__((packed)) esp_bt_uuid_t;
/**
 * @brief Gatt id, include uuid and instance id
 */
typedef struct {
    esp_bt_uuid_t   uuid;                   /*!< UUID */
    uint8_t         inst_id;                /*!< Instance id */
} __attribute__((packed)) esp_gatt_id_t;
/**
 * @brief Gatt service id, include id
 *        (uuid and instance id) and primary flag
 */
typedef struct {
    esp_gatt_id_t   id;                     /*!< Gatt id, include uuid and instance */
    bool            is_primary;             /*!< This service is primary or not */
} __attribute__((packed)) esp_gatt_srvc_id_t;

服務(wù)ID包括

is_primary參數(shù)當(dāng)前服務(wù)是否是首要的；---------服務(wù)聲明中的Attribute Type 0x2800---Primary/0x2801---Secondary

id參數(shù)UUID的信息(包括uuid 和實(shí)例instance) ---------uuid是UUID的信息包括UUID的長(zhǎng)度(16bit/32bit/128bit)及UUID具體值。

例如:服務(wù)被定義為16bit的UUID的主服務(wù)。服務(wù)ID以實(shí)例ID為0，UUID為0x00FF來初始化。

服務(wù)實(shí)例ID是用來區(qū)分在同一個(gè)Profile中具有相同UUID的多個(gè)服務(wù)。Application Profile中擁有相同UUID的兩個(gè)服務(wù)，需要用不同的實(shí)例ID來引用。

如下示例展示了一個(gè)Service的創(chuàng)建。

 switch (event) {
    case ESP_GATTS_REG_EVT:
         ESP_LOGI(GATTS_TAG, "REGISTER_APP_EVT, status %d, app_id %d\n", param->reg.status, param->reg.app_id);
         gl_profile_tab[PROFILE_B_APP_ID].service_id.is_primary = true;
         gl_profile_tab[PROFILE_B_APP_ID].service_id.id.inst_id = 0x00;
         gl_profile_tab[PROFILE_B_APP_ID].service_id.id.uuid.len = ESP_UUID_LEN_16;
         gl_profile_tab[PROFILE_B_APP_ID].service_id.id.uuid.uuid.uuid16 = GATTS_SERVICE_UUID_TEST_B;
         esp_ble_gatts_create_service(gatts_if, &gl_profile_tab[PROFILE_B_APP_ID].service_id, GATTS_NUM_HANDLE_TEST_B);
         break;
…
}

3.2 啟動(dòng)服務(wù)并創(chuàng)建Characteristics

當(dāng)一個(gè)服務(wù)service創(chuàng)建成功(done)后，由該profile GATT handler 管理的 ESP_GATTS_CREATE_EVT事件被觸發(fā)，在這個(gè)事件可以啟動(dòng)服務(wù)和添加characteristics到服務(wù)中。調(diào)用esp_ble_gatts_start_service來啟動(dòng)指定服務(wù)。

Characteristic是在GATT規(guī)范中最小的邏輯數(shù)據(jù)單元，由一個(gè)Value和多個(gè)描述特性的Desciptior組成。實(shí)際上，在與藍(lán)牙設(shè)備打交道，主要就是讀寫Characteristic的value來完成。同樣的，Characteristic也是通過16bit或128bit的UUID唯一標(biāo)識(shí)。

我們根據(jù)藍(lán)牙設(shè)備的協(xié)議用對(duì)應(yīng)的Characteristci進(jìn)行讀寫即可達(dá)到與其通信的目的。

ESP_GATTS_CREATE_EVT事件中回調(diào)函數(shù)參數(shù)的類型為gatts_create_evt_param(包括操作函數(shù)、servic的句柄、服務(wù)的id<UUID+其他信息>) 如下所示。

  /**
     * @brief ESP_GATTS_CREATE_EVT
     */
    struct gatts_create_evt_param {
        esp_gatt_status_t status;       /*!< Operation status */
        uint16_t service_handle;        /*!< Service attribute handle */
        esp_gatt_srvc_id_t service_id;  /*!< Service id, include service uuid and other information */
    } create;                           /*!< Gatt server callback param of ESP_GATTS_CREATE_EVT */
esp_err_t esp_ble_gatts_start_service(uint16_t service_handle)

esp_ble_gatts_start_service()這個(gè)函數(shù)啟動(dòng)一個(gè)服務(wù)。

參數(shù): service_handle-------要被啟動(dòng)的服務(wù)句柄。

首先，由BLE堆棧生成生成的服務(wù)句柄(service handle)存儲(chǔ)在Profile表中，應(yīng)用層將用服務(wù)句柄來引用這個(gè)服務(wù)。調(diào)用esp_ble_gatts_start_service()和先前產(chǎn)生服務(wù)句柄來啟動(dòng)服務(wù)。

這樣ESP_ATTS_START_EVT事件觸發(fā)時(shí)，將打印輸出信息啟動(dòng)的Service Handle之類的信息。

添加特征到service中，調(diào)用esp_ble_gatts_add_char()來添加characteristics連同characteristic 權(quán)限和property到服務(wù)service中。

有必要再次解釋一下property

Characteristic Properties這個(gè)域(bit控制)決定了Characteristic Value如何使用、Characteristic descriptors 如何訪問。只要下標(biāo)中對(duì)應(yīng)bit被設(shè)備，那么對(duì)應(yīng)描述的action就被允許。

3.2.1 添加Characteristic Value declaration ATT-------看這里

添加Characteristic的接口

esp_err_t esp_ble_gatts_add_char(uint16_t service_handle, esp_bt_uuid_t *char_uuid, 
esp_gatt_perm_t perm, esp_gatt_char_prop_t property, esp_attr_value_t *char_val, esp_attr_control_t *control)

參數(shù):service_handle-------Characteristic要添加到的服務(wù)的Service handler服務(wù)句柄,一個(gè)Characteristic至少包括2個(gè)屬性ATT，一個(gè)屬性用于characteristic declaration/另一個(gè)用于存放特征值(characteristic value declaration).

char_uuid-------Characteristic 的UUID; 屬于Characteristic declaration 這個(gè)ATT

perm------特征值聲明(Characteristic value declaration) 屬性(Attribute)訪問權(quán)限;

ATT具有一組與其關(guān)聯(lián)的權(quán)限值，權(quán)限值指定了讀/寫權(quán)限、認(rèn)證權(quán)限、授權(quán)許可

permission權(quán)限的可取值{可讀、可加密讀、可加密MITM讀、可寫、可加密寫、可加密MITM寫}

/**
 * @brief Attribute permissions
 */
#define    ESP_GATT_PERM_READ                  (1 << 0)   /* bit 0 -  0x0001 */    /* relate to BTA_GATT_PERM_READ in bta/bta_gatt_api.h */
#define    ESP_GATT_PERM_READ_ENCRYPTED        (1 << 1)   /* bit 1 -  0x0002 */    /* relate to BTA_GATT_PERM_READ_ENCRYPTED in bta/bta_gatt_api.h */
#define    ESP_GATT_PERM_READ_ENC_MITM         (1 << 2)   /* bit 2 -  0x0004 */    /* relate to BTA_GATT_PERM_READ_ENC_MITM in bta/bta_gatt_api.h */
#define    ESP_GATT_PERM_WRITE                 (1 << 4)   /* bit 4 -  0x0010 */    /* relate to BTA_GATT_PERM_WRITE in bta/bta_gatt_api.h */
#define    ESP_GATT_PERM_WRITE_ENCRYPTED       (1 << 5)   /* bit 5 -  0x0020 */    /* relate to BTA_GATT_PERM_WRITE_ENCRYPTED in bta/bta_gatt_api.h */
#define    ESP_GATT_PERM_WRITE_ENC_MITM        (1 << 6)   /* bit 6 -  0x0040 */    /* relate to BTA_GATT_PERM_WRITE_ENC_MITM in bta/bta_gatt_api.h */
#define    ESP_GATT_PERM_WRITE_SIGNED          (1 << 7)   /* bit 7 -  0x0080 */    /* relate to BTA_GATT_PERM_WRITE_SIGNED in bta/bta_gatt_api.h */
#define    ESP_GATT_PERM_WRITE_SIGNED_MITM     (1 << 8)   /* bit 8 -  0x0100 */    /* relate to BTA_GATT_PERM_WRITE_SIGNED_MITM in bta/bta_gatt_api.h */

property-----Characteristic Properties (特征值聲明屬性的Properties)

char_val------屬性值 Characteristic Value

control-------屬性響應(yīng)控制字節(jié)

characteristic declaration的Attribute Value 包括 property、characteristic Value declaration handle、char_uuid 三個(gè)段；其中property、char_uuid在添加Characteristic調(diào)用的函數(shù)的參數(shù)中已經(jīng)指明，只有characteristic Value declaration handle尚未明確指出。

示例:

gl_profile_tab[PROFILE_A_APP_ID].service_handle = param->create.service_handle;
gl_profile_tab[PROFILE_A_APP_ID].char_uuid.len = ESP_UUID_LEN_16;
gl_profile_tab[PROFILE_A_APP_ID].char_uuid.uuid.uuid16 = GATTS_CHAR_UUID_TEST_A;   
esp_ble_gatts_add_char(gl_profile_tab[PROFILE_A_APP_ID].service_handle,  
                            &gl_profile_tab[PROFILE_A_APP_ID].char_uuid,  
                            ESP_GATT_PERM_READ | ESP_GATT_PERM_WRITE,  
                            a_property,  
                            &gatts_demo_char1_val,  
                            NULL);

characteristic value------這個(gè)屬性ATT怎么添加入Characteristic中，看gatts_demo_char1_val的具體部分

/**
  * @brief set the attribute value type
  */
typedef struct
{
    uint16_t attr_max_len;                      /*!<  attribute max value length */     
    uint16_t attr_len;                          /*!<  attribute current value length */ 
    uint8_t  *attr_value;                       /*!<  the pointer to attribute value */
} esp_attr_value_t;
uint8_t char1_str[] = {0x11,0x22,0x33};
esp_attr_value_t gatts_demo_char1_val = 
{
    .attr_max_len = GATTS_DEMO_CHAR_VAL_LEN_MAX,
    .attr_len     = sizeof(char1_str),
    .attr_value   = char1_str,
};

在這個(gè)結(jié)構(gòu)體里面包括了屬性值最大長(zhǎng)度、當(dāng)前長(zhǎng)度、當(dāng)前值。由這個(gè)來指定 characteristic value declaration的。有這些值就足以構(gòu)成一個(gè) characteristic value declaration ATT了。

3.3 添加Characteristic descriptor 描述符

當(dāng)特征添加到service中成功(done)時(shí)，觸發(fā)ESP_GATTS_ADD_CHAR_EVT事件。觸發(fā)ESP_GATTS_ADD_CHAR_EVT事件時(shí)，回調(diào)函數(shù)參數(shù)param的結(jié)構(gòu)體為gatts_add_char_evt_param，包括操作狀態(tài)、特征ATT的handle()、service_handle(服務(wù)句柄)、characteristc uuid(服務(wù)的UUID)。

    /**
     * @brief ESP_GATTS_ADD_CHAR_EVT
     */
    struct gatts_add_char_evt_param {
        esp_gatt_status_t status;       /*!< Operation status */
        uint16_t attr_handle;           /*!< Characteristic attribute handle */
        uint16_t service_handle;        /*!< Service attribute handle */
        esp_bt_uuid_t char_uuid;        /*!< Characteristic uuid */
    } add_char;                         /*!< Gatt server callback param of ESP_GATTS_ADD_CHAR_EVT */

還可以通過調(diào)用esp_ble_gatts_get_attr_value()來獲取跟具體的Characteristic Value declartation 屬性的具體信息。

下面是調(diào)用的例子，輸入?yún)?shù)是特征句柄；輸出參數(shù)是length和prf_char

esp_ble_gatts_get_attr_value(param->add_char.attr_handle,  &length, &prf_char);

查看esp_ble_gatts_get_attr_value() 源碼，進(jìn)行分析

esp_err_t esp_ble_gatts_get_attr_value(uint16_t attr_handle, uint16_t *length, const uint8_t **value)
{
    if (attr_handle == ESP_GATT_ILLEGAL_HANDLE) {
        return ESP_FAIL;
    }
    btc_gatts_get_attr_value(attr_handle, length, (uint8_t **)value);
    return ESP_OK;
}
void btc_gatts_get_attr_value(uint16_t attr_handle, uint16_t *length, uint8_t **value)
{
    BTA_GetAttributeValue(attr_handle, length, value);
}
void BTA_GetAttributeValue(UINT16 attr_handle, UINT16 *length, UINT8 **value)
{
    bta_gatts_get_attr_value(attr_handle, length, value);
}
void bta_gatts_get_attr_value(UINT16 attr_handle, UINT16 *length, UINT8 **value)
{
    GATTS_GetAttributeValue(attr_handle, length, value);
}
/*******************************************************************************
**
** Function         GATTS_GetAttributeValue
**
** Description      This function sends to set the attribute value .
**
** Parameter        attr_handle: the attribute handle
**                  length:the attribute value length in the database
**                  value: the attribute value out put
**
** Returns          GATT_SUCCESS if successfully sent; otherwise error code.
**
*******************************************************************************/
tGATT_STATUS GATTS_GetAttributeValue(UINT16 attr_handle, UINT16 *length, UINT8 **value)
{
     tGATT_STATUS status;
     tGATT_HDL_LIST_ELEM  *p_decl;
     GATT_TRACE_DEBUG("GATTS_GetAttributeValue: attr_handle: %u\n",
                    attr_handle);
     if ((p_decl = gatt_find_hdl_buffer_by_attr_handle(attr_handle)) == NULL) {
         GATT_TRACE_ERROR("Service not created\n"); 
         return GATT_INVALID_HANDLE;
     }
     status =  gatts_get_attribute_value(&p_decl->svc_db, attr_handle, length, value);
     return status;
}

關(guān)于gatts_get_attribute_value()更底層的東西就要看ble協(xié)議棧的更底層的實(shí)現(xiàn),這里很難查下去。但是可以通過打印輸出來判斷這里實(shí)現(xiàn)些什么。

有上述打印可以看出，這里輸出Characteristic value declaration的信息，因此esp_ble_gatts_get_attr_value()來輸出特征值長(zhǎng)度和特征值。

還可在ESP_GATTS_ADD_CHAR_EVT事件的回調(diào)函數(shù)中，給characteristic添加characteristic description ATT。

下面是添加char_descr的例子

gl_profile_tab[PROFILE_A_APP_ID].char_handle = param->add_char.attr_handle;
gl_profile_tab[PROFILE_A_APP_ID].descr_uuid.len = ESP_UUID_LEN_16;
gl_profile_tab[PROFILE_A_APP_ID].descr_uuid.uuid.uuid16 = ESP_GATT_UUID_CHAR_CLIENT_CONFIG; 
esp_err_t add_descr_ret = esp_ble_gatts_add_char_descr(
gl_profile_tab[PROFILE_A_APP_ID].service_handle, &gl_profile_tab[PROFILE_A_APP_ID].descr_uuid,
ESP_GATT_PERM_READ | ESP_GATT_PERM_WRITE, NULL, NULL);
case ESP_GATTS_ADD_CHAR_DESCR_EVT:
        gl_profile_tab[PROFILE_A_APP_ID].descr_handle = param->add_char_descr.attr_handle;
        ESP_LOGI(GATTS_TAG, "ADD_DESCR_EVT, status %d, attr_handle %d, service_handle %d\n",
                 param->add_char_descr.status, param->add_char_descr.attr_handle, param->add_char_descr.service_handle);
        break;

看看esp_ble_gatts_add_char_descr()這個(gè)函數(shù)的原型

esp_err_t esp_ble_gatts_add_char_descr (uint16_t service_handle,
                                        esp_bt_uuid_t   *descr_uuid,
                                        esp_gatt_perm_t perm, esp_attr_value_t *char_descr_val,
                                        esp_attr_control_t *control);

參數(shù):service_handle:這個(gè)characteristic descriptor要添加的service handle。

perm: 描述符訪問權(quán)限

descr_uuid:描述符UUID

char_descr_val:描述符值

control:ATT 應(yīng)答控制字節(jié)

這個(gè)函數(shù)被用來添加Characteristic descriptor。當(dāng)添加完成時(shí)，BTA_GATTS_ADD_DESCR_EVT 回調(diào)函數(shù)被調(diào)用去報(bào)告它的狀態(tài)和ID。

gatt_server例子中：一共建立兩個(gè)profile。A profile中包括的service UUID為0x00FF， characteristic UUID為0xFF01；

B profile中包括的service UUID為0x00EE， characteristic UUID為0xEE01

下面看是看開始建立連接后，GATT的狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)變過程：

手機(jī)client連接到server，觸發(fā)ESP_GATTS_CONNECT_EVT事件。

/**
     * @brief ESP_GATTS_CONNECT_EVT
     */
    struct gatts_connect_evt_param {
        uint16_t conn_id;               /*!< Connection id */
        esp_bd_addr_t remote_bda;       /*!< Remote bluetooth device address */
    } connect;                          /*!< Gatt server callback param of ESP_GATTS_CONNECT_EVT */
/// Bluetooth address length
#define ESP_BD_ADDR_LEN     6
/// Bluetooth device address
typedef uint8_t esp_bd_addr_t[ESP_BD_ADDR_LEN];

ESP_GATTS_CONNECT_EVT事件回調(diào)函數(shù)param參數(shù)包括連接ID以及遠(yuǎn)端藍(lán)牙設(shè)備地址。調(diào)用esp_ble_update_conn_params(&conn_params)來更新連接參數(shù)。這個(gè)函數(shù)只有在連接上以后才可以調(diào)用。

esp_ble_conn_update_params_t conn_params = {0};
        memcpy(conn_params.bda, param->connect.remote_bda, sizeof(esp_bd_addr_t));
        /* For the IOS system, please reference the apple official documents about the ble connection parameters restrictions. */
        conn_params.latency = 0;
        conn_params.max_int = 0x20;    // max_int = 0x20*1.25ms = 40ms
        conn_params.min_int = 0x10;    // min_int = 0x10*1.25ms = 20ms
        conn_params.timeout = 400;    // timeout = 400*10ms = 4000ms
esp_ble_gap_update_conn_params(&conn_params);

參數(shù)連接更新參數(shù)(藍(lán)牙設(shè)備地址、最小連接間隔、最大連接間隔、連接數(shù)量、LE LINK超時(shí))。

/// Connection update parameters
typedef struct {
    esp_bd_addr_t bda;                              /*!< Bluetooth device address */
    uint16_t min_int;                               /*!< Min connection interval */
    uint16_t max_int;                               /*!< Max connection interval */
    uint16_t latency;                               /*!< Slave latency for the connection in number of connection events. Range: 0x0000 to 0x01F3 */
    uint16_t timeout;                               /*!< Supervision timeout for the LE Link. Range: 0x000A to 0x0C80.
                                                      Mandatory Range: 0x000A to 0x0C80 Time = N * 10 msec
                                                      Time Range: 100 msec to 32 seconds */
} esp_ble_conn_update_params_t;

4 建立連接時(shí)GATT的狀態(tài)機(jī)研究

設(shè)備設(shè)備連上外圍藍(lán)牙時(shí)，打印如下所示：第一個(gè)觸發(fā)了CONNECT回調(diào)函數(shù)；接著觸發(fā)了MTU尺寸的大小確認(rèn)事件。

4.1連接后觸發(fā)的連接回調(diào)函數(shù)

/**
     * @brief ESP_GATTS_CONNECT_EVT
     */
    struct gatts_connect_evt_param {
        uint16_t conn_id;               /*!< Connection id */
        esp_bd_addr_t remote_bda;       /*!< Remote bluetooth device address */
    } connect;

上面是連接回調(diào)函數(shù)param的參數(shù)結(jié)構(gòu)體，包括連接id和遠(yuǎn)端(對(duì)端)藍(lán)牙設(shè)備地址(bda)。

在一般回調(diào)函數(shù)處理中，記錄對(duì)端的信息，且發(fā)送更新后的連接參數(shù)到對(duì)端設(shè)備。

//start sent the update connection parameters to the peer device.
		esp_ble_gap_update_conn_params(&conn_params);

深入到 esp_ble_gap_update_conn_params(&conn_params)。這個(gè)函數(shù)只能在連接上時(shí)使用，用于更新連接參數(shù)。

/**
 * @brief           Update connection parameters, can only be used when connection is up.
 *
 * @param[in]       params   -  connection update parameters
 *
 * @return
 *                  - ESP_OK : success
 *                  - other  : failed
 *
 */
/// Connection update parameters
typedef struct {
    esp_bd_addr_t bda;                              /*!< Bluetooth device address */
    uint16_t min_int;                               /*!< Min connection interval */
    uint16_t max_int;                               /*!< Max connection interval */
    uint16_t latency;                               /*!< Slave latency for the connection in number of connection events. Range: 0x0000 to 0x01F3 */
    uint16_t timeout;                               /*!< Supervision timeout for the LE Link. Range: 0x000A to 0x0C80.
                                                      Mandatory Range: 0x000A to 0x0C80 Time = N * 10 msec
                                                      Time Range: 100 msec to 32 seconds */
} esp_ble_conn_update_params_t;
esp_err_t esp_ble_gap_update_conn_params(esp_ble_conn_update_params_t *params)
{
    btc_msg_t msg;
    btc_ble_gap_args_t arg;
    ESP_BLUEDROID_STATUS_CHECK(ESP_BLUEDROID_STATUS_ENABLED);
    msg.sig = BTC_SIG_API_CALL;
    msg.pid = BTC_PID_GAP_BLE;
    msg.act = BTC_GAP_BLE_ACT_UPDATE_CONN_PARAM;
    memcpy(&arg.conn_update_params.conn_params, params, sizeof(esp_ble_conn_update_params_t));
    return (btc_transfer_context(&msg, &arg, sizeof(btc_ble_gap_args_t), NULL) == BT_STATUS_SUCCESS ? ESP_OK : ESP_FAIL);
}

繼續(xù)深入bt_status_t btc_transfer_context(btc_msg_t *msg, void *arg, int arg_len, btc_arg_deep_copy_t copy_func)

bt_status_t btc_transfer_context(btc_msg_t *msg, void *arg, int arg_len, btc_arg_deep_copy_t copy_func)
{
    btc_msg_t lmsg;
    if (msg == NULL) {
        return BT_STATUS_PARM_INVALID;
    }
    BTC_TRACE_DEBUG("%s msg %u %u %u %p\n", __func__, msg->sig, msg->pid, msg->act, arg);
    memcpy(&lmsg, msg, sizeof(btc_msg_t));
    if (arg) {
        lmsg.arg = (void *)osi_malloc(arg_len);
        if (lmsg.arg == NULL) {
            return BT_STATUS_NOMEM;
        }
        memset(lmsg.arg, 0x00, arg_len);    //important, avoid arg which have no length
        memcpy(lmsg.arg, arg, arg_len);
        if (copy_func) {
            copy_func(&lmsg, lmsg.arg, arg);
        }
    } else {
        lmsg.arg = NULL;
    }
    return btc_task_post(&lmsg, TASK_POST_BLOCKING);
}

到此，不繼續(xù)下去。

4.2連接后MTU大小確定

當(dāng)有手機(jī)(client客戶端)連上server時(shí)，觸發(fā)ESP_GATTS_MTU_EVT事件，其打印如下圖所示

ESP_GATTS_MTU_EVT事件對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)中參數(shù)param的結(jié)構(gòu)體為gatts_mtu_evt_param（包括連接id和MTU大?。?/p>

    /**
     * @brief ESP_GATTS_MTU_EVT
     */
    struct gatts_mtu_evt_param {
        uint16_t conn_id;               /*!< Connection id */
        uint16_t mtu;                   /*!< MTU size */
    } mtu;                              /*!< Gatt server callback param of ESP_GATTS_MTU_EVT */

在例子中設(shè)置本地的MTU大小為500，代碼如下所示：

esp_err_t local_mtu_ret = esp_ble_gatt_set_local_mtu(500);

如上所述，設(shè)置了MTU的值(經(jīng)過MTU交換，從而設(shè)置一個(gè)PDU中最大能夠交換的數(shù)據(jù)量)。例如：主設(shè)備發(fā)出一個(gè)150字節(jié)的MTU請(qǐng)求，但是從設(shè)備回應(yīng)的MTU是23字節(jié)，那么今后雙方要以較小的值23字節(jié)作為以后的MTU。即主從雙方每次在做數(shù)據(jù)傳輸時(shí)不超過這個(gè)最大數(shù)據(jù)單元。 MTU交換通常發(fā)生在主從雙方建立連接后。MTU比較小，就是為什么BLE不能傳輸大數(shù)據(jù)的原因所在。

-----參照一分鐘讀懂低功耗(BLE)MTU交換數(shù)據(jù)包https://blog.csdn.net/viewtoolsz/article/details/76177465 這篇文章就可以了解MTU交換過程。

MTU交換請(qǐng)求用于client通知server關(guān)于client最大接收MTU大小并請(qǐng)求server響應(yīng)它的最大接收MTU大小。

Client的接收MTU 應(yīng)該大于或等于默認(rèn)ATT_MTU(23).這個(gè)請(qǐng)求已建立連接就由client發(fā)出。這個(gè)Client Rx MTU參數(shù)應(yīng)該設(shè)置為client可以接收的attribute protocol PDU最大尺寸。

MTU交換應(yīng)答發(fā)送用于接收到一個(gè)Exchange MTU請(qǐng)求

這個(gè)應(yīng)答由server發(fā)出，server的接收MTU必須大于或等于默認(rèn)ATT_MTU大小。這里的Server Rx MTU應(yīng)該設(shè)置為服務(wù)器可以接收的attribute protocol PDU 最大尺寸。

Server和Client應(yīng)該設(shè)置ATT_MTU為Client Rx MTU和Server Rx MTU兩者的較小值。

這個(gè)ATT_MTU在server在發(fā)出這個(gè)應(yīng)答后，在發(fā)其他屬性協(xié)議PDU之前生效；在client收到這個(gè)應(yīng)答并在發(fā)其他屬性協(xié)議PDU之前生效。

4.3 發(fā)送應(yīng)答數(shù)據(jù)

#if (GATTS_INCLUDED == TRUE)
esp_err_t esp_ble_gatts_send_response(esp_gatt_if_t gatts_if, uint16_t conn_id, uint32_t trans_id,
                                      esp_gatt_status_t status, esp_gatt_rsp_t *rsp);
    btc_msg_t msg;
    btc_ble_gatts_args_t arg;
    ESP_BLUEDROID_STATUS_CHECK(ESP_BLUEDROID_STATUS_ENABLED);
    msg.sig = BTC_SIG_API_CALL;
    msg.pid = BTC_PID_GATTS;
    msg.act = BTC_GATTS_ACT_SEND_RESPONSE;
    arg.send_rsp.conn_id = BTC_GATT_CREATE_CONN_ID(gatts_if, conn_id);
    arg.send_rsp.trans_id = trans_id;
    arg.send_rsp.status = status;
    arg.send_rsp.rsp = rsp;
    return (btc_transfer_context(&msg, &arg, sizeof(btc_ble_gatts_args_t),
                                 btc_gatts_arg_deep_copy) == BT_STATUS_SUCCESS ? ESP_OK : ESP_FAIL);
}
#endif

這個(gè)函數(shù)用于發(fā)送應(yīng)答給對(duì)應(yīng)請(qǐng)求。

參數(shù): gatts_if-------GATT server 訪問接口

conn_id-----連接ID

trans_id-----傳輸ID

status----應(yīng)答狀態(tài)

rsp-----應(yīng)答數(shù)據(jù) gatt attribute value

查看GATT 讀應(yīng)答結(jié)構(gòu)

#define ESP_GATT_MAX_ATTR_LEN   600 //as same as GATT_MAX_ATTR_LEN
/// Gatt attribute value 
typedef struct {
    uint8_t           value[ESP_GATT_MAX_ATTR_LEN];         /*!< Gatt attribute value */
    uint16_t          handle;                               /*!< Gatt attribute handle */
    uint16_t          offset;                               /*!< Gatt attribute value offset */
    uint16_t          len;                                  /*!< Gatt attribute value length */
    uint8_t           auth_req;                             /*!< Gatt authentication request */
} esp_gatt_value_t;
/// GATT remote read request response type
typedef union {
    esp_gatt_value_t attr_value;                            /*!< Gatt attribute structure */
    uint16_t            handle;                             /*!< Gatt attribute handle */
} esp_gatt_rsp_t;

4.4 客戶端和服務(wù)器端收發(fā)數(shù)據(jù)

4.4.1 手機(jī)端的操作

接下去看，連接以后收發(fā)數(shù)據(jù)

首先了解一下手機(jī)端在藍(lán)牙連接、數(shù)據(jù)交互過程中的操作。

作者：WuTa0
鏈接：https://www.jianshu.com/p/f8130a0bfd94

檢測(cè)藍(lán)牙是否可用，綁定藍(lán)牙服務(wù)
使用BluetoothAdapter.startLeScan來掃描低功耗藍(lán)牙設(shè)備
在掃描到設(shè)備的回調(diào)函數(shù)中會(huì)得到BluetoothDevice對(duì)象，并使用BluetoothAdapter.stopLeScan停止掃描
使用BluetoothDevice.connectGatt來獲取到BluetoothGatt對(duì)象 /*****************************************************************************************************************************************/
執(zhí)行BluetoothGatt.discoverServices，這個(gè)方法是異步操作，在回調(diào)函數(shù)onServicesDiscovered中得到status，通過判斷status是否等于BluetoothGatt.GATT_SUCCESS來判斷查找服務(wù)Service是否成功
如果成功了，則通過BluetoothGatt.getServices()來獲取所有的Services；根據(jù)Sevice_UUID來查找想要的服務(wù)BluetoothGattService
接著通過BluetoothGattService.getCharacteristic(spiecial_char_UUID)獲取BluetoothGattCharacteristic，最基本的一般獲取Read_UUID的Charcteristic、Write_UUID的Characteristic、Notification_UUID的Characteristic。
設(shè)置通知打開------通知打開或關(guān)閉實(shí)際山是一次寫入操作
然后通過BluetoothGattCharacteristic.getDescriptor獲取BluetoothGattDescriptor
對(duì)于發(fā)送和接收數(shù)據(jù) 都是從BluetoothGatt.readCharacteristic和BluetoothGatt.writeCharcteristic來實(shí)現(xiàn)。
注意：在寫時(shí)參數(shù)characteristic，調(diào)用setValue設(shè)置Characteristic的屬性值，調(diào)用setWriteType設(shè)置寫的方式(如WRITR_TYPE_NO_RESPONSE)

第3步掃描到設(shè)備會(huì)觸發(fā)回調(diào)，在回調(diào)中，通常根據(jù)設(shè)備名稱找到想要連接的設(shè)備，完成連接；連接后，獲取到BluetoothGATT 對(duì)象，再?gòu)腂luetoothGatt.discoverServices中獲取各個(gè)Services，根據(jù)硬件工程師提供的UUID連接你需要的Service。最后，根據(jù)硬件工程師提供的UUID找到讀、寫和通知的UUID，然后再進(jìn)行讀寫操作。讀寫和設(shè)置通知均為單步操作，執(zhí)行完一個(gè)才能執(zhí)行下一個(gè)。

從這里出發(fā)，現(xiàn)在仍感覺不是很痛快，因此我從小程序的低功耗藍(lán)牙接口出發(fā)，兩相對(duì)照看。

寫特征值

wx.writeBLECharacteristicValue(Object object)
Object{
deviceId::string            //必填，藍(lán)牙設(shè)備id
serviceId::string          //必填，藍(lán)牙特征值Characteristic對(duì)應(yīng)服務(wù)的UUID
characteristicId::string   //必填，藍(lán)牙特征值的UUID
value::ArrayBuffer         //必填，藍(lán)牙設(shè)備特征值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制值
success::function          //非必填，接口調(diào)用成功后的回調(diào)函數(shù)
fail::function             //非必填，接口調(diào)用失敗后的回調(diào)函數(shù)
complete::function         //非必填，接口調(diào)用結(jié)束后的回調(diào)函數(shù)(調(diào)用成功、失敗都會(huì)執(zhí)行)
}
向低功耗藍(lán)牙設(shè)備特征值中寫入二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 必須設(shè)備的特征值支持write權(quán)限才可以成功調(diào)用。

具體的如下所示，

 wx.writeBLECharacteristicValue({
     deviceId: that.data.deviceId,//設(shè)備deviceId
     serviceId: that.data.service_id,//設(shè)備service_id
     characteristicId: that.data.write_id,//設(shè)備write特征值
     value: buffer,//寫入數(shù)據(jù)
     success: function (res) {
         console.log('發(fā)送數(shù)據(jù):', res.errMsg)
     }
 });
--------------------- 
作者：Cc_JoJo 
來源：CSDN 
原文：https://blog.csdn.net/caohoucheng/article/details/81633822 
版權(quán)聲明：本文為博主原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)載請(qǐng)附上博文鏈接！

讀特征值

wx.readBLECharacteristicValue(Object object)
Objcet{
deviceId::string          //必填，藍(lán)牙設(shè)備id
serviceId::string         //必填，藍(lán)牙特征值對(duì)應(yīng)服務(wù)的UUID
characteristic::string    //必填，藍(lán)牙特征值UUID
success::function         //非必填，接口調(diào)用成功后回調(diào)函數(shù)
fail::function            //非必填，接口調(diào)用失敗后回調(diào)函數(shù)
complete::function        //非必填，接口調(diào)用結(jié)束后回調(diào)函數(shù)(調(diào)用成功、失敗都會(huì)執(zhí)行)
}

具體的如下所示

wx.readBLECharacteristicValue({
  // 這里的 deviceId 需要已經(jīng)通過 createBLEConnection 與對(duì)應(yīng)設(shè)備建立鏈接
  deviceId,
  // 這里的 serviceId 需要在 getBLEDeviceServices 接口中獲取
  serviceId,
  // 這里的 characteristicId 需要在 getBLEDeviceCharacteristics 接口中獲取
  characteristicId,
  success(res) {
    console.log('readBLECharacteristicValue:', res.errCode)
  }
})

小程序上低功耗藍(lán)牙一般操作流程

初始化藍(lán)牙模塊(wx.openBluetoothAdapter)------>開始搜索藍(lán)牙外圍設(shè)備(耗資源)(wx.startBluetoothDevicesDiscovery)----->

獲取在藍(lán)牙模塊生效期間所有已發(fā)現(xiàn)的藍(lán)牙設(shè)備(包括已經(jīng)和本機(jī)處于連接狀態(tài)的設(shè)備)(wx.getBluetoothDevices)----->

監(jiān)聽找到的新設(shè)備的事件(wx.onBluetoothDeviceFound(callback))------->連接低功耗藍(lán)牙設(shè)備(wx.createBLEConnection())------>

獲取藍(lán)牙設(shè)備所有services（wx.getBLEDeviceServices())------>獲取藍(lán)牙設(shè)備某個(gè)服務(wù)中所有Characteristic(特征)（wx.getBLEDeviceCharacteristics）-------->啟動(dòng)低功耗藍(lán)牙設(shè)備特征的值變化時(shí)的notify功能(wx.notifyBLECharacteristicValueChange())------->寫入wx.writeBLECharactericValue()

目前，微信小程序上也應(yīng)該是無應(yīng)答寫。

4.4.2 設(shè)備端的操作

將ESP_GATTS_READ_EVT、ESP_GATTS_WRITE_EVT和ESP_GATTS_EXEC_WRITE_EVT三類事件param參數(shù)的類型如下

  /**
     * @brief ESP_GATTS_READ_EVT
     */
    struct gatts_read_evt_param {
        uint16_t conn_id;               /*!< Connection id */
        uint32_t trans_id;              /*!< Transfer id */
        esp_bd_addr_t bda;              /*!< The bluetooth device address which been read */
        uint16_t handle;                /*!< The attribute handle */
        uint16_t offset;                /*!< Offset of the value, if the value is too long */
        bool is_long;                   /*!< The value is too long or not */
        bool need_rsp;                  /*!< The read operation need to do response */
    } read;                             /*!< Gatt server callback param of ESP_GATTS_READ_EVT */
    /**
     * @brief ESP_GATTS_WRITE_EVT
     */
    struct gatts_write_evt_param {
        uint16_t conn_id;               /*!< Connection id */
        uint32_t trans_id;              /*!< Transfer id */
        esp_bd_addr_t bda;              /*!< The bluetooth device address which been written */
        uint16_t handle;                /*!< The attribute handle */
        uint16_t offset;                /*!< Offset of the value, if the value is too long */
        bool need_rsp;                  /*!< The write operation need to do response */
        bool is_prep;                   /*!< This write operation is prepare write */
        uint16_t len;                   /*!< The write attribute value length */
        uint8_t *value;                 /*!< The write attribute value */
    } write;                            /*!< Gatt server callback param of ESP_GATTS_WRITE_EVT */
    /**
     * @brief ESP_GATTS_EXEC_WRITE_EVT
     */
    struct gatts_exec_write_evt_param {
        uint16_t conn_id;               /*!< Connection id */
        uint32_t trans_id;              /*!< Transfer id */
        esp_bd_addr_t bda;              /*!< The bluetooth device address which been written */
#define ESP_GATT_PREP_WRITE_CANCEL 0x00 /*!< Prepare write flag to indicate cancel prepare write */
#define ESP_GATT_PREP_WRITE_EXEC   0x01 /*!< Prepare write flag to indicate execute prepare write */
        uint8_t exec_write_flag;        /*!< Execute write flag */
    } exec_write;

4.4.4.1 使能通知

使能notify并讀取藍(lán)牙發(fā)過來的數(shù)據(jù)，開啟這個(gè)后我們就能實(shí)時(shí)獲取藍(lán)牙發(fā)過來的值了。

使能通知(notify enable)的打印如下所示，打開通知實(shí)際上的一個(gè)WRITE。對(duì)應(yīng)于手機(jī)端的mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic,true).

【2018-12-25 16:01:24:307】_[0;32mI (27345) GATTS_DEMO: GATT_WRITE_EVT, conn_id 0, trans_id 3, handle 43_[0m
_[0;32mI (27345) GATTS_DEMO: GATT_WRITE_EVT, value len 2, value :_[0m
_[0;32mI (27345) GATTS_DEMO: 01 00 _[0m
_[0;32mI (27355) GATTS_DEMO: notify enable_[0m
_[0;33mW (27355) BT_BTC: btc_gatts_arg_deep_copy 11, NULL response_[0m
_[0;32mI (27365) GATTS_DEMO: ESP_GATTS_CONF_EVT, status 0 attr_handle 42_[0m
【2018-12-25 16:01:24:610】_[0;32mI (27645) GATTS_DEMO: GATT_WRITE_EVT, conn_id 0, trans_id 4, handle 47
_[0m
_[0;32mI (27645) GATTS_DEMO: GATT_WRITE_EVT, value len 2, value :_[0m
_[0;32mI (27645) GATTS_DEMO: 01 00 _[0m
_[0;32mI (27655) GATTS_DEMO: notify enable_[0m
_[0;33mW (27655) BT_BTC: btc_gatts_arg_deep_copy 11, NULL response_[0m
_[0;32mI (27665) GATTS_DEMO: ESP_GATTS_CONF_EVT status 0 attr_handle 46_[0m
_[0;32mI (27725) GATTS_DEMO: GATT_READ_EVT, conn_id 0, trans_id 5, handle 42
_[0m

如果write.handle和descr_handle相同，且長(zhǎng)度==2，確定descr_value描述值，根據(jù)描述值開啟/關(guān)閉通知notify/indicate。

	//the size of notify_data[] need less than MTU size
esp_ble_gatts_send_indicate(gatts_if, param->write.conn_id, gl_profile_tab[PROFILE_A_APP_ID].char_handle,
sizeof(notify_data), notify_data, false);

深入看看esp_ble_gatts_send_indicate

/**
 * @brief           Send indicate or notify to GATT client.
 *                  Set param need_confirm as false will send notification, otherwise indication.
 *
 * @param[in]       gatts_if: GATT server access interface
 * @param[in]       conn_id - connection id to indicate.
 * @param[in]       attr_handle - attribute handle to indicate.
 * @param[in]       value_len - indicate value length.
 * @param[in]       value: value to indicate.
 * @param[in]       need_confirm - Whether a confirmation is required.
 *                  false sends a GATT notification, true sends a GATT indication.
 *
 * @return
 *                  - ESP_OK : success
 *                  - other  : failed
 *
 */
esp_err_t esp_ble_gatts_send_indicate(esp_gatt_if_t gatts_if, uint16_t conn_id, uint16_t attr_handle,
                                      uint16_t value_len, uint8_t *value, bool need_confirm);

該函數(shù)將notify或indicate發(fā)給GATT的客戶端；

need_confirm = false,則發(fā)送的是notification通知；

==true，發(fā)送的是指示indication。

其他參數(shù): 服務(wù)端訪問接口；連接id；屬性句柄，value_len; 值

4.4.4.2 讀寫數(shù)據(jù)

看看Write 和Read 觸發(fā)的回調(diào)函數(shù)；讀寫打印如下所示：

【2019-01-02 10:37:09:539】[0;32mI (4697198) GATTS_DEMO: GATT_WRITE_EVT, conn_id 0, trans_id 11, handle 42[0m
[0;32mI (4697198) GATTS_DEMO: GATT_WRITE_EVT, value len 3, value :[0m
[0;32mI (4697208) GATTS_DEMO: 31 32 33 [0m
[0;33mW (4697208) BT_BTC: btc_gatts_arg_deep_copy 11, NULL response[0m
[0;32mI (4697278) GATTS_DEMO: GATT_READ_EVT, conn_id 0, trans_id 12, handle 42
[0m

/*************************************************************************************************************************************/

ESP_LOGI(GATTS_TAG, "GATT_WRITE_EVT, conn_id %d, trans_id %d, handle %d", param->write.conn_id, param->write.trans_id, param->write.handle);
		if (!param->write.is_prep){
			ESP_LOGI(GATTS_TAG, "GATT_WRITE_EVT, value len %d, value :", param->write.len);
			esp_log_buffer_hex(GATTS_TAG, param->write.value, param->write.len);
example_write_event_env(gatts_if, &a_prepare_write_env, param);
		break;
	}

深入example_write_event_env(),其核心代碼如下 esp_ble_gatts_send_response函數(shù)

if (param->write.need_rsp){
.....
esp_err_t esp_ble_gatts_send_response(esp_gatt_if_t gatts_if, uint16_t conn_id, uint32_t trans_id,
                                      esp_gatt_status_t status, esp_gatt_rsp_t *rsp);
}

根據(jù)param->write.need_rsp是否需要應(yīng)答來決定，是否調(diào)用esp_ble_gatts_send_response來應(yīng)答。

而esp_ble_gatts_send_response()函數(shù)實(shí)際調(diào)用了btc_transfer_context，將信息發(fā)送出去。

need_rsp如何確定這個(gè)值，我很有疑問，看到這里的看客，知道的請(qǐng)回答我一下。

/***********************************************************************************************************************/

先把Write搞清楚，先看看寫的事件參數(shù)

 /**
     * @brief ESP_GATTS_WRITE_EVT
     */
    struct gatts_write_evt_param {
        uint16_t conn_id;               /*!< Connection id */
        uint32_t trans_id;              /*!< Transfer id */
        esp_bd_addr_t bda;              /*!< The bluetooth device address which been written */
        uint16_t handle;                /*!< The attribute handle */
        uint16_t offset;                /*!< Offset of the value, if the value is too long */
        bool need_rsp;                  /*!< The write operation need to do response */
        bool is_prep;                   /*!< This write operation is prepare write */
        uint16_t len;                   /*!< The write attribute value length */
        uint8_t *value;                 /*!< The write attribute value */
    } write;

這里的is_prep 是針對(duì)單獨(dú)一個(gè)Write Request Attribute Protocol 信息放不下的情況，即Write Long Characteristic；一般先prepare在excute；由這個(gè)參數(shù)確定參數(shù)的是長(zhǎng)包還是短包。

offset 是這包數(shù)據(jù)相對(duì)長(zhǎng)數(shù)據(jù)的偏移，第一包是0x0000；

need_rsp是針對(duì)該寫操作是否需要應(yīng)答response。

value就是待寫入的Characteristic Value的值。

目前，我弄的是Write Without Response。

/*****************************************************************************************************************************************/

接下去看看Read，看看讀的事件參數(shù)

    /**
     * @brief ESP_GATTS_READ_EVT
     */
    struct gatts_read_evt_param {
        uint16_t conn_id;               /*!< Connection id */
        uint32_t trans_id;              /*!< Transfer id */
        esp_bd_addr_t bda;              /*!< The bluetooth device address which been read */
        uint16_t handle;                /*!< The attribute handle */
        uint16_t offset;                /*!< Offset of the value, if the value is too long */
        bool is_long;                   /*!< The value is too long or not */
        bool need_rsp;                  /*!< The read operation need to do response */
    } read;                             /*!< Gatt server callback param of ESP_GATTS_READ_EVT */

is_long針對(duì)客戶端知道特征值句柄和特征值長(zhǎng)度大于單獨(dú)一個(gè)Read Response ATT 信息大小時(shí)，表示傳輸?shù)氖情L(zhǎng)數(shù)據(jù)，就用Read Blob Request。

handle 就是要讀的Characteristic Value的句柄；

offset 就是要讀的Characteristic Value偏移位置，第一包Read Blob Request時(shí)，offset為0x00；

對(duì)應(yīng)的是Read Blob Response ATT 以一部分的Characteristic Value作為ATT Value 參數(shù)。

在看看ESP_IDF中關(guān)于read Response 的結(jié)構(gòu)體。

/// Gatt attribute value 
typedef struct {
    uint8_t           value[ESP_GATT_MAX_ATTR_LEN];         /*!< Gatt attribute value */
    uint16_t          handle;                               /*!< Gatt attribute handle */
    uint16_t          offset;                               /*!< Gatt attribute value offset */
    uint16_t          len;                                  /*!< Gatt attribute value length */
    uint8_t           auth_req;                             /*!< Gatt authentication request */
} esp_gatt_value_t;
/// GATT remote read request response type
typedef union {
    esp_gatt_value_t attr_value;                            /*!< Gatt attribute structure */
    uint16_t            handle;                             /*!< Gatt attribute handle */
} esp_gatt_rsp_t;

在我的項(xiàng)目中，客戶端先寫再讀。

4.5 Characteristic結(jié)構(gòu)

再次對(duì)Characteristic的結(jié)構(gòu)分析一遍，記不住啊。

Characteristic 聲明、Characteistic Value 聲明、Characteristic Descriptor 聲明。

5. 數(shù)據(jù)交互其他必要知道的

權(quán)限對(duì)于數(shù)據(jù)交換，通常設(shè)置有讀Characteristic和寫Characteristic-----------Write_SSID/Read_SSID.

Read/Write讀/寫-----一次會(huì)同時(shí)出發(fā)讀和寫兩個(gè)回調(diào)事件；如上打印結(jié)果所述。

Read Only只讀-------只能觸發(fā)讀回調(diào)事件；

Write Only只寫------只能觸發(fā)寫回調(diào)事件；

6.結(jié)束語

關(guān)于GATT就先告一個(gè)段落，其他還有很多不足一處，需要一一修正補(bǔ)充。如果上述內(nèi)容有其他問題，請(qǐng)指正，及時(shí)糾正我。在此謝謝大家。

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