协议栈内容

PHY层

Physical layer 用来指定BLE所用的无线频段，调试解调方式和方法等。

LL层

link layer 是协议栈的核心，选择使用哪个射频通道进行通信，怎么识别inflight数据包，在哪个时间点发送数据包，哪个时间点接收数据包，怎么保证数据完整性，ACK接收，如何重传，链路管理控制等。

HCI层

Host controller interface  HCI是可选的，主要用于2颗芯片实现BLE协议栈的场合，规范两者之间的通信协议和通信命令等

GAP层

Generic access profile 对LL层payload 如何进行解析的一种方式，最简单。GAP对payload进行一些规范和定义，因此功能有限，主要用来广播，扫描和发起连接等。

L2CAP层

Logic link control and adaption protocol 对LL进行简单封装，LL只关心传输的数据本身，L2CAP区分是加密通道还是普通通道，同时对连接间隔进行管理

SMP

Security manager protocol 管理BLE连接的加密和安全

ATT

Attribute protocol ATT层用来定义用户命令以及命令操作的数据，比如读、写、通知等。Attribute定义数据和数据可以使用的命令。

GATT

Generic attribute profile 用来规范attribute 中的数据内容，运用group来对attribute进行分类管理。

设备连接

连接指设备A和B 一对一‘同步’成功 连接成功包含以下几点： - 设备A和B对接下来要使用的物理信道达成一致 - 设备A和B双方建立一个共同的时间锚点，把时间原点变成同一个点 - 设备A和B时钟同步成功，明确双方什么时候发数据，什么时候接收数据

上图表示连接成功后，A将以CI为周期向B发送数据包，B将以CI (connection interval)为周期打开射频接收窗口来接收A的数据包。在B接收A数据包后150us后，切换为发送状态，把数据发送给A，A切换为接收状态接收B的数据。

以发送0x53为例，看看不同协议层做了些什么

• 对开发者来说，很简单，他只需要调用send(0x53)
• GATT层定义数据的类型和分组，方便起见，我们用0x0013表示电量这种数据类型，这样- GATT层把数据打包成130053（小端模式！）
• ATT层用来选择具体的通信命令，比如读/写/notify/indicate等，这里选择notify命令0x1B，这样数据包变成了：1B130053
• L2CAP用来指定connection interval（连接间隔），比如每10ms同步一次（CI不体现在数据包中），同时指定逻辑通道编号0004（表示ATT命令），最后把ATT数据长度0x0004加在包头，这样数据就变为：040004001B130053
• LL层要做的工作很多，首先LL层需要指定用哪个物理信道进行传输（物理信道不体现在数据包中），然后再给此连接分配一个Access address（0x50655DAB）以标识此连接只为设备A和设备B直连服务，然后加上LL header和payload length字段，LL header标识此packet为数据packet，而不是control packet等，payload length为整个L2CAP字段的长度，最后加上CRC24字段，以保证整个packet的数据完整性，所以数据包最后变成：
  • AAAB5D65501E08040004001B130053D550F6
  • AA – 前导帧(preamble)
  • 0x50655DAB – 访问地址(access address)
  • 1E – LL帧头字段(LL header)
  • 08 – 有效数据包长度(payload length)
  • 04000400 – ATT数据长度，以及L2CAP通道编号
  • 1B – notify command
  • 0x0013 – 电量数据handle
  • 0x53 – 真正要发送的电量数据
  • 0xF650D5 – CRC24值