GATT（一）

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GATT

一、介绍

GATT主要定义了service及其characteristic的格式，以及如何discover、read、Write、notify、indicate以及如何配置广播characteristics

二、概述

2.1 协议模型

2.2 GATT中定义了2种角色：

Client：向Server发起command和request并从Server接收response、indications和notifications的设备

Server：接收来自Client的command和request，并向Client发送response、indications和notifications的设备

注意：一个设备可以同时是client和server

使用案例：

Computer是client，sensor是server，computer可以配置或者读取sensor中值，Sensor提供service和characteristics的信息、响应computer的read request及部分characteristics的write

2.4 ATTRIBUTE PROTOCOL（ATT）

2.4.1 概述

1、GATT使用ATT的commands、requests、responses、indications、notifications和 confirmations来发送数据，数据包含在Attribute Protocol PDUs里面，ATT PDU格式如下图所示：

（1）Attribute Opcode由3个字段组成：Authentication Signature Flag、Command Flag和Method；

（a）Authentication Signature Flag：表示PDU中是否包含Authentication Signature

（b）Command Flag：表示这个PDU是否是command

（c）Method：用来决定Attribute Parameters的格式和含义

（2）Attribute Parameters：具体的数据

（3）Authentication Signature：这个字段值是根据Security Manager协议计算出来的，这个字段是对Attribute Opcode和Attribute Parameters的校验

2、Attribute由4部分组成：Attribute Handle、Attribute Type、Attribute Value、Attribute Permissions

Attribute Handle：是Attribute的索引，Attributes是按照Attribute Handle的升序排列的，Attribute Handle可以从0x0001到0xFFFF中的任何一个值开始，但是两个连续的attribute handle之间可能相差不止1；

Attribute Type：是一个UUID用来描述Attribute Value的含义；

Attribute Value：是具体的attribute数据

Attribute Permissions：是Attribute的一部分，但是不能被读写，server使用这个参数设置attribute的权限，server端自己定义就可以，client不知道，所以没有说明占用多少个字节

2.4.2 Attribute Caching（attribute缓存）

1、Attribute caching是一种优化措施，允许client只需要discover Server的Attribute information（例如：Attribute Handles等）一次，以后再连接使用相同的attribute information时就不用再次discover Server，如果没有这种优化措施，那么client每次连接上都需要重新discover server

2、client需要缓存的Attribute information有：server的所有attributes的handle、GATT service characteristics values

3、server使用的Attribute Handles是不能随着时间修改的，意味着只要client discover一次就可以

4、一些特殊情况可能导致server的attribute handle被修改（例如：恢复出厂设置、固件升级等），如果server端发生service的增加、修改、删除，需要：

（1）如果基于GATT的service在server端的可用生命周期内无法更改，则Service Changed characteristic将不存在于server上，并且client在第一次discover Service之后不需要执行discover

（2）如果server的基于GATT的service支持修改，那么当service被增加、删除、修改时，server需要发送indication给client。

5、如果client和server之间有trusted relationship (i.e. bond)，则attribute缓存在多次连接之间都是有效的，这种情况下，如果server端的service发生修改且client没有连接server时，当client再次连接server时，server需要发送一个indication给client。

6、如果client和server之间没有trusted relationship，则attribute缓存只在当次连接有效，在连接过程中如果server端的service发生变化会发送indication给client，client下一次连接server的时候，需要再次执行discovery

7、server端service发生变化时，应该发送Handle Value Indication给client，其中包含受影响的Attribute Handles的范围。Handle Value Indication中的value参数应该设备未两个16bit的Attribute Handles，分别是start Attribute Handle 和end Attribute Handle。

注意：server可能设置受影响的Attribute Handle的范围是0x0001到0xFFFF，这时候client需要重新discovery Server端的Attribute Handles

8、当client收到Handle Value Indication时，应该认为Handle Value Indication中包含的受影响的attribute handle范围内的attribute handle都是无效的，client必须要停止使用这些attribute handle并重新discovery

9、一旦server收到Handle Value Confirmation，就表示client已经知道需要更新Attribute Handles了

2.4.3 Attribute Grouping

GATT定义了三种类型的group attribute：«Primary Service»、«Secondary Service»、«Characteristic»；不是所有group attribute都是用ATT Read By Group Type Request读取，«Primary Service»和«Secondary Service»可能使用Read By Group Type Request读取，«Characteristic»不使用Read By Group Type Request读取

2.4.4 UUIDs

所有的16bit UUID都应该包含在2byte的字节内，所有的128bit UUID应该包含在16byte的字节内，所有的32bit的UUID都必须转化成128bit的UUID

2.5 GATT PROFILE HIERARCHY（GATT层次结构）

2.5.1 最上面一层是profile（可以理解成一个设备），一个profile由一个或者多个services组成，一个service由characteristics或者对其他service的引用（include）组成，每个characteristic包含一个value，也可能包含其他可选信息

2.5.2 Service

一个service是被service definition定义的，service definition可能包含其他services的引用、必须的characteristics和可选的characteristics

有两种类型的service：primary service和secondary service；primary service揭露设备的主要功能，primary service可包含其他service，primary service可用使用Primary Service Discovery程序搜索；secondary service是被primary service或者其他secondary service或者其他上层协议引用的服务

2.5.3 Included Services

included service是一种在当前service定义中引用其他service的方法，要包含其他service，首先在service定义的开始首先要使用一个include definition，当service定义时使用include service，被包含的service会成功新service的一部分，包含service的数量和层数没有限制

2.5.4 Characteristic

一个Characteristic由characteristic definition定义，一个characteristic definition包括一个characteristic declaration、一个characteristic value declaration、可能包含描述value的characteristic descriptors declaration（描述characteristic value或者权限配置）

2.7 CONFIGURED BROADCAST

对于LE physical links，Configured Broadcast是client告知server哪些Characteristic Value需要放入广播数据进行广播，对于BR/EDR physical links，Configured Broadcast不支持

注意：CONFIGURED BROADCAST就是client可以通过write characteristic definition里面的Client Characteristic Configuration descriptor设置characteristic value的Notification和Indication，前提是characteristic definition里面的characteristic declaration的characteristic property支持Notification或者Indication

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