BLE蓝牙协议栈结构

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蓝牙协议栈结构

蓝牙5.0协议参考:https://www.bluetooth.com/specifications/bluetooth-core-specification/

BLE分层架构

二话不说,先上图:

在这里插入图片描述
BLE协议栈分为应用层、主协议层,控制层三个层
1.PHY:
PHY 层用来指定 BLE 所用的无线频段,调制解调方式和方法等。PHY 层做得好不好,直接决定整个 BLE 芯片的功耗,灵敏度以及 selectivity 等射频指标。
2.LL:
LL 层是整个 BLE 协议栈的核心,也是 BLE 协议栈的难点和重点。像 Nordic 的 BLE 协议栈能同时支持 20 个 link(连接),就是 LL 层的功劳。LL 层要做的事情非常多,比如具体选择哪个射频通道进行通信,怎么识别空中数据包,具体在哪个时间点把数据包发送出去,怎么保证数据的完整性,ACK 如何接收,如何进行重传,以及如何对链路进行管理和控制等等。LL 层只负责把数据发出去或者收回来,对数据进行怎样的解析则交给上面的 GAP 或者 ATT。
3. HCI(Host controller interface):
HCI 是可选的,HCI 主要用于 2 颗芯片实现 BLE 协议栈的场合,用来规范两者之间的通信协议和通信命令等。
4. GAP 层(Generic access profile)
GAP 是对 LL 层 payload(有效数据包)如何进行解析的两种方式中的一种,而且是最简单的那一种。GAP 简单的对 LL payload 进行一些规范和定义,因此GAP 能实现的功能极其有限。GAP 目前主要用来进行广播,扫描和发起连接等。
5. L2CAP 层(Logic link control and adaptation protocol):
L2CAP 对 LL 进行了一次简单封装,LL只关心传输的数据本身,L2CAP 就要区分是加密通道还是普通通道,同时还要对连接间隔进行管理。
6. SMP(Secure manager protocol):
SMP 用来管理 BLE 连接的加密和安全的,如何保证连接的安全性,同时不影响用户的体验,这些都是 SMP 要考虑的工作。
7.ATT(Attribute protocol):
ATT 层用来定义用户命令及命令操作的数据,比如读取某个数据或者写某个数据。BLE 协议栈中,开发者接触最多的就是 ATT。BLE 引入attribute 概念,用来描述一条一条的数据。Attribute 除了定义数据,同时定义该数据可以使用的 ATT 命令,因此这一层被称为 ATT 层。
8. GATT(Generic attribute profile ):
GATT 用来规范 attribute 中的数据内容,并运用 group(分组)的概念对 attribute 进行分类管理。没有 GATT,BLE 协议栈也能跑,但互联互通就会出问题,也正是因为有了 GATT 和各种各样的应用 profile,BLE 摆脱了 ZigBee 等无线协议的兼容性困境,成了出货量最大的 2.4G 无线通信产品。
9. Profiles 层:
最上层的 Profiles 层里,包含的公用任务和私有任务,其中公共任务是 SIG 蓝牙协议小组定义的蓝牙任务,私有任务是用户或者企业自定义的蓝牙任务。

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