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2.2 从GATT回调函数注册程序esp_ble_gatts_register_callback开始深入分析
2.4.1 添加Characteristic Value declaration ATT
2.5 添加Characteristic descriptor 描述符
1、背景
虽然看了一些BLE的资料，可是对蓝牙依旧不太了解。现在从ESP32 的示例出发结合esp_gatts_api.h学习GATT。
本文以创建Service和Characteristic为中心展开分析。
1.1参考资料
BLE GATT 介绍 http://www.cnblogs.com/smart-mutouren/p/5937990.html
ble v4.2
1.2 GATT是什么玩意
GATT是用A他tribute Protocal(属性协议)定义的一个service(服务)框架。这个框架定义了Services以及它们的Characteristics的格式和规程。规程就是定义了包括发现、读、写、通知、指示以及配置广播的characteristics。------BLE V4.2给出了如下定义(翻译有待加强)。
为实现这个Profile的设备定义了两种角色：Client(客户端)、Server(服务器)。角色不是不固定的哦.....
Profile的使用包括如下一些情景
1）配置交换(exchanging configuration)
2）发现一个设备上的服务s和特征s
3）读取一个特征值(characteristic value)
4）写入一个特征值
5）通知一个特征值
6）指示一个特征值
2、ESP32 例程分析
一旦两个设备建立了连接，GATT就开始发挥效用，同时意味着GAP协议管理的广播过程结束了。
GATT连接是独占的，即一个BLE周边设备同时只能与一个中心设备连接。？？？？？？
profile 可以理解为一种规范，一个标准的通信协议中，存于从机(Server)中。蓝牙组织规定了一些标准的Profile。每个profile中包含多个Service，每个service代表从机的一种能力。
2.1 GATT 服务器的架构组织
一个GATT 服务器应用程序架构(由Application Profiles组织起来)如下:
每个Application Profile描述了一个方法来对为一个客户端应用程序设计的功能进行分组，例如在智能手机或平板电脑上运行的移动应用程序。
每个Profile定义为一个结构体，结构体成员依赖于该Application Profile 实现的services服务和characteristic特征。结构体成员还包括GATT interface(GATT 接口)、Application ID(应用程序ID)和处理profile事件的回调函数。
每个profile包括GATT interface(GATT 接口)、Application ID(应用程序ID)、 Connection ID(连接ID)、Service Handle(服务句柄)、Service ID(服务ID)、Characteristic handle(特征句柄)、Characteristic UUID(特征UUID)、ATT权限、Characteristic Properties、描述符句柄、描述符UUID。
如果Characteristic 支持通知(notifications)或指示(indicatons)，它就必须是实现CCCD(Client Characteristic Configuration Descriptor)----这是额外的ATT。描述符有一个句柄和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存储在数组中，并分配相应的回调函数gatts_profile_a_event_handler() 和 gatts_profile_b_event_handler()。
在GATT客户机上的不同的应用程序使用不同的接口，用gatts_if参数来表示。在初始化时，gatts-if参数初始化为ESP_GATT_IF_NONE，这意味着Application Profile还没有连接任何客户端。
/* 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 */
},
};这是两个元素的数组。可以用Application ID来注册Application Profiles，Application ID是由应用程序分配的用来标识每个Profile。 通过这种方法，可以在一个Server中run多个Application Profile。
esp_ble_gatts_app_register(PROFILE_A_APP_ID);
2.2 从GATT回调函数注册程序esp_ble_gatts_register_callback开始深入分析
看样子，也是一个状态机，下面是GATT回调函数的注册函数esp_ble_gatts_register_callback。
esp_err_t esp_ble_gatts_register_callback(esp_gatts_cb_t callback);作用:向BTA GATTS模块注册应用程序回调函数。
callback回调函数处理从BLE堆栈推送到应用程序的所有事件。
对于GATT server回调函数类型进行分析
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);回调函数的参数:
event: esp_gatts_cb_event_t 这是一个枚举类型，表示调用该回调函数时的事件(或蓝牙的状态)
gatts_if: esp_gatt_if_t (uint8_t) 这是GATT访问接口类型，通常在GATT客户端上不同的应用程序用不同的gatt_if(不同的Application profile对应不同的gatts_if) 调用esp_ble_gatts_app_register()时，注册Application profile 就会有一个gatts_if。
param: esp_ble_gatts_cb_param_t 指向回调参数，是个联合体类型，不同的事件类型采用联合体内不同的成员结构体。
第一步、看看蓝牙状态机有哪些状态类型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、再来看一个很有意思的联合体类型esp_ble_gatts_cb_param_t，不同的事件类型联合体的对象也不同。
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()回调函数---调用esp_ble_gatts_app_register(1)，触发ESP_GATTS_REG_EVT时
1.完成对每个profile 的gatts_if 的注册
gl_profile_tab[param->reg.app_id].gatts_if = gatts_if;2.如果gatts_if == 某个Profile的gatts_if时，调用对应profile的回调函数处理事情。
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);
}
}状态机一般状态转变过程：
以gatts_server这个demo为例，讲解GATT状态机的一般过程:
没有Client连接之前:
REGISTER_APP_EVT---->CREATE_SERVICE_EVT---->SERVICE_START_EVT---->ADD_CHAR_EVT--->ADD_DESCR_EVT
有Client开始连接之后:
CONNECT_EVT---->ESP_GATTS_MTU_EVT--->GATT_WRITE_EVT--->ESP_GATTS_CONF_EVT-->GATT_READ_EVT
1>当-调用esp_ble_gatts_app_register()注册一个应用程序Profile(Application Profile),触发ESP_GATTS_REG_EVT事件，除了可以完成对应profile的gatts_if的注册,还可以调用esp_bel_create_attr_tab()来创建profile Attributes 表或创建一个服务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:创建一个服务Attribute表。
参数
gatts_attr_db :指向加入profile的服务 attr 表 (从Service 到 Characteristic....)
gatts_if: GATT服务器的访问接口
max_nb_attr: 加入服务数据库的attr的数目
srvc_inst_id: 服务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;对于结构体esp_gatts_attr_db_t的成员attr_control的可取值
#define ESP_GATT_RSP_BY_APP 0 //由应用程序回复写入\读取操作应答
#define ESP_GATT_AUTO_RSP 1 //由GATT堆栈自动回复吸入\读取操作应答
成员 att_desc的结构体类型
/**
* @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;以心率计Profile为例说明:
esp_ble_gatts_create_attr_tab(heart_rate_gatt_db, gatts_if,
HRS_IDX_NB, HEART_RATE_SVC_INST_ID);
详细的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 表有一个service、三个characteristic。
........
先把建立连接之前的GATT状态机搞清楚。
3 建立连接之前的GATT状态机
3.1 创建服务 creating services
在触发ESP_GATTS_REG_EVT时，除了创建表还可以创建服务S，调用esp_ble_gatts_create_service来创建服务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:创建一个service。当一个service创建成功(done)后，ESP_CREATE_SERVICE_EVT事件触发回调函数被调用，该回调函数报告了profile的stauts和service ID。当要添加include service和 characteristics/descriptors入服务service，Service ID在回调函数中用到。
参数:gatts_if——GATT 服务器访问接口
service_id: 服务UUID相关信息
num_handle:该服务所需的句柄数 service handle、characteristic declaration handle、 characteristic value handle、characteristic description handle 的句柄数总和
查看参数service_id的类型
/// 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;服务ID包括
is_primary参数当前服务是否是首要的；---------服务声明中的Attribute Type 0x2800---Primary/0x2801---Secondary
id参数UUID的信息(包括uuid 和实例instance) ---------uuid是UUID的信息包括UUID的长度(16bit/32bit/128bit)及UUID具体值。
例如:服务被定义为16bit的UUID的主服务。服务ID以实例ID为0，UUID为0x00FF来初始化。
服务实例ID是用来区分在同一个Profile中具有相同UUID的多个服务。Application Profile中拥有相同UUID的两个服务，需要用不同的实例ID来引用。
如下示例展示了一个Service的创建。
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 启动服务并创建Characteristics
当一个服务service创建成功(done)后，由该profile GATT handler 管理的 ESP_GATTS_CREATE_EVT事件被触发，在这个事件可以启动服务和添加characteristics到服务中。调用esp_ble_gatts_start_service来启动指定服务。
ESP_GATTS_CREATE_EVT事件中回调函数参数的类型为gatts_create_evt_param(包括操作函数、servic的句柄、服务的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()这个函数启动一个服务。
参数: service_handle-------要被启动的服务句柄。
首先，由BLE堆栈生成生成的服务句柄(service handle)存储在Profile表中，应用层将用服务句柄来引用这个服务。调用esp_ble_gatts_start_service()和先前产生服务句柄来启动服务。
这样ESP_ATTS_START_EVT事件触发时，将打印输出信息启动的Service Handle之类的信息。
添加特征到service中，调用esp_ble_gatts_add_char()来添加characteristics连同characteristic 权限和property到服务service中。
有必要再次解释一下property
Characteristic Properties这个域(bit控制)决定了Characteristic Value如何使用、Characteristic descriptors 如何访问。只要下标中对应bit被设备，那么对应描述的action就被允许。
3.2.1 添加Characteristic Value declaration ATT
当添加成功时，触发ESP_GATTS_ADD_CHAR_EVT事件。
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)参数:service_handle-------Characteristic要添加到的服务的Service handler服务句柄,一个Characteristic至少包括2个属性ATT，一个属性用于characteristic declaration/另一个用于存放特征值(characteristic value declaration).
char_uuid-------Characteristic 的UUID; 属于Characteristic declaration 这个ATT
perm------特征值声明(Characteristic value declaration) 属性(Attribute)权限;
property-----Characteristic Properties (特征值声明属性的Properties)
char_val------属性值 Characteristic Value
control-------属性响应控制字节
characteristic declaration的Attribute Value 包括 property、characteristic Value declaration handle、char_uuid 三个段；其中property、char_uuid在添加Characteristic调用的函数的参数中已经指明，只有characteristic Value declaration handle尚未明确指出。
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------这个属性ATT怎么添加入Characteristic中，看gatts_demo_char1_val的具体部分
/**
* @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,
};
在这个结构体里面包括了属性值最大长度、当前长度、当前值。由这个来指定 characteristic value declaration的。有这些值就足以构成一个 characteristic value declaration ATT了。
3.3 添加Characteristic descriptor 描述符
当特征添加到service中成功(done)时，触发ESP_GATTS_ADD_CHAR_EVT事件。触发ESP_GATTS_ADD_CHAR_EVT事件时，回调函数参数param的结构体为gatts_add_char_evt_param，包括操作状态、特征ATT的handle()、service_handle(服务句柄)、characteristc uuid(服务的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 */还可以通过调用esp_ble_gatts_get_attr_value()来获取跟具体的Characteristic Value declartation 属性的具体信息。
下面是调用的例子，输入参数是特征句柄；输出参数是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() 源码，进行分析
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;
}关于gatts_get_attribute_value()更底层的东西就要看ble协议栈的更底层的实现,这里很难查下去。但是可以通过打印输出来判断这里实现些什么。
有上述打印可以看出，这里输出Characteristic value declaration的信息，因此esp_ble_gatts_get_attr_value()来输出特征值长度和特征值。
还可在ESP_GATTS_ADD_CHAR_EVT事件的回调函数中，给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()这个函数的原型
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);参数:service_handle:这个characteristic descriptor要添加的service handle。
perm: 描述符访问权限
descr_uuid:描述符UUID
char_descr_val:描述符值
control:ATT 应答控制字节
这个函数被用来添加Characteristic descriptor。当添加完成时，BTA_GATTS_ADD_DESCR_EVT 回调函数被调用去报告它的状态和ID。
gatt_server例子中：一共建立两个profile。A profile中包括的service UUID为0x00FF， characteristic UUID为0xFF01；
B profile中包括的service UUID为0x00EE， characteristic UUID为0xEE01
下面看是看开始建立连接后，GATT的状态机转变过程：
手机client连接到server，触发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事件回调函数param参数包括连接ID以及远端蓝牙设备地址。调用esp_ble_update_conn_params(&conn_params)来更新连接参数。这个函数只有在连接上以后才可以调用。
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);参数连接更新参数(蓝牙设备地址、最小连接间隔、最大连接间隔、连接数量、LE LINK超时)。
/// 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 建立连接时GATT的状态机研究
4.1 连接后MTU大小确定
当有手机(client客户端)连上server时，触发ESP_GATTS_MTU_EVT事件，其打印如下图所示
ESP_GATTS_MTU_EVT事件对应的回调函数中参数param的结构体为gatts_mtu_evt_param（包括连接id和MTU大小）
/**
* @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 */
在例子中设置本地的MTU大小为500，代码如下所示：
esp_err_t local_mtu_ret = esp_ble_gatt_set_local_mtu(500);如上所述，设置了MTU的值(经过MTU交换，从而设置一个PDU中最大能够交换的数据量)。例如：主设备发出一个150字节的MTU请求，但是从设备回应的MTU是23字节，那么今后双方要以较小的值23字节作为以后的MTU。即主从双方每次在做数据传输时不超过这个最大数据单元。 MTU交换通常发生在主从双方建立连接后。MTU比较小，就是为什么BLE不能传输大数据的原因所在。
-----参照一分钟读懂低功耗(BLE)MTU交换数据包https://blog.csdn.net/viewtoolsz/article/details/76177465 这篇文章就可以了解MTU交换过程。
MTU交换请求用于client通知server关于client最大接收MTU大小并请求server响应它的最大接收MTU大小。
Client的接收MTU 应该大于或等于默认ATT_MTU(23).这个请求已建立连接就由client发出。这个Client Rx MTU参数应该设置为client可以接收的attribute protocol PDU最大尺寸。
MTU交换应答发送用于接收到一个Exchange MTU请求
这个应答由server发出，server的接收MTU必须大于或等于默认ATT_MTU大小。这里的Server Rx MTU应该设置为 服务器可以接收的attribute protocol PDU 最大尺寸。
Server和Client应该设置ATT_MTU为Client Rx MTU和Server Rx MTU两者的较小值。
这个ATT_MTU在server在发出这个应答后，在发其他属性协议PDU之前生效；在client收到这个应答并在发其他属性协议PDU之前生效。
4.2 发送应答数据
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);
esp_gatt_rsp_t rsp;
memset(&rsp, 0, sizeof(esp_gatt_rsp_t));
rsp.attr_value.handle = param->read.handle;
rsp.attr_value.len = 4;
rsp.attr_value.value[0] = 0xde;
rsp.attr_value.value[1] = 0xed;
rsp.attr_value.value[2] = 0xbe;
rsp.attr_value.value[3] = 0xef;
esp_ble_gatts_send_response(gatts_if, param->read.conn_id, param->read.trans_id,
ESP_GATT_OK, &rsp);这个函数用于发送应答给对应请求。
参数: gatts_if-------GATT server 访问接口
conn_id-----连接ID
trans_id-----传输ID
status----应答状态
rsp-----应答数据 gatt attribute value
查看GATT 读应答结构
#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;接下去看，连接以后收发数据
首先了解一下手机端在蓝牙连接、数据交互过程中的操作。
作者：WuTa0
链接：https://www.jianshu.com/p/f8130a0bfd94
- 检测蓝牙是否可用，绑定蓝牙服务
- 使用BluetoothAdapter.startLeScan来扫描低功耗蓝牙设备
- 在扫描到设备的回调函数中会得到BluetoothDevice对象，并使用BluetoothAdapter.stopLeScan停止扫描
- 使用BluetoothDevice.connectGatt来获取到BluetoothGatt对象
- 执行BluetoothGatt.discoverServices，这个方法是异步操作，在回调函数onServicesDiscovered中得到status， 通过判断status是否等于BluetoothGatt.GATT_SUCCESS来判断查找Service是否成功
- 如果成功了，则通过BluetoothGatt.getService来获取BluetoothGattService
- 接着通过BluetoothGattService.getCharacteristic获取BluetoothGattCharacteristic
- 然后通过BluetoothGattCharacteristic.getDescriptor获取BluetoothGattDescriptor
第3步扫描到设备会触发回调，在回调中，通常根据设备名称找到想要连接的设备，完成连接；连接后，获取到BluetoothGATT 对象，再从BluetoothGatt.discoverServices中获取各个Services，根据硬件工程师提供的UUID连接你需要的Services。最后，根据硬件工程师提供的UUID找到读写和通知的UUID，然后再进行读写操作。 读写和设置通知均为单步操作，执行完一个才能执行下一个。
将ESP_GATTS_READ_EVT、ESP_GATTS_WRITE_EVT和ESP_GATTS_EXEC_WRITE_EVT三类事件param参数的类型如下
/**
* @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; 参考例子打印
【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
5. 数据交互其他必要知道的
6.结束语
关于GATT就先告一个段落，其他还有很多不足一处，需要一一修正补充。如果上述内容有其他问题，请指正，及时纠正我。在此谢谢大家。