BLE蓝牙协议栈分析

BLE——协议层次结构

一、BLE Controller

Controller实现射频相关的模拟和数字部分，完成最基本的数据发送和接收，Controller对外接口是天线，对内接口是主机控制器接口HCI（Hostcontroller interface）；

控制器包含物理层PHY（physicallayer），链路层LL（linker layer），直接测试模式DTM（Direct Test mode）以及主机控制器接口HCI。

1.1 Physical Layer

频率选择（2402-2480MHz） + 信道选择（40） + 信道间隔（2MHz） + 调制方式（GFSK） + 数据传输速率（1Mbps）+ 接收灵敏度 + 发射功率 + 杂散辐射 + 射频容差

1、信道选择

物理信道（Physical Channel）为： F=2402+k*2MHz ，k=0,…,39，共40个信道。

Physical Channel = RF Channel

1.2 Link Layer

信道分类（3+37） + 广播信道定义（37、38、39） + 数据通道分发（跳频） + 状态角色定义和切换 + 数据包校验重传

二、HCI

定义Host和Controller（通常是两颗IC）之间的通信协议，对理解蓝牙协议来说，是无关紧要的。向上为主机提供软件应用程序接口（API）。

HCI逻辑上定义一系列的命令，事件；

物理上有UART，SDIO，USB，SPI接口；

实际可能包含里面的任意1种或几种。常见RF测试时，我们常使用UART发送标准的HCI指令控制Controller。

三、BLE Host

主机host是蓝牙协议栈的核心部分，GAP层负责制定设备工作的角色，SS层负责指定安全连接，Logic Link层功能非常强大，官方作用为协议/通道的多路复用，负责上层应用数据（L2CAP Service Data Units，SDUs）的分割（和重组），生成协议数据单元（L2CAP Packet Data Units，PDUs），以满足用户数据传输对延时的要求，并便于后续的重传、流控等机制的实现。

3.1 L2CAP

逻辑链路控制与适配协议，将ACL数据分组，对高层应用的数据进行分组，并提供协议复用和服务质量交换等功能。通过协议多路复用、分段重组操作和组概念，向高层提供面向连接的和无连接的数据服务。

3.2 ATT（Attribute Protocol）

蓝牙属性协议，用于发现、读、写对端设备的协议

3.3 GATT（Generic Attribute Profile）

基于ATT协议，定义了数据交换的框架格式

3.4 GAP（Generic Access Profile）

定义了蓝牙设备的基本要求。

对于LE，定义了一个物理层、链路层、L2CAP、ATT、GATT等

联系了所有的不同层之间的交互