前言：最近开始学习蓝牙相关技术，做了一些笔记整理。本次阅读参考书籍是《低功耗蓝牙开发权威指南》

低功耗蓝牙的体系结构

低功耗蓝牙体系结构主要分为三个部分：控制器、主机和应用程序。在控制器内既有物理层和链路层，又有直接测试模式和主机控制接口(HCI)层的下半部分。在主机内包含三个协议：逻辑链路控制和适配协议(L2CAP)、属性协议(Attribute Protocol)和安全管理器协议(Security Manager Protocol)，此外还包括通用属性规范(GATT)、通用访问规范(GAP)和模式(Mode)。

控制器
物理设备，收发无线电信号。控制器与外界通过天线相连，与主机通过主机控制接口(HCI)相连。
主机
软件栈，管理多台设备之间的通信以及提供服务。主机构建位于主机控制器的上层部分，其上为逻辑链路控制和适配协议(L2CAP)。在它上面是系统的两个基本构建块：安全管理器(用于处理所有认证和安全连接等事务)以及属性协议(用于公开设备上的状态数据)。属性协议之上为通用属性规范(GATT),定义属性协议如何实现可重用的服务，而这些服务公开了设备的标准特性。最后，通用访问规范(GAP)定义了设备如何以一种可交互方式找到对方，并与之进行连接。
主机并未对其上层接口做明确规定，每个操作系统或者环境都会用不同的方式公开主机上层接口API。
应用程序
使用软件栈和控制器实现用户实例。

1.控制器

1.1物理层

物理层是采用2.4GHz无线电，简单的传输和接收电磁辐射的部分。

1.2链路层

链路层是整个低功耗蓝牙体系里面最复杂的部分。它负责广播、扫描、建立和维护连接，以及确保数据包按照正确的方式组织、正确地计算校验值以及加密序列等。

1.3主机/控制器接口

主机/控制接口允许主机将命令和数据发送到控制器，并且允许控制器将事件和数据发送到主机。HCI由两个独立部分组成：逻辑接口和物理接口。逻辑接口定义了命令和事件及其相关行为，可以交付给任何物理传输或者通过控制器上的API交付给控制器。物理接口定义了命令、事件和数据如何通过不同的连接技术来传输。已经定义的物理接口包括USB、SDIO和UART。

2.主机

2.1逻辑链路控制和适配协议(L2CAP)

逻辑链路控制和适配协议是低功耗蓝牙复用层，定义了两个基本概念：L2CAP信道和L2CAP信令。经典蓝牙使用了它的大部分功能，包括动态信道标识符、协议服务多路复用器，增强的重传、流模式等。相比而言，低功耗蓝牙只用到了最少的L2CAP功能。

2.2安全管理协议

安全管理器定义了一个简单的配对和密钥分发协议。配对是一个获取对方设备信任的过程，通常采取认证的方式实现。配对之后，接着是链路加密和密钥分发过程。在密钥分发过程中从设备把密钥共享给主设备，当这两台设备在未来重新连接时，他们可以使用先前共享的密钥进行加密，从而迅速认证彼此身份。安全管理器还提供了一个安全工具箱，负责生成数据的哈希值、确认值以及配对过程中使用的短期密钥。

2.3 属性协议

属性协议定义了访问对端设备上的数据的一组规则。属性协议定义了六种类型的信息：

类型
1.从客户端发至服务器的请求
2.从服务器发至客户端的回复请求响应
3.从客户端发至服务器的无需响应的命令
4.从服务器发至客户端的无需确认的通知
5.从服务器发至客户端的指示
6.从客户端发至服务器的回复指示的确认

而属性是被编址并打上标签的一小块数据。每个属性均包含一个用来标识该属性唯一的句柄、一个用于标识存放数据的类型的一个值。

2.4通用属性规范协议

通用属性规范位于属性协议之上，定义了属性的类型及其使用方法。

2.5 通用访问规范

通用访问规范定义了设备如何发现、连接，以及为用户提供有用的信息。它还定义了设备之间如何建立长久的关系，称为绑定(bonding)。

3.应用层

控制器和主机之上是应用层。应用层规范定义了三种类型：特性(characteristic)、服务(service)和规范(profile)。

3.1特性(characterisitic)

特性是采用已知格式，以通用唯一识别码(UUID)作为标记的一小块数据。由于特性要求能够重复使用，因而设计时没有设计行为。

3.2服务(service)

服务只定义了位于服务器上的相关特性行为，而不定义客户端的行为。服务有两种类型：首要服务和次要服务。首要服务表征一个给定的设备主要做些什么。次要服务是协助主要服务或者其他次要服务的服务。

3.3规范(profile)

规范是描述两个或者多个设备的说明，每个设备提供一个或者多个服务。规范描述了如何发现并连接设备，从而为每台设备确定所需的拓扑结构。规范还描述了客户端特性，用于发现服务和服务特性。规范和服务是一对多对多的功能。

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低功耗蓝牙的体系结构

1.控制器

1.1物理层

1.2链路层

1.3主机/控制器接口

2.主机

2.1逻辑链路控制和适配协议(L2CAP)

2.2安全管理协议

2.3 属性协议

2.4通用属性规范协议

2.5 通用访问规范

3.应用层

3.1特性(characterisitic)

3.2服务(service)

3.3规范(profile)

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