1. BLE的框架结构

2. BLE的Controller和Host

就如同前文的BLE框架图，BLE自下而上分成controller，host和profiles。其中Profiles可以理解为对应于各种不同应用场景的应用层协议的集合。而真正体现在硬件上就是Controller和Host。蓝牙的官方协议文档，也正是按照Host和Controller的功能划分来阐述蓝牙规范（注，蓝牙协议文档中也将HCI单独作为一个部分来介绍）。

2.1. 控制器（Controller）

Controller，顾名思义就是控制器。
控制谁？控制BLE的物理层信号。
通过谁来控制？通过主机(Host)来控制。

Controller包含物理层(PHY,也是BLE的射频部分)、链路层(LL)和主机命令接口（HCI）。
物理层PHY就不多说了，主要集成在Controller中提供符合BLE规范的射频信号。从软件的角度看，链路层（LL）和主机命令接口（HCI）才是Controller中的大部头。

首先介绍链路层。
按照OSI七层模型的定义，链路层（LL）的任务是：负责在两个相邻结点间的线路上，无差错的传送以帧为单位的数据。每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。和物理层相似，数据链路层要负责建立、维持和释放数据链路的连接。在传送数据时，如果接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发方重发这一帧。
那么BLE的链路层（LL）的作用是什么？BLE的链路层（LL）的作用和OSI七层模型中的定义相吻合。BLE的链路层（LL）详细定义了链路层的帧结构，并且进行差错检测、数据白化、时间同步、地址过滤等处理。这些功能笔者将会用专门文章来详细介绍。

接下来介绍主机命令接口HCI。
在蓝牙中，控制器（Controller）并不能独立工作，它的必须接收来自上层主机（Host）的数据包和对链路的配置。主机命令接口(HCI)就是一套用于主机（Host）和控制器（Controller）之间，用于配置和数据交换的命令接口协议。

主机（Host）和控制器（Controller）之间用什么物理总线通信呢？目前蓝牙主机命令接口（HCI）支持UART、USB、SDIO几种物理接口。

2.2. Host

Host，就是蓝牙协议主机部分。主机（Host）主要包括：主机命令接口（HCI）、逻辑链路控制和适配协议（L2CAP：Logical Link Control and Adaptation Layer Protocol）、服务发现协议（SDP：Service Discovery Protocol）、属性协议（ATT：Attribute Protocol）、通用属性配置（GATT：Generic Attribute Profile）、通用访问配置（GAP：Generic Access Profile）以及安全管理等。上面提到的这些协议都会在将来的相关文章中详述。今天，我们只是走马观花简要介绍一下：

主机命令接口（HCI）：
这个就是为了和控制器（Controller）中的HCI配合使用。

逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）：
在经过控制器（Controller）中的Link Layer的抽象之后，两个BLE设备之间可存在两条逻辑上的数据通道：一条是无连接的广播通道；另一条是基于连接的数据通道，是一个点对点（Master对Slave）的逻辑通道。

广播通道暂且不说，这个数据通道（简称逻辑通道，Logical Channel）要怎么使用，还有一些问题需要解决，比如：
【1】Logical Channel只有一条，而要利用它传输数据的上层应用却不止一个，怎么复用？
【2】Logical Channel所能传输的有效payload长度最大只有251bytes，如何让上层应用传输更大的数据包？
【3】Logical Channel仅提供了简单的应答和流控机制，如果传输的数据出错怎么办？

以上问题，都是由L2CAP，一个介于应用程序上层协议和Link Layer之间的protocol负责。它提供的功能主要包括：
【1】协议/通道的多路复用，Protocol/channel multiplexing；
【2】上层数据包的分片与重组：Segmentation and reassembly
【3】基于L2CAP Channel的流控机制；
【4】错误控制和重传机制：Error control and retransmissions，；
【5】对数据流式传输的支持（如音频、视频等，不需要重传或者只需要有限重传）；
【6】对QoS（Quality of Service）的支持。

服务发现协议（SDP）：
在BLE系统中，客户只有通过服务发现协议（SDP）才能获得设备信息、服务信息及服务特征，才能在此基础上建立相互间的连接。通过这个协议，应用程序可以发现哪些服务可用以及服务的特性是什么

属性协议（ATT）：
属性协议（ATT）是定义了BLE协议栈上层的数据结构和组织方式。是后面将于讲述的通用属性配置（GATT）和通用访问配置（GAP）的基础，它定义了BLE协议栈上层的数据结构和组织方式。
属性（Attribute）概念是ATT层的核心，以编程的眼光来看，属性是一个数据结构，它包括了数据类型和数据值，就如同C语言结构体的概念。
属性主要由以下四部分组成：属性句柄(Attribute Handler)、属性类型(Attribute Type)、属性值(Attribute Value)、属性权限(Attribute Permissions)。

通用属性配置（GATT）：
通用属性配置（GATT）指定了两个BLE设备的应用层Profile数据交互的结构(Structure) 这个结构体定义了一些基本元素，如服务（Service）、特性（Characteristic）等。这些元素存在于属性（Attribute）中

通用属性配置（GATT）中最上层是Profile。 Profile由一个或多个服务(Service)组成；服务(Service)是由多个特征（Characteristic）组成，也可以包含其他服务的引用(Reference) ；特征（Characteristic）由值(Value)、属性（Property）以及描述符（Descriptor）组成。

通用访问配置（GAP）
BLE协议栈中的通用访问配置（GAP）负责处理设备访问模式，包括：被发现、建立连接、终止连接、初始化安全管理和设备配置。GAP层可以扮演四种角色之一：

Broadcaster 广播者----不可以连接，一直发送广播
Observer 观察者----可以扫描广播，但是不能发起建立连接的设备
Peripheral 外设----可以被连接,在单个链路层连接中作为Server
Central 中央设备----可以扫描广播并发起连接，在单个或多个链路层中作为Client

3. BLE的单芯片方案与多芯片方案

根据蓝牙控制器（Controller）和主机（Host）是不是工作在同一块芯片上，我们可以把BLE的实现方案分成单芯片方案和多芯片方案。
通常在一些简单的蓝牙应用中使用各种蓝牙SOC就是单芯片方案。比如常见的TI公司的CC25xx、CC26xx，Nordic公司的NRF51xxx、NRF52xxx等等。此类芯片一般可以直接做为 MCU 用，集成度很高。常用于产品功能比较单一的情况，如蓝牙耳机、智能手环、防丢器等。

多芯片方案就是把控制器（Controller）和主机（Host）分别放在不同的芯片中实现，适用于蓝牙应用程序较复杂的情况下使用，这里可以使用功能强大的MPU甚至是PC作为蓝牙主机（Host），而单独使用蓝牙芯片做控制器（Controller），两者使用主机命令接口（HCI）进行通信。

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