假日藍芽工程師: GATT protocol

假日工程師這次要介紹GATT protocol，這東西定義了兩個術語

• Service (服務)
• Characteristics (特徵 ?!)

其實就是上面這張圖，每個服務裡，會包含多個特徵。每個特徵會有一個property/value以及幾個descriptor。

Service

所有的Service會用UUID = 0x2800定義服務的起點。在之前的ATT protocol裡，滿足的handle是0x1/ 0x8/ 0x9/ 0x11/ 0x15。

    handle: 0x0001, uuid: 2800          1800, Generic access

    handle: 0x0008, uuid: 2800          1801, Generic attributes

    handle: 0x0009, uuid: 2800          180D, Heart Rate

    handle: 0x0011, uuid: 2800          180F, Battery Service

    handle: 0x0015, uuid: 2800          180A, Device Information

這些handle的數值是服務的UUID，代表這個服務是什麼。以handle[0x9]為例，0x180D正是心跳感應器。因為下一個UUID = 0x2800位在handle[0x11]，所以心跳感應器所屬的handle[0x9~ 0x10]。

所以每個BLE裝置，只要找UUID = 0x2800就可以找到所有的services，而且同步可以確定所屬的handle區間。

Characteristic

在每個Service理，有另外一個分隔線UUID = 0x2803定義characteristics (特徵?)。聰明機知道Heart rate service位在handle[0x9 ~ 0x10]，接下來在這個區間搜尋UUID = 0x2803就可以定位所有的Characteristics。在我們的心跳表範例，會找到三枚handle[0xA/ 0xD/ 0xF]。

    handle: 0x0009, uuid: 2800          180D, Heart Rate

    handle: 0x000a, uuid: 2803          10 000b 2a37

    handle: 0x000b, uuid: 2a37          Heart rate measurement, only notify (*)

    handle: 0x000c, uuid: 2902          Control channel

    handle: 0x000d, uuid: 2803          02 000e 2a38

    handle: 0x000e, uuid: 2a38          01, chest

    handle: 0x000f, uuid: 2803          08 0010 2a39

    handle: 0x0010, uuid: 2a39          Heart rate control point

手機接著讀Handle[0xD]，讀到02 000E 2A38，請參考下面條列式的解析。接下來手機就知道去讀handle[0xE]，看這條心跳帶裝在哪個地方 (0x2A38)

• Permission, 0x2，read only
• Property is at handle[0xE]
• Property's UUID is 0x2A38

Handle[0xA]的資料是10 000B 2A37。Permission 0x10代表notification-only (通知)。所以直接去讀handle[0xB]心跳表示不會理你的。這個characteristic還有另外一個handle[0xC]，這就是文章一開始圖片裡的descriptor。在這個範例裡，他的UUID = 0x2902，是所謂的CCC (Client Characteristic Configuration)

• [bit0] enable/disable notification
• [bit1] enable/disable indication

主控端寫入0x1啟動notification的功能。之後心跳表就會送出notification (心跳值)給手機。Notification這個字在藍芽通訊協定裡，代表手機可以不回應裝置。另外一個對應的詞彙叫indication，這種場景主控端就得回復BLE裝置。

BLE Master Device Summary

所以當我用運動紀錄器連上心跳帶時，手機實際上做了這些事...

1. 手機對BLE裝置搜尋UUID = 0x2800，之後手機就知道BLE裝置提供的服務，以及每個服務對應的handles[]區間。
2. 每個服務的handle[]區間裡，搜尋UUID = 0x2803就能找到服務的characteristic，找到他們的handle-index, property (UUID)和value。
3. 手機接著能讀寫這些characteristics和BLE裝置通訊。
4. 有些handle是notification/ indication，手機還要找到UUID = 0x2902的handle再去啟動notification(bit[0])或indication(bit[1])。
5. 然後APP就能讀到心跳數值，顯示在畫面上

參考資料

• Bluetooth ATT and GATT
• BLE master/slave, GATT client/server, and data RX/TX basics
• Getting Started with Bluetooth Low Energy, O'Reilly
• GATT, Bluetooth development portal