通用屬性配置檔案（GATT）

正如GAP層負責連線相關的功能，GATT主要是負責在兩個已經連線的裝置互動資料，GAP層把BLE裝置區分為主機Master（Central）和從機Slave（Perpherial），在GATT層則區分為Server和Client。客戶端讀取和寫入儲存在服務端的特徵值(Characteristics )。

Server
該裝置包含由GATT客戶端讀取或寫入的characteristic。

Client
從GATT伺服器讀取或寫入資料的藍芽裝置。

注意：對於GATT分層的Server/Client角色和GAP分層的Master（Central）/Slave（Perpherial）並沒有直接關係。如上圖，手機作為Central/Client,CC2640R2開發板作為 Peripheral/Server。

GATT的Profile、Service、Characteristics、Attributes

對於GATT層的Profile、Service、Characteristics、Attributes概念，我們一定要深入理解，因為一旦建立連線後，不管是嵌入式端還是應用端進行資料互動的都是這些概念。為了幫助理解，我們抽象以下包含關係：

一個或者多個Characteristic組成一個Service，一個多個Service組成Profile，Characteristic又由多個Attributes組成，每個Attribute由包含 Handle、Type、Permissions三個屬性。
以下我們著重理解Characteristic，也是我們資料互動的最終實體，每個特徵包含以下4個Attributes。

• Characteristic Value（特徵值）
  用於characteristic的值

• Characteristic Declaration（特徵宣告）
  儲存特徵值的屬性，位置和型別的描述符

• Client Characteristic Configuration（客戶端特徵配置）
  允許GATT伺服器配置要通知的特性（非同步傳送訊息）或指示的配置（與確認非同步傳送訊息）

• Characteristic User Description（特徵使用者描述）
  描述特徵的ASCII字串
  這些屬性儲存在屬性表中的GATT伺服器中。除了該值之外，以下屬性與每個屬性相關聯。

以上的每個Attributes 又由以下元素組成。

• Handle（控制代碼）
  表中屬性的索引（每個屬性都有一個唯一的控制代碼）

• Type（型別）
  指示屬性資料表示什麼（稱為UUID [通用唯一識別符號]，其中一些是藍芽SIG定義的，一些是自定義的）

• Permissions（許可權）
  強制GATT客戶端裝置如何以及如何訪問屬性的值

GATT客戶端抽象層

下圖所示，在GATT客戶端應用程式大部分是直接使用GATT的API（少部分直接使用ATT層API），沒有profile檔案，因為GATT客戶是得到資料，不需要建立屬性表和配置檔案。

GATT服務端抽象層

如圖所示，在GATT服務端，GATT層的大部分功能由獨立的profiles處理，然後可以看見perfiles又使用GAttservApp模組(一個可配置的模組，用於儲存和管理屬性表，詳見BLE Stack API Reference)處理。

所以在建立GATT服務端的時候首先需要配置profiles檔案，profiles檔案呼叫GattServAppApp模組並使用其API與GATT層介面。在這種情況下應用程式不需要直接呼叫GATT層API，應用程式和Profiles檔案介面。

GATT Services 和 Profile

在概述部分講過，GATT service是characteristic的集合，多個service可以組合在一起形成一個profile，許多profile僅實現一個service，所以profile和service可以互換。

在simple_peripheral示例應用程式專案中定義了四個GATT服務。

• GAP GATT服務（GGS）
  此服務包含裝置和訪問資訊，例如裝置名稱，供應商標識和產品標識。
  為此服務定義了以下特徵：

  裝置名稱
  表現（Appearance）
  外圍首選連線引數

• 通用屬性服務
  該服務包含有關GATT伺服器的資訊，是藍芽低功耗協議棧的一部分，每個GATT伺服器裝置都需要根據藍芽5.0版本核心規範。

• 裝置資訊服務
  此服務公開了有關裝置的資訊，如硬體，軟體版本，韌體版本，規範資訊，合規性資訊和製造商名稱。裝置資訊服務是藍芽低功耗協議棧的一部分，由應用程式配置。

• simple_gatt_profile服務
  此服務是用於測試和演示的示例配置檔案。完整的原始碼在simple_gatt_profile.c和simple_gatt_profile.h檔案中提供。

	  // Initialize GATT attributes
	  GGS_AddService(GATT_ALL_SERVICES);           // GAP GATT Service
	  GATTServApp_AddService(GATT_ALL_SERVICES);   // GATT Service
	  DevInfo_AddService();                        // Device Information Service
	  SimpleProfile_AddService(GATT_ALL_SERVICES); // Simple GATT Profile

下圖顯示了simple_peripheral專案中的屬性表，這些屬性的設定都是通過上面4個服務函式。可以逐一開啟檢視修改。

使用BTool獲取的簡單GATT配置檔案特性表。紅色表示Profile宣告，黃色表示字元宣告，White表示與特定宣告相關的屬性。

simple_gatt_profile包含以下特性：

• SIMPLEPROFILE_CHAR1
  可以從GATT客戶端裝置讀取或寫入的1位元組值
• SIMPLEPROFILE_CHAR2
  可以從GATT客戶端裝置讀取但不能寫入的1位元組值
• SIMPLEPROFILE_CHAR3
  可以從GATT客戶端裝置寫入但不能讀取的1位元組值
• SIMPLEPROFILE_CHAR4
  不能從GATT客戶端裝置直接讀取或寫入的1位元組值（該值是通知屬性）
• SIMPLEPROFILE_CHAR5
  可從GATT客戶端裝置讀取（但不寫入）的5位元組值

0x001C是simple_gatt_profile服務宣告。
此宣告的UUID為0x2800（藍芽定義 GATT_PRIMARY_SERVICE_UUID）。該宣告的值是simple_gatt_profile（自定義）的UUID。

0x001D是SimpleProfileChar1特徵宣告。
該宣告可以被認為是指向SimpleProfileChar1值的指標。該宣告的UUID為0x2803（藍芽定義GATT_CHARACTER_UUID）。下面解釋characteristic宣告值的含義（MSB到LSB）：

• 位元組0是藍芽核心規範版本5.0中定義的SimpleProfileChar1的屬性 （以下是某些相關屬性）。
  0x02：允許讀取特徵值
  0x04：允許寫入特徵值（無響應）
  0x08：允許寫入特徵值（帶響應）
  0x10：允許通知特徵值（無確認）
  0x20：允許通知特徵值（帶確認）
  characteristic1 0x0A的意義是該特性可讀可寫（0x02|0x08）

• 位元組1-2：SimpleProfileChar1的值的控制代碼（控制代碼0x001E）

• 位元組3-4：SimpleProfileChar1值的UUID（自定義0xFFF1）

• 0x001E是SimpleProfileChar1特徵值
  該值的UUID為0xFFF1（自定義）。該值是characteristic的實際有效載荷資料。如其SimpleProfileChar1宣告（控制代碼0x01D）所示，該值是可讀寫的。

• 0x001F是SimpleProfileChar1特徵使用者描述
  該描述的UUID為0x2901（藍芽定義）。該描述的值是描述特徵的使用者可讀字串。

• 0x0020 - 0x002C
  剩下的四個特徵描述具有和simpleProfileChar1相同結構的屬性。唯一不同的屬性是處理0x0028時，描述如下。

  0x0028是SimpleProfileChar4客戶端特徵配置。此配置的UUID為0x2902（藍芽定義）。通過寫入此屬性，GATT伺服器可以將SimpleProfileChar4配置為通知（寫入0x0001）或指示（寫入0x0002）。將0x0000寫入此屬性將禁用通知和指示。

GATT安全

如GATT 服務端抽象所述，GATT伺服器可以為每個特性獨立定義許可權。伺服器可能允許任何客戶端訪問某些characteristic，同時將訪問其他characteristic僅限於認證或授權的客戶端。這些許可權通常被定義為更高級別的配置檔案規範的一部分。對於自定義配置檔案，使用者可以選擇他們認為合適的許可權。有關GATT安全性的更多資訊，請參閱藍芽核心規範版本5.0的安全注意事項部分（[第3卷，第G部分，第8部分]）。

認證（Authentication）

在客戶端通過認證配對方法之前，無法訪問需要身份驗證的特性。此驗證在堆疊內執行，無需應用程式處理。唯一的要求是使GATT服務端正確註冊該特性。
例如，simple_gatt_profile的characteristic5設定需要認證的讀取。

//characteristic 5 
{ 
   {  ATT_BT_UUID_SIZE ， simpleProfilechar5UUID  }，
   GATT_PERMIT_AUTHEN_READ ，
   0 ，
   simpleProfileChar5 
}，

當未經身份驗證的客戶端嘗試讀取此值時，GATT伺服器將自動拒絕它，而不呼叫simpleProfile_ReadAttrCB（）。只有當認證成功之後，讀寫的請求才會轉發到profiles的讀寫回調，請參閱一下程式碼，該程式碼在simple_gatt_profile.c中simpleProfile_ReadAttrCB()函式裡面。

  case SIMPLEPROFILE_CHAR1_UUID:
  case SIMPLEPROFILE_CHAR2_UUID:
  case SIMPLEPROFILE_CHAR4_UUID:
    *pLen = 1;
    pValue[0] = *pAttr->pValue;
    break;

  case SIMPLEPROFILE_CHAR5_UUID:
    *pLen = SIMPLEPROFILE_CHAR5_LEN;
    VOID memcpy( pValue, pAttr->pValue, SIMPLEPROFILE_CHAR5_LEN );
    break;
    
  default:
    // Should never get here! (characteristics 3 和 4沒有讀許可權)
    *pLen = 0;
    status = ATT_ERR_ATTR_NOT_FOUND;
    break;

授權（Authorization）

授權是發生在認證之後對一些文件的訪問許可權更改刪除，需要授權。授權是BLE已經實現的一個安全層。由於應用程式需要定義自己的授權要求，所以協議棧將這些特性的讀/寫請求轉發到配置檔案的應用程式層。

要從profile檔案註冊GATT伺服器的授權資訊，它必須使用堆疊定義一個授權回撥。如下面虛擬碼(例程中沒有使用授權)。

1. 註冊授權回撥

	CONST  gattServiceCBs_t  simpleProfileCBs  = { 
	   simpleProfile_ReadAttrCB ，      //讀回撥函式指標
	   simpleProfile_WriteAttrCB ，     //寫回調函式指標
	   simpleProfile_authorizationCB   //授權回撥函式指標
	};

2. 實現授權回撥程式碼

	static  bStatus_t  simpleProfile_authorizationCB （ uint16  connHandle ， gattAttribute_t  * pAttr ， uint8  opcode  ）
	{ 
	   //這只是一個示例實現，正常的用例將需要
	   更復雜的邏輯來確定裝置是否被授權
	
	   if （clientIsAuthorized ）
	      return SUCCESS ; 
	   else
	      return ATT_ERR_INSUFFICIENT_AUTHOR ; 
	}

授權回撥在協議棧上下文中執行，因此在這個函式中不應該執行太複雜的處理。具體實現由開發人員決定；上述回撥應該被視為一個shell。如果客戶端有權訪問該特徵返回SUCCESS，如果沒有返回ATT_ERR_INSUFFICIENT_AUTHOR，授權需要事先通過連線進行身份驗證，否則ATT_ERR_INSUFFICIENT_AUTHEN將作為錯誤響應傳送。

如果需要授權的特性並註冊了授權回撥，但沒有定義應用級授權回撥，那麼協議棧將返回ATT_ERR_UNLIKELY。因為這個錯誤並不明確，所以TI建議使用授權回撥。

直接使用GATT層

上面客戶端抽象說過，應用程式也可以直接使用GATT層API,本節就介紹如何在應用程式中使用GATT層，GATT層的功能在庫中實現，但標頭檔案功能可在gatt.h中找到。BLE Stack API Reference中有完整的API參考。作為GATT客戶端（在simple_central專案中）使用GATT層的一般過程如下：

圖中可以看出，GATT客戶端傳送命令之後，通過ICALL給協議棧傳送ATT命令，然後協議棧處理之後返回響應，再由ICALL以ATT事件通知應用程式，應用程式得到ATT事件之後非同步處理。注意：除了收到對自己的命令的響應外，GATT客戶端還可以從GATT伺服器接收非同步資料作為指示或通知。使用GATT_RegisterForInd(selfEntity)註冊接收這些ATT通知和指示。這些通知和指示也作為ATT事件（ATT_HANDLE_VALUE_NOTI＆ ATT_HANDLE_VALUE_INDG）傳送到應用程式。這些事件必須按照GATT Services和Profile中的說明進行處理。

GAP GATT 服務（GGS）

在前面GATT服務和簡介中說過，GGS服務包含裝置和訪問資訊，例如裝置名稱，Appearance，外圍首選連線引數。GGS的目的是在裝置發現和連線啟動過程中進行輔助。有關GGS的更多資訊，請參閱藍芽核心規範版本5.0的“GAT service”和“Characteristics for GATT Server”部分（[Vol 3]，C部分，第12節）。

1. 包含標題

#include  “gapgattserver.h”

2. 初始化GGS引數

// GAP GATT Attributes 
static  uint8_t  attDeviceName [ GAP_DEVICE_NAME_LEN ]  =  “This is a text” ;	
GGS_SetParameter （GGS_DEVICE_NAME_ATT ， GAP_DEVICE_NAME_LEN ， attDeviceName ）;

3. 使用GGS初始化應用程式回撥（可選）。當GGS中的任何特徵發生變化時，都會通知應用程式。

GGS_RegisterAppCB （＆appGGSCBs ）;

4. 將GGS新增到GATT伺服器。

bStatus_t  GGS_AddService （GATT_ALL_SERVICES ）;

經過上面4個步驟的配置，就成功設定了GGS的引數，在central裝置連線外圍裝置的時候就能獲取這些引數，使用我們公司提供的XXX.apk可以在手機介面直接檢視我們設定的引數值。

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