藍(lán)牙協(xié)議是通信協(xié)議的一種，一般而言，我們把某個(gè)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)代碼稱為協(xié)議棧（protocol stack），BLE協(xié)議棧就是實(shí)現(xiàn)低功耗藍(lán)牙協(xié)議的代碼，理解和掌握BLE協(xié)議是實(shí)現(xiàn)BLE協(xié)議棧的前提。 ?,當(dāng)前的藍(lán)牙協(xié)議分為基礎(chǔ)率/增強(qiáng)數(shù)據(jù)率（BR/EDR）和低耗能（LE）兩種技術(shù)類型，本文云里物里將重點(diǎn)介紹BLE（Bluetooth Low Energy）。?,
,一、BLE低功耗藍(lán)牙協(xié)議?？蚣? ,要實(shí)現(xiàn)一個(gè)BLE使用，首先需要一個(gè)支持BLE射頻的芯片，然后還需要提供一個(gè)與此芯片配套的BLE協(xié)議棧，最后在協(xié)議棧上開發(fā)自己的使用?？梢钥闯鯞LE協(xié)議棧是連接芯片和使用的橋梁，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)BLE使用的關(guān)鍵。那BLE協(xié)議棧具體包含哪些功能呢？簡(jiǎn)單來說，BLE協(xié)議棧主要用來對(duì)你的使用數(shù)據(jù)進(jìn)行層層封包，以生成一個(gè)滿足BLE協(xié)議的空中數(shù)據(jù)包，也就是說，把使用數(shù)據(jù)包裹在一系列的幀頭（header）和幀尾（tail）中。 ?,藍(lán)牙協(xié)議規(guī)定了兩個(gè)層次的協(xié)議，分別為藍(lán)牙核心協(xié)議（Bluetooth Core）和藍(lán)牙使用層協(xié)議（Bluetooth Application）。藍(lán)牙核心協(xié)議關(guān)心對(duì)藍(lán)牙核心技術(shù)的描述和規(guī)范，它只提供基礎(chǔ)的機(jī)制，并不關(guān)心如何運(yùn)用這些機(jī)制；藍(lán)牙使用層協(xié)議，是在藍(lán)牙核心協(xié)議的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體的使用需要，百花齊放，定義出各種各樣的策略，如FTP、文件傳輸、局域網(wǎng)等等。?,
,而藍(lán)牙核心協(xié)議（Bluetooth Core）又包含BLE Controller和BLE Host兩部分。這兩部分在不一樣的藍(lán)牙技術(shù)中（BR/EDR、AMP、LE），承擔(dān)角色略有不一樣，但大致的功能是相同的。Controller負(fù)責(zé)定義RF、Baseband等偏硬件的規(guī)范，并在這之上抽象出用于通信的邏輯鏈路（Logical Link）；Host負(fù)責(zé)在邏輯鏈路的基礎(chǔ)上，進(jìn)行更為友好的封裝，這樣就可以屏蔽掉藍(lán)牙技術(shù)的細(xì)節(jié)，讓Bluetooth Application更為方便的運(yùn)用。?,
,二、BLE低功耗藍(lán)牙核心協(xié)議層詳解（Bluetooth Core）?,1、物理層（Physical Layer，簡(jiǎn)寫 PHY）：PHY層用來指定BLE所用的無線頻段，調(diào)制解調(diào)方式和方式等。是1Mbps自適應(yīng)跳頻的GFSK射頻，工作于免許可證的2.4GHz ISM（工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)療）頻段。PHY層做得好不好，直接決定整個(gè)BLE芯片的功耗，靈敏度以及selectivity等射頻指標(biāo)。?,2、鏈路層（Link Layer，簡(jiǎn)寫 LL）：LL層是整個(gè)BLE協(xié)議棧的核心，也是BLE協(xié)議棧的難點(diǎn)和重點(diǎn)。LL層要做的事情非常多，比如具體選擇哪程度 個(gè)射頻通道進(jìn)行通信，怎么識(shí)別空中數(shù)據(jù)包，具體在哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)把數(shù)據(jù)包發(fā)送出去，怎么保證數(shù)據(jù)的完整性，ACK如何接收，如何進(jìn)行重傳，以及如何對(duì)鏈路進(jìn)行管理和控制等等。LL層只負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)發(fā)出去或者收回來，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行怎樣的解析則交給上面的GAP或者ATT。?,3、主機(jī)控制接口層（Host Controller Interface，簡(jiǎn)寫 HCI）：HCI是可選的，HCI主要用于2顆芯片實(shí)現(xiàn)BLE協(xié)議棧的場(chǎng)合，用來規(guī)范兩者之間的通信協(xié)議和通信命令等。 ?,4、通用訪問配置文件層（Generic access profile，簡(jiǎn)寫GAP）：GAP是對(duì)LL層payload（有效數(shù)據(jù)包）如何進(jìn)行解析的兩種方式中的一種，而且是最簡(jiǎn)單的那一種。GAP簡(jiǎn)單的對(duì)LL payload進(jìn)行一些規(guī)范和定義，因此GAP能實(shí)現(xiàn)的功能極其有限。GAP現(xiàn)在主要用來進(jìn)行廣播，掃描和發(fā)起連接等。 ?,5、邏輯鏈路控制及自適應(yīng)協(xié)議層（Logical Link Control and Adaptation Protocol，簡(jiǎn)寫 L2CAP）：L2CAP對(duì)LL進(jìn)行了一次簡(jiǎn)單封裝，LL只關(guān)心傳輸?shù)臄?shù)據(jù)本身，L2CAP就要區(qū)分是加密通道還是普通通道，同時(shí)還要對(duì)連接間隔進(jìn)行管理。 ?,6、安全管理層（Security Manager，簡(jiǎn)寫 SM）：SMP用來管理BLE連接的加密和安全的，如何保證連接的安全性，同時(shí)不影響用戶的體驗(yàn)，這些都是SMP要考慮的工作。 ?,7、屬性協(xié)議層（Attribute protocol，簡(jiǎn)寫 ATT）：簡(jiǎn)單來說，ATT層用來定義用戶命令及命令操作的數(shù)據(jù)，比如讀取某個(gè)數(shù)據(jù)或者寫某個(gè)數(shù)據(jù)。BLE協(xié)議棧中，開發(fā)者接觸最多的就是ATT。BLE引入了attribute概念，用來描述一條一條的數(shù)據(jù)。Attribute除了定義數(shù)據(jù)，同時(shí)定義該數(shù)據(jù)可以運(yùn)用的ATT命令，因此這一層被稱為ATT層。,8、通用屬性配置文件層（Generic Attribute profile，簡(jiǎn)寫 GATT）：GATT用來規(guī)范attribute中的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并運(yùn)用group（分組）的概念對(duì)attribute進(jìn)行分類管理。沒有GATT，BLE協(xié)議棧也能跑，但互聯(lián)互通就會(huì)出問題，也正是因?yàn)橛辛薌ATT和各種各樣的使用profile，BLE擺脫了ZigBee等無線協(xié)議的兼容性困境，成了出貨量最大的2.4G無線通信產(chǎn)品。