GATT 服务定义

GATT（Generic Attribute Profile，通用属性协议）是蓝牙低功耗（BLE, Bluetooth Low Energy）技术中用于在两个设备之间传输数据的核心协议之一。GATT 定义了如何通过 BLE 连接来组织和交换数据。

一、GATT 基本概念

GATT 建立在 ATT（Attribute Protocol，属性协议）之上，使用“属性”作为数据的基本单元。GATT 的核心思想是：服务（Service） → 特征（Characteristic） → 描述符（Descriptor）的层级结构。

1. 角色定义

• GATT Server（服务器）：存储数据并响应来自客户端的请求。
• GATT Client（客户端）：发起读写请求以访问服务器上的数据。

注意：一个设备可以同时是 GATT Client 和 GATT Server（例如手机与智能手表配对时，手机读取手表心率数据，此时手表是 Server，手机是 Client；但若手表要从手机获取时间，则角色反转）。

二、GATT 服务（Service）

定义：

• Service是一组相关的数据和功能的集合。
• 每个 Service 由一个16-bit 或 128-bit UUID唯一标识。
• 可以是标准服务（如 Battery Service, Heart Rate Service）或自定义服务。

类型：

• Primary Service（主服务）：设备的主要功能服务。
• Secondary Service（次服务）：被其他主服务引用的辅助服务（较少使用）。

三、特征（Characteristic）

定义：

• Characteristic 是 Service 中包含的具体数据点。
• 每个 Characteristic 包含：
  • 声明（Declaration）：说明该特征的 UUID、属性（读/写/通知等）。
  • 值（Value）：实际数据内容。
  • 描述符（Descriptors）（可选）：提供关于值的额外信息（如单位、格式、客户端配置等）。

属性权限（Properties）示例：

• Read（可读）
• Write（可写）
• Notify（通知：Server 主动推送，无需 Client 请求）
• Indicate（指示：类似通知，但需 Client 确认）
• Broadcast（广播，较少用）

四、描述符（Descriptor）

• 描述符是附加在 Characteristic 上的属性，用于描述或控制该特征的行为。
• 最常见的描述符：
  • Client Characteristic Configuration Descriptor (CCCD)：用于启用/禁用 Notify 或 Indicate。
  • Characteristic User Description：用户可读的描述文本。
  • Presentation Format：定义数据的格式（如符号、指数、单位等）。

五、GATT 服务定义示例（伪代码 / 结构）

Service: Heart Rate (UUID: 0x180D) │ ├── Characteristic: Heart Rate Measurement (UUID: 0x2A37) │ ├── Properties: Notify │ ├── Value: [flags][heart_rate] (e.g., 0x00 0x45 = 69 bpm) │ └── Descriptor: CCCD (UUID: 0x2902) │ ├── Characteristic: Body Sensor Location (UUID: 0x2A38) │ ├── Properties: Read │ └── Value: 0x01 (Chest) │ └── Characteristic: Heart Rate Control Point (UUID: 0x2A39) ├── Properties: Write └── Value: Used to reset energy expended, etc.

六、标准 vs 自定义服务

• 标准服务：由 Bluetooth SIG 定义，使用 16-bit UUID（如 0x180F 表示 Battery Service）。
• 自定义服务：开发者自定义，必须使用 128-bit UUID（基于 Base UUID:0000xxxx-0000-1000-8000-00805F9B34FB）。

七、开发中的注意事项

1. MTU 大小：默认 ATT MTU 为 23 字节，可通过协商增大（提高吞吐量）。
2. Notify/Indicate 需要 CCCD 使能：客户端必须先写入 CCCD 才能接收通知。
3. 服务发现流程：连接后，Client 通常会执行“服务发现”以了解 Server 支持哪些服务和特征。
4. 并发与安全：考虑加密（Bonding）、权限（Authentication/Authorization）等。