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ble协议栈入门一(基本概念)

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BLE协议栈入门一(基本概念)

BLE（Bluetooth Low Energy）是一种低功耗蓝牙技术，广泛应用于物联网、智能家居、健康监测等领域。BLE协议栈是指在BLE设备中实现BLE协议的软件栈，包括物理层、链路层、协议层和应用层。本攻略将介绍BLE协议栈的基本概，包括BLE协议栈的组成、BLE协议栈的层次结构、BLE协议栈的工作原理等。

BLE协议栈的组成

BLE协议栈由四个层次组成，分别是物理层、链路层、协议层和应用层。下面是各层次的详细说明：

  1. 物理层：BLE协议栈的最底层，负责处理物理层面的通信，包括射频、调制解调、频率合成等。物理层的主要任务是将数字信号转换为模拟信号，并将模拟信号发送到BLE设备的天线。

  2. 链路层：位于物理层之上，负责处理链路层面的通信，包括数据包的传输、错误检测和纠错等。链路层的主要任务是将数据包从一个BLE设备传输到另一个BLE设备，并确保数据包的可靠性。

  3. 协议层：位于链路层之上，负责处理协议层面的通信，包括连接管理、安全性、数据传输等。协议层的主要任务是管理BLE设备之间的连接，并确保数据传输的安全性和可靠性。

  4. 应用层：位于协议层之上，负责处理应用层面的通信，包括数据的处理、存储和显示等。应用层的主要任务是处理BLE设备收到的数据，并将数据显示给用户或存储到设备中。

BLE协议栈的层次结构

BLE协议栈的四个层次之间存在着明确的层次结构，每个层次都提供了一组API（应用程序接口），上层调用。下面是BLE协议栈的层次结构：

  1. 应用层API：提供了一组API，供应用程序调用，包括数据的处理、存储和显示等。

  2. 协议层API：提供了一组API，供应用程序调用，包括连接管理、安全性、数据传输等。

  3. 链路层API：提供了一组API，供协议层调用，包括数据包的传输、错误检和纠错等。

  4. 物理层API：提供了一组API，供链路层调用，包括射频、调制解调、频率合成等。

BLE协议栈的工作原理

BLE协议栈的工作原理可以分为两个阶段，分别是连接阶段和数据传输阶段。下面是各阶段的详细说明：

  1. 连接阶段：在连接阶段，BLE设备之间进行连接，包括广播、扫描、建立连接等。连接阶段的主要任务是建立BLE设备之间的连接，并进行身份验证和加密。

  2. 数据传输阶段：在数据传输阶段，BLE设备之间进行数据传输，包括数据包的传输、错误检测和纠错等。数据传输阶段的主要任务是将数据包从一个BLE设备传输到另一个BLE设备，并确保数据包的可靠性。

示例一：BLE设备之间的连接

假设我们有两个BLE设备，一个是中央设备（Central），另一个是外围设备（Peripheral）。我们想要在这两个设备之间建立连接。我们可以使用以下代码：

// 中央设备
BLEDevice central;
BLEScan* pBLEScan = BLEDevice::getScan();
pBLEScan->setAdvertisedDeviceCallbacks(new MyAdvertisedDeviceCallbacks());
pBLEScan->setActiveScan(true);
BLEScanResults scanResults = pBLEScan->start(5);
for (int i = 0; i < scanResults.getCount(); i++) {
  BLEAdvertisedDevice advertisedDevice = scanResults.getDevice(i);
  if (advertisedDevice.haveServiceUUID() && advertisedDevice.isAdvertisingService(BLEUUID((uint16_t)0x180D))) {
    central.connect(advertisedDevice);
  }
}

// 外围设备
BLEDevice peripheral;
BLEServer* pServer = BLEDevice::createServer();
BLEService* pService = pServer->createService(BLEUUID((uint16_t)0x180D));
BLECharacteristic* pCharacteristic = pService->createCharacteristic(
  BLEUUID((uint16_t)0x2A37),
  BLECharacteristic::PROPERTY_READ | BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY
);
pCharacteristic->setValue("Hello World");
pService->start();
BLEAdvertising* pAdvertising = pServer->getAdvertising();
pAdvertising->addServiceUUID(pService->getUUID());
pAdvertising->start();

执行代码后，中央设备会扫描周围的BLE设备，找到外围设备后，会建立连接并进行身份验证和加密。

示例二：BLE设备之间的数据传输

假设我们已经在两个BLE设备之间建立了连接，现在我们想要在这两个设备之间传输数据。我们可以使用以下代码：

// 中央设备
BLEDevice central;
BLEClient* pClient = central.createClient();
BLERemoteService* pRemoteService = pClient->connect(remoteAddress);
BLERemoteCharacteristic* pRemoteCharacteristic = pRemoteService->getCharacteristic(BLEUUID((uint16_t)0x2A37));
std::string value = pRemoteCharacteristic->readValue();

// 外围设备
BLEDevice peripheral;
BLEServer* pServer = BLEDevice::createServer();
BLEService* pService = pServer->createService(BLEUUID((uint16_t)0x180D));
BLECharacteristic* pCharacteristic = pService->createCharacteristic(
  BLEUUID((uint16_t)0x2A37),
  BLECharacteristic::PROPERTY_READ | BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY
);
pCharacteristic->setValue("Hello World");
pService->start();
BLEAdvertising* pAdvertising = pServer->getAdvertising();
pAdvertising->addServiceUUID(pService->getUUID());
pAdvertising->start();

执行代码后，中央设备会从外围设备的特征值中读取数据，并将数据存储在变量“中。

总结

BLE协议栈是指在BLE设备中实现BLE协议的软件栈，包括物理层、链路层、协议层和应用层。BLE协议栈的工作原理可以分为连接阶段和数据传输阶段。在实际使用中，可以根据需要灵活运用这些API，实现BLE设备之间的连接和数据传输。

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