蓝牙低功耗入门指南

第 3 章. GAP（广告和连接）

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通用访问配置文件（GAP）是蓝牙低功耗设备实现互操作的基石。它提供了任何 BLE 实现都必须遵循的框架，允许设备相互发现、广播数据、建立安全连接，并以标准、普遍理解的方式执行许多其他基本操作。透彻理解 GAP 非常重要，因为许多 BLE 协议栈在向应用开发人员提供功能 API 时，都将其作为最底层的切入点之一。

如前所述，核心规范中适用于蓝牙低功耗的 GAP 章节定义了 设备交互的以下不同方面：

角色

每个设备可同时以一种或多种角色运行。每个角色都规定了限制条件并强制执行某些行为要求。某些角色组合允许设备相互通信，而 GAP 则精确地确定了这些角色之间的交互。尽管并非总是如此，但角色往往与特定的设备类型相关联，而且对于许多（尽管不是全部）实施方案来说，角色也与其用例紧密有界，根本不会改变。

模式

进一步细化角色的概念，模式是一种状态，设备可以在一定时间内切换到这种状态，以实现特定目标，或者更具体地说，允许对等设备执行特定程序。切换模式可以由用户界面操作触发，也可以在需要时自动切换，设备切换模式的频率往往高于角色。

程序

过程是允许设备实现特定目标的一系列操作（通常是链路层控制序列或数据包交换）。一个过程通常与另一个对等设备上的一种模式相关联，因此它们通常是紧密耦合在一起的。

安全性

GAP 以安全管理器和安全管理器协议为基础，定义了安全模式和程序，规定了对等方如何设置特定数据交换所需的安全级别，以及随后如何执行该安全级别。GAP 进一步定义了与特定模式或程序无关的其他安全功能，实施者可自由使用这些功能来提高每个应用所需的数据保护级别。

其他 GAP 数据格式

除上述内容外，GAP 还被用作与 GAP 规范定义的模式和程序相关的某些附加数据格式定义的占位符。

本章相应章节将详细介绍这些内容。

角色

GAP 规定了设备加入 BLE 网络时可以采用的四种角色：

广播者

广播者角色针对定期分发数据的纯发送应用进行了优化，可定期发送包含数据的广告数据包。从理论上讲，广播者角色可用于只发送数据的无线电设备，但在实际应用中，通常会将此角色分配给既能发送数据又能接收数据的设备。向任何感兴趣的设备广播温度读数的公共温度计就是广播者的一个很好的例子。广播者以广告数据包而非连接数据包的形式发送数据，任何正在监听的设备都可以访问这些数据。广播者角色使用链路层广告角色。

观察者

观察者角色针对只接收数据的应用（希望从广播设备中收集数据）进行了优化，可监听广播对等设备发送的广告数据包中嵌入的数据。例如，带有显示屏的设备就是该角色的典型应用，如显示来自仅广播温度传感器的温度数据的台式电脑。观察者角色使用链路层扫描器角色。

中心

中心角色相当于链路层主站。中心角色是一个能够与对等设备建立多个连接的设备，它总是连接的发起者，基本上允许设备进入网络。BLE 协议是非对称的，这意味着链路层主设备的计算需求大于链路层从设备。网络中的核心角色通常由智能手机或平板电脑扮演，因为它可以使用强大的 CPU 和内存资源。这样，它就能与多个设备保持连接。中心设备首先监听其他设备的广告数据包，然后启动与选定设备的连接。这个过程可以重复进行，以便在一个网络中包含多个设备。

外围

外围设备的作用相当于链路层从属设备。该角色使用广告数据包让中心设备找到它，然后与其建立连接。BLE 协议经过优化，外设实施所需的资源很少，至少在处理能力和内存方面是如此。这为廉价 ...