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概述
1 GATT 基本概念
1.1 GATT 的介绍
1.2 GATT 的角色
1.3 核心组件
1.4 客户端操作
2 bt_gatt_discover函数的功能和应用
2.1 函数介绍
2.1 发现类型（Discover Type）
3 典型使用流程
3.1 服务发现示例
3.2 级联发现模式
3.3 按UUID过滤发现
3.4 发现描述符
4 错误处理
4.1 常见错误码
4.2 错误处理示例
5 性能优化建议
6 资源管理注意事项
6.1 参数生命周期
6.2 取消发现
概述
本文介绍了蓝牙低功耗（BLE）中的GATT协议及其核心功能。GATT定义了BLE设备通过服务和特征交换数据的标准框架，包含服务器和客户端两种角色。文章详细解析了GATT的核心组件（服务、特性、描述符）及其层级结构，并以Zephyr协议栈中的bt_gatt_discover函数为例，说明其参数配置、发现类型和使用流程，包括服务发现、级联发现、UUID过滤等典型应用场景。最后还列举了常见错误码及处理方法，为BLE应用的开发提供了实用指导。
1 GATT 基本概念
1.1 GATT 的介绍
GATT (Generic Attribute Profile) 是 Bluetooth Low Energy (BLE) 的核心协议，定义了 数据通信的标准框架，使BLE设备能够通过 服务（Services） 和 特征（Characteristics） 交换数据。
1.2 GATT 的角色
| 角色 | 说明 | 典型设备 |
|---|---|---|
| GATT 服务器（Server） | 存储并提供数据（如传感器数据） | 心率带、温度计 |
| GATT 客户端（Client） | 读取或写入服务器数据 | 手机、中央设备 |
1.3 核心组件
1）层级结构
GATT Profile
├── Services (服务)
│ ├── Characteristics (特性)
│ │ ├── Value (值)
│ │ ├── Descriptors (描述符)
│ │ │ └── Client Characteristic Configuration (CCC)
│ │ └── Properties (属性)
│ └── Includes (包含服务)
└── Attributes (属性)2） 关键组件说明
| 组件 | 说明 | 示例UUID |
|---|---|---|
| 服务(Service) | 功能逻辑集合 | 0x180A (设备信息服务) |
| 特性(Characteristic) | 服务中的数据项 | 0x2A29 (厂商名称) |
| 描述符(Descriptor) | 特性的元数据 | 0x2902 (CCC描述符) |
| 属性(Attribute) | 数据库基本单元 | 由协议栈管理 |
1.4 客户端操作
| 操作 | 函数（Zephyr示例） | 说明 |
|---|---|---|
| 发现服务 | bt_gatt_discover() | 扫描远程设备的GATT表 |
| 读取特征值 | bt_gatt_read() | 读取数据（如电池电量） |
| 写入特征值 | bt_gatt_write() | 发送命令或配置 |
| 启用通知 | bt_gatt_subscribe() | 订阅实时数据（如心率） |
2 bt_gatt_discover函数的功能和应用
2.1 函数介绍
bt_gatt_discover 是 Zephyr BLE 协议栈中用于发现远程设备 GATT 服务的核心函数，下面我将从多个维度进行详细说明：
1) 函数原型与参数
int bt_gatt_discover(struct bt_conn *conn,struct bt_gatt_discover_params *params
);2)参数说明：
-
conn：已建立的BLE连接句柄
-
params：发现参数结构体，包含以下关键字段：
struct bt_gatt_discover_params {const struct bt_uuid *uuid; // 目标UUID（可选过滤条件）uint16_t start_handle; // 起始属性句柄（通常0x0001）uint16_t end_handle; // 结束属性句柄（通常0xFFFF）enum bt_gatt_discover_type type; // 发现类型void (*func)(struct bt_conn *conn,const struct bt_gatt_attr *attr,struct bt_gatt_discover_params *params);
};2.1 发现类型（Discover Type）
| 类型枚举值 | 说明 | 对应ATT操作 |
|---|---|---|
BT_GATT_DISCOVER_PRIMARY | 发现主服务 | ATT Read By Group Type Req |
BT_GATT_DISCOVER_SECONDARY | 发现次要服务 | ATT Read By Group Type Req |
BT_GATT_DISCOVER_INCLUDE | 发现包含的服务 | ATT Read By Type Req |
BT_GATT_DISCOVER_CHARACTERISTIC | 发现特性 | ATT Read By Type Req |
BT_GATT_DISCOVER_DESCRIPTOR | 发现描述符 | ATT Find Information Req |
BT_GATT_DISCOVER_STD_CHAR_DESC | 发现标准特性描述符 | ATT Read By Type Req |
3 典型使用流程
3.1 服务发现示例
static struct bt_gatt_discover_params discover_params;static void discover_cb(struct bt_conn *conn,const struct bt_gatt_attr *attr,struct bt_gatt_discover_params *params)
{if (!attr) {printk("Discovery complete\n");return;}switch (params->type) {case BT_GATT_DISCOVER_PRIMARY: {struct bt_gatt_service_val *svc = attr->user_data;printk("Service found: start_handle=0x%04X, end_handle=0x%04X\n",attr->handle, svc->end_handle);break;}case BT_GATT_DISCOVER_CHARACTERISTIC: {struct bt_gatt_chrc *chrc = attr->user_data;printk("Characteristic: handle=0x%04X, properties=0x%02X\n",chrc->value_handle, chrc->properties);break;}}
}void start_discovery(struct bt_conn *conn)
{discover_params.uuid = NULL; // 发现所有主服务discover_params.start_handle = 0x0001;discover_params.end_handle = 0xFFFF;discover_params.type = BT_GATT_DISCOVER_PRIMARY;discover_params.func = discover_cb;int err = bt_gatt_discover(conn, &discover_params);if (err) {printk("Discovery failed to start (err %d)\n", err);}
}3.2 级联发现模式
static void discover_chars(struct bt_conn *conn, uint16_t start, uint16_t end)
{static struct bt_gatt_discover_params params;params.start_handle = start;params.end_handle = end;params.type = BT_GATT_DISCOVER_CHARACTERISTIC;params.func = discover_cb;bt_gatt_discover(conn, ¶ms);
}static void discover_cb(...)
{if (params->type == BT_GATT_DISCOVER_PRIMARY) {// 发现主服务后继续发现特性struct bt_gatt_service_val *svc = attr->user_data;discover_chars(conn, attr->handle + 1, svc->end_handle);}
}3.3 按UUID过滤发现
static struct bt_uuid_16 find_uuid = BT_UUID_INIT_16(0x180F); // 电池服务void find_battery_service(struct bt_conn *conn)
{discover_params.uuid = &find_uuid.uuid;discover_params.type = BT_GATT_DISCOVER_PRIMARY;bt_gatt_discover(conn, &discover_params);
}3.4 发现描述符
void discover_descriptors(struct bt_conn *conn, uint16_t start, uint16_t end)
{discover_params.start_handle = start;discover_params.end_handle = end;discover_params.type = BT_GATT_DISCOVER_DESCRIPTOR;bt_gatt_discover(conn, &discover_params);
}4 错误处理
4.1 常见错误码
| 错误码 | 说明 |
|---|---|
| 0 | 成功 |
| -ENOTCONN | 未建立连接 |
| -EINVAL | 无效参数 |
| -ENOMEM | 内存不足 |
| -EOPNOTSUPP | 操作不支持 |
4.2 错误处理示例
int err = bt_gatt_discover(conn, ¶ms);
if (err) {printk("Error %d during discovery\n", err);switch (err) {case -ENOTCONN:// 处理连接问题break;case -EINVAL:// 检查参数有效性break;}
}5 性能优化建议
分阶段发现：先发现服务，再根据需要发现特性和描述符
缓存发现结果：避免重复发现
合理设置句柄范围：缩小start_handle/end_handle范围
使用UUID过滤：减少不必要的发现操作
6 资源管理注意事项
6.1 参数生命周期
// 错误：使用栈变量（函数返回后失效）
void start_temp_discovery(struct bt_conn *conn) {struct bt_gatt_discover_params temp_params = {...};bt_gatt_discover(conn, &temp_params); // 危险！
}// 正确：使用静态或动态分配
static struct bt_gatt_discover_params persistent_params;6.2 取消发现
void cancel_discovery(struct bt_conn *conn) {bt_gatt_discover_cancel(conn, &discover_params);
}
))
