BLE基礎 (10)

2024/08/21

DevAcademyのBluetooth Low Energy Fundamentalsをやっているところである。

前回 SMP は GAP としかアクセスしないことがわかったので図を更新しておこう。

Lesson 4 – Data exchange in Bluetooth LE

今まで Advertising, Connection とやってきたが、サービスは実装された LBS を使うだけだった。 この Lesson では GATT/ATT や Characteristic の詳細を見ていく。

といっても、完全に自作の Service にすると Central 側も用意しないといけなくなるので、そこまではやらず、一から LBS を作ろう、というもののようだ。 NUS(Nordic UART Service)もやるようだ。

• GATT operations
  • Service discovery
  • Client-initiated operations
    • Read
    • Write
    • Write without response
  • Server-initiated operations
    • Notify
    • Indicate
  • コア仕様書 V5.1, Vol 3, Part G: General Attribute Profile(GATT)
    • “3.3.1.1 Characteristic Properties”
      • bit表現
      • “Broadcast”というのもあった。使われないのかな？
    • 4.8～4.11 あたり
      • Notify と Indicate は Client Characteristic Configuration Descriptor(CCCD) への設定が必要になってくる
• Services and characteristics
  • entities (services and characteristics)という表現があるのでデータベースのようなイメージなのか
    • ATTレイヤーがそうのようだ。ATT table という呼び名も単に表形式だからというだけでなく DB の table に名前を寄せていたのだろうか。
  • コア仕様書 V5.1, Vol 3, Part F: Attribute Protocol(ATT)
    • Part F と G の違いが今ひとつ分かってない。。。
      • F は “protocol”、G は “profile”
      • “ATT” は “Attribute Protocol”、”GATT” は “Generic Attribute Profile” なので、Part F が “ATT” で Part G が “GATT” になるのか？
      • GATT が Profile ということは、HRS profile なども GATT の範疇？
  • Attribute 1 つ分の構成
    • Handle: ATTテーブル内でユニークな16bit値。ATT tableの行番号に相当(連番ではないが)
      • stackによって割り当てられるので、外部で使う値ではないのかな？
    • Type(UUID): この Attribute を指す UUID。
    • Permissions: 符号化、認証、読込み可、書込み可
    • Value: 値
  • 2種類の UUID
    • Bluetooth SIGが定義した 16bit UUID
      • 0x180d は assigned_numbers/uuids/service_uuids.yamlにある
        • ncs では zephyr/bluetooth/uuid.hに定義がある
        • GATT Heart Rate Service (HRS) Clientに書いていないのはユーザが使わないからだろう
          • この辺のページは ncs で定義済みの service 実装が載っているようだが、「Service」と「Service Client」がある。”Client” が付いているのは Central でなくてもよいが値を受け取る方ってことか？
          • HRS は “Client” しかないけど、nRF に HRS 載せるんだったら Heart Rate を提供する “Server” の方になりそうだが。
          • peripheral_hrでは “Client” ではない <zephyr/bluetooth/services/hrs.h> を include しているので、ドキュメントに出てないだけで “Server” の実装もあるのだろう。
      • 0x2a37 は characteristic の UUID なので assigned_numbers/uuids/characteristic_uuids.yamlにある
      • ATT PDU は短めだし、短い方が通信時間が短くて省電力になるので UUID が短いと効率が良い。が、全部の定義をできるわけでもないので、自作の場合は重複しにくい 128bit UUID を使う。
    • ベンダーが定義した 128bit UUID(16bytes)
      • UUIDの表記はwikipediaによると xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx とバイト数だと <4>-<2>-<2>-<2>-<6>のようにハイフンで区切ることになっている
      • base UUID は xxxxZZZZ-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx と ZZZZ 以外の部分
        • LBSの場合
          • LBS service: 00001523-1212-EFDE-1523-785FEABCD123
          • LBS Button Characteristic: 00001524-1212-EFDE-1523-785FEABCD123
          • LBS LED Characteristic: 00001525-1212-EFDE-1523-785FEABCD123
      • base UUID + 16bit UUID、という見方をする
        • 先に base UUID をどこかに保存しておいて、あとは 16bit UUID だけで操作することができるので Bluetooth SIG 定義の UUID と同じ感じでアクセスできる
  • Service
    • 
    • Primary Service Declaration: 0x2800
    • Characteristic(V5.1, Vol 3, Part G “3.3.1 Characteristic declaration”): 0x2803
      • Value(V5.1, Vol 3, Part G “3.3.2 Characteristic Value declaration”)
      • Descriptor(V5.1, Vol 3, Part G “3.3.3 Characteristic descriptor declaration”)
        • User description(V5.1, Vol 3, Part G, “3.3.3.2 Characteristic User Description”): 0x2901
          • Characteristic の略称？
        • Client configuration(V5.1, Vol 3, Part G, “3.3.3.3 Client Characteristic Configuration”): 0x2902
          • Notify/Indicate
          • 略して”CCCD”と呼ばれたりする
• Attribute table
  • V5.1, Vol 3, Part G, Appendix B “Example Database Hash”
  • LBS サンプルを nRF Connect for Mobile と接続したときの画面
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