声明：这篇文章是楼主beautifulzzzz学习网上关于蓝牙的相关知识的笔记，其中比较多的受益于xubin341719的蓝牙系列文章，同时还有其他网上作者的资料。由于有些文章只做参考或统计不足，如涉及版权请在下面留言~。同时我也在博客分类中新建一个蓝牙通信分类，用来研究分享蓝牙相关技术。
主要参考资料的来源：xubin341719[下面是该前辈的BT系列文章]
下载连接：Bluetooth PROFILE SPECIFICATIONS （基本涵盖所有蓝牙协议）、buletooth core 2.1-4.0 SPECIFICATION（三蓝牙版本的核心协议v2.1v3.0v4.0）、蓝牙核心技术与应用 马建仓 版（蓝牙协议相关初学者必读，开发者参考）
蓝牙核心技术概述（一）：蓝牙概述
蓝牙核心技术概述（二）：蓝牙使用场景
蓝牙核心技术概述（三）： 蓝牙协议规范（射频、基带链路控制、链路管理）
蓝牙核心技术概述（四）：蓝牙协议规范（HCI、L2CAP、SDP、RFOCMM）
蓝牙核心技术概述（五）：蓝牙协议规范（irOBEX、BNEP、AVDTP、AVCTP）
有道笔记分享链接：http://note.youdao.com/share/?id=950d00cefa9b7fd3c559eec349805b24&type=note
蓝牙，是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。
Bluetooth的系统构成
2、基带或链路控制单元(LinkController)：进行射频信号与数字或语音信号的相互转化，实现基带协议和其它的底层连接规程。
3、链路管理单元(LinkManager)：负责管理蓝牙设备之间的通信，实现链路的建立、验证、链路配置等操作。
4、蓝牙软件协议实现：如上图紫色部分，这个后面我们做详细说明。
蓝牙协议体系中的协议按SIG的关注程度分为四层：
1.核心协议：BaseBand、LMP、L2CAP、SDP；2.电缆替代协议：RFCOMM；
3.电话传送控制协议：TCS-Binary、AT命令集；
4.选用协议：PPP、UDP/TCP/IP、OBEX、WAP、vCard、vCal、IrMC、WAE。
除上述协议层外，规范还定义了主机控制器接口（HCI），它为基带控制器、连接管理器、硬件状态和控制寄存器提供命令接口。在图1中，HCI位于L2CAP的下层，但HCI也可位于L2CAP上层。
蓝牙核心协议由SIG制定的蓝牙专用协议组成。绝大部分蓝牙设备都需要核心协议（加上无线部分），而其他协议则根据应用的需要而定。总之，电缆替代协议、电话控制协议和被采用的协议在核心协议基础上构成了面向应用的协议。
蓝牙协议栈允许采用多种方法，包括 RFCOMM 和 Object Exchange （OBEX ）， 在设备之间发送和接收文件。如果想发送和接收流数据（而且想采用传统的串口应用程序，并给它加上蓝牙支持），那么 RFCOMM 更好。反过来，如果想发送对象数据以及关于负载的上下文和元数据，则 OBEX 最好。
蓝牙应用程序活动图，如下：
2.1.1 串口仿真RFCOMM介绍
找到服务，RFCOMM是通过不同的频道（channel）来提供不同的Profile的，所以需要找到要用的服务在设备上的哪个频道上，这是通过同一个软件包里的sdptool来完成的，就是SDP，服务发现协议
2.2 蓝牙profile
从3.0版本开始（据说2.1也是支持的？TBD），蓝牙才开始支持BluetoothProfile。BluetoothProfile是蓝牙设备间数据通信的无线接口规范。想要使用蓝牙无线技术,设备必须能够翻译特定蓝牙配置文件,配置文件定义了可能的应用.
① 与其他配置文件的相关性
② 建议的用户界面格式
③ 配置文件使用的蓝牙协议堆栈的特定部分.
② 发现和链接设备的通用步骤
③ 基本用户界面术语.
GOEP为使用OBEX协议的其他配置文件提供了通用蓝图,并为设备定义了客户端和服务器角色.对于所有的OBEX事务.GOEP规定应由客户端启动所有事务.但是此配置文件并没有描述应用程序就如何定义要交换的对象或如何实施交换.这些细节留给属于GOEP的配置文件.即OPP,FTP和SYNC去完成.通常使用此配置文件的蓝牙设备为笔记本电脑,PDA,手机及智能电话.
SPP是基于RFCOMM的，spp 协议处于rfcomm的上层，spp的应用需走rfcomm层。如果你使用RFCOMM能够实现，那么也就不需要使用SPP，而却速度还会比SPP来做快，因为省略了采用profile的一些数据包头等。不过，还是推荐采用SPP来做，兼容性有保证，这也是为什么蓝牙本质上数据和语音的传送却出现HFP，HSP，SPP，OPP等诸多具体应用profile的原因。
每个attribute属性被UUID（通用唯一标识符）唯一标识 ，UUID是标准128-bit格式的ID用来唯一标识信息。attributes 被 ATT 格式化characteristics和services形式进行传送。
特征（Characteristics）— 一个characteristics包含一个单独的value值和0 –n个用来描述characteristic 值（value）的descriptors。一个characteristics可以被认为是一种类型的，类似于一个类。
描述符(descriptor)—descriptor是被定义的attributes，用来描述一个characteristic的值。例如，一个descriptor可以指定一个人类可读的描述中，在可接受的范围里characteristic值，或者是测量单位，用来明确characteristic的值。
服务（service）—service是characteristic的集合。例如，你可以有一个所谓的“Heart RateMonitor”service，其中包括characteristic，如“heart rate measurement ”。你可以在 bluetooth.org找到关于一系列基于GATT的profile和service。
如上图所示：蓝牙设备可以包括多个Profile，一个Profile中有多个Service，一个Service中有多个Characteristic，一个Characteristic中包括一个value和多个Descriptor。
② Android4.3（API级别18）引入内置平台支持BLE的central角色，同时提供API和app应用程序用来发现设备，查询服务，和读/写characteristics。与传统蓝牙（ClassicBluetooth）不同，蓝牙低功耗（BLE）的目的是提供更显著的低功耗。这使得Android应用程序可以和具有低功耗的要求BLE设备，如接近传感器，心脏速率监视器，健身设备等进行通信。
③ BLE低功耗蓝牙软件有2个主要组成： OSAL操作系统抽象层和 HAL硬件抽象层，多个Task任务和事件在OSAL管理下工作，而每个任务和事件又包括3个组成：BLE 协议栈，profiles和应用程序。
通用属性规范（GATT）—GATTprofile是一个通用规范用于在BLE链路发送和接收被称为“属性（attributes）”的数据片。目前所有的低功耗应用 profile都是基于GATT。
蓝牙SIG定义了许多profile用于低功耗设备。Profile（配置文件）是一个规范，规范了设备如何工作在一个特定的应用场景。注意：一个设备可以实现多个profile。例如，一个设备可以包含一个心脏监测仪和电池电平检测器。
主从机连接建立过程:
低功耗蓝牙模块主透传协议是针对低功耗蓝牙模块从透传协议设计的，通过本协议模块可替代手机设备与从透传协议模块连接，实现透传功能或直驱控制功能。此协议模块可用作从透传协议模块开发过程中的辅助工具。
BLE主透传协议模块（以下简称MTTM）可以工作在透传模式（TTM）或指令模式（CM）。
MTTM上电启动后，处于待机模式（SBM），此时处于空闲状态，无睡眠，需要用户通过AT指令控制模块连接从设备。在成功与从设备建立链接后，MTTM会自动查找从设备的透传通道，如果从设备属于BLE从透传协议模块（以下简称STTM），MTTM默认进入透传模式，否则默认进入指令模式。
透传模式下，用户CPU可以通过模块的通用串口与STTM进行双向通讯。从MTTM串口输入的数据将转发到STTM，并从STTM的串口输出；从STTM输入的数据将转发到MTTM，并从MTTM的串口输出，从而实现透明传输功能，用户数据的具体含义由上层应用程序自行定义。
透传中数据的格式也是profile，或蓝牙标准profile或自定义simple profile。基本结构依然是：
服务和特征都是用UUID来唯一标识的，UUID的概念如果不清楚请自行google,国际蓝牙组织为一些很典型的设备(比如测量心跳和血压的设备)规定了标准的service UUID(特征的UUID比较多，这里就不列举了)
（三）Android Bluetooth 架构
iOS 有两个框架支持蓝牙与外设连接。
一个是 ExternalAccessory。从ios3.0就开始支持，也是在iphone4s出来之前用的比较多的一种模式，但是它有个不好的地方，External Accessory需要拿到苹果公司的MFI认证。
另一个框架则是本文要介绍的CoreBluetooth，在蓝牙4.0出来之后（注意，硬件上要4s以上，系统要ios6以上才能支持4.0），苹果开放了BLE通道，专门用于与BLE设备通讯（因为它的API都是基于BLE的）。这个不需要MFI，并且现在很多蓝牙设备都支持4.0,所以也是在IOS比较推荐的一种开发方法。现CoreBluetooth在的开发几乎全部基于该框架，本节只介绍CoreBluetooth。
1，CoreBluetooth介绍
CoreBluetooth框架的核心其实是两个东西，peripheral和central, 可以理解成外设和中心。对应他们分别有一组相关的API和类，如下图所示:
如果你要编程的设备是手机的central，那么你大部分用到peripheral API。反之亦然，设备是peripheral，iphone手机是central,所以将大部分使用central API。使用peripheral编程的例子也有很多，比如像用一个ipad和一个iphone通讯，ipad可以认为是central，iphone端是peripheral,这种情况下在iphone端就要使用上图右边部分的类来开发了。
作为一个中心（central）要实现完整的通讯，一般要经过这样几个步骤：
（1）建立中心角色—（2）扫描外设（discover）（通过接收从设备广播来扫描、发现设备，获得peripheral ID）—
a, 如果数据中已经和某些蓝牙设备绑定，可以使用BluetoothAdapter.getBondedDevices();方法获得已经绑定的蓝牙设备列表。通过指定特定的peripheral的UUID,central只会discover这个特定的设备。
b, 搜索周围的蓝牙设备受用BluetoothAdapter.startDiscovery()方法
c, 搜索到的蓝牙设备都是通过广播返回，so..。需要注册广播接收器来获得已经搜索到的蓝牙设备
（4）扫描外设中的服务和特征(discover)（一个设备里的服务和特征往往比较多，一般会在发现服务和特征的回调里通过service、characteristic UUID去匹配我们关心那些）—
（5）与外设做数据交互(explore and interact)—
（6）断开连接(disconnect)。
2, 设备ID描述DID
每个与苹果设备兼容的蓝牙接入都必须：支持蓝牙设备ID描述，1.3版本或者更高；使用蓝牙SIG分配的Assigned Numbers文档中的公司标识作为他的Vendor ID值，也就是VID，如果生产商没有蓝牙SIG公司标识，那么蓝牙HID描述接入可能会使用USB Implementers Forum分配的VID；使用他的VID值来标识最终的产品生产商；使用版本值来唯一标识软件的版本；使用ProductID值唯一标识产品。Device ID描述使得苹果产品能够识别远程的蓝牙接入，该信息可以用来在与远程接入交互的时候连接蓝牙描述间的交替互操作。因此Device ID中的信息记录非常重要。
理想情况下，这两个设备应该有不同的产品ID。但是，当他们拥有完全相同的硬件、软件和特性的时候拥有相同的ProductID也是可以允许的。如果他们有任何的不同，就都应该有不同的Product ID。
3，IOS的蓝牙低功耗
蓝牙4.0标准引入了蓝牙低功耗，一种针对有限电池资源的蓝牙接入的无线技术。如果支持蓝牙低功耗的话，接入点需要支持下面的这些特性。（这里更多的是蓝牙芯片商要做的事情）
角色
蓝牙接入需要实现蓝牙4.0标准中定义的外围角色
广告通道
蓝牙接入需要在所有三个广告通道中针对每个广告事件进行广告
广告PDU
蓝牙接入需要使用如下广告PDU中的一个：ADV_IND；ADV_NOCONN_IND；ADV_SCAN_IND。其中ADV_DIRECT_IND不推荐使用。
广告数据
由蓝牙接入发送的广告信息应该至少包含蓝牙4.0标准中包含的如下信息：Flags；TX Power Level；Local Name；Services。如果需要降低电量消耗或者并不是所有的广告数据都适合放入到广告PDU中的时候，接入点可能将Local Name和TX Power Level数据方知道SCAN_RSP PDU中。需要注意的是根据它的状态，苹果产品可能不会总是执行激活扫描。主要的服务应该总是放在广告PDU中进行广告。次要的服务不应该进行广告。对于接入点不重要的服务信息可能会因为广告PDU中的空间不足而被忽略。广告数据和SCAN_RSP PDU中的扫描响应数据应该遵循蓝牙4.0标准中的格式。
广告间隔
蓝牙接入的广告间隔应该慎重考虑，因为他会影响到发现和连接的性能。对于低功耗的接入，电池资源也应该被考虑在内。为了能够被苹果产品发现，蓝牙接入应该首先使用推荐的广告间隔20ms，并持续至少30秒。如果在这30秒内没有被发现，那么接入点可能会选择节省电池电量然后增加广告间隔，苹果推荐使用如下依次延长的事件间隔来发现蓝牙接入点：645 ms；768 ms；961 ms；1065 ms；1294 ms
连接参数
蓝牙接入负责用来LE连接的连接参数。接入点需要请求合适的连接参数来在合适的时候发送一个L2CAP连接参数跟新请求。如果他没有符合如下规则，那么连接参数请求可能会被拒绝：Interval Max * (Slave Latency + 1) ≤ 2 seconds；Interval Min ≥ 20 ms；Interval Min + 20 ms ≤ Interval Max；Slave Latency ≤ 4；connSupervisionTimeout ≤ 6 seconds以及Interval Max * (Slave Latency + 1) * 3 < connSupervisionTimeout。苹果设备不会读取或者使用Peripheral Preferred Connection Parameters特性中的参数。
隐私
蓝牙接入应该在任何情况下都能够满足Resovable Private Address。因为私隐方面的考虑，苹果设备将会使用蓝牙4.0标准中定义的随机设备地址。
授权
蓝牙接入不需要请求特殊的授权，如配对、认证或加密等来发现服务和特性。只有在获取特性值或者描述值的时候可能会需要特殊的授权。9
配对
蓝牙接入不应该请求配对。如果处于安全考虑，接入点需要与Central建立绑定关系，外围可以使用Insufficient Authentication错误码在必要的时候拒绝ATT请求。因此苹果设备可能会需要按照既定的安流程程来执行过程。配对可能会需要基于苹果产品的用户认证。
服务
通用接入描述服务：蓝牙接入应该实现按照蓝牙标准4.0中的Device Name特性
通用属性描述服务：只有当接入有能力在生命周期内更改他的服务的时候，该接入点才需要实现Service Changed特性。苹果产品可以使用Service Changed服务特性来决定它是否可以使用之前读取的或者缓存的来自设备的信息。
设备信息服务：蓝牙接入应该实现设备信息服务。服务的UUID不应该包含在广告数据当中。如下的特性需要被支持：Manufacturer Name String；Model Number String；Firmware Revision String；Software Revision String
4，IOS APP开发 的蓝牙操纵API
手机APP要想获得蓝牙设备的一些额外的信息如电量或者操作蓝牙设备，必须通过IOS API。那么IOS底层必然有某种方式来与蓝牙设备交互。 那么电量通过什么来读写呢？自定义 service characteristic？
任何免提的蓝牙耳机都可以在iOS设备的状态栏中显示一个用来标识他电池电量的图标。这个特性被所有的iOS设备所支持，包括iPhone、iPod和iPad。耳机的蓝牙知识通过两个iOS蓝牙HFP AT命令：HFP Command AT+XAPL
HFP命令AT+XAPL
- 描述：允许通过耳机自定义AT命令
- 发起者：耳机
- 格式：AT+XAPL=[vendorID]-[productID]-[version],[features]
- 参数：
- vendorID: 标识生产商的vendor ID的十六进制表示，但是没有0x前缀
- productID: 标识生产生的product ID的十六进制表示，但是没有0x前缀
- version: 软件的版本
- features: 用10进制标识的位标识:
- 1 = 耳机支持电池电量报告
- 2 = 耳机暂停或者正在充电
- 其他值保留
- 例子: AT+XAPL=ABCD-1234-0100,3
- 响应: +XAPL=iPhone,[features]
HFP命令AT+IPHONEACCEV
- 描述：报告耳机的状态变更
- 发起者：耳机
- 格式：AT+IPHONEACCEV=[Number of key/value pairs ],[key1 ],[val1 ],[key2 ],[val2 ],...
- 参数：
- Number of key/value pairs : 接下来参数的数量
- key: 被报告状态变化的类型
- 1 = 电量等级
- 2 = 暂停状态
- val: 更改的值
- Battery events:0-9之间数字的字符串 A string value between '0' and '9'.
- Dock state: 0 = undocked, 1 = docked.
- Example: AT+IPHONEACCEV=1,1,3
最后叮嘱：大家有好的的蓝牙通信的资料链接在下面留言分享下~多谢♪(^∇^*)