1. GATT 协议基础与特征模型

1.1 概述

GATT（Generic Attribute Profile）是 BLE 协议栈中最高层的 Profile，定义了客户端-服务器架构下如何通过 属性协议（ATT） 发现、读取、写入和通知特征值。GATT 的核心模型包括：

• 属性协议（ATT）：提供底层属性数据的读/写/通知原语。
• 特征（Characteristic）：包含一个值以及对该值的元数据（属性、权限、描述符）。
• 服务（Service）：一组相关特征的集合。
• UUID 规范：用于唯一标识服务、特征和描述符。

1.2 属性协议（ATT）

ATT 是 GATT 的底层传输协议，操作对象为 属性（Attribute）。每个属性包含：

ATT 定义了多种 PDU，包括：Read Request/Response、Write Request/Command、Notify/Indicate 等。一个典型的 Read 流程如下（命令示例）：

// GATT Client 发送 Read Request
ATT_Read_Req(handle = 0x0020)
// GATT Server 返回 Read Response
ATT_Read_Rsp(value = [0x01, 0x02, 0x03])

1.3 特征结构

一个特征由三个属性的固定组合构成：

1. 特征声明（Characteristic Declaration）：属性类型为 0x2803，包含特征属性、值句柄和特征 UUID。
2. 特征值（Characteristic Value）：属性类型为特征 UUID，存储实际数据。
3. 特征描述符（Characteristic Descriptor）：可选，例如客户端特征配置描述符（CCCD，UUID 0x2902）用于开启通知/指示。

特征声明属性的值结构如下：

typedef struct {
    uint8_t properties;          // 位掩码：读/写/通知/指示等
    uint16_t value_handle;       // 特征值属性句柄
    uint16_t uuid;               // 特征 UUID 或 128-bit UUID 的低16位
} __attribute__((packed)) characteristic_decl_t;

1.4 服务与特征层次

GATT 的层次结构从顶层到底层依次为：Profile → Service → Characteristic → Descriptor。

服务分为主要服务（Primary Service）和次要服务（Secondary Service）。每个服务由一个服务声明属性（UUID 0x2800 或 0x2801）起始，其值均为服务 UUID。

以下是一个典型服务层次示例：

// 主要服务声明：UUID = 0x180D (Heart Rate Service)
//  ├── 特征声明：UUID = 0x2A37 (Heart Rate Measurement)
//  │   ├── 特征值属性（value_handle = 0x0020）
//  │   └── CCCD描述符（UUID = 0x2902, handle = 0x0022）
//  └── 特征声明：UUID = 0x2A38 (Body Sensor Location)
//      └── 特征值属性（value_handle = 0x0024）

1.5 UUID 规范

Bluetooth SIG 定义了标准化 UUID 及自定义 128-bit UUID：

自定义 128-bit UUID 的 Base UUID 为 00000000-0000-1000-8000-00805F9B34FB，将前32位替换即可。例如：

// 将自定义特征 UUID 注册到 GATT 数据库
static const ble_uuid128_t custom_char_uuid =
{
    .u = { .type = BLE_UUID_TYPE_128 },
    .value = { 0x61, 0xA9, 0x07, 0xAD, 0xD1, 0x17, 0x2F, 0xA1,
               0xC4, 0xBC, 0xF5, 0x73, 0xF4, 0x39, 0x0A, 0xE2 }
};

1.6 GATT 层次结构图

1.7 ATT 与 GATT 的关系总结