Zephyr OS 下的bt_gatt_discover函数应用介绍

目录

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

 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

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

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）

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, &params);
}

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

4.2 错误处理示例

int err = bt_gatt_discover(conn, &params);
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

1. 分阶段发现：先发现服务，再根据需要发现特性和描述符

2. 缓存发现结果：避免重复发现

3. 合理设置句柄范围：缩小start_handle/end_handle范围

4. 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);
}