GATT 服务的核心函数bt_gatt_discover的介绍

概述

[1 GATT 基本概念](#1 GATT 基本概念)

[1.1 GATT 的介绍](#1.1 GATT 的介绍)

[1.2 GATT 的角色](#1.2 GATT 的角色)

[1.3 核心组件](#1.3 核心组件)

[1.4 客户端操作](#1.4 客户端操作)

[2 bt_gatt_discover函数的功能和应用](#2 bt_gatt_discover函数的功能和应用)

[2.1 函数介绍](#2.1 函数介绍)

[2.1 发现类型（Discover Type）](#2.1 发现类型（Discover Type）)

[3 典型使用流程](#3 典型使用流程)

[3.1 服务发现示例](#3.1 服务发现示例)

[3.2 级联发现模式](#3.2 级联发现模式)

[3.3 按UUID过滤发现](#3.3 按UUID过滤发现)

[3.4 发现描述符](#3.4 发现描述符)

[4 错误处理](#4 错误处理)

[4.1 常见错误码](#4.1 常见错误码)

[4.2 错误处理示例](#4.2 错误处理示例)

[5 性能优化建议](#5 性能优化建议)

[6 资源管理注意事项](#6 资源管理注意事项)

[6.1 参数生命周期](#6.1 参数生命周期)

[6.2 取消发现](#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

cpp 复制代码

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：

函数原型与参数

cpp 复制代码

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：

cpp 复制代码

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

cpp 复制代码

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

cpp 复制代码

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

cpp 复制代码

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

cpp 复制代码

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

cpp 复制代码

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

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

cpp 复制代码

// 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

cpp 复制代码

void cancel_discovery(struct bt_conn *conn) {
    bt_gatt_discover_cancel(conn, &discover_params);
}