BLE通信：ソフト構成概要①

概要

BLEスタックのシステム構成は以下。メインは GATT と GAP と思ってます。

引用：VVDN

• GAP：コネクション対象の判断などを行うレイヤーと理解しています。
  Peripheralの場合はアドバタイズパケットのセット、セントラルだと逆に受信と解析、Scanレスポンスの送信などですね。

• GATT：コネクション後のやり取りを行うレイヤーと認識しています。
  各サービスのUUID、キャラクタリスティックの定義が中心です。

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接続〜サービス利用の流れ

以下にBLE通信の典型的な一連の流れ（スキャン → 接続 → 例：Notify受信）をシーケンス図で示します。

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主なサービスの一覧

サービス名	UUID	用途概要
Generic Access	0x1800	デバイス名や接続インターバルなどの基本情報
Generic Attribute	0x1801	サービス変更通知など、GATT全体に関わる
Battery Service	0x180F	バッテリー残量の通知／読み取り
Heart Rate	0x180D	心拍数の通知、スポーツ系デバイスに多い
Device Information	0x180A	製造者名やモデル番号などの基本情報
Custom Service（例）	0xFFF0〜	ベンダー独自定義（自由に使用可能）

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GATT構造の要素（概念図）

peripheralにはServiceを定義し、その中にCharacteristicという箱を用意します。
接続後はこのserviceのCharacteristic単位でやり取りをすると思ってください。

Service（サービス）
└── Characteristic（キャラクタリスティック）
    ├── UUID（識別子）
    ├── Properties（プロパティ）
    └── Value（実データ）

キャラクタリスティックは「箱」のようなもので、データの送受信を行う単位です。
この中に実データ（Value）が格納されます。

引用：ムセンコネクト
上記のような箱がいくつかある、と理解できます。Readとかが下記のプロパティです。自由に設定できます。

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Characteristicのプロパティ一覧

プロパティ	説明	主な用途	主導側
Read	値を読み取る	センサーデータの取得	セントラル主導
Write	値を書き込む（応答あり）	デバイス設定変更など	セントラル主導
Write Without Response	値を書き込む（応答なし）	軽量コマンド、連続書き込み	セントラル主導
Notify	値の変化を通知（応答なし）	心拍や温度などのPush型データ	ペリフェラル発信（要CCCD設定）
Indicate	値の変化を通知（応答あり）	安全性の高い通知（医療等）	ペリフェラル発信（要CCCD設定）

細かいですがここでいうCCCDというのは、central側のperipheral起点の通知を受け入れるか、の手順です。あくまでcentralがメイン側なので勝手にアクションするのにcentralの許可を要するようにしている、と個人的には理解してます。

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まとめ

当時は割と混乱しましたが、振り返ってまとめてみると結構わかりやすい構成しています。
サービスとキャラクタリスティックのイメージがつけば、BLEのGATT実装は割と取り組みやすいかと思います。
基本的な構造をしっかり理解しておくと、独自プロトコルの設計やデバッグもしやすくなります。