Bluetooth Low Energy
1、蓝牙协议
蓝牙（ Bluetooth® ）是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和个人域网之间的短距离数据交换。如今蓝牙由蓝牙技术联盟（Bluetooth Special Interest Group，简称SIG）管理，负责监督蓝牙规范的开发，管理认证项目，并维护商标权益，制造商的设备也必须符合蓝牙技术联盟的标准才能以“蓝牙设备”的名义进入市场。
Bluetooth(classic)
泛指支持蓝牙协议在4.0以下的模块，一般用于数据量比较大的传输，如：语音、音乐等。经典蓝牙模块多用在蓝牙音频模块，因为音频需要大码流的数据传输，更适合使用经典蓝牙。
Bluetooth Low Energy
BLE(Bluetooth Low Energy，低功耗蓝牙)是对传统蓝牙技术的补充。尽管BLE和传统蓝牙都称之为蓝牙标准，且共享射频，但是BLE是一个完全不一样的技术。
BLE不具备和传统蓝牙的兼容性。它是专为小数据率、离散传输的应用而设计的。
Bluetooth BR/EDR
蓝牙的波段为2400-2483.5MHz。这是全球范围内无需取得执照（但并非无管制的）的 2.4 GHz 短距离无线电频段。
蓝牙使用跳频技术，将传输的数据分割成数据包，通过79个指定的蓝牙频道分别传输数据包，每个频道的频宽为1 MHz。蓝牙4.0之后使用2 MHz 间距，可容纳40个频道。第一个频道始于2402 MHz，每1 MHz一个频道，至2480 MHz。
高斯频移键控（GFSK）是最初也是唯一可用的调制方案。运行GFSK的设备可以以基础速率（BR）运行，瞬时速率可达1 Mbit/s；增强数据率（EDR）可达2 和 3 Mbit/s。
在蓝牙无线技术中，两种模式（BR和EDR）的结合统称为“BR/EDR射频”。
基本速率：配置文件可确保不同生产商的产品之间具备互操作性，这是蓝牙技术的另一重要特点。
增强数据率：从蓝牙2.1版中增强了短射程无线技术，令蓝牙设备的连接更加容易，只要开启设备并从菜单中选择添加即可完成连接，之后设备将会自动搜索并自动连接。
此项特点带来的优势：
- 降低能耗：使设备拥有更长的电池寿命。
- 增强安全性：对于需要互动的配对情景，提供了密码安全性保护。
- 近场通信：使近场通信(NFC)的采用成为可能。
Bluetooth Smart
Bluetooth Smart 是2010年推出的一项创新技术，这个特征是以蓝牙核心规格4.0版首次推出，是蓝牙低功耗BLE的品牌名称。
Bluetooth Smart不仅具备低耗能的特点，它还适合应用创建。能耗较低是因为它使用的电能远远少于其它无线技术。适合应用创建，是因为采用这项技术创建适合于蓝牙智能传感器的应用成本较低，并可灵活选择开发结构。
Bluetooth Smart的吞吐量约为1 Mbps (具体还取决于应用场景)。蓝牙BR/EDR的吞吐量大于2Mbps，适合高品质音频位流，或其它需要保持连接状态的更高带宽的应用。
Bluetooth Smart技术特点：
- 超低的峰值、平均值和待机能耗
- 使用标准纽扣电池足以运行数年
- 低成本
- 多设备之间的互操作性
Bluetooth Smart设备主要应用于智能电子产品中，包括心率监测仪器、体温计、血糖仪、智能穿戴设备、胎压监测和电子烟等。
官方还有Bluetooth Smart Ready商标，为双模式射频，表示其同时支持传统蓝牙无线连接和新蓝牙低耗能连接。包括手机、平板电脑、个人电脑、机顶盒及电视机等处于消费者互联世界核心的电子设备，这些设备可有效地接受传统蓝 牙产品和未来推出的蓝牙设备以及BluetoothSmart设备发送的数据并传送至应用软件，从而将数据转换为有用的信息。
2、BLE概念
1.1 GATT (Generic Attribute Profile)
- 通用属性配置文件可被应用或其他配置文件调用
- 让客户端（client）与服务器端（server）进行数据交互。
目前所有的低功耗应用的相关配置都是基于它而来的，这个配置描述了蓝牙设备具体是如何工作的。
1.2 ATT (Attribute Protocol)
- 针对属性的协议，它约定了这个属性的数据结构是什么样子
- 是 GATT的一个子集：GATT/ATT
- ATT 是针对BLE设备进一步优化：尽可能的使用很少的字节
- 每个属性用 UUID来标识
1.3 Characteristic
- 一个数据结构
- 用UUID区分
- 包含一个数值和0到N个Descriptor
- 可以设置读写权限
- 可以添加通知功能
Descriptor：描述Characteristic中的值（值的范围，值的单位，或者其他描述性信息）
1.4 Service
提供数据的蓝牙设备向外开放一个Service(以UUID区分，SIG已有定义)，服务中有一组Characteristic供其他连接的设备读写。
需要获取数据的设备(Client)连接到提供数据的设备(Server)，获取Server提供的服务，然后就可以读写服务中Characteristic的值。Client也可以使能Characteristic的通知，每当Characteristic变化时，Client会接收到通知。
3、Central vs Peripheral
中央设备（Central）和外围设备（Peripheral）区分的标准是是否可以发起连接。中央角色的设备可以向外围设备发起连接，允许设备同时支持两种模式。Bluetooth Smart 4.1开始支持双重模式。
配对对于蓝牙BR/EDR是强制性的，而对于Bluetooth Smart则是选择性的。通常情况下，如果音频设备（如耳机）支持蓝牙4.x，则兼容4.x BR/EDR的规格，而不兼容Bluetooth Smart。也就是说一般蓝牙耳机都要配对后使用。
常规的连接流程是：
- 外围设备发送广播Advertising
- 中央设备扫描(接收广播)发现外围设备，获取MAC
- 中央设备发起连接
- 连接成功
注意：外围设备只允许被一个设备连接，中央设备可以连接有限多个外围设备
4、Server vs Client
Server和Client区分是：提供数据作为Server，消费数据作为Client。
标准中Central和Peripheral都可以作为Server/Client。但是一般是外围设备做Server，中心设备做Client。连接后Client即可从Server端获取数据。
为随时可以接受连接请求，Server端启动后就会开放一个GattServer。
数据交换流程：
- Client获取Server端服务列表，根据UUID找到自己需要的服务
- 再从服务中根据UUID获取Characteristic
- 然后Client可以读/写对应Characteristic的值，或者修改对应Characteristic的配置(Descriptor)
- 数据有变化后，Server会Notify/Indicate已连接的Client(如果已监听)
注意：
- Notify/Indicate需要Client端主动使能
- Notify/Indicate一般作为Characteristic的配置项Descriptor被读写
- Notify和Indicate的区分是后者要求接收端(Client)收到后发出response
基于Android写了一个Demo，用手机连接一个手表(可移植到手机)，然后点击手表应用时发送一个消息给手机。有兴趣的可以看一下：
