11.2. BLE 协议栈

与网络类似，低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy）被构建为一个分层堆栈，每一层解决单一问题，并向上层暴露一个清晰的抽象。下面的名称直接来自蓝牙核心规范，并出现在 aioble 和 bluetooth API 中。

低功耗蓝牙协议栈。每一层向上一层递交一个更清晰的抽象，与网络协议栈采用的模式相同。

物理层。 在两个设备之间通过 2.4 GHz 无线电搬运比特。信道选择、调制、发射功率。摄像头的任务就是保持通电；其余的交由芯片完成。

链路层。 在两个同意相互通信的设备之间搬运数据包。它添加设备地址，使每个数据包能够瞄准某一个邻居；调度构成一次连接的周期性无线电事件；并处理接收方未确认的任何数据包的重传。

通用访问规范（GAP）。 发现与连接层。它定义了四种角色——广播者、观察者、外围设备、中心设备——以及让两个设备最初得以相互发现的广播 / 扫描协议，外加在它们之间打开和关闭连接的流程。地址、广播负载、连接参数和配对都存在于这一层。

通用属性规范（GATT）。 数据层。它位于一条已打开的 GAP 连接之上，暴露一个小型键/值数据库：一方承载一棵由称为特征的命名值组成的树，另一方对它们进行读取、写入或订阅。实际的应用字节就在这一层流动。

应用层。 摄像头与对端约定这些字节所代表的任何含义。蓝牙 SIG 发布了一些标准规范文件（profile）——心率、电池电量、环境感测——它们定义了常用特征，使互不相关的设备能够互操作，但任何应用程序也可以自由定义自己的规范文件。

11.2.1. 各层在运行时如何堆叠

这一模式与网络协议栈相吻合：

• 应用程序的字节进入一个特征值。

• GATT 用一个标识这些字节属于哪个特征的报头将其包装起来。

• GAP 保持一条已打开的连接处于运行状态，以便 GATT 有地方发送数据。

• 链路层将这一切包装进一个数据包中，寻址到对端的设备地址，并调度一次无线电事件来发送它。

• 物理层将该数据包转换为一段短暂的 2.4 GHz 无线电突发。

物理层和链路层从 Python 角度看几乎是不可见的——芯片和无线电固件处理它们。从 GAP 往上，摄像头的 Python 代码就有了更多发言权。

11.2.2. 面向用户的 API 悄然跳过的两个层

蓝牙规范还命名了另外两个位于链路层与 GAP/GATT 之间的层：主机控制器接口（HCI）——主机 CPU 用来驱动独立无线电芯片的协议——以及 L2CAP——将一条链路层连接拆分为多条逻辑信道的多路复用器。

二者在 aioble API 中都不可见，但二者都没有消失。HCI 位于 BLE 移植层内部，除非用到自定义构建的 MicroPython，否则它是不可见的；而 L2CAP 是 GATT 在其之上运行的承载层。想要原始字节流的应用程序可以申请自己的 L2CAP 信道（L2CAP 通道）。