11.7. GATT 操作

一个特征（characteristic）在 GATT 数据库中只是作为一个命名的值存在。真正让它有用的，是客户端可以对它执行的那一小组定义良好的操作。每个特征都通过一个 属性位掩码（property bitmask） 声明它支持哪些操作——没有内容要暴露的服务端可以发布一个只读值，控制寄存器可能是只写的，而流式推送更新的传感器则会设置 notify 位。客户端在发现过程中获取该位掩码并加以遵守。

这五种操作是 读（read）、写（write）、无响应写（write without response）、通知（notify） 和 指示（indicate）。它们分为两组——拉取（客户端发起请求）和推送（服务端主动发送）。

11.7.1. 拉取：读和写

这两种是最简单的，看起来就和函数调用一模一样。

• 读。 客户端请求当前值，服务端将其回送。一次往返，客户端拿到服务端为该特征设置的字节内容，而服务端不会得知是谁读取了它。

• 写。 客户端发送新字节，服务端将其存储（并可选地对新值运行应用逻辑）。存在两种形式：

  • 带响应写 ——服务端进行确认，并在状态非零时引发相应的应用错误。可靠，一次往返。

  • 无响应写 ——服务端静默地存储这些字节；客户端完全不会收到任何确认。更快（无需等待确认的往返），适用于流式传输，代价是只能通过旁路回读才能发现错误。

在 aioble 中，客户端侧 API 将这一选择隐藏在单一的 aioble.ClientCharacteristic.write() 方法之后，通过一个 response 关键字控制（True / False / None，根据对端所通告的能力自动选择）。

11.7.2. 推送：通知和指示

拉取模型对传感器数据是不合适的。一条心率带如果需要手机每秒轮询一次，就会在上百次无用的无线电事件上耗尽电量；而只在有了新读数时才推送数值的方式，正是 BLE 一开始的意义所在。

GATT 用 服务端发起 的操作解决了这个问题。客户端 订阅（subscribe） 一个特征；自此之后，每当服务端更新该值，新值就会通过链路推送给客户端。有两种形式：

• 通知。 发后即忘。服务端将一条通知排入队列，链路层在下一个连接事件期间将其发送，客户端予以接收。在 GATT 层没有任何确认；链路层正常的重传机制会处理无线电侧的丢包，但应用程序不会看到该值已被处理的任何确认。

• 指示。 服务端发送一条通知，并且 在发送下一条之前等待客户端在 GATT 层的确认。每次只能有一条指示在途。当服务端需要确知客户端确实看到了该值时使用——例如一个关键报警特征、一次配置确认。

拉取（读）与推送（通知）的对比。使用通知时，客户端只需订阅一次，服务端便会在数值变化时随时推送新值。

订阅是通过向附加在特征上的一个描述符写入数据来完成的——即 客户端特征配置描述符（Client Characteristic Configuration Descriptor）（CCCD，0x2902）。写入 0x0001 启用通知，写入 0x0002 启用指示，写入 0x0000 则两者都禁用。aioble.ClientCharacteristic.subscribe() 方法会替你执行这次写入，并提供 notify=True 和 indicate=True 关键字标志。

订阅之后，客户端使用 notified() 和 indicated() 等待传入的推送——两者都是异步协程，会一直挂起直到下一次推送到达。

11.7.3. MTU 决定有效载荷大小

每一种操作都受到连接在链路建立时敲定的协商 MTU 的约束。默认 MTU 为 23 字节，在扣除 GATT 头部之后留给特征值字节的只有 20 字节。任何大于此的内容要么必须装入一个更大的 MTU（通过 aioble.DeviceConnection.exchange_mtu() 向上协商，在摄像头上最高可达 512 字节），要么必须拆分到多个特征或多条通知中。

由客户端发起的、对大于 MTU 的值的读写，会由 GATT 的 长（long） 流程在幕后处理（Read Long / Prepare-Write + Execute-Write）；aioble 透明地运行这些流程，因此以超大值调用 read() / write() 只是会多花一些往返而已。由服务端发起的通知和指示则 不会 被分片——一次推送以 MTU 为上限，应用程序需自行将任何更大的内容拆分为多条通知，或者干脆不使用 GATT。

对于真正的大数据传输——一帧捕获的图像、一批测量数据、一个固件 blob——正确的做法通常是彻底脱离 GATT，转而使用 L2CAP 信道（参见 L2CAP 通道）。

11.7.4. 两侧一览

这五种操作在连接的每一侧暴露方式各不相同：

• 在 服务端（即常见布局中的外围设备）上：

  • aioble.Characteristic.read() ——从 GATT 数据库中读取当前的本地值（即“客户端会看到什么”的服务端侧）。

  • aioble.Characteristic.write() ——更新本地值，并可选地将该更新推送给每一个已订阅的客户端。

  • aioble.Characteristic.notify() / indicate() ——向某个特定客户端发送一次推送。

  • aioble.Characteristic.written() ——等待来自任一客户端的下一次传入写入。

  • aioble.Characteristic.on_read() ——在客户端读取时同步调用的回调，可用于按需计算一个值。

• 在 客户端（即常见布局中的中央设备）上：

  • aioble.ClientCharacteristic.read() ——向服务端请求当前值。

  • aioble.ClientCharacteristic.write() ——发送一个新值，可带或不带响应。

  • aioble.ClientCharacteristic.subscribe() ——启用 / 禁用通知和指示。

  • aioble.ClientCharacteristic.notified() / indicated() ——等待下一次推送。