11.2. BLE 堆疊

與網路一樣，Bluetooth Low Energy 是以一疊分層的方式建構而成，每一層解決單一問題，並向上層公開一個乾淨的抽象。下面的名稱直接取自 Bluetooth Core 規格，並出現在 aioble 與 bluetooth API 中。

Bluetooth Low Energy 堆疊。每一層都向上一層遞交一個更乾淨的抽象，這與網路堆疊所使用的模式相同。

實體層（Physical layer）。 透過 2.4 GHz 無線電在兩個裝置之間移動 位元。包含通道選擇、調變、傳輸功率。相機的工作就是保持供電；其餘的由晶片完成。

連結層（Link layer）。 在兩個同意彼此通訊的裝置之間移動 封包。它加入裝置位址，讓每個封包都能對準某一個鄰近裝置，排程構成一次連線的週期性無線電事件，並處理任何接收方未確認封包的重傳。

通用存取設定檔（Generic Access Profile，GAP）。 探索與連線層。它定義了四種 角色——廣播者（broadcaster）、觀察者（observer）、周邊裝置（peripheral）、中央裝置（central）——以及讓兩個裝置最初得以彼此找到的 廣播 / 掃描 協定，加上開啟與關閉它們之間連線的程序。位址、廣播酬載、連線參數與配對都在這一層。

通用屬性設定檔（Generic Attribute Profile，GATT）。 資料層。它位於一個開啟的 GAP 連線之上，公開一個小型的鍵／值資料庫：一方代管一棵稱為 特徵（characteristics） 的具名數值樹，另一方則讀取、寫入或訂閱它們。實際的應用程式位元組就在這一層流動。

應用層（Application）。 也就是相機與對等端對位元組意義所達成的任何約定。Bluetooth SIG 發布了標準 設定檔（profiles）——心率、電池電量、環境感測——它們定義了常用的特徵，讓不相關的裝置得以互通，但任何應用程式都可自由定義自己的設定檔。

11.2.1. 各層在執行階段如何堆疊

這個模式與網路堆疊相符：

• 應用程式的位元組進入一個 特徵值（characteristic value）。

• GATT 用一個標頭包裝它，標明這些位元組屬於哪個特徵。

• GAP 維持一個開啟的連線運作，讓 GATT 有地方可以送出資料。

• 連結層將整批內容包裝成一個封包，定址到對等端的裝置位址，並排程一個無線電事件來傳輸它。

• 實體層將該封包轉換成一段短暫的 2.4 GHz 無線電爆發。

從 Python 的角度來看，實體層與連結層幾乎是隱形的——由晶片與無線電韌體處理它們。從 GAP 往上，相機的 Python 程式碼便有更多可以著墨之處。

11.2.2. 使用者導向的 API 悄悄略過的兩層

Bluetooth 規格還命名了另外兩層，它們位於連結層與 GAP/GATT 之間：主機控制器介面（Host Controller Interface，HCI）——主機 CPU 用來驅動獨立無線電晶片的協定——以及 L2CAP——將一條連結層連線切分成數個邏輯通道的多工器。

這兩者在 aioble API 中都不可見，但也都不會消失。HCI 位於 BLE 連接埠（port）內部，除非使用自訂建置的 MicroPython，否則是隱形的；而 L2CAP 則是 GATT 在其上運行的承載者。想要原始位元組串流的應用程式可以宣告自己的 L2CAP 通道（L2CAP 通道）。