Bluetooth

1. 蓝牙基本概念

蓝牙（Bluetooth）是一种用于设备之间短距离通信的无线技术标准。它旨在取代连接外设的物理电缆，允许电子设备在10米（约30英尺）的距离内进行数据交换。蓝牙技术以其低功耗、低成本和易于集成的特点，在消费电子产品和物联网（IoT）设备中得到了广泛应用。工作频段为2.4GHz。协议IEEE802.11。

关键特性

短距离通信：通常工作范围在10米以内，但在某些应用中可以扩展到100米。
低功耗：特别是蓝牙低功耗（BLE）技术，专为需要长时间使用电池运行的设备设计。
鲁棒性：采用跳频扩谱（FHSS）技术来减少来自其他2.4 GHz无线技术的干扰。
网络拓扑：
- 微微网（Piconet）：一个蓝牙网络，由一个主设备（Master）和最多七个从设备（Slave）组成。
- 散射网（Scatternet）：由多个相互连接的微微网组成，设备可以在不同的微微网中扮演主设备或从设备的角色。

常见用例

音频流：无线耳机、扬声器和车载音响系统。
数据传输：在手机、笔记本电脑和平板电脑之间传输文件。
外围设备：无线键盘、鼠标、打印机和游戏手柄。
物联网（IoT）：智能家居设备、可穿戴健身追踪器、医疗传感器和工业自动化。
定位服务：通过蓝牙信标（Beacons）实现室内导航和邻近感知营销。

2. 蓝牙发展历程

蓝牙技术自1994年由爱立信公司开创以来，经历了多次重大演进。每一次版本的更新都在速率、功耗、范围和功能上带来了显著的提升。蓝牙技术由蓝牙技术联盟（Bluetooth Special Interest Group, SIG）负责维护和推广。

版本	发布年份	关键特性与改进	技术背景与动机
蓝牙 1.0/1.2	1999/2003	基础版本：奠定了基本协议和架构。1.2版本引入了自适应跳频（AFH），提高了抗干扰能力。	消灭“线缆”，替代RS232等短距离有线连接
蓝牙 2.0 + EDR	2004	增强速率（EDR）：改变基带层的调制方式,数据传输速率提升至3 Mbps，是之前的三倍，显著改善了音频流体验。	手机/耳机数据量上升
蓝牙 2.1 + EDR	2007	安全简易配对（SSP）：大大简化了设备的配对过程，提高了安全性。	手机/耳机数据量上升
蓝牙 3.0 + HS	2009	高速（HS）：引入了基于802.11 Wi-Fi的备用MAC/PHY层，理论速率可达24 Mbps，但功耗较高，未被广泛采用。让蓝牙管理连接，但把大数据传输交给 Wi-Fi 来做。	移动多媒体需求爆炸
蓝牙 4.0 (BLE)	2010	蓝牙低功耗（BLE）：革命性版本，引入了全新的低功耗协议栈，专为物联网设备设计，开启了可穿戴设备时代。	物联网（IoT）崛起
蓝牙 4.1	2013	IoT优化：改进了与LTE的共存性，允许设备同时扮演中心设备和外围设备角色，为IoT应用提供更多灵活性。	物联网（IoT）崛起
蓝牙 4.2	2014	增强的IoT支持：引入了对IPv6的支持（IPSP），使蓝牙设备能够直接连接到互联网。增强了安全性和隐私保护。	物联网（IoT）崛起
蓝牙 5.0	2016	性能飞跃：2倍速率（2 Mbps PHY），4倍范围，8倍广播能力。引入了蓝牙Mesh网络，支持大规模设备网络。	IoT成熟 + 室内定位 & 智能家居普及
蓝牙 5.1	2019	测向功能（Direction Finding）：通过到达角（AoA）和出发角（AoD）技术，实现了厘米级的精确定位。	IoT成熟 + 室内定位 & 智能家居普及
蓝牙 5.2	2020	下一代音频（LE Audio）：引入了LC3编解码器，提供更高质量、更低功耗的音频。支持Auracast™广播音频。	IoT成熟 + 室内定位 & 智能家居普及
蓝牙 5.3/5.4	2021/2023	效率与可靠性：进一步优化了连接、安全性和功耗效率，如连接子事件、加密密钥大小控制等。	IoT成熟 + 室内定位 & 智能家居普及

3. 常见蓝牙架构

蓝牙设备的核心架构通常分为两大部分：控制器（Controller） 和 主机（Host）。这两部分通过一个标准化的接口——主机控制器接口（HCI） 进行通信。

蓝牙架构图
(这是一个占位符，我稍后会寻找或创建一个合适的图片)

蓝牙经典（BR/EDR） vs. 蓝牙低功耗（LE）

蓝牙4.0引入了两种截然不同的物理层和协议栈，以适应不同的应用场景。

蓝牙经典（Classic Bluetooth, BR/EDR）
- 目标：为需要持续、高带宽连接的应用设计。
- 特点：面向连接，适用于音频流和文件传输。
- 功耗：相对较高。
- 拓扑：基于微微网和散射网。
蓝牙低功耗（Bluetooth Low Energy, BLE）
- 目标：为需要长时间使用电池供电的短时、低数据量通信而设计。
- 特点：快速连接，适用于传感器和信标等“发送后即忘”的应用。
- 功耗：极低，纽扣电池可工作数月甚至数年。
- 拓扑：基于广播和连接模型。

特性	经典蓝牙 (BR/EDR)	低功耗蓝牙 (BLE)
信道数量与带宽	79个信道，1MHz带宽	40个信道，2MHz带宽 3个广播信道，37个数据信道
跳频速度	固定的1600次/秒	随连接间隔变化，远低于经典蓝牙
跳频算法	基于主设备时钟和地址的伪随机序列	信道选择算法（CSA#1 和 CSA#2）
自适应跳频(AFH)	通过信道评估（如RSSI, PER）动态更新信道图	主设备创建信道图，从设备可反馈信道质量
应用场景	持续数据传输（如音频流、文件传输）	间歇性、低功耗数据传输（如传感器、可穿戴设备）

常见方案

SOC蓝牙单芯片方案: esp32等可以作为主控使用.
外置蓝牙方案: 如HC-05/06等, 需要外接蓝牙模块.通过command来通信.主要是串口
蓝牙host + controller方案: 如手机, 笔记本电脑等,然后通过蓝牙协议栈进行通信. 蓝牙芯片作为controller, 手机作为host.

设备类型

根据支持的协议栈，蓝牙设备可以分为三类：

单模LE设备：仅支持蓝牙低功耗，例如健身手环、心率监测器。
单模经典设备：仅支持蓝牙经典，例如蓝牙耳机。
双模设备：同时支持蓝牙经典和低功耗，例如智能手机、笔记本电脑。它们可以通过一套共享的天线和射频前端与两种类型的设备通信。

主机与控制器架构

控制器（Controller）
- 负责处理与无线电相关的底层任务。
- 包括物理层（PHY）、链路层（LL）等。
- 通常实现为一个独立的芯片（SoC），包含CPU、内存和射频前端。
主机（Host）
- 负责处理高层协议和应用逻辑。
- 包括L2CAP、ATT、GATT、GAP以及用户应用程序。
- 通常在设备的主处理器上运行，例如手机的操作系统或微控制器的应用程序。
主机控制器接口（HCI）
- 定义了主机和控制器之间通信的命令、事件和数据包格式。
- 这种标准化的分离使得主机和控制器可以由不同的制造商提供，增加了设计的灵活性。例如，一个笔记本电脑可以使用内置的操作系统蓝牙协议栈（主机），并搭配一个来自不同厂商的USB蓝牙适配器（控制器）。

4. 蓝牙协议栈

蓝牙协议栈是一套分层的协议，共同实现了蓝牙通信。理解协议栈是理解蓝牙工作原理的关键。蓝牙协议栈分为两大部分：控制器协议栈 和 主机协议栈，它们通过HCI接口进行交互。

以下是蓝牙低功耗（BLE）的核心协议栈示意图：

┌───────────────────────────┐
│        应用程序 (Application)        │
├───────────────────────────┤
│    通用访问规范 (GAP)     │  通用属性规范 (GATT)  │
├───────────────────────────┤◄───────────────┐
│        属性协议 (ATT)        │               │ 主
├───────────────────────────┤               │ 机
│    安全管理器协议 (SMP)    │               │
├───────────────────────────┤               │
│ 逻辑链路控制与适配协议 (L2CAP) │               │
└────────────┬────────────┘               │
             │ HCI (主机控制器接口)         │
┌────────────┴────────────┐◄───────────────┘
│       链路层 (LL)        │               │ 控
├───────────────────────────┤               │ 制
│       物理层 (PHY)       │               │ 器
└───────────────────────────┘

主机协议栈 (Host Stack)

L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol)：逻辑链路控制与适配协议。它从链路层接收数据，并将其路由到上层协议。主要功能包括协议多路复用、分段和重组。
SMP (Security Manager Protocol)：安全管理器协议。负责处理配对、加密和密钥分发，确保通信的安全性。
ATT (Attribute Protocol)：属性协议。它定义了一种客户端/服务器架构，用于在设备之间发现、读取和写入被称为“属性”的数据。这是GATT的基础。
GATT (Generic Attribute Profile)：通用属性规范。它定义了使用ATT的数据的结构和操作方式。GATT将数据组织成服务（Services）和特征（Characteristics），为应用层提供了一种标准化的数据交互方式。
GAP (Generic Access Profile)：通用访问规范。它定义了设备如何发现彼此、建立连接以及管理连接。GAP规定了设备的角色，如中心设备（Central）和外围设备（Peripheral）。

控制器协议栈 (Controller Stack)

LL (Link Layer)：链路层。这是协议栈的核心，负责广播、扫描、建立和维护连接。它定义了设备的状态（如待机、广播、连接等）和角色（主设备/从设备）。
PHY (Physical Layer)：物理层。负责在2.4 GHz频段上进行无线电信号的发送和接收，处理调制和解调。

5. 物理层 (PHY)

物理层（PHY）是蓝牙协议栈的最底层，直接与无线电硬件交互。它负责将数字数据转换为可以通过无线电波传输的模拟信号。

关键特性与信道设计

蓝牙的物理层定义了通信的基础，包括所用频段、信道划分及其原因。这里对经典蓝牙（BR/EDR）和低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy, BLE）做简要对比，并解读BLE信道设置的设计考量。

工作频段：经典蓝牙和BLE都工作在2.4 GHz工、科、医（ISM）免许可频段，具体范围是2.402 GHz至2.480 GHz。选择这个频段的主要原因是全球通用、无需授权，并且兼容多种无线设备。
信道划分
- 经典蓝牙（BR/EDR）：将整个频段划分为79个信道，每个信道宽度为1 MHz。这种细分可以支持较高的数据吞吐率，并通过跳频技术有效分散干扰。
- 低功耗蓝牙（BLE）：将带宽划分为40个信道，每个信道宽2 MHz。宽信道设计是为了简化射频电路、降低功耗以及减少射频切换损耗，更适合小型、低功耗设备的需求。
  - 其中 3个信道（信道37、38、39，对应中心频率分别为2.402 GHz、2.426 GHz、2.480 GHz）是广播信道，专用于设备发现和连接建立。
  - 其余 37个信道 作为数据信道，用于设备间正式通信。
为何要这样划分广播与数据信道？
- BLE选择3个相隔较远的广播信道，主要目的是降低与Wi-Fi等2.4 GHz设备的干扰（Wi-Fi常用信道与BLE广播信道几乎没有重叠），提高设备发现的可靠性。
- 数据信道更多且均匀覆盖，便于跳频分散干扰，实现稳定的点对点传输。
调制方式：主要采用高斯频移键控（GFSK）调制。GFSK调制电路实现简单，有助于降低芯片功耗和实现成本，同时抑制旁带，提高抗干扰能力。
跳频（Frequency Hopping）：
- 经典蓝牙：采用自适应跳频（AFH）技术，在79个信道之间以非常快（1600次/秒）的速度切换，有效规避干扰，提升抗干扰和保密能力。
- BLE：在连接状态下，在37个数据信道间跳频，仍能获得一定的抗干扰效果，同时简化了跳频序列生成和同步过程，适合低功耗场景。
跳频序列生成
- 经典蓝牙：跳频序列由主设备时钟和地址生成，具有随机性。
- BLE：跳频序列由主设备分配，基于一个起始信道和每次事件按步进值循环递增计算下一个信道。
  - 如遇到主机屏蔽了部分信道（bad channel map），则自动跳过不可用的信道。
  - 跳频序列表示意：
```
NextChannel = (CurrentChannel + HopIncrement) mod 37
```
  - 假如Hop Increment为7，数据通道总数为37，跳频如下：
```
0 -> 7 -> 14 -> 21 -> 28 -> 35 -> 5 (回环) -> 12 -> ...（每次+7，超出37则mod 37循环）
```

BLE中的多种PHY

蓝牙5.0引入了多种物理层选项，允许开发者在速率、范围和功耗之间进行权衡：

LE 1M PHY：这是BLE最初的PHY，也是所有BLE设备必须支持的标准PHY。提供1 Mbps的速率，在速率和范围之间取得了很好的平衡。
LE 2M PHY：提供2 Mbps的速率，是1M PHY的两倍。这允许在更短的时间内传输相同数量的数据，从而降低了总功耗，但传输范围略有缩减。
LE Coded PHY：该PHY通过增加数据冗余（前向纠错编码）来显著增加传输范围（可达1M PHY的4倍），但代价是数据速率降低。它有两个编码方案：S=2（500 kbps）和S=8（125 kbps）。非常适合需要远距离通信的物联网应用。

6. 链路层 (LL)

链路层（Link Layer）是蓝牙控制器的核心，它使用物理层提供的服务来建立和管理设备之间的逻辑链路。

状态和角色

BLE链路层定义了设备可以处于的多种状态，以及在通信中扮演的角色。

五种基本状态

待机状态 (Standby)：设备的初始状态，不发送也不接收任何数据包。
广播状态 (Advertising)：设备周期性地在广播信道上发送广播数据包，以便被其他设备发现。扮演广播者（Broadcaster）角色。
扫描状态 (Scanning)：设备在广播信道上监听来自广播者的广播数据包。扮演观察者（Observer）角色。
发起连接状态 (Initiating)：设备在监听到特定的广播者后，发送连接请求以建立连接。
连接状态 (Connection)：两个设备成功建立连接后进入此状态，可以在数据信道上进行双向通信。

连接中的角色

在连接状态下，设备会扮演以下两种角色之一：

主设备 (Master)：发起连接的设备。主设备定义了连接的跳频序列和时序。一个主设备可以同时连接多个从设备。
从设备 (Slave)：接受连接请求的设备。从设备在每个连接事件（Connection Event）中与主设备同步。一个从设备在同一时间只能连接一个主设备。

注意：GAP层中的中心设备/外围设备角色与链路层的主设备/从设备角色是对应的。中心设备通常是主设备，外围设备通常是从设备。

空中接口数据包格式

所有BLE通信都通过数据包进行。链路层定义了数据包的基本格式。

┌──────────┬───────────────┬──────────────────┬────────┐
│  前导码  │   访问地址    │   协议数据单元 (PDU)   │  CRC   │
│ (1 Byte) │  (4 Bytes)    │    (2-257 Bytes)     │(3 Bytes)│
└──────────┴───────────────┴──────────────────┴────────┘

前导码 (Preamble)：用于接收机进行频率同步和定时。
访问地址 (Access Address)：
- 在广播包中，这是一个固定的值（0x8E89BED6）。
- 在数据包中，这是为每个连接随机生成的唯一标识符。
协议数据单元 (PDU)：这是数据包的有效载荷，其内容取决于数据包的类型（广播PDU或数据PDU）。它包含了链路层控制信息和上层（L2CAP）的数据。
循环冗余校验 (CRC)：用于检测数据在传输过程中是否出错。

7. 主机控制器接口 (HCI)

HCI 是主机和控制器之间的标准通信接口。它不是一个无线协议，而是一个逻辑和物理接口（如UART, USB, SDIO），用于在两个芯片或模块之间传递信息。

HCI 的作用

标准化：允许不同厂商的主机和控制器产品互操作。
抽象化：主机不需要了解无线电的具体工作细节，只需通过HCI发送高级命令即可。控制器也无需关心上层应用逻辑。

HCI 数据包格式

HCI通信通过三种主要类型的数据包进行：

命令包 (Command Packets)
- 方向：主机 → 控制器
- 作用：主机使用命令包来控制和查询控制器的行为，例如：启动扫描、建立连接、读取设备地址等。
事件包 (Event Packets)
- 方向：控制器 → 主机
- 作用：控制器使用事件包来通知主机已发生的事件，例如：命令执行完毕、接收到广播包、连接已建立、连接已断开等。
数据包 (Data Packets)
- 方向：双向（主机 ↔ 控制器）
- 作用：用于传输上层（L2CAP）的用户数据。

           主机 (Host)                控制器 (Controller)
                 │                         │
                 ├─────── Command ────────>│ (e.g., Start Scan)
                 │                         │
                 │<───────── Event ─────────┤ (e.g., Command Complete)
                 │                         │
                 │<───────── Event ─────────┤ (e.g., Advertising Report)
                 │                         │
                 ├─────── Data (ACL) ──────>│ (Application Data)
                 │                         │
                 │<──────── Data (ACL) ──────┤ (Application Data)
                 │                         │

8. L2CAP (逻辑链路控制与适配协议)

L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol) 是主机协议栈中的一个重要层次，直接位于HCI之上。它为上层协议提供了一种标准的方式来发送和接收数据。

L2CAP 的作用

协议多路复用 (Protocol Multiplexing)：L2CAP 允许多个上层协议（如ATT, SMP）共享同一个链路层连接。它通过信道标识符 (CID) 来区分不同的协议数据流。
分段与重组 (Segmentation and Reassembly)：上层协议通常希望发送比链路层数据包（PDU）更大的数据块。L2CAP负责将这些大数据块分割成适合链路层传输的小片段（分段），并在接收端将它们重新组合成完整的数据块（重组）。
流量控制 (Flow Control)：L2CAP 提供了一种基于信用的流量控制机制，确保接收方有足够的缓冲区来处理传入的数据，防止数据丢失。

L2CAP 数据包格式

┌──────────┬───────────┬──────────────────┐
│  长度    │  信道 ID  │      有效载荷      │
│ (2 Bytes)│ (2 Bytes) │  (Length Bytes)  │
└──────────┴───────────┴──────────────────┘

长度：有效载荷的字节数。
信道 ID (CID)：指定数据包应路由到哪个上层协议或逻辑信道。例如：
- 0x0004：ATT 协议
- 0x0006：SMP 协议

9. ATT (属性协议)

属性协议（Attribute Protocol, ATT）是专门为BLE设计的轻量级客户端-服务器协议。它是构建所有BLE数据交换的基础。

ATT 的作用和设计

数据模型：ATT 将通信一方（服务器）的数据组织成一个简单的表格，称为属性表。每个属性都有：
- 句柄 (Handle)：一个16位的唯一标识符，用于在属性表中快速定位属性。
- 类型 (Type)：一个UUID（通用唯一标识符），描述了该属性代表什么样的数据（例如，“心率测量值”）。
- 值 (Value)：属性的实际数据。
- 权限 (Permissions)：定义了客户端可以对该属性执行的操作（如读、写、通知）。
客户端-服务器架构：
- 服务器 (Server)：持有属性表并提供数据的设备（例如，心率传感器）。
- 客户端 (Client)：访问服务器数据并发起请求的设备（例如，手机App）。
协议操作：ATT 定义了一套简单的原子操作来与服务器上的属性进行交互，例如：
- 读操作：读取一个或多个属性的值。
- 写操作：写入一个属性的值。
- 通知 (Notification)：服务器主动向客户端发送属性值，无需客户端请求（无确认）。
- 指示 (Indication)：与通知类似，但需要客户端发送确认。

10. GATT (通用属性规范)

GATT (Generic Attribute Profile) 位于ATT之上，它为数据交换提供了结构化的框架。GATT 并没有定义新的协议操作，而是定义了如何使用ATT来组织和发现数据。可以说，ATT 是“如何”传输数据，而 GATT 是“什么”数据。

GATT 协议框架

GATT 将数据组织成一个清晰的层次结构，这种结构被称为一个Profile。

Profile
 └── Service 1
 │    ├── Characteristic 1
 │    │    ├── Value
 │    │    ├── Descriptor 1 (e.g., User Description)
 │    │    └── Descriptor 2 (e.g., Client Characteristic Configuration)
 │    └── Characteristic 2
 │         ├── Value
 │         └── Descriptor 3
 └── Service 2
      └── Characteristic 3
           └── Value

Profile (配置文件)：一个Profile定义了一个特定应用场景所需的服务和特征的集合。例如，“心率Profile”规定了设备必须包含“心率服务”。
Service (服务)：服务是特征 (Characteristic) 的集合，用于实现设备的一个特定功能。服务由一个UUID来唯一标识。例如，“心率服务”由UUID 0x180D 标识。
Characteristic (特征)：特征是GATT中最基本的数据单元，它包含了一个值 (Value) 以及描述这个值的描述符 (Descriptors)。例如，“心率测量值”特征由UUID 0x2A37 标识。
Descriptor (描述符)：描述符是特征的附加信息，例如特征的用户描述、或者用于启用通知的客户端特征配置描述符（CCCD）。

11. 蓝牙核心流程

本节将详细描述BLE中的一些关键通信流程，展示设备如何从初始状态一步步建立连接并交换数据。

蓝牙初始化流程

设备上电后，主机和控制器都需要进行初始化，为后续操作做准备。

   主机 (Host)                    控制器 (Controller)
       │                              │
       ├───── HCI Reset Command ─────>│
       │                              │
       │<──── Command Complete Event ──┤
       │                              │
       ├─ Set LE Event Mask Command ──>│ (启用需要的BLE事件)
       │                              │
       │<──── Command Complete Event ──┤
       │                              │
       ├─ Read BD_ADDR Command ──────>│ (读取蓝牙设备地址)
       │                              │
       │<──── Command Complete Event ──┤ (返回地址)
       │                              │
       └─ (更多配置命令...)

蓝牙广播流程 (Advertising)

设备（外围设备）通过广播来宣告自己的存在，以便被其他设备（中心设备）发现。

主机配置广播参数：主机通过HCI命令设置广播间隔、广播数据等。
控制器开始广播：控制器根据主机的配置，在三个广播信道上周期性地发送广播包（ADV_IND）。

   主机 (Host)                    控制器 (Controller)
       │                              │
       ├─ Set Adv Parameters Cmd ────>│ (设置广播间隔等)
       │<──── Command Complete Event ──┤
       │                              │
       ├─ Set Adv Data Cmd ──────────>│ (设置广播包内容)
       │<──── Command Complete Event ──┤
       │                              │
       ├─ LE Set Adv Enable Cmd (On)──>│ (启动广播)
       │<──── Command Complete Event ──┤
       │                              │
       │                      ┌───────┴────────┐
       │                      │ 在广播信道上 │
       │                      │ 发送 ADV_IND 包 │
       │                      └────────┬───────┘
       │                               │

蓝牙扫描流程 (Scanning)

中心设备通过扫描来发现正在广播的设备。

主机配置扫描参数：主机设置扫描窗口和扫描间隔。
控制器开始扫描：控制器在广播信道上监听广播包。
上报扫描结果：每当控制器收到一个广播包，它会通过LE Advertising Report Event事件将信息（如设备地址、RSSI、广播数据）上报给主机。

   主机 (Host)                    控制器 (Controller)
       │                              │
       ├─ Set Scan Parameters Cmd ───>│ (设置扫描窗口/间隔)
       │<──── Command Complete Event ──┤
       │                              │
       ├─ LE Set Scan Enable Cmd (On)─>│ (启动扫描)
       │<──── Command Complete Event ──┤
       │                              │
       │                      ┌───────┴────────┐
       │                      │  在广播信道上  │
       │                      │  监听 ADV_IND  │
       │                      └────────┬───────┘
       │                               │
       │<─ LE Adv Report Event ───────┤ (发现设备)
       │                               │
       │<─ LE Adv Report Event ───────┤ (发现另一个设备)
       │                               │

蓝牙建立连接流程

当一个扫描设备（发起者）决定连接一个广播设备时，它会发送一个连接请求。

   发起者 (Initiator/Central)         广播者 (Advertiser/Peripheral)
           主机 (Host)                      主机 (Host)
               │                              │
(扫描并发现设备) │                              │ (正在广播)
               │                              │
┌──────────────┴──────────────┐   ┌───────────┴─────────────┐
│      控制器 (Controller)      │   │     控制器 (Controller)     │
└──────────────┬──────────────┘   └───────────┬─────────────┘
               │                              │
               │<────── ADV_IND PDU ──────────┤
               │                              │
               ├────── CONNEC_IND PDU ────────>│ (发送连接请求)
               │                              │
(连接建立，切换到数据信道并开始跳频) │                              │ (停止广播, 切换到数据信道)
               │                              │
<─ LE Connection Complete Event ─┤   │<── LE Connection Complete Event ─
               │                              │

发起者发送连接请求：发起者（扫描方）的控制器在收到广播包后，立即发送一个CONNECT_IND数据包给广播者。
连接建立：广播者收到CONNECT_IND后，停止广播。双方都切换到数据信道，并根据CONNECT_IND中定义的参数（如连接间隔、跳频算法等）开始同步通信。
通知主机：双方的控制器都向各自的主机发送LE Connection Complete事件，通知连接已成功建立。

蓝牙数据交互流程 (GATT)

连接建立后，客户端可以通过GATT来读写服务器上的数据。

以读取特征值为例：

      客户端 (Client)                   服务器 (Server)
           │                              │
           ├───── ATT Read Request ───────>│ (请求读取句柄 0x0010 的值)
           │                              │
           │<──── ATT Read Response ───────┤ (返回句柄 0x0010 的值)
           │                              │

蓝牙断开流程

连接可以由任何一方（主设备或从设备）发起断开。

     发起方 (Master or Slave)             对方 (Peer Device)
             主机                           主机
              │                              │
              ├─ HCI Disconnect Cmd ────────>│
┌─────────────┴─────────────┐   ┌───────────┴─────────────┐
│         控制器              │   │          控制器           │
└─────────────┬─────────────┘   └───────────┬─────────────┘
              │                              │
              ├──── LL_TERMINATE_IND PDU────>│ (在下一个连接事件中发送)
              │                              │
<─ Disconnection Complete Event ─┤   │<─ Disconnection Complete Event ─
              │                              │

主机发起断开：一方的主机决定断开连接，并向其控制器发送HCI Disconnect命令。
控制器发送终止包：控制器在下一个连接事件中，向对方设备发送一个LL_TERMINATE_IND数据包。
连接终止：双方收到或发送该数据包后，连接立即终止。
通知主机：双方的控制器都向各自的主机发送Disconnection Complete事件。

链接: 蓝牙开发入门

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