蓝牙设备GATT服务和通讯协议怎么设计

控制板加蓝牙，最常见的做法是外挂一个蓝牙透传模组，或者直接换成带 BLE 的主控。模组手册里一般有默认的透传服务，能用，但真要做成产品，还有不少地方要和 App 一起定：特征值怎么分、一包能发多少字节、广播里放什么、手机怎么认出是你家的设备。

这篇是写给固件工程师的。App 侧的扫描、连接和重连流程，在 蓝牙APP开发怎么做 里有详细说明，这里只讲设备侧需要和 App 对齐的部分。

GATT 的基本概念

BLE 通讯是 App 读写设备上的"特征值"（Characteristic）。特征值归属于"服务"（Service），每个都有 UUID。一个特征值可以有几种属性：

• Read：App 主动读
• Write：App 写，设备在链路层确认
• Write Without Response：App 写，不等确认，速度快
• Notify：设备主动推送给 App，不需要 App 确认
• Indicate：设备推送，App 要确认，更可靠但更慢

推荐的最小结构

对大多数控制器，一个自定义服务、两个特征值就够了：

Service      自定义 128 位 UUID
├── RX 特征值  Write / Write Without Response   App → 设备：指令
└── TX 特征值  Notify                          设备 → App：应答和主动上报

再加上标准的设备信息服务（Device Information，0x180A），放型号、固件版本、硬件版本，方便 App 连接后快速判断设备能力。

不建议给每个参数单独开一个特征值。参数一多，GATT 表会很长，加参数还要改 GATT 结构。用一对读写特征值传上层协议帧，参数的区分交给命令字，扩展起来简单得多。帧格式的设计可以看 控制器与App通讯协议怎么制定。

OTA 如果走自定义流程，可以单独再开一对特征值，和业务指令分开，避免升级时和普通数据互相干扰。

MTU 和分包

BLE 默认 ATT MTU 是 23 字节，扣掉 3 字节头，一次写入或通知最多 20 字节有效数据。连接后可以协商更大的 MTU：

• Android 由 App 调用接口请求，具体能到多少取决于手机和设备双方
• iOS 由系统自动协商，App 不能指定
• 设备侧要声明自己支持的最大 MTU

所以协议设计上不要假设 MTU 一定很大。超过当前 MTU 的帧要分包，接收方按帧里的长度字段重组。我们在 BMS 项目里做蓝牙 OTA，就是按 64 字节分包，一个约 59KB 的固件分成 926 包。

Write 还是 Write Without Response

• 普通指令（读参数、写参数、控制动作）：用 Write 也行，配合上层协议的应答，可靠性足够
• 大量数据（OTA、批量参数）：用 Write Without Response 快很多，但要做流控，否则设备缓冲区会被写爆

流控常见做法是"发 N 包等一次确认"，或者设备在 Notify 里告诉 App 当前还能收多少。具体在 蓝牙OTA升级怎么实现 里展开。

广播包里放什么

App 扫描时只能看到广播数据，连接之前要靠它判断"这是不是我家的设备"。建议放：

• 设备名：带品牌前缀和序列号后几位，比如 XX-MC-3F2A
• 厂商自定义数据（Manufacturer Specific Data）：公司 ID + 产品型号 + 序列号 / MAC + 状态标志（是否已绑定、是否在升级模式）

为什么要在广播里放 MAC 或序列号？因为 iOS 拿不到设备的 MAC 地址，系统给的是一个随机的标识，而且换手机就变。如果你的业务要按 MAC 或序列号绑定设备、扫码匹配设备，必须把它放进广播数据或者连接后可读的特征值里。

我们的航标灯器调试 App 就是按蓝牙名称前缀加序列号规则过滤扫描结果，现场只显示本厂灯器。参考 航标灯器蓝牙调试与升级 App。

配对和鉴权

BLE 系统配对（弹窗输 PIN）在不同手机上体验差别很大，很多产品选择不用系统配对，改在应用层做鉴权：

1. 连接后设备发一个随机数
2. App 用约定的密钥算出结果回给设备
3. 设备校验通过才接受控制指令

这样附近的人用通用蓝牙调试工具连上也改不了参数。密钥怎么分发，可以结合云端的设备绑定一起设计。

连接参数

连接间隔决定通讯速度和功耗。电池供电设备想省电，间隔设大一些；需要快速传数据（OTA、批量读取）时，设备可以主动请求缩短间隔，传完再恢复。iOS 对连接参数有自己的限制，设备请求的值不在允许范围内会被拒绝，具体以苹果的配件设计规范为准。

和 App 联调前，固件这边可以先自测

不用等 App。用通用的 BLE 调试工具就能验证 GATT 结构、读写和通知。我们自己做了一个聊天式的蓝牙调试工具 ChatBLE，可以保存快捷命令、HEX 和文本切换，固件工程师自测和售后排查都能用。

常见问题

用模组默认的透传服务可以吗？

可以，很多产品就是这么做的。只要上层协议帧设计好，透传服务足够用。需要注意模组的 MTU 上限和透传缓冲区大小。

一台手机能同时连多台设备吗？

可以，但同时连接数受手机限制，不同机型差别很大。需要批量操作的场景，最好按"逐台连接、操作、断开"来设计。

设备要支持多部手机同时连吗？

多数 BLE 设备同一时间只接受一个连接。要不要支持多连接，看业务需求和芯片能力，并在协议里定好冲突怎么处理。

能帮我们审 GATT 设计吗？

可以，把 GATT 表和协议文档 发给我们。整体合作方式见 传统设备智能化升级。