android 低功耗蓝牙发送数据 低功耗蓝牙开发与实战

“ 什么，站在你家的体脂秤上，体重体脂数据回传到了你手机上？打开手机蓝牙就能解锁共享单车？跑着跑着手环的步数就传到手机上了？这是怎么做到的呢？

 用HaaS就能学到如何快速做到。HaaS100搭载了BT/BLE双模蓝牙，配合本文示例，快速学习并打通手机app通信不是梦。万物皆可连，快来试试吧！ ”

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低功耗蓝牙简介

术语

BLE：Bluetooth Low Energy，低功耗蓝牙。 L2CAP：逻辑链路控制与适配协议，蓝牙传输层协议。 ATT：属性传输协议，BLE专属传输协议。 GATT：基础属性规范，BLE专属规范，用户可以基于GATT定义服务。 BAS：电池服务，蓝牙官方组织定义的用于电池的服务，基于GATT。 HIDS：HID服务，蓝牙官方组织定义的用于人机交互的服务(鼠标键盘等)，基于GATT。

协议介绍

  BLE低功耗蓝牙是蓝牙4.0版本增加的一个蓝牙协议，其定义了自己的物理层，传输层与应用层，可以独立于经典蓝牙存在，由于其低功耗低成本的特点，目前使用广泛。如下是BLE蓝牙协议的架构：

  BLE协议的物理层包括Link Layer和Radio2部分，Radio定义了物理信道，调制模式，传输速率等，标准的BLE传输速率是1Mbit/S，蓝牙5.0增加了2Mbit/S高速率模式和500Kbit/s和125Kbit/S的长距离传输模式；Link Layer层定义了低功耗蓝牙设备间如何发现，连接，以及连接参数的协商。

 BLE协议的传输层包括L2CAP和ATT2部分，BLE的L2CAP直接借用了经典蓝牙的定义并使用固定CID的方式简化使用难度，ATT则是BLE低功耗蓝牙的传输层，定义了应用数据如何交互的。

  BLE的应用层协议为GATT，GATT定义了服务与属性的概念，并利用ATT协议映射服务的发现与属性的读写。而基于GATT，蓝牙官方组织定义了诸如BAS(电池服务)，HIDS(无线键鼠服务)。遵守这些服务使得基于蓝牙的应用间互联互通很容易 。

 BLE协议还有一个SMP安全部分，其定义了BLE设备间的密钥协商与数据加密。

BLE手机应用

  虽然蓝牙官方组织定义了大量的GATT服务，但除了少量服务如HIDS使用范围较广外，其他服务并不是很常用。而BLE最常见的应用是设备与手机之间的通信，通过自定义服务与属性，可以在手机应用与设备之间交互数据。

HaaS的蓝牙协议栈

  HaaS100主芯片是一块高性能SoC，其内置了蓝牙4.2双模芯片，支持经典蓝牙和BLE低功耗蓝牙。HaaS100的软件SDK也提供了一个双模蓝牙协议栈，可以操作BLE和经典蓝牙。

  协议栈位于如下路径：

components/wireless/bluetooth/bt_stack

  双模蓝牙协议栈比较复杂，占用资源较多，如果用户仅想使用BLE低功耗蓝牙，可以在配置项中关闭经典蓝牙部分功能，但双模协议栈的资源占用很难降下来。

  对于这种情况，可以使用我们另一个BLE低功耗蓝牙协议栈组件，协议栈位于如下路径：

components/wireless/bluetooth/ble_host

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HaaS100 BLE上手

为了方便用户使用，我们在HaaS的工程中增加了一个BLE的demo，代码路径如下：

application/example/BLE_demo

 BLE Demo使用BLE低功耗蓝牙组件，降低资源占用，实现了BLE广播和BLE的GATT数据交互服务 。

用户可以执行如下指令生成固件

aos make BLE_demo@haas100 -c configaos make

下面，我们介绍一下BLE Demo中BLE协议栈的各个功能

BLE 协议栈使用

要使用BLE协议栈，需要修改应用的aos.mk如下2点：

1、COMPONENTS增加如下组件ble_host_comp

2、GLOBAL_DEFINES增加如下定义CONFIG_BT

之后，可以在应用中做蓝牙协议栈的初始化

int ret;    dev_addr_t addr = {DEV_ADDR_LE_RANDOM, DEVICE_ADDR};    init_param_t init = {        .dev_name = EXAMPLE_BLE_DEV_NAME,        .dev_addr = &addr,   //&addr,        .conn_num_max = 1,    };    aos_msleep(1*1000);    /* we need first init hci driver */    hci_h4_driver_init();    /* bt stack init */    ret = ble_stack_init(&init);    if (ret) {        EXAMPLE_TRACE_ERROR("ble_stack_init!, ret = %x\r\n", ret);        return -1;    }

初始化成功后，可以注册一个协议栈的回调，用于接收蓝牙协议栈的事件。

ret = ble_stack_event_register(&ble_cb);    if(ret) {        return -1;    }

BLE广播

  BLE广播是一个常用功能，设备进行广播后可被手机搜寻并连接。要启用BLE广播，可以在蓝牙初始化后调用该协议栈的广播接口，BLE Demo中的参考代码如下。

ad_data_t ad[2] = {0};    ad[0].type = AD_DATA_TYPE_FLAGS;    ad[0].data = (uint8_t *)&g_adv_flag;    ad[0].len = 1;    ad[1].type = AD_DATA_TYPE_UUID16_ALL;    ad[1].data = (uint8_t *)g_uuid16_list;    ad[1].len = sizeof(g_uuid16_list);//    ad[2].type = AD_DATA_TYPE_NAME_COMPLETE;//    ad[2].data = g_adv_name;//    ad[2].len = sizeof(g_adv_name);    adv_param_t param = {        .type = ADV_IND,        .ad = ad,        .sd = NULL,        .ad_num = BLE_ARRAY_NUM(ad),        .sd_num = 0,        .interval_min = ADV_FAST_INT_MIN_1,        .interval_max = ADV_FAST_INT_MAX_1,        .filter_policy = 0,        .channel_map = 7,        .direct_peer_addr = NULL,    };    int ret = ble_stack_adv_start(¶m);    if (ret) {        EXAMPLE_TRACE_ERROR("adv start fail %d!", ret);    } else {        EXAMPLE_TRACE_INFO("adv start!");    }

BLE交互

BLE的交互基于GATT服务，我们在BLE Demo中定义如下GATT服务，用于数据交互

参考代码如下

gatt_attr_t  g_example_BLE_gatt_attrs[] = {    BT_GATT_PRIMARY_SERVICE(UUID_VENDOR_SERVICE),    /* READ CHAR */    BT_GATT_CHARACTERISTIC(UUID_VENDOR_CHAR_READ, BT_GATT_CHRC_READ,                            BT_GATT_PERM_READ,                             example_char_read_cb, NULL,                             &example_gatt_read_char),    /* WRITE CHAR */    BT_GATT_CHARACTERISTIC(UUID_VENDOR_CHAR_WRITE, BT_GATT_CHRC_WRITE,                            BT_GATT_PERM_WRITE,                            NULL, example_char_write_cb，                            &example_gatt_write_char),    /* NOTIFY CHAR */    BT_GATT_CHARACTERISTIC(UUID_VENDOR_CHAR_NOTIFY, BT_GATT_CHRC_READ|BT_GATT_CHRC_NOTIFY,                            BT_GATT_PERM_READ,                            example_char_notify_cb, NULL,                            &example_gatt_notify_char),    BT_GATT_CCC_MANAGED(&example_gatt_notify_ccc, BT_GATT_PERM_READ | BT_GATT_PERM_WRITE),};static struct bt_gatt_service g_example_BLE_gatt_service = BT_GATT_SERVICE(g_example_BLE_gatt_attrs);

当设备连接后，可以在GATT服务列表中找到这个自有服务，并可以访问这个服务中的属性项。

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实测

 为方便测试，我们可以在手机端下载BLE调试工具，比较常见的如NRF Connect。

服务连接

固件烧录到HaaS100的开发板后重启，可看到HaaS开发板出现如下打印

[INFO]adv start!

此时打开NRF Connect，点击扫描，可以找到HaaS BLE设备，如下：

然后点击HaaS BLE设备的连接键，可以看到设备的GATT服务列表，其中ffe0的服务就是自定义服务，如下图：

点击此服务展开，可以看到fff1,fff2以及fff3这3个属性项。

属性项读取

fff1为我们定义的读取属性，代码中设置此属性值为

uint8_t example_gatt_read_char[16] = "HaaS Read";

点击读取箭头，即可获取到这个属性项的属性值，如下图所示，为属性值的ASCII码

属性项写入

fff2为我们定义的写入属性，点击写入箭头，即可填写需要写入的值，如下图所示

点击发送后，可以看到HaaS开发板的打印输出有对应的接收