HaaS100低功耗藍牙體驗

來源 | HaaS技術社群

1 概述

1.1 低功耗藍牙簡介

1.1.1 術語

BLE： Bluetooth Low Energy，低功耗藍牙。

L2CAP：邏輯鍊路控制與适配協定，藍牙傳輸層協定。

ATT：屬性傳輸協定，BLE專屬傳輸協定。

GATT：基礎屬性規範，BLE專屬規範，使用者可以基于GATT定義服務。

BAS：電池服務，藍牙官方組織定義的用于電池的服務，基于GATT。

HIDS： HID服務，藍牙官方組織定義的用于人機互動的服務（滑鼠鍵盤等），基于GATT。

1.1.2 協定介紹

BLE低功耗藍牙是藍牙4.0版本增加的一個藍牙協定，其定義了自己的實體層，傳輸層與應用層，可以獨立于經典藍牙存在，由于其低功耗低成本的特點，目前使用廣泛。如下是BLE藍牙協定的架構：

BLE協定的實體層包括Link Layer和Radio2部分，Radio定義了實體信道，調制模式，傳輸速率等，标準的BLE傳輸速率是1Mbit/S，藍牙5.0增加了2Mbit/S高速率模式和500Kbit/s和125Kbit/S的長距離傳輸模式；Link Layer層定義了低功耗藍牙裝置見如何發現，連接配接，以及連接配接參數的協商。

BLE協定的傳輸層包括L2CAP和ATT2部分，BLE的L2CAP直接借用了經典藍牙的定義并使用固定CID的方式簡化使用難度，ATT則是BLE低功耗藍牙的傳輸層，定義了應用資料如何互動的

BLE的應用層協定為GATT，GATT定義了服務與屬性的概念，并利用ATT協定映射服務的發現與屬性的讀寫。而基于GATT，藍牙官方組織定義了諸如BAS（電池服務），HIDS（無線鍵鼠服務）。遵守這些服務使得基于藍牙的應用間互聯互通很容易。

BLE協定還有一個SMP安全部分，其定義了BLE裝置間的密鑰協商與資料加密。

1.2 BLE手機應用

雖然藍牙官方組織定義了大量的GATT服務，但除了少量服務如HIDS使用範圍較廣外，其他服務并不是很常用。而BLE最常見的應用是裝置與手機之間的通信，通過自定義服務與屬性，可以在手機應用與裝置之間互動資料。

1.3 HaaS的藍牙協定棧

HaaS100主晶片是一塊高性能SoC，其内置了藍牙4.2雙模晶片，支援BLE低功耗藍牙。HaaS100的提供低功耗藍牙host協定棧元件---ble_host。

ble_host元件支援BLE低功耗藍牙的中心與外設角色，支援GATT連接配接與資料互動的同時也支援SMP安全機制以增強安全性，另外藍牙标準profile諸如電池服務（BAS），裝置資訊服務（DIS），人機互動服務（HIDS）等等也都已內建，屬于功能完備的藍牙Host協定棧。

通過這個元件，使用者可以友善的使用HaaS100的藍牙能力。

2 BLE上手

2.1 BLE協定棧使用

要使用BLE協定棧，需要修改應用的package.yaml，以helloworld示例為例：

增加ble_host元件依賴

修改應用代碼

以helloworld示例為例，修改helloworld.c，

藍牙協定棧的初始化部分可以參考如下

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,
 
    };
 
 
 
    /* bt stack init */
 
    ret = ble_stack_init(&init);
 
    if (ret) {
 
        EXAMPLE_TRACE_ERROR("ble_stack_init!, ret = %x\r\n", ret);
 
        return -1;
 
    }

初始化成功後，可以注冊一個協定棧的回調，用于接收藍牙協定棧的事件。

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

注冊的回調用于處理藍牙協定棧的各類回調，參考代碼如下

static int example_BLE_event_callback(ble_event_en event, void *event_data)
 
{
 
    EXAMPLE_TRACE_INFO("%s, event = %x", __func__, event);
 
 
 
    /* handle stack events */
 
    switch (event) {
 
    case EVENT_GAP_CONN_CHANGE:
 
        example_BLE_event_conn_change(event, event_data);
 
        break;
 
    case EVENT_GAP_CONN_PARAM_UPDATE:
 
        example_BLE_event_conn_param_update(event, event_data);
 
        break;
 
    case EVENT_SMP_PASSKEY_DISPLAY:
 
        example_BLE_event_pairing_passkey_display(event, event_data);
 
        break;
 
    case EVENT_SMP_PAIRING_COMPLETE:
 
        example_BLE_event_smp_complete(event, event_data);
 
        break;
 
    case EVENT_SMP_PAIRING_CONFIRM:
 
        example_BLE_event_smp_pairing_confirm(event, event_data);
 
        break;
 
    case EVENT_SMP_CANCEL:
 
        example_BLE_event_smp_cancel(event, event_data);
 
        break;
 
    case EVENT_GAP_CONN_SECURITY_CHANGE:
 
        example_BLE_event_conn_security_change(event, event_data);
 
        break;
 
    case EVENT_GATT_MTU_EXCHANGE:
 
        example_BLE_event_mtu_exchange(event, event_data);
 
        break;
 
    case EVENT_GAP_ADV_TIMEOUT:
 
        example_BLE_event_adv_timeout(event, event_data);
 
        break;
 
    case EVENT_GATT_CHAR_READ:
 
        example_BLE_event_char_read(event, event_data);
 
        break;
 
    case EVENT_GATT_CHAR_WRITE:
 
        example_BLE_event_char_write(event, event_data);
 
        break;
 
    case EVENT_GATT_CHAR_CCC_CHANGE:
 
        example_BLE_event_char_ccc_change(event, event_data);
 
        break;
 
    default:
 
        break;
 
    }
 
 
    return 0;
 
}

2.2 BLE廣播

BLE廣播是一個常用功能，裝置進行廣播後可被手機搜尋并連接配接。要啟用BLE廣播，可以在藍牙初始化後調用該協定棧的廣播接口，BLE Demo中的參考代碼如下。

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);
 
 
 
    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(&param);
 
    if (ret) {
 
        EXAMPLE_TRACE_ERROR("adv start fail %d!", ret);
 
    } else {
 
        EXAMPLE_TRACE_INFO("adv start!");
 
    }

2.3 BLE互動

BLE的互動基于GATT服務，我們在BLE Demo中定義如下GATT服務，用于資料互動

Service UUID	FFE0
Char Read	FFF1
Char Write	FFF2
Char Notify	FFF3

參考代碼如下

#define UUID_VENDOR_SERVICE                      UUID16_DECLARE(0xFFE0)
 
#define UUID_VENDOR_CHAR_READ                    UUID16_DECLARE(0xFFF1)
 
#define UUID_VENDOR_CHAR_WRITE                   UUID16_DECLARE(0xFFF2)
 
#define UUID_VENDOR_CHAR_NOTIFY                  UUID16_DECLARE(0xFFF3)
 
 
 
enum {
 
    EXAMPLE_IDX_SVC,
 
    EXAMPLE_IDX_CHAR1,
 
    EXAMPLE_IDX_CHAR1_VAL,
 
    EXAMPLE_IDX_CHAR2,
 
    EXAMPLE_IDX_CHAR2_VAL,
 
    EXAMPLE_IDX_CHAR3,
 
    EXAMPLE_IDX_CHAR3_VAL,
 
    EXAMPLE_IDX_CHAR3_CCC,
 
 
 
    EXAMPLE_IDX_MAX,
 
};
 
 
 
gatt_service g_example_BLE_gatt_service;
 
static  gatt_attr_t g_example_BLE_gatt_attrs[] = {
 
    [EXAMPLE_IDX_SVC] = GATT_PRIMARY_SERVICE_DEFINE(UUID_VENDOR_SERVICE),
 
 
 
    [EXAMPLE_IDX_CHAR1] = GATT_CHAR_DEFINE(UUID_VENDOR_CHAR_READ, GATT_CHRC_PROP_READ),
 
    [EXAMPLE_IDX_CHAR1_VAL] = GATT_CHAR_VAL_DEFINE(UUID_VENDOR_CHAR_READ, GATT_PERM_READ),
 
 
 
    [EXAMPLE_IDX_CHAR2] = GATT_CHAR_DEFINE(UUID_VENDOR_CHAR_WRITE, GATT_CHRC_PROP_WRITE | GATT_CHRC_PROP_WRITE_WITHOUT_RESP),
 
    [EXAMPLE_IDX_CHAR2_VAL] = GATT_CHAR_VAL_DEFINE(UUID_VENDOR_CHAR_WRITE,  GATT_PERM_WRITE),
 
 
 
    [EXAMPLE_IDX_CHAR3] = GATT_CHAR_DEFINE(UUID_VENDOR_CHAR_NOTIFY, GATT_CHRC_PROP_READ | GATT_CHRC_PROP_NOTIFY),
 
    [EXAMPLE_IDX_CHAR3_VAL] = GATT_CHAR_VAL_DEFINE(UUID_VENDOR_CHAR_NOTIFY,  GATT_PERM_READ),
 
    [EXAMPLE_IDX_CHAR3_CCC] = GATT_CHAR_CCC_DEFINE(),
 
};
 
 
 
ret = ble_stack_gatt_registe_service(&g_example_BLE_gatt_service,
 
                                        g_example_BLE_gatt_attrs,
 
                                        BLE_ARRAY_NUM(g_example_BLE_gatt_attrs));

當裝置連接配接後，可以在GATT服務清單中找到這個自有服務，并可以通路這個服務中的屬性項。

3 實測

3.1 軟體準備

為友善測試，我們可以在手機端下載下傳BLE調試工具，比較常見的如NRF Connect。

3.2 測試流程

3.2.1 服務連接配接

固件燒錄到HaaS100的開發闆後重新開機，可看到HaaS開發闆出現如下列印

[INFO]adv start!

此時打開NRF Connect，點選掃描，可以找到HaaS BLE裝置，如下

然後點選HaaS BLE裝置的連接配接鍵，可以看到裝置的GATT服務清單，其中ffe0的服務就是自定義服務，如下圖

點選此服務展開，可以看到fff1,fff2以及fff3這3個屬性項。

3.2.2 屬性項讀取

fff1為我們定義的讀取屬性，代碼中設定此屬性值為

uint8_t example_gatt_read_char[16] = "HaaS Read";

點選讀取箭頭，即可擷取到這個屬性項的屬性值，如下圖所示，為屬性值的ASCII碼

3.2.3 屬性項寫入

fff2為我們定義的寫入屬性，點選寫入箭頭，即可填寫需要寫入的值，如下圖所示

點選發送後，可以看到HaaS開發闆的列印輸出有對應的接收。

開發者技術支援

如需更多技術支援，可加入釘釘開發者群，或者關注微信公衆号

更多技術與解決方案介紹，請通路HaaS官方網站

https://haas.iot.aliyun.com/

HaaS100低功耗藍牙體驗

1 概述

1.1 低功耗藍牙簡介

1.1.1 術語

1.1.2 協定介紹

1.2 BLE手機應用

1.3 HaaS的藍牙協定棧

2 BLE上手

2.1 BLE協定棧使用

2.2 BLE廣播

2.3 BLE互動

3 實測

3.1 軟體準備

3.2 測試流程

3.2.1 服務連接配接

3.2.2 屬性項讀取

3.2.3 屬性項寫入

開發者技術支援

繼續閱讀

Android WebView學習Android WebView學習

（轉）proguard 原理proguard 原理

第一個APP——GeoQuiz

工程管理新路徑：資訊化推動工程管理精細化

參加微軟MDC大會

内網滲透1一、資訊收集二、一些概念三、提權四、擷取目前機器下各類密碼四、用到的工具

DOG（4）：解析器的部分實作細節先來說說parser一些可能迷惑的地方結果如何傳回?pcd其實是一回事最後的一點說明

Kali的安裝、配置和換國内源KALI的安裝、配置

位元組面試官：2021年Android常見面試題，面試必備

Android 車載之車載投屏~

新聞 | Mapbox 牽手阿裡，飛豬旅行上線六大城市地圖功能

HBuilder開發App Step1——環境搭建，HelloMUI 以及真機調試

[HTML5]自定義屬性 data-* 和 jQuery.data 詳解

[轉]iOS微信小視訊優化心得

2021年危險化學品經營機關安全管理人員考試題庫及危險化學品經營機關安全管理人員考試技巧

android 主線程的相關問題