Bluethooth

阅读时长10分钟

蓝牙技术是一种近距离无线连接技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。

历史：蓝牙技术是世界著名的 5 家大公司一爱立信(Ericsson)、诺基亚(Nokia)、东芝(Toshiba)、国际商用机器公司(IBM)和英特尔(Intel)，于 1998 年 5 月联合宣布的一种无线通信新技术。蓝牙设备是蓝牙技术应用的主要载体，，常见蓝牙设备比如电脑、手机,平板等。

原理: 蓝牙是通过发送频率为 2.4GHZ 的 ISM 波段的电磁波来在主设备与从通信之间通信。

系统组成：蓝牙技术系统中的底层硬件模块由基带、跳频和链路管理。其中，基带是完成蓝牙数据和跳频的传输。无线调频层是不需要授权的通过 2.4GHz ISM 频段的微波，数据流传输和过滤就是在无线调频层实现的，主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件。链路管理实现了链路建立、连接和拆除的安全控制。

通信方式：支持蓝牙技术的主设备与从设备，他们之间是通过协议来互相交换数据。协议类似于两个美国人交流使用英语，两个日本人交流使用日语, 两条狗交流使用狗叫。

蓝牙模式：在蓝牙 1.0，蓝牙 2.0，蓝牙 3.0 技术的不停迭代过程中，蓝牙 4.0 将蓝牙分为了两种模式：单模蓝牙(又叫做低功耗蓝牙)和双模蓝牙 .直到发展到今天的蓝牙 5.0(默认支持 2 种模式)

双模蓝牙: 大数据，速率快。常见的蓝牙音箱，是典型的双模蓝牙，它需要传输大量的音频数据。
单模蓝牙： 小数据，低功耗。常见的小米手环，蓝牙温度计则属于单模蓝牙,使用纽扣电池就可以运行数月至数年。行业里一般不讲单模蓝牙，而是统一称为低功耗蓝牙。

通信过程

蓝牙设备之间要互传数据，首先设备之间需要相互认识，也就是建立连接。而设备的连接是按照 GATT协议 的要求建立，只要符合 GATT协议 就可以建立连接。

主设备向周围发送电磁波开始寻找，允许被查找的从设备，如果处于主设备的信号范围内，那么就会被发现。接下来主设备发起连接 connect 请求，从设备允许此连接请求，通信的通道建立完毕。

通信通道建立完毕后，主设备与从设备就可以开始互传数据。

此时GATT协议 给 主设备 取名为 客户端, 从设备 取名为 服务端(这里有点绕). 此时只有主设备可以发起通信事件：读取从设备提供了哪些的服务，希望向从设备发送数据，希望接收从设备发出的数据。

flutter 代码演示:

void scan(){
  // 扫描设备
  flutterBlue.startScan(timeout: Duration(seconds: 4));

  // 监听扫描结果
  var subscription = flutterBlue.scanResults.listen((results) {

      for (ScanResult scanResult in results) {
          print('发现设备：${scanResult.device.name} ! 设备信号强度rssi: ${scanResult.rssi}');


          if (scanResult.device.name == "我的小米手环") {

              // 准备连接设备
              readyToConnect(scanResult.device);

              // 停止扫描
              flutterBlue.stopScan();
          }

      }
  });
}

void readyToConnect(BluetoothDevice device) async {
    // 开始连接设备
    await device.connect();

    // 连接成功后，发现服务(有多种服务)
    List<BluetoothService> services = await device.discoverServices();

    for (var service in services) {

      // 使用  0000fff0-0000-1000-8000-00805f9b34fb 这个服务
      if(service.uuid=="0000fff0-0000-1000-8000-00805f9b34fb"){

          // 获取服务上的Characteristic.
          // 一个服务上有多种 characteristic 特征值
          var characteristics = service.characteristics;

          for(BluetoothCharacteristic c in characteristics) {
            // 读
            List<int> value = await c.read();
            print(value);
            // 写
            await c.write([0x12, 0x34])
          }
      }
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50

在蓝牙开发过程中， Service uuid 以及 Characteristic uuid是我们需要重点关注的对象.与硬件 读写数据都是通过这个。

在蓝牙官方文档中，已经定义了一系列 Service，在 服务发现 Service Discovery 文档中可以看到：

• 0x110A 标识此服务为 Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) A2DP音频传输协议
• x0311 标识此服务为 Audio/Video Remote Control Profile (AVRCP) 音视频远端管理协议
• …
  

GATT 协议

GATT 全称为 Generic Attribute Profile 属性配置文件。这个配置列表文件上记录了 Service 和 Characteristic 数据。

为什么要记录这两种数据? 因为在设备的发现与连接过程中使用的是 GAP（Generic Access Profile） 协议, 这个协议规定了两个设备之间发现与连接，必须带有配置表 Profile ，而配置表上记录着 Service 和 Characteristic 数据信息。

• 配置 Profile： 一个服务清单。

  例如，一家酒店提供 吃饭/住宿/娱乐 等等一系列服务。

• 服务 service: 协议中要求，每一个服务都必须提供一个 uuid 用来区分。标准UUID为128位，蓝牙协议栈中一般采用 16 位，也就是两个字节的 UUID 格式。

  例如，0x1A00 描述酒店的酒店名称

  例如，0x1A01 描述酒店的星级

  例如，0x1A02 描述酒店的成立日期

• 特征值 Characteristic：协议中要求，每一个服务下的多种特征值也必须提供一个 uuid 用来区分.通常特征值用来指定具体的读或者写功能

  例如，0x1B00 描述吃饭服务中的川菜

  例如，0x1B01 描述吃饭服务中的粤菜

  例如，0x1B02 描述吃饭服务中的闽南菜

需要注意的是，每一个蓝牙设备中都有很多服务，而具体服务含义以及要使用哪种服务 uuid，都需要由硬件提供商告知使用者。

拓展阅读

• 蓝牙低功耗 vs 蓝牙经典
• Ble
• bluetooth GATT 7

---

------ 如果文章对你有用，感谢右上角 >>>点赞 | 收藏 <<<