• 蓝牙简介


    转载自网上大佬的文档,具体链接不详

    蓝牙

    蓝牙分为传统蓝牙和BLE蓝牙两种连接方式。对于苹果的iOS系统来讲传统蓝牙需要经过苹果的安全认证,因此都是走BLE蓝牙通道通道进行通信。

    BLE是Bluetooth Low Energy的缩写,又叫蓝牙4.0,区别于蓝牙3.0和之前的技术。

    l  蓝牙双模简称BR(统蓝牙和BLE蓝牙两种都有),商标为Bluetooth Smart Ready;

    l  单模简称BLE或者LE,商标为Bluetooth Smart

    Android是在4.3后才支持BLE,这说明不是所有蓝牙手机都支持BLE,而且支持BLE的蓝牙手机一般是双模的。双模兼容传统蓝牙,可以和传统蓝牙通信,也可以和BLE通信,常用在手机上,Android4.3和IOS4.0之后版本都支持BR,也就是双模设备。

    蓝牙传输的最大数据包MTU在不同手机和设备上也是不同,一般是通过设备和手机之间进行通信约定的。

    iOS可以通过maximumWriteValueLengthForType获得设备的最大数据包(iOS9以后);

    https://developer.apple.com/documentation/corebluetooth/cbperipheral/1620312-maximumwritevaluelengthfortype?language=objc

    Android则是在API 21(Android 5.1)有一个 BluetoothGatt 新增一个requestMtu()的方法来调整MTU。

    https://developer.android.com/reference/android/bluetooth/BluetoothGatt

    可以通过“nRFConnect-4.6.1.apk”的第三方应用,可以查看支持的MTU大小,如下图:

     

    MTU大小调整

    1.3.1 传统蓝牙

    传统蓝牙3.0根据802.11适配层协议应用了Wi-Fi技术,极大提高了传输速度。蓝牙3.0的数据传输率提高到了大约24Mbps

    1、传统蓝牙采用的是SPP(Serial Port Profile)协议进行数据传输。

    2、SPP的UUID:00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB

    3、手机一般以客户端的角色主动连接SPP协议设备

    1.3.2 BLE蓝牙

    BLE蓝牙的最大特点就是低功耗,而低速率和简单的交互协议是降低功耗的重要组成部分,因此它的的传输速率只有2Mbps。

    BLE关键术语和概念的摘要:

    一个ble蓝牙设备有多个包括多个Profile。

    一个Profile中有多个服务Service(通过服务的uuid找到对应的Service)。

    一个Service中有多个特征Characteristic(通过特征的uuid找到对应的Characteristic)

    一个Characteristic中包括一个value和多个Descriptor(通过Descriptor的uuid找到对应的Descriptor)

    其次,要知道一些名词:

    1、profileprofile

    可以理解为一种规范,一个标准的通信协议,它存在于从机中。

    蓝牙组织规定了一些标准的profile,例如 HID OVER GATT,防丢器,心率计等。

    每个profile中会包含多个service,每个service代表从机的一种能力。

    2、service

    可以理解为一个服务,在ble从机中,通过有多个服务,例如电量信息服务、系统信息服务等,每个service中又包含多个characteristic特征值。

    每个具体的characteristic特征值才是ble通信的主题。比如当前的电量是80%,所以会通过电量的characteristic特征值存在从机的profile里,这样主机就可以通过这个characteristic来读取80%这个数据

    3、characteristic

    特征值,ble主从机的通信均是通过characteristic来实现,可以理解为一个标签,通过这个标签可以获取或者写入想要的内容。

    官方特征值定义:

    https://www.bluetooth.com/specifications/gatt/characteristics/

    4、UUIDUUID

    统一识别码,我们刚才提到的service和characteristic,都需要一个唯一的uuid来标识UUID的格式:00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB

    综上,每个从机都会有一个叫做profile的东西存在,不管是上面的自定义的simpleprofile,还是标准的防丢器profile,他们都是由一些列service组成,然后每个service又包含了多个characteristic,主机和从机之间的通信,均是通过characteristic来实现。

     

      

    BLE协议栈架构图

    其中有一个UUID非常特殊,它被蓝牙联盟采用为官方UUID,这个UUID如下所示:

     

    蓝牙联盟将自己定义的attribute或者数据只用16bit UUID来表示上图xxxx位置,其实它也是128bit。

    例如设备的UUID扫描结果如下图所示:

    UUID实例

    l  第1个UUID 0x2A05标识:

    Service Changed      org.bluetooth.characteristic.gatt.service_changed       0x2A05

    l  第2个UUID 0x2A00标识:

    Device Name            org.bluetooth.characteristic.gap.device_name              0x2A00    

     

    Device Name长度可以到248字节,但一般不会需要那么长的名字,一般会建议最长到达40字节就好了。

    l  第3个UUID 0x2A01标识:

    Appearance     org.bluetooth.characteristic.gap.appearance        0x2A01

     

    Appearance即表明这是个什么设备,如鼠标?键盘?等等

    l  第4个UUID 0x2AA6标识:

    Central Address Resolution     org.bluetooth.characteristic.gap.central_address_resolution      0x2AA6

     

    BT 4.2添加的新特性。因为在BT 4.2中,为了提高BT的安全性(原来SMP的方式是可以破解的),加入了Random Address的内容。这里的Central Address Resolution就是用来表明暴露GAP Service的这个Central设备,是否支持Resolvable Private Address(RPA)的。

    Peripheral设备通过读对方Central设备的GAP Service的Central Address Resolution,就能知道其是否支持RPA了,如果其支持,那Peripheral就可以在自己的Directed Advertisement中使用RPA了。如果不支持,那还是只能使用public地址了。

    关于蓝牙的public地址,private地址,请参考:

    https://blog.csdn.net/suxiang198/article/details/47730649

    l  第5-6个UUID 0xFFF1和0xFFF2标识分别是读取和写入;

    l  第7-8个UUID标识也是读取和写入;

    l  第9-11个UUID标识是支持微信的接口;

     

    一般读,写和通知的UUID 就是 characteristic UUID

    另外注意,连接设备前,请先关闭扫描蓝牙,否则连接成功后,再次扫描会发生阻塞,扫描不到设备。

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