小程序•小故事(11)——低功耗蓝牙能力

微信邦 · 发表于 2018-5-26 09:02:43

在无线通信领域，蓝牙是最基础又常用的能力。蓝牙组网十分简单，两设备间做个配对就可以建立起连接，其通信距离理论值为10米至100米以内，是近距离通信应用场景的首选。今天我们想跟大家分享小程序连接蓝牙的能力。

目前蓝牙最为普遍的两种规格为蓝牙基础率/增强数据率 (BR/EDR) 和低功耗 (LE) 蓝牙。

蓝牙基础率/增强数据率 (BR/EDR) 是经典的蓝牙协议，常用在对数据传输带宽有一定要求的场景上，比如需要传输音频数据的蓝牙音箱等；

低功耗 (LE) 蓝牙是从蓝牙4.0起支持的协议，特点就是耗电极低、传输速度更快，常用在对续航要求较高且只需小数据量传输的各种智能电子产品中，包括心率监测仪器、体温计、血糖仪、智能穿戴设备、胎压监测和电子烟等等，应用场景广泛，所以小程序在很早的版本（基础库 1.1.0）就优先支持了低功耗蓝牙能力。

我们在开发基于低功耗蓝牙接口的小程序时，需要先理解一下蓝牙在连接和通信过程中的一些概念。

工作模式

低功耗蓝牙协议给设备定义了若干角色，其中最主要的角色是：外围设备（Peripheral）与中心设备（Central）。

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外围设备是用来提供数据，通过不停地向外广播数据，让中心设备发现自己。

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中心设备会扫描外围设备，发现有外围设备存在后，可以与之建立连接，之后就可以使用外围设备提供的服务（Service）。一般而言，手机会担任中心设备的角色，利用外围设备提供的数据进行处理或展示等等。因此，小程序提供低功耗蓝牙接口是默认设定手机为中心设备的。

通信协议

在两个蓝牙设备建立连接之后，双方的数据交互是基于一个叫做 GATT (Generic Attribute Profile) 的规范，根据该规范可以定义出一个个配置文件（Profile），描述该蓝牙设备提供的服务（Service）。

在整个通信过程中，有三个最主要的概念：配置文件（Profile）、服务（Service）、特性（Characteristic）。

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Profile 并不真实存在于蓝牙设备中，它只是被蓝牙标准预先定义的一些 Service 的集合，如果蓝牙设备之间要相互兼容，它们只要支持相同的 Profile 即可。一个蓝牙设备可以支持多个 Profile。

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Service 可以理解为蓝牙设备提供的服务，一个设备可以提供多个服务，比如电量信息服务、系统信息服务等。每个 Service 又包含多个 Characteristic 特性值，比如电量信息服务就会有个 Characteristic 表示电量数据，同时还会有一个 16bit 或 128bit 的 UUID 唯一标识该服务，像微信硬件平台的蓝牙智能灯的主服务 UUID 为 0xFEE7。16 bit 的 UUID 实际上是 128 bit 的缩短版，接收方收到后会补上蓝牙的 UUID 基数，目的是为了提高传输效率。

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Characteristic 是在 GATT 规范中最小的逻辑数据单元，由一个 value 和多个描述特性的 Desciptor 组成。实际上，在与蓝牙设备打交道，主要就是通过读写 Characteristic 的 value 完成。同样的，Characteristic 也是通过一个 16bit 或 128bit 的 UUID 唯一标识。

总结一下，如下图所示，我们可以简单地理解为：每个蓝牙设备可能提供多个 Service，每个 Service 可能有多个 Characteristic，我们根据蓝牙设备的协议用对应的 Characteristic 进行读写即可达到与其通信的目的。

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