笔记[蓝牙] 蓝牙协议及其用法蓝牙设备的五种状态就绪态广播态连接态发起态扫描态设备上电后，蓝牙芯片进入就绪态

蓝牙设备的五种状态

就绪态
广播态
连接态
发起态
扫描态

设备上电后，蓝牙芯片进入就绪态，发起广播就会进入广播态，如果被别的设备连接，就会进入连接态；断开连接就会重新进入就绪态。

蓝牙主机设备可以在就绪态发起扫描，进入扫描态；如果发现需要连接的设备发起连接，进入发起连接态，如果对方接受连接，则双方都进入连接态

蓝牙的基本操作

创建蓝牙对象
打开蓝牙
开始广播，进入广播态，只有广播态的蓝牙设备才能被搜索到。
打开手机连接该设备，则进入连接态

在蓝牙的各种状态转换时，需要使用中断函数处理蓝牙的状态变化，并进行相应的操作

from bluetooth import BLE
from machine import Pin
ble = BLE()
ble.active(True)

led = Pin(2, Pin.OUT)

led.on()
// 开始广播
ble.gap_advertise(
    100, 
    adv_data = b'\x02\x01\x05\x05\x09x42\x69\x62\x69',
    resp_data = b'\x06\xFF\x41\x42\x43\x44\x45')

def ble_ieq(event, data): # 蓝牙中断函数
    if event == 1:        # 蓝牙已连接，设备进入连接态
      led.off()
    elif event == 2:      # 蓝牙断开连接，进入就绪态
        // 重新发起广播
        ble.gap_advertise(
            100, 
            adv_data = b'\x02\x01\x05\x05\x09x42\x69\x62\x69',
        resp_data = b'\x06\xFF\x41\x42\x43\x44\x45')
        led.off()

ble.irq(ble_irq)

蓝牙服务的特性

应用层：作为蓝牙的应用开发者，我们只需要关注这一层即可
协议栈：由芯片原厂实现
物理层：由芯片原厂实现

蓝牙设备在应用层是通过服务和特性来实现，一个蓝牙设备可以包含若干个服务，没个服务可以包含若干个特性，每个特性可以包含读写通知。每个服务和特性都要有一个UUID。

UUID：蓝牙组织定义的，用于区分每个服务和特性的标识符，从长度128Bit（16字节）

这种UUID太长，蓝牙组织定义了一个UUID基地址，允许使用16Bit的UUID与该地址拼接形成128Bit UUID

我们如何构建一个应用程序呢？

这里描述的是构建一个应用程序，包含一个服务，服务包含两个特性，特性A包含可读可通知，特性B包含可读可写

from bluetooth import BLE

ble = BLE()
ble.active(True)

SERVER_1_UUID = bluetooth.UUID(0x9011)
CHAR_A_UUID = bluetooth.UUID(0x9012)
CHAR_B_UUID = bluetooth.UUID(0x9013)

# 设置特性的读写权限
CHAR_A = (CHAR_A_UUID, bluetooth.FLAG_READ | ubluetooth.FLAG_NOTIFY,)
CHAR_A = (CHAR_A_UUID, bluetooth.FLAG_READ | ubluetooth.FLAG_WRITE,)

# 将特性A和特性B放入服务1中
SERVER_1 = (SERVER_1_UUID, (CHAR_A, CHAR_B,),)
# 把服务1放入服务集合中
SERVICES = (SERVER_1, )

# 注册服务到gatts
((char_a, char_b),) = ble.gatts_register_services(SERVICES)

# 开启广播
ble.gap_advertise(
    100, 
    adv_data = b'\x02\x01\x05\x05\x09x42\x69\x62\x69')


def ble_ieq(event, data): # 蓝牙中断函数
    if event == 1:        # 蓝牙已连接，设备进入连接态
      led.off()
    elif event == 2:      # 蓝牙断开连接，进入就绪态
        // 重新发起广播
        ble.gap_advertise(
            100, 
            adv_data = b'\x02\x01\x05\x05\x09x42\x69\x62\x69')
        led.off()

ble.irq(ble_irq)

练习

蓝牙数据的收发

蓝牙的通讯是基于一个个特性实现的，每一个特性都可以被看作一个数据点。数据的收发都需要依托于这些数据点，对数据点的操作方法有如下五种类型。

Read
Write
Write With No Response
Notify
Indicate

以蓝牙和手机通信作为讲解，设备作为从机，蓝牙作为主机，讲解特性

读操作：就是手机读取设备中某个特性的值写操作：手机修改设备中某个特性的值，需要设备回应

Write With No Response与写操作类似，就是写完后不需要设备回应

Notify：设备中的某个值变化，同志手机读取某个特性的数据，需要在手机端，订阅相应的通知才有效。

Indicate：与Notify操作类似，不同之处在于Indicate需要手机回应，Notify则不需要。

# 在中断函数中加入事件来处理这些
def ble_ieq(event, data): # 蓝牙中断函数
    if event == 1:        # 蓝牙已连接，设备进入连接态
      pass
    elif event == 2:      # 蓝牙断开连接，进入就绪态
        // 重新发起广播
        ble.gap_advertise(
            100, 
            adv_data = b'\x02\x01\x05\x05\x09x42\x69\x62\x69')
   elif event == 3:                              # 收到Write请求时，触发该事件
       conn_handle, char_handle = data
       buffer = ble.gatts_read(char_handle)      # 读取手机输入的数据
       print(buffer)                             # 打印输入的数据   
       if buffer == b'A':                        # 如果受到字母A
          ble.gatts_notify(0, char_handle, b'b') # 返回字母B, 手机端打开订阅功能才能受到字母B

总结

低功耗蓝牙通讯是基于特性完成的
常用的通讯方式有Read, Write, Notify
手机端订阅才能受到 Notify

作业

手机蓝牙控制 LED 亮灭 Write 字母A： LED亮 Write 字母B： LED灭

蓝牙组织联盟定义好的UUID

联盟已经定义好了常用的蓝牙设备UUID比如手表，心率，温度，湿度等。

想要知道这两个特性的值如何设置，需要查阅另一份文档GATT Specification Supplement

比如湿度是16位无符号类型数据，单位为 0.01%，范围是 0.00-100.00

温度是16位有符号类型数据, 单位为 0.01，范围是 -273.15-327.67

from ublutooth import BLE

ble = BLE()
ble.active(True)

SERVER_1_UUID = ubluetooth.UUID(0x081A)
CHAR_A_UUID = ubluetooth.UUID(0x2A6E)
CHAR_B_UUID = ubluetooth.UUID(0x2A6F)
# 设置蓝牙特性
CHAR_A = (CHAR_A_UUID, ubluetooth.FLAG_READ | ubluetooth.FLAG_WRITE | ubluetooth.FLAG_NOTIFY,)
CHAR_B = (CHAR_B_UUID, ubluetooth.FLAG_READ | ubluetooth.FLAG_WRITE,)

SERVER_1 = (SERVER_1_UUID, (CHAR_A, CHAR_B,),)              # 把特性A和特性B放入服务1
SERVICES = (SERVER_1,)                                      # 把服务1放入服务集合中

((char_a, char_b),) = ble.gatts_register_services(SERVICES) # 注册服务到gatts中

ble.gatts_write(char_b,b'\x34\x12') # 小端模式 湿度数据 1234
ble.gatts_write(char_b,b'\x24\x10') # 小端模式 温度数据 1024

如何读取蓝牙电池电量信息呢??

SPP协议（蓝牙实现串口数据透传）

市面上的HC-05蓝牙透传模块，采用的就是经典蓝牙的SPP协议，低功耗蓝牙并未定义SPP协议标准

我们可以定义一个服务和特性，来实现类似于SPP的功能

import ubluetooth
from ubluetooth import BLE
from machine import UART, Pin
# 使用串口1
uart1 = UART(1, baudrate=115200, tx= 23, rx=22)

ble = BLE()      # 创建蓝牙对象
ble.active(True) # 打开蓝牙
SPP_SERVER_UUID = ubluetooth.UUID('035892AB-EDCB-5678-4321-A1B2C3D4E5F6') # 服务UUID
SPP_CHAR_UUID = ubluetooth.UUID('035892AB-EDCB-5678-4321-A1B2C3D4E5F7')   # 特性UUID

SPP_CHAR = (SPP_CHAR_UUID, ubluetooth.FLAG_WRITE | ubluetooth.FLAG_NOTIFY,) # 创建特性

SPP_SERVER = (SPP_SERVER_UUID, (SPP_CHAR,),) # 把特性A和特性B放入服务1
SERVICES = (SPP_SERVER,)
((spp_char,),) = ble.gatts_register_services(SERVICES) # 注册服务到gatts

def ble_irq(event,data):
    if event ==1 :
    elif event == 2:
    elif event ==3: # Write事件
        conn_handle, char_handle = data
        buffer = ble.gatts_read(char_handle) # 读取数据
        uart1.write(buffer) # 通过串口输出

while True:
    if uart1.any !=0:
      r = uart1.read()                 # 读取串口数据
      ble.gatts_notify(0, spp_char, r) # 通过蓝牙Notify发送给手机，实现数据发送