#冲刺创作新星# #跟着小白一起学鸿蒙# [八] 蓝牙应用

时间：2022-10-10 15:23:36

蓝牙简介

蓝牙（Bluetooth）是一个短距离无线通信标准，用于在手机、计算机和其他电子设备之间通信。在 Linux 中权威的蓝牙协议栈实现是 BlueZ。其本身自带了很多有用的工具，如bluetoothctl，hcidump和monitor。本章我们主要介绍开源鸿蒙中的蓝牙应用和接口以及和Linux上工具软件bluetoothctl的对比。

经典蓝牙： 在2010年以前，我们谈论的蓝牙就是经典蓝牙（传统蓝牙）。蓝牙1.0/2.0/2.1/3.0都是经典蓝牙，经典蓝牙包括BR，EDR和HS (AMP) 三种模式。蓝牙数据是通过分组形势在空中传输的。

低功耗蓝牙： 2010年，SIG联盟合并了Wibree联盟（注：Wibree联盟由 Nokia 和 Nordic 等创立，旨在为手机周边设备寻找一种更低功耗的无线通信技术，并把Wibree联盟提出的低功耗无线技术重新命名为低功耗蓝牙技术（BLE），从此 BLE 也成了一种蓝牙技术。其实经典蓝牙称谓不准确，在蓝牙4.0规格中，SIG定义了四种蓝牙controller技术：BR，EDR，AMP和LE。由于 LE 是 2010年才提出的，比较新，因此为了说起来方便，人们把之前的 BR/EDR/AMP 技术称为经典蓝牙技术。

蓝牙5.0： 蓝牙5.0是继蓝牙4.2后最新的蓝牙技术标准，蓝牙5.0针对低功耗设备，有着更大的覆盖范围和更快的速度速率，有效距离最远可达300米，是上一代蓝牙4.2的四倍；最大传输速度为24Mbps，且新增了导航功能，对于低功耗的蓝牙设备间的配对优化明显。

开源鸿蒙的蓝牙介绍

在开源鸿蒙里开源鸿蒙有两个部分的相关实现：

蓝牙仓库： https://gitee.com/openharmony/communication_bluetooth

  1. 目录结构
.
├── frameworks				//框架层
│   ├── inner				//native功能实现
│   └── js					//js适配，NAPI实现
├── interfaces				//接口层
│   ├── inner_api			//native api实现
│   └── kits				//d.ts接口定义
├── services				//蓝牙服务
│   ├── bluetooth			//标准系统蓝牙服务
│   └── bluetooth_lite		//小型系统蓝牙服务
└── test
    ├── example				//蓝牙测试应用
    ├── fuzztest
    ├── moduletest
    └── unittest

  1. 功能介绍

    提供蓝牙BR、EDR和LE的主要功能支持。如: enableBluetooth，disableBluetooth, pairDevice, getLocalName, getPairedDevices, startBluetoothDiscovery, stopBluetoothDiscovery以及蓝牙事件监听，比如：bluetoothDeviceFind， boneStateChange， pinRequired， stateChange。

设置仓库： https://gitee.com/openharmony/applications_settings

  1. 目录结构
.
├── product
│   ├── phone
│   │   └── src
│   │       └── main
│   │           ├── ets
│   │           │   ├── Application
│   │           │   ├── controller
│   │           │   ├── MainAbility
│   │           │   ├── model
│   │           │   ├── pages
│   │           │   ├── res
│   │           │   └── resources
│   │           ├── module.json5
│   │           └── resources
│   │               ├── base
│   │               ├── en_US
│   │               ├── phone
│   │               ├── rawfile
│   │               └── zh_CN
├── README.md
├── README_zh.md
└── signature
    └── settings.p7b

  1. 功能介绍

    application_settings是一个hap应用，其中有一部分是蓝牙对应的配置，提供基本的功能如：蓝牙开关，蓝牙搜索，蓝牙配对（取消配对）等功能。

开源鸿蒙的蓝牙实验

蓝牙测试应用地址： https://gitee.com/openharmony/communication_bluetooth/tree/master/test/example/BluetoothTest

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  1. 蓝牙简单的验证流程：扫描

    graph LR
on[开启蓝牙] --> setBluetoothScanMode[设置蓝牙模式] --> onBluetoothDeviceFind[注册蓝牙发现回调] --> startBluetoothDiscovery[蓝牙发现]

    //引入d.ts声明，同时在napi层调起bluetooth模块实例
import bluetooth from '@ohos.bluetooth';
……
//蓝牙使能
bluetooth.enableBluetooth();
//设置蓝牙模式：SCAN_MODE_CONNECTABLE_GENERAL_DISCOVERABLE，可连接，可被发现；0，一直，注意这个时间的单位是毫秒，如果需要设置一个功能启用时间务必注意，否则很短时间后设置的模式就会失效；
bluetooth.setBluetoothScanMode(ScanMode.SCAN_MODE_CONNECTABLE_GENERAL_DISCOVERABLE, 0);
//监听状态变化，如果状态变化则进行回调通知
bluetooth.on('stateChange', (data) => {
    this.btStateMessage = 'STATE: ';
    switch (data) {
        case 0:
            this.btStateMessage += 'STATE_OFF';
            break;
        case 1:
            this.btStateMessage += 'STATE_TURNING_ON';
            break;
        case 2:
            this.btStateMessage += 'STATE_ON';
            break;
        case 3:
            this.btStateMessage += 'STATE_TURNING_OFF';
            break;
        case 4:
            this.btStateMessage += 'STATE_BLE_TURNING_ON';
            break;
        case 5:
            this.btStateMessage += 'STATE_BLE_ON';
            break;
        case 6:
            this.btStateMessage += 'STATE_BLE_TURNING_OFF';
            break;
        default:
            this.btStateMessage += '未知状态';
            break;
    }
})
//接收bluetooth发现设备的返回
bluetooth.on('bluetoothDeviceFind', (data: Array<string>) => {
    LogUtil.info(`${this.TAG} subscribeBluetoothDeviceFind->deviceFind return:${JSON.stringify(data)}`);
})
//开始bluetooth发现
bluetooth.startBluetoothDiscovery();

  2. 蓝牙简单的验证流程：配对

    graph LR
on[开启蓝牙] --> setBluetoothScanMode[设置蓝牙模式] --> onPairedRequest[注册蓝牙配对回调] --> startBluetoothDiscovery[蓝牙配对]

    import bluetooth from '@ohos.bluetooth';
……
//蓝牙使能
bluetooth.enableBluetooth();
//设置蓝牙模式：SCAN_MODE_CONNECTABLE_GENERAL_DISCOVERABLE，可连接，可被发现；0，一直；
bluetooth.setBluetoothScanMode(ScanMode.SCAN_MODE_CONNECTABLE_GENERAL_DISCOVERABLE, 0);
//接收bluetooth配对的返回
bluetooth.on('pinRequired', (data: {
                             deviceId: string;
                             pinCode: string;
                             }) => {
    LogUtil.info(`${this.TAG} subscribePinRequired->pinRequired return:${JSON.stringify(data)}`);
    //确认配对
    bluetooth.setDevicePairingConfirmation(deviceId,  pindCode)
})
//开始bluetooth配对
bluetooth.pairDevice(deviceMacAddress);
//获取bluetooth配对设备
let pairedDeviceList = bluetooth.getPairedDevices

Linux上的蓝牙对比实验

蓝牙的测试是需要有对应的测试对象的，简单的配对等功能我们可以用现在的智能手机进行，但是如果稍微复杂的功能我们可能就需要一种特殊的方法，后面我们就简单谈谈利用ubuntu上安装bluez工具进行测试的方法。

环境配置与安装

修改镜像资源配置为阿里源

sudo gedit /etc/apt/sources.list

//默认的链接为：https://developer.aliyun.com/mirror/ubuntu
//修改 etc/apt/sources.list 为
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse

# deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse
# deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse

APT安装bluez

sudo apt install bluez

Linux终端安装和使用BlueZ（提供bluetoothctl实用程序)，它为核心的蓝牙层和协议提供支持，它灵活、高效并且使用模块化实现。BlueZ具有的主要功能：完整的模块化实施、对称多处理安全、多线程数据处理、支持多个蓝牙设备、真正的硬件抽象、所有层的标准插座接口、设备和服务级别的安全支持。

了解bluez命令

控制台

  1. 检查蓝牙状态

在添加蓝牙设备之前，计算机上的蓝牙服务必须已启动并正在运行。可以在systemctl命令的帮助下进行检查。

 sudo systemctl status bluetooth

如果蓝牙服务状态未激活，则必须先启用它。然后启动服务，以便在启动计算机时自动启动。

 sudo systemctl enable bluetooth
 sudo systemctl start bluetooth
  1. 使用蓝牙设备之前先检查有没有被 rfkill 禁用。

rfkill命令的功能是管理系统中的蓝牙和WIFI设备。rfkill命令是一个内核级别的管理工具，可以打开或关闭系统中的蓝牙和WIFI功能。

语法格式： rfkill [参数] 设备名

常用参数：

list 列出可用设备
block 关闭设备
unblock 打开设备

  1. 使用bluetoothctl连接到蓝牙设备

    1. bluetooth

    bluetoothctl — 在 shell 中配对设备是最简单可靠的方法之一。

    Bluetoothctl是用于控制蓝牙设备的交互式且易于使用的工具。它是在基于Linux的操作系统上管理蓝牙的主要实用程序。实质上是由bluez源码下的client目录的相关文件编译生成的可执行程序(命令)。bluetoothctl 主要是bluez官方提供的一个命令行交互的一个客户端，用于和bluetoothd的通信进行BLE广播包的设置、BLE相关配置、创建服务、特征等. 具体的功能请打开终端，运行bluetoothctl 进行查看。

    1. 启动bluetoothctl交互式命令：

    bluetoothctl是一个交互式实用程序。通常应该使用交互式模式，操作起来更快，更容易。要进入交互方式，只需运行不带参数的bluetoothctl命令，要退出蓝牙交互模式，只需在提示中键入exit 。

    $ bluetoothctl

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    查看controller

    $ [bluetoothctl]#  list

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查看controller的属性

$ [bluetoothctl]# show

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  1. 打开蓝牙适配器：

    [bluetooth]# default-agent //设置默认代理

    Default agent request successful

    [bluetooth]# power on //打开

    Changing power on succeeded

  2. help

  • 输入help命令以获取可用命令的列表

    [bluetooth]# help
Menu main:
Available commands:
//命令                                             //命令功能的解释    
-------------------
advertise                                         Advertise Options Submenu
scan                                              Scan Options Submenu
gatt                                              Generic Attribute Submenu
list                                              List available controllers
show [ctrl]                                       Controller information
select <ctrl>                                     Select default controller
devices                                           List available devices
paired-devices                                    List paired devices
system-alias <name>                               Set controller alias
reset-alias                                       Reset controller alias
power <on/off>                                    Set controller power
pairable <on/off>                                 Set controller pairable mode
discoverable <on/off>                             Set controller discoverable mode
discoverable-timeout [value]                      Set discoverable timeout
agent <on/off/capability>                         Enable/disable agent with given capability
default-agent                                     Set agent as the default one
advertise <on/off/type>                           Enable/disable advertising with given type
set-alias <alias>                                 Set device alias
scan <on/off>                                     Scan for devices
info [dev]                                        Device information
pair [dev]                                        Pair with device
trust [dev]                                       Trust device
untrust [dev]                                     Untrust device
block [dev]                                       Block device
unblock [dev]                                     Unblock device
remove <dev>                                      Remove device
connect <dev>                                     Connect device
disconnect [dev]                                  Disconnect device
menu <name>                                       Select submenu
version                                           Display version
quit                                              Quit program
exit                                              Quit program
help                                              Display help about this program
export                                            Print environment variables

主菜单下的功能

  1. 子菜单

menu + "子菜单名"：进入子菜单，目前有advertise、scan、gatt三个子菜单，分别用于设置BLE广播信息、扫描过滤、GATT设置。如 menu advertise/scan/gatt，功能在下面的子菜单功能测试中

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进入每个子菜单后，使用back返回主菜单，才可以重新进入新的子菜单。

  1. 进行扫描以检测你的蓝牙设备：要主动搜索可以连接的蓝牙设备
# scan on

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当运行上面的命令时，PC将查找并列出系统可以访问的所有蓝牙设备。

所有蓝牙设备都标记为设备，后跟它们各自的媒体访问控制（MAC）地址，这是网络上设备的唯一标识符。 MAC地址的格式为XX：XX：XX：XX：XX：XX 。 Bluetoothctl还在上面的输出中显示设备的名称。

要使蓝牙适配器可被其他设备发现，请使用以下命令：

 [bluetoothctl]# discoverable on

4、与发现的蓝牙设备配对：

 [bluetoothctl]# pair DC:A6:32:74:A5:AF

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除了与蓝牙设备配对外，还可以选择信任设备，以便之后的配对可以自动完成无需验证。

 [bluetoothctl]# trust DC:A6:32:74:A5:AF

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可以通过发出以下命令来取消对设备的信任：

 [bluetoothctl]# untrust DC:A6:32:74:A5:AF

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可以使用以下命令列出计算机蓝牙范围内的设备：

 [bluetoothctl]# devices

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可以通过运行以下命令查看当前与系统配对的设备：

 [bluetoothctl]# paired-devices

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可以通过运行以下命令查看当前版本：

[bluetooth]# version
Version 5.53

可以通过运行以下命令更改别名：

[bluetooth]# system-alias 别名

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可以通过运行以下命令重置别名

[bluetooth]# reset-alias

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查看环境变量

[bluetooth]# export

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交互实例

实际的步骤取决于设备和它的输入功能。以下是使用 配对设备的一般步骤。bluetoothctl

运行 交互命令。输入 来获取帮助。bluetoothctl``help

  1. （可选操作）使用选择一个默认的蓝牙接收器。select *MAC_address*
  2. 使用命令打开蓝牙。蓝牙默认是关闭的，并且重启之后默认也会关闭，参照[#开机后自动启动#]power on
  3. 使用命令获得要配对的设备的MAC地址。devices
  4. 如果设备没有出现在上一步的列表中，使用命令去搜索发现所有可配对的设备。scan on
  5. 使用命令去结束搜索。scan off
  6. 使用命令 打开代理或者选择一个特定的代理：如果在 命令后按下两次 tab 键，应该就能看到可用代理的列表。蓝牙代理用于管理蓝牙"配对码"。它可以回复外部发来的"配对码"，也可以主动发送。。agent onagentdefault-agent`
  7. 使用命令配对设备（可用 tab 键补全 MAC 地址）。pair *MAC_address*
  8. 手动将设备添加到信任列表，如果配对设备不需要 PIN。使用命令 。trust *MAC_address*
  9. 使用命令建立连接。connect *MAC_address* 
$ bluetoothctl
[NEW] Controller AC:1E:9E:0B:2E:63 hostname [default]
[bluetooth]# agent KeyboardOnly
Agent registered

[bluetooth]# default-agent
Default agent request successful

[bluetooth]# power on
Changing power on succeeded
[CHG] Controller AC:1E:9E:0B:2E:63 Powered: yes

[bluetooth]# scan on
Discovery started
[CHG] Controller AC:1E:9E:0B:2E:63 Discovering: yes
[NEW] Device AC:1E:9E:0B:2E:63 device name
[CHG] Device AC:1E:9E:0B:2E:63 LegacyPairing: yes

[bluetooth]# pair AC:1E:9E:0B:2E:63
Attempting to pair with AC:1E:9E:0B:2E:63
[CHG] Device AC:1E:9E:0B:2E:63 Connected: yes
[CHG] Device AC:1E:9E:0B:2E:63 Connected: no
[CHG] Device AC:1E:9E:0B:2E:63 Connected: yes
Request PIN code
[agent] Enter PIN code: 1234
[CHG] Device AC:1E:9E:0B:2E:63 Paired: yes
Pairing successful
[CHG] Device AC:1E:9E:0B:2E:63 Connected: no

[bluetooth]# connect AC:1E:9E:0B:2E:63
Attempting to connect to AC:1E:9E:0B:2E:63
[CHG] Device AC:1E:9E:0B:2E:63 Connected: yes
Connection successful

advertise菜单下的功能

[bluetooth]# menu advertise
Menu advertise:
Available commands:
//命令                                             //命令功能的解释    
-------------------
uuids [uuid1 uuid2 ...]                           Set/Get advertise uuids
service [uuid] [data=xx xx ...]                   Set/Get advertise service data
manufacturer [id] [data=xx xx ...]                Set/Get advertise manufacturer data
data [type] [data=xx xx ...]                      Set/Get advertise data
discoverable [on/off]                             Set/Get advertise discoverable
discoverable-timeout [seconds]                    Set/Get advertise discoverable timeout
tx-power [on/off]                                 Show/Enable/Disable TX power to be advertised
name [on/off/name]                                Configure local name to be advertised
appearance [on/off/value]                         Configure custom appearance to be advertised
duration [seconds]                                Set/Get advertise duration
timeout [seconds]                                 Set/Get advertise timeout
secondary [1M/2M/Coded]                           Set/Get advertise secondary channel
clear [uuids/service/manufacturer/config-name...] Clear advertise config
back                                              Return to main menu
version                                           Display version
quit                                              Quit program
exit                                              Quit program
help                                              Display help about this program
export                                            Print environment variables

scan菜单下的功能

[bluetooth]# menu scan
Menu scan:
Available commands:
//命令                                             //命令功能的解释    
-------------------
uuids [all/uuid1 uuid2 ...]                       Set/Get UUIDs filter
rssi [rssi]                                       Set/Get RSSI filter, and clears pathloss
pathloss [pathloss]                               Set/Get Pathloss filter, and clears RSSI
transport [transport]                             Set/Get transport filter
duplicate-data [on/off]                           Set/Get duplicate data filter
discoverable [on/off]                             Set/Get discoverable filter
clear [uuids/rssi/pathloss/transport/duplicate-data/discoverable] Clears discovery filter.
back                                              Return to main menu
version                                           Display version
quit                                              Quit program
exit                                              Quit program
help                                              Display help about this program
export                                            Print environment variables

gatt菜单下的功能

[bluetooth]# menu gatt
Menu gatt:
Available commands:
//命令                                             //命令功能的解释    
-------------------
list-attributes [dev/local]                       List attributes
select-attribute <attribute/UUID>                 Select attribute
attribute-info [attribute/UUID]                   Select attribute
read [offset]                                     Read attribute value
write <data=xx xx ...> [offset] [type]            Write attribute value
acquire-write                                     Acquire Write file descriptor
release-write                                     Release Write file descriptor
acquire-notify                                    Acquire Notify file descriptor
release-notify                                    Release Notify file descriptor
notify <on/off>                                   Notify attribute value
clone [dev/attribute/UUID]                        Clone a device or attribute
register-application [UUID ...]                   Register profile to connect
unregister-application                            Unregister profile
register-service <UUID> [handle]                  Register application service.
unregister-service <UUID/object>                  Unregister application service
register-includes <UUID> [handle]                 Register as Included service in.
unregister-includes <Service-UUID><Inc-UUID>      Unregister Included service.
register-characteristic <UUID> <Flags=read,write,notify...> [handle] Register application characteristic
unregister-characteristic <UUID/object>           Unregister application characteristic
register-descriptor <UUID> <Flags=read,write...> [handle] Register application descriptor
unregister-descriptor <UUID/object>               Unregister application descriptor
back                                              Return to main menu
version                                           Display version
quit                                              Quit program
exit                                              Quit program
help                                              Display help about this program
export                                            Print environment variables

要取消蓝牙设备的配对，使用remove命令，如下所示：

 bluetoothctl remove FC:69:47:7C:9D:A3

可以使用bluetoothctl将设备与系统断开连接：

 bluetoothctl disconnect FC:69:47:7C:9D:A3

如果希望阻止特定设备连接到系统，则可以使用block命令，后跟该设备的MAC地址。

 bluetoothctl block FC:69:47:7C:9D:A3

要取消阻止设备，只需将上述命令中的单词block替换为unblock即可。

bluez功能对应着鸿蒙程序中的功能

功能说明 bluez功能 开源鸿蒙接口
蓝牙开关 power on/off enableBluetooth/disableBluetooth
配对 pair [dev] pairDevice
设置可被发现的 pairable/discoverable <on/off> setBluetoothScanMode
设置蓝牙名称 system-alias <name> setLocalName
注意：bluez开机后自动启动

将如下代码添加至main.conf，蓝牙可以自动启动：

/etc/bluetooth/main.conf
[Policy]
AutoEnable=true
注意：bluez启动后自动可被发现

如果设备总是可见或者可以直接连接：

/etc/bluetooth/main.conf
[General]
DiscoverableTimeout = 0

#冲刺创作新星# #跟着小白一起学鸿蒙# [八] 蓝牙应用

总结

  1. HAP应用调用系统模块就是import bluetooth from '@ohos.bluetooth'，其他内容可以从interface/sdk-js/api/@ohos.xxx.d.ts里查找；在DevEco工具里openharmony的sdk默认路径AppData\Local\OpenHarmony\Sdk\ets\3.1.7.7\api文件夹下也可以找.d.ts；
  2. 开源鸿蒙的蓝牙功能和linux上的bluez大多数功能相同，可以进行对比验证比较两边的差距；

想了解更多关于开源的内容，请访问：

51CTO 开源基础软件社区

https://ost.51cto.com/#bkwz

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