移动端开发进阶之蓝牙通讯（二）

news2024/11/15 9:18:33

移动端开发进阶之蓝牙通讯（二）

蓝牙广播是一种无线通讯技术，通过无线电波传输数据；
在蓝牙低功耗（BLE）协议中，广播通信是其重要组成部分，主要有两类使用场景：
单一方向的、无连接的数据通信，数据发送者在广播信道上广播数据，数据接收者扫描、接收数据；
连接的建立；
此外，每个设备在使用时，同一时刻，只会在一个信道进行工作，不会占用其他信道，这样可以有效地避免干扰，即使一个信道存在干扰，另外的信道也可以很好地工作；
在广播间隔上，设备每次广播时，会在3个广播信道发送相同的报文，这种设置能有效地避免干扰，因为即使一个信道存在干扰，另外的信道也可以很好地工作。
蓝牙通讯

一、广播参数

蓝牙广播的系统参数主要包括广播间隔和广播延时；
广播间隔是一个关键参数，其单位是毫秒，范围通常在20ms至10.24s之间，必须是0.625ms的整数倍；
根据不同的Advertising_Type，最小值可能会有所不同，例如，当Advertising_Type为0x02或0x03时，最小值为100ms。
另外，广播延时是在广播事件期间，链路层产生的一个0ms至10ms之间的伪随机时间量，这个延时被添加到两个广播事件之间，目的是为了防止多个设备间的干扰。

二、广播信道

任何带有信息的信号传递都要占用一定的带宽，不可能是一个单一的频率；
以BLE为例，BLE在2.4GHz频段安排了40个信道（channel），中心频率从2402MHz开始，以2MHz为间隔；
一个BLE设备在任一时刻只能选择40个信道之中一个进行发射或监听；
接收方需要在同一信道上监听才可能收到数据包，接收方还需要知道数据包长度才能进行CRC校验，包长度是包含在PDU段内；
BLE4.0和4.2时，信道37、38和39用于advertising；每次广播，会在3个广播信道上发送相同的报文；
广播信道的选择主要考虑了避免与WiFi等其他无线通信系统的干扰，通过将广播信道设置在非标准WiFi信道，可以降低广播通信受到的干扰，提高通信的可靠性和稳定性。

三、广播结构

蓝牙广播的最大长度是37个字节，其中设备地址占用了6个字节，只有31个字节是可用的，这意味着广播数据最大长度为31字节，包括广播内容类型和广播数据；
在有效广播数据长度方面，由于广播数据包的结构和组成较为复杂，实际上可用的有效广播数据长度可能会受到限制，具体有效长度取决于广播内容类型和广播数据的内容，不同的类型和内容对应不同的长度；
一般情况下蓝牙广播数据由以下部分组成：

Preamble：这是一个长度为1字节的标识符，用于表示广播数据包的开始。
Access Address：这是一个长度为4字节的地址，用于标识广播设备。
PDU Header：这是一个长度为2字节的头部信息，包含广播数据包的长度和类型等信息。
Payload Data：这是实际传输的数据，长度和内容根据具体应用而定。
CRC：这是一个长度为3字节的校验码，用于检测数据传输的错误。

其中，PDU（Protocol Data Unit）是协议数据单元，用于传输数据；
PDU Header是PDU的头部信息，包含了PDU的一些基本信息，例如长度和类型等；
Payload Data是实际传输的数据内容，可以是设备名称、Mac地址、服务UUID等信息；
CRC是校验码，用于检测数据传输过程中是否出现了错误；
根据不同的需求配置，广播实际传输的数据也会有相应的不同。

#include <iostream>  
#include <bluetooth/bluetooth.h>  
#include <bluetooth/rfcomm.h>  
#include <bluetooth/sdp.h>  
  
int main() {  
    // 初始化Bluez库  
    int status = bluetooth_init(&bt_context, NULL);  
    if (status != 0) {  
        std::cerr << "Failed to initialize Bluez library." << std::endl;  
        return 1;  
    }  
  
    // 打开默认的RFCOMM通道（1）  
    int channel = 1;  
    int fd = bt_open_channel(channel);  
    if (fd < 0) {  
        std::cerr << "Failed to open RFCOMM channel." << std::endl;  
        return 1;  
    }  
  
    // 开始扫描附近的蓝牙设备  
    const int type = BLUETOOTH_DISCOV_ANY; // 扫描所有类型的设备  
    const int filter = 0; // 不使用过滤器  
    int err = bt_discovery(type, filter, NULL, NULL);  
    if (err != 0) {  
        std::cerr << "Failed to start device discovery." << std::endl;  
        return 1;  
    }  
  
    // 等待设备广播事件  
    struct sockaddr_rc addr = {0};  
    socklen_t len = sizeof(addr);  
    int events = POLLIN; // 等待数据可读的事件  
    int e = poll(&bt_event, 1, -1, &events); // -1 表示无限等待  
    if (e == -1) {  
        std::cerr << "Failed to wait for device discovery event." << std::endl;  
        return 1;  
    }  
  
    // 处理发现的设备广播事件  
    if (bt_event.revents & POLLIN) { // 数据可读事件发生时处理广播数据包  
        char buffer[256]; // 用于存储接收到的广播数据包  
        int bytes_read = recvfrom(bt_event.fd, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr*)&addr, &len); // 接收广播数据包  
        if (bytes_read > 0) { // 处理接收到的数据包  
            std::cout << "Received device broadcast." << std::endl;  
            // 在这里处理广播数据包，例如解析服务UUID等。你可以根据需要添加代码来识别特定的设备和服务。  
            // ...  
            // 应答广播并尝试建立连接的代码也放在这里。具体的实现取决于你希望如何应答和建立连接。你可能需要发送特定的命令或数据来响应设备，然后等待设备的响应以建立连接。这部分代码需要根据具体的设备和协议进行实现。  
        } else { // 处理接收错误的情况  
            std::cerr << "Failed to receive device broadcast." << std::endl;  
        }  
    } else if (bt_event.revents & POLLHUP) { // 处理连接断开事件（如果适用）  
        std::cerr << "RFCOMM channel disconnected." << std::endl;  
    } else if (bt_event.revents & POLLERR) { // 处理其他错误事件（如果适用）  
        std::cerr << "Error on RFCOMM channel." << std::endl;  
    } else { // 处理其他未知事件（如果适用）  
        std::cerr << "Unknown event on RFCOMM channel." << std::endl;  
    }  
  
    // 清理并关闭资源  
    close(bt_event.fd); // 关闭RFCOMM通道的文件描述符  
    bluetooth_cleanup(&bt_context); // 清理Bluez库资源  
    return 0; // 表示成功执行完毕或出现错误导致程序退出，具体取决于前面的错误处理逻辑。你可以根据需要添加更多的错误处理和资源清理逻辑。  
}