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微信小程序 BLE 根底事务接口封装

邻居的猫1个月前 (12-09)移动端开发225

写在前面：本文所述未必契合当时最新景象（包括蓝牙技能开展、微信小程序接口迭代等）。

微信小程序为蓝牙操作供给了许多接口，但在实践开发进程中，会发现躲藏了不少坑。现在干流蓝牙运用都是依据低功耗蓝牙（BLE）的，本文介绍相关的几个根底接口，并对其进行封装，便于事务层调用。

蓝牙开展

在开发蓝牙运用程序之前，有必要对蓝牙这项技能做大致了解。

经典蓝牙

一种短间隔无线通讯规范，运转在 2.4GHz 频段，首要用于两个设备之间的数据传输。

一般将蓝牙 4.0 之前的版别称为经典蓝牙，其传输速率在 1-3Mbps 之间。尽管有着不错的传输速率，但因为功耗较大，难以满意移动终端和物联网的需求，逐步被更先进的版别所替代。‌

低功耗蓝牙（BLE）

蓝牙 4.0‌ 引入了低功耗蓝牙（BLE）技能，其最大数据吞吐量仅为1Mbps，但相对经典蓝牙，BLE 具有超低的运转功耗和待机功耗。

BLE 的低功耗是怎么做到的呢？首要是减缩播送通道数量（由经典蓝牙的 16-32个，减缩为 3 个）、缩短播送射频敞开时刻（由经典蓝牙的 22.5ms，削减到 0.6-1.2ms）、深度睡觉形式及针对低功耗场景优化了协议栈等，此处不赘述。

当时最新版别

‌当时大版别是蓝牙 5.0，传输速度达到了 24Mbps，是 4.2 版别的两倍，有用作业间隔可达 300 米，是 4.2 版别的四倍。低功耗形式下的传输速度上限为 2Mbps，适合于影音级运用，如高清晰度音频解码协议的运用。

蓝牙特征值

GATT（Generic Attribute Profile）协议界说了蓝牙设备之间的通讯办法，其间单个服务（Service）能够包括多个特征值（Characteristic），每个服务和特征值都有特定的‌ UUID 来仅有标识。特征值是蓝牙设备中用于存储和传输数据的根本单元，每个特征值都有其特定的特点和值。

特点协议（ATT）界说数据的检索，答应设备露出数据给其他设备，这些数据被称为特点（attribute）。

经过特点能够设置特征值操作类型，如读取、写入、告诉等，操作目标即为特征值的值（value）。一个特征值能够一起具有多种操作类型。

为了完成数据的传输，服务需求露出两个首要的特征值：write和‌notify 或 indication。write 特征值用于接纳数据，而 notify 特征值用于发送数据。这些特征值类型为 bytes，而且一次传输的数据长度能够依据不同的特征值类型有所不同。

小程序接口封装

需求知道的是，尽管蓝牙是敞开协议，但因为苹果 IOS 体系的封闭规划，现在苹果设备无法与 Android 及其它渠道设备经过蓝牙相连。

本文描绘皆依据 Android 渠道。

要害接口

运用蓝牙传输数据都会触及以下进程及接口：

激活设备蓝牙（如在手机上点按蓝牙图标）；
wx.openBluetoothAdapter：初始化小程序蓝牙模块；
查找外围设备
1. wx.onBluetoothDeviceFound：监听查找到新设备的事情；
2. wx.startBluetoothDevicesDiscovery：开端查找邻近设备；
3. wx.stopBluetoothDevicesDiscovery：找到待连的对手设备后间断查找；
wx.createBLEConnection：衔接 BLE 设备；
接纳数据
1. wx.notifyBLECharacteristicValueChange：为下一进程做衬托（留意：有必要对手设备的特征支撑 notify 或许 indicate 才能够成功调用）；
2. wx.onBLECharacteristicValueChange：监听对手设备特征值改变事情，能够获得改变后的特征 value，如此数据就从对手设备传递过来了；
wx.writeBLECharacteristicValue：向对手设备特征值中写入二进制数据（留意：有必要对手设备的特征支撑 write 才能够成功调用）；
wx.closeBLEConnection：断开衔接；
wx.closeBluetoothAdapter：封闭小程序蓝牙模块；
封闭设备蓝牙。

坑及留意点（仅限于笔者依据开发进程运用到的机型调查记载，未必有普遍性）：

wx.onBluetoothDeviceFound 这个办法只能找到新的蓝牙设备，之前查找过的在部分安卓机型上，不当作新的蓝牙设备，因而从头查找不到。这种状况，要么重启小程序蓝牙模块或许重启小程序，或许运用wx.getBluetoothDevices获取在蓝牙模块收效期间一切查找到的蓝牙设备。
衔接未必能一次成功，需求多连几回。
每次衔接最好能重启 BluetoothAdapter，不然在后续 wx.notifyBLECharacteristicValueChange 时简单报 10005-没有找到指定特征过错。
若小程序在之前已有查找过某个蓝牙设备，并成功树立衔接，可直接传入之前查找获取的 deviceId 直接测验衔接该设备，无需再次进行查找操作。
体系与蓝牙设备会约束蓝牙 4.0 单次传输的数据巨细，超越最大字节数后会产生写入过错，主张每次写入不超越 20 字节。
一旦进程中呈现任何反常，就有必要断开衔接重连，不然后续会一向报 notifyblecharacteristicValuechange:fail: no characteristic 过错

首要代码

注：本文代码块为笔者暂时盲敲，仅作参阅。

界说一个东西目标

const ble = {}

因为或许会遇到的各类问题，咱们先大局界说运转时反常枚举和 throw/handle 办法，以免后边遇到反常处理各写各的。

const ble = {
  errors: {
    OPEN_ADAPTER: '敞开蓝牙模块反常',
    CLOSE_ADAPTER: '封闭蓝牙模块反常',
    CONNECT: '蓝牙衔接反常',
    NOTIFY_CHARACTERISTIC_VALUE_CHANGE: '注册特征值改变反常',
    WRITE: '发送数据反常',
    DISCONNECT: '断开蓝牙衔接反常',
    //...
  },

  _throwError(title, err) {
    //... 能够考虑在这里调用 wx.closeBLEConnection

    if (err) {
      err.title = title
      throw err
    }
    throw new Error(title)
  },

蓝牙衔接。留意到这是个有限递归办法，且每次衔接都先重启 BluetoothAdapter，原因请看上节。

/** 
   * @param {string} deviceId 设备号
   * @param {int} tryCount 已测验次数
   */
  async connectBLE(deviceId, tryCount = 5) {
    await wx.closeBluetoothAdapter().catch(err => { ble._throwError(this.errors.CLOSE_ADAPTER, err) })
    await wx.openBluetoothAdapter().catch(err => { ble._throwError(this.errors.OPEN_ADAPTER, err) })
    await wx.createBLEConnection({
      deviceId: deviceId,
      timeout: 5000
    })
      .catch(async err => {
        if (err.errCode === -1) { //蓝牙已是衔接状况
          // continue work
        } else {
          console.log(`第${6 - tryCount}次蓝牙衔接犯错`, err.errCode, err.errMsg)
          tryCount--
          if (tryCount === 0) {
            ble._throwError(this.errors.CONNECT, err)
          } else {
            await ble.connectBLE(deviceId, tryCount)
          }
        }
      })
      //蓝牙衔接成功
  },

衔接成功后，或许需求监听对手设备，用于接纳其传过来的数据。

  async onDataReceive(deviceId, serviceId, characteristicId, callback) {
    await wx.notifyBLECharacteristicValueChange({
      deviceId: deviceId,
      serviceId: serviceId,
      characteristicId: characteristicId,
      state: true
    }).catch(err => { ble._throwError(this.errors.NOTIFY_CHARACTERISTIC_VALUE_CHANGE, err) })

    wx.onBLECharacteristicValueChange(res => {
      let data = new Uint8Array(res.value)
      callback(data)
    })
  },

发送数据，须切片，每次发送不多于 20字节。此处增加了在固定时长内的重试机制。

  /** 
   * @param {Uint8ClampedArray} data 待发送数据
   * @param {boolean} holdConnWhenDone 发送结束后是否坚持衔接
   */
  async send(deviceId, serviceId, characteristicId, data, holdConnWhenDone = false) {
    let idx = 0 //已传输字节数
    let startTime = Date.now(),
      duration = 800 //发送失利重试持续时刻  
    while (idx < data.byteLength) {
      await wx.writeBLECharacteristicValue({
        deviceId: deviceId,
        serviceId: serviceId,
        characteristicId: characteristicId,
        value: data.slice(idx, idx += 20).buffer
      })
        .then(_ => startTime = Date.now()) //成功则now重置
        .catch(err => {
          if (Date.now() - startTime >= duration) {
            ble._throwError(this.errors.WRITE, err)
          } else {
            //重试
            idx -= 20
          }
        })
    }
    if (!holdConnWhenDone)
      await wx.closeBLEConnection({ deviceId: deviceId }).catch(err => { ble._throwError(this.errors.DISCONNECT, err) })
  }

在实践项目中，或许需求在每次发送数据片之后得到对手设备呼应后，依据呼应决议重发（校验过错或呼应超时等）、间断（设备繁忙）、仍是接着发送下一个数据片。这种状况则需合作 onDataReceive 办法协同作业，向其传入适宜的 callback 参数，此处不赘述。