小程序蓝牙开发框架
wx-simple-bluetooth
名称：wx-simple-bluetooth
适用平台：微信小程序
蓝牙：低功耗蓝牙
这个项目从蓝牙连接、蓝牙协议通信、状态订阅及通知三个层面进行设计，可以很方便的定制您自己的小程序的蓝牙开发。主要功能如下：
!!!需要先开启微信开发工具的增强编译!!!
这个项目从蓝牙连接、蓝牙协议通信、状态订阅及通知三个层面进行设计，可以很方便的定制您自己的小程序的蓝牙开发。主要功能如下:
以下是在手机开启了蓝牙功能、GPS以及微信定位权限的情况下：
- 执行
getAppBLEManager.connect()会自动扫描周围的蓝牙设备，每350ms扫描一次，在该次内连接信号最强的设备。 - 可设置扫描周边蓝牙设备时，主
service的uuid列表，以及对应的用于通信的服务id；还可额外添加蓝牙设备名称来进一步筛选设备。 - 可订阅蓝牙连接状态更新事件，并同步通知前端。
- 可订阅获取接收到的蓝牙协议事件。依据您的配置，框架内部会自行处理，并只返回最需要的数据给前端。
注意：目前在发送数据时大于20包的数据会被裁剪为20包。
已更新为2.x.x版本！
新的版本包括多种新的特性：
- 提供了完整的示例及较为详细的注释。
- 重构了蓝牙连接以及重连的整个流程，使其更加稳定和顺畅，也提高了部分场景下重连的速度。
（有些蓝牙连接问题是微信兼容或是手机问题，目前是无法解决的。如错误码10003以及部分华为手机蓝牙连接或重连困难。如果您有很好的解决方案，还请联系我，十分感谢） - 只有在连接到蓝牙设备并使用特征值注册了read、write、notify监听后才算连接成功。
- 在扫描周围设备时，可按自定义的规则过滤多余设备，连接指定设备。详见示例
lb-example-bluetooth-manager.js。 - 新增蓝牙协议配置文件，可以很方便的发送和接收蓝牙协议。
- 优化了蓝牙状态更新和蓝牙协议更新的订阅方式。现在可以更清晰的区分是蓝牙的状态更新还是接收到了新的协议（以及接收到的协议数据是什么），并且会过滤掉与上一条完全相同的通知。
- 可随时获取到最新的蓝牙连接状态。
- 各个业务均高度模块化，在深入了解后，可以很方便的拓展。
微信小程序官方蓝牙的部分说明：
- 小程序不会对写入数据包大小做限制，但系统与蓝牙设备会限制蓝牙4.0单次传输的数据大小，超过最大字节数后会发生写入错误，建议每次写入不超过20字节。
- 若单次写入数据过长，iOS 上存在系统不会有任何回调的情况（包括错误回调）。
- wx.writeBLECharacteristicValue并行调用多次会存在写失败的可能性。
所以基于这方面的考虑，本框架有以下约束：
- 必须按照约定的协议格式来制定协议，才能正常使用该框架。
- 协议一包数据最多20个字节。该框架不支持大于20个字节的协议格式。如果数据超出限制，建议拆分为多次发送。
- 建议以串行方式执行写操作。
- 建议先了解清楚小程序的官方蓝牙文档，方便理解框架的使用。
协议约定格式：[...命令字之前的数据(非必需), 命令字(必需), ...有效数据(非必需 如控制灯光发送255,255,255), 有效数据之后的数据(非必需 如协议结束标志校、验位等)
协议格式示例：[170(帧头), 10(命令字), 1(灯光开启),255,255,255(三个255,白色灯光),233(协议结束标志，有的协议中没有这一位),18(校验位，我胡乱写的)]
有效数据是什么：
在刚刚的这个示例中，帧头、协议结束标志是固定的值，校验位是按固定算法生成的，这些不是有效数据。而1,255,255,255这四个字节是用于控制蓝牙设备的，属于有效数据。
该项目如有帮助，希望在GitHub上给个star！
快速集成示例
- 使用前必须检查手机是否开启蓝牙功能、定位功能、微信一定要给予定位权限（较新的iOS版微信要给予蓝牙权限）
- 导入项目下的
modules文件夹到你的项目
1、在小程序页面中设置事件订阅及蓝牙连接、断开示例
import Toast from "../../view/toast";
import UI from './ui';
import {ConnectState} from "../../modules/bluetooth/lb-bluetooth-state-example";
import {getAppBLEProtocol} from "../../modules/bluetooth/lb-example-bluetooth-protocol";
import {getAppBLEManager} from "../../modules/bluetooth/lb-example-bluetooth-manager";
const app = getApp();
Page({
/**
* 页面的初始数据
*/
data: {
connectState: ConnectState.UNAVAILABLE
},
/**
* 生命周期函数--监听页面加载
*/
onLoad(options) {
this.ui = new UI(this);
console.log(app);
//监听蓝牙连接状态、订阅蓝牙协议接收事件
//多次订阅只会在最新订阅的函数中生效。
//建议在app.js中订阅，以实现全局的事件通知
getAppBLEManager.setBLEListener({
onConnectStateChanged: async (res) => {
const {connectState} = res;
console.log('蓝牙连接状态更新', res);
this.ui.setState({state: connectState});
switch (connectState) {
case ConnectState.CONNECTED:
//在连接成功后，紧接着设置灯光颜色和亮度
//发送协议，官方提醒并行调用多次会存在写失败的可能性，所以建议使用串行方式来发送
await getAppBLEProtocol.setColorLightAndBrightness({
brightness: 100,
red: 255,
green: 0,
blue: 0
});
break;
default:
break;
}
},
/**
* 接收到的蓝牙设备传给手机的有效数据，只包含你最关心的那一部分
* protocolState和value具体的内容是在lb-example-bluetooth-protocol.js中定义的
*
* @param protocolState 蓝牙协议状态值，string类型，值是固定的几种，详情示例见：
* @param value 传递的数据，对应lb-example-bluetooth-protocol.js中的{effectiveData}字段
*/
onReceiveData: ({protocolState, value}) => {
console.log('蓝牙协议接收到新的 protocolState:', protocolState, 'value:', value);
}
});
//这里执行连接后，程序会按照你指定的规则（位于getAppBLEManager中的setFilter中指定的），自动连接到距离手机最近的蓝牙设备
getAppBLEManager.connect();
},
/**
* 断开连接
* @param e
* @returns {Promise<void>}
*/
async disconnectDevice(e) {
// closeAll() 会断开蓝牙连接、关闭适配器
await getAppBLEManager.closeAll();
this.setData({
device: {}
});
setTimeout(Toast.success, 0, '已断开连接');
},
/**
* 连接到最近的设备
*/
connectHiBreathDevice() {
getAppBLEManager.connect();
},
async onUnload() {
await getAppBLEManager.closeAll();
},
});
2、接下来是如何定制你自己的蓝牙业务：
1. 设置你自己的setFilter函数参数。
文件位于./modules/bluetooth/lb-example-bluetooth-manager.js
import {LBlueToothManager} from "./lb-ble-common-connection/index";
import {getAppBLEProtocol} from "./lb-example-bluetooth-protocol";
/**
* 蓝牙连接方式管理类
* 初始化蓝牙连接时需筛选的设备，重写蓝牙连接规则
*/
export const getAppBLEManager = new class extends LBlueToothManager {
constructor() {
super();
//setFilter详情见父类
super.setFilter({
services: ['0000xxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx'],//必填
targetServiceArray: [{
serviceId: 'xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx',//必填
writeCharacteristicId: 'xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxE',//必填
notifyCharacteristicId: 'xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxxF',//必填
readCharacteristicId: '',//非必填
}],
targetDeviceName: '目标蓝牙设备的广播数据段中的 LocalName 数据段，如：smart-voice',//非必填，在判断时是用String.prototype.includes()函数来处理的，所以targetDeviceName不必是全称
scanInterval: 350//扫描周围设备，重复上报的时间间隔，毫秒制，非必填，默认是350ms
});
super.initBLEProtocol({bleProtocol: getAppBLEProtocol});
super.setMyFindTargetDeviceNeedConnectedFun({
/**
* 重复上报时的过滤规则，并返回过滤结果
* 在执行完该过滤函数，并且该次连接蓝牙有了最终结果后，才会在下一次上报结果回调时，再次执行该函数。
* 所以如果在一次过滤过程中或是连接蓝牙，耗时时间很长，导致本次连接结果还没得到，就接收到了下一次的上报结果，则会忽略下一次{scanFilterRuler}的执行。
* 如果不指定这个函数，则会使用默认的连接规则
* 默认的连接规则详见 lb-ble-common-connection/utils/device-connection-manager.js的{defaultFindTargetDeviceNeedConnectedFun}
* @param devices {*}是wx.onBluetoothDeviceFound(cb)中返回的{devices}
* @param targetDeviceName {string}是{setFilter}中的配置项
* @returns {{targetDevice: null}|{targetDevice: *}} 最终返回对象{targetDevice}，是数组{devices}其中的一个元素；{targetDevice}可返回null，意思是本次扫描结果未找到指定设备
*/
scanFilterRuler: ({devices, targetDeviceName}) => {
console.log('执行自定义的扫描过滤规则');
const tempFilterArray = [];
for (let device of devices) {
if (device.localName?.includes(targetDeviceName)) {
tempFilterArray.push(device);
}
}
if (tempFilterArray.length) {
const device = tempFilterArray.reduce((pre, cur) => {
return pre.RSSI > cur.RSSI ? pre : cur;
});
return {targetDevice: device};
}
return {targetDevice: null};
}
})
}
/**
* 获取本机蓝牙适配器状态
* @returns {Promise<*>} 返回值见小程序官网 wx.getBluetoothAdapterState
*/
async getBLEAdapterState() {
return await super.getBLEAdapterState();
}
/**
* 获取最新的蓝牙连接状态
* @returns {*}
*/
getBLELatestConnectState() {
return super.getBLELatestConnectState();
}
}();
2. 按约定的的蓝牙协议格式组装你自己的收发数据。
文件位于./modules/bluetooth/lb-ble-example-protocol-body
//send-body.js
import {IBLEProtocolSendBody} from "../lb-ble-common-protocol-body/index";
import {HexTools} from "../lb-ble-common-tool/index";
/**
* 组装蓝牙协议发送数据示例
* 该框架的蓝牙协议必须按照约定格式来制定，最多20个字节
*/
export default class SendBody extends IBLEProtocolSendBody {
getDataBeforeCommandData({command, effectiveData} = {}) {
//有效数据前的数据 该示例只返回了帧头110
return [110];
}
getDataAfterEffectiveData({command, effectiveData} = {}) {
//协议结束标志
const endFlag = 233;
//该示例中checkSum的生成规则是计算协议从第0个元素累加到结束标志
let checkSum = endFlag + HexTools.hexToNum(command);
for (let item of this.getDataBeforeCommandData()) {
checkSum += item;
}
for (let item of effectiveData) {
checkSum += item;
}
//生成有效数据之后的数据
return [endFlag, checkSum];
}
}
//receive-body.js
import {IBLEProtocolReceiveBody} from "../lb-ble-common-protocol-body/index";
/**
* 组装蓝牙协议接收数据示例
* 该框架的蓝牙协议必须按照约定格式来制定，最多20个字节
*/
export default class ReceiveBody extends IBLEProtocolReceiveBody {
constructor() {
//commandIndex 命令字位置索引
//effectiveDataStartIndex 有效数据开始索引，比如：填写0，{getEffectiveReceiveDataLength}中返回20，则会在{LBlueToothProtocolOperator}的子类{getReceiveAction}实现中，在参数中返回所有数据
super({commandIndex: 1, effectiveDataStartIndex: 0});
}
/**
* 获取有效数据的字节长度
* 该长度可根据接收到的数据动态获取或是计算，或是写固定值均可
* 有效数据字节长度是指，在协议中由你的业务规定的具有特定含义的值的总字节长度
* 有效数据更多的说明，以及该长度的计算规则示例，见 IBLEProtocolReceiveBody 类的 {getEffectiveReceiveData}函数
*
* @param receiveArray 接收到的一整包数据
* @returns {number} 有效数据的字节长度
*/
getEffectiveReceiveDataLength({receiveArray}) {
return 20;
}
}
3. 实现对有效数据的发送、接收处理
位于modules/bluetooth/lb-example-bluetooth-protocol.js
import {LBlueToothProtocolOperator} from "./lb-ble-common-protocol-operator/index";
import SendBody from "./lb-ble-example-protocol-body/send-body";
import ReceiveBody from "./lb-ble-example-protocol-body/receive-body";
import {ProtocolState} from "./lb-bluetooth-state-example";
/**
* 蓝牙协议管理类
* 在这个类中，以配置的方式来编写读操作和写操作
* 配置方式见下方示例
*/
export const getAppBLEProtocol = new class extends LBlueToothProtocolOperator {
constructor() {
super({protocolSendBody: new SendBody(), protocolReceiveBody: new ReceiveBody()});
}
/**
* 写操作（仅示例）
*/
getSendAction() {
return {
/**
* 0x01：设置灯色（写操作）
* @param red 0x00 - 0xff
* @param green 0x00 - 0xff
* @param blue 0x00 - 0xff
* @returns {Promise<void>}
*/
'0x01': async ({red, green, blue}) => {
return await this.sendProtocolData({command: '0x01', effectiveData: [red, green, blue]});
},
/**
* 0x02：设置灯亮度（写操作）
* @param brightness 灯亮度值 0~100 对应最暗和最亮
* @returns {Promise<void>}
*/
'0x02': async ({brightness}) => {
//data中的数据，填写多少个数据都可以，可以像上面的3位，也可以像这条6位。你只要能保证data的数据再加上你其他的数据，数组总长度别超过20个就行。
return await this.sendProtocolData({command: '0x02', effectiveData: [brightness, 255, 255, 255, 255, 255]});
},
}
}
/**
* 读操作（仅示例）
* {dataArray}是一个数组，包含了您要接收的有效数据。
* {dataArray}的内容是在lb-ble-example-protocol-body.js中的配置的。
* 是由您配置的 dataStartIndex 和 getEffectiveReceiveDataLength 共同决定的
*/
getReceiveAction() {
return {
/**
* 获取设备当前的灯色（读）
* 可return蓝牙协议状态protocolState和接收到的数据effectiveData，
* 该方法的返回值，只要拥有非空的protocolState，该框架便会同步地通知前端同protocolState类型的消息
* 当然是在你订阅了setBLEListener({onReceiveData})时才会在订阅的地方接收到消息。
*/
'0x10': ({dataArray}) => {
const [red, green, blue] = dataArray;
return {protocolState: ProtocolState.RECEIVE_COLOR, effectiveData: {red, green, blue}};
},
/**
* 获取设备当前的灯亮度（读）
*/
'0x11': ({dataArray}) => {
const [brightness] = dataArray;
return {protocolState: ProtocolState.RECEIVE_BRIGHTNESS, effectiveData: {brightness}};
},
/**
* 接收到设备主动发送的灯光关闭消息
* 模拟的场景是，用户关闭了设备灯光，设备需要主动推送灯光关闭事件给手机
*/
'0x12': () => {
//你可以不传递effectiveData
return {protocolState: ProtocolState.RECEIVE_LIGHT_CLOSE};
},
/**
* 接收到蓝牙设备的其他一些数据
*/
'0x13': ({dataArray}) => {
//do something
//你可以不返回任何值
}
};
}
/**
* 设置灯亮度和颜色
* @param brightness
* @param red
* @param green
* @param blue
* @returns {Promise<[unknown, unknown]>}
*/
async setColorLightAndBrightness({brightness, red, green, blue}) {
//发送协议，小程序官方提醒并行调用多次会存在写失败的可能性，所以建议使用串行方式来发送，哪种方式由你权衡
//但我这里是并行发送了两条0x01和0x02两条协议，仅演示用
return Promise.all([this.sendAction['0x01']({red, green, blue}), this.sendAction['0x02']({brightness})]);
}
}();
4.（非必须）拓展蓝牙连接和协议状态。
文件位于modules/bluetooth/lb-bluetooth-state-example.js
import {CommonConnectState, CommonProtocolState} from "./lb-ble-common-state/index";
//特定的蓝牙设备的协议状态，用于拓展公共的蓝牙协议状态
//使用场景：
//在手机接收到蓝牙数据成功或失败后，该框架会生成一条消息，包含了对应的蓝牙协议状态值{protocolState}以及对应的{effectiveData}(effectiveData示例见 lb-example-bluetooth-protocol.js)，
//在{setBLEListener}的{onReceiveData}回调函数中，对应参数{protocolState}和{value}(value就是effectiveData)
const ProtocolState = {
...CommonProtocolState,
RECEIVE_COLOR: 'receive_color',//获取到设备的颜色值
RECEIVE_BRIGHTNESS: 'receive_brightness',//获取到设备的亮度
RECEIVE_LIGHT_CLOSE: 'receive_close',//获取到设备灯光关闭事件
};
export {
ProtocolState, CommonConnectState as ConnectState
};
深入了解框架
| 业务 | 对应文件夹 | 示例文件 |
|---|---|---|
| 蓝牙连接 | lb-ble-common-connection(连接、断连、重连事件的处理) |
abstract-bluetooth.js(最简单的、调用平台API的连接、断开蓝牙等处理) base-bluetooth.js(记录连接到的设备的deviceId、特征字、连接状态等信息，处理蓝牙数据的发送、蓝牙重连) base-bluetooth-imp.js(对蓝牙连接结果的捕获，监听蓝牙扫描周围设备、连接、适配器状态事件并给予相应处理) |
| 蓝牙协议的组装 | lb-ble-common-protocol-body(实现协议收发格式的组装) |
i-protocol-receive-body.js i-protocol-send-body.js |
| 蓝牙协议的收发 | lb-ble-common-protocol-operator(处理发送数据和接收数据的代理) |
lb-bluetooth-protocol-operator.js |
| 蓝牙协议的重发 | lb-ble-common-connection |
lb-bluetooth-manager.js(详见LBlueToothCommonManager) |
| 蓝牙状态及协议状态 | lb-ble-common-state |
lb-bluetooth-state-example.js，可额外拓展新的状态 |
| 蓝牙连接和协议状态事件的订阅 | lb-ble-common-connection/base |
base-bluetooth-imp.js |
下面讲下蓝牙连接和协议状态的分发
蓝牙连接状态事件的分发
文件位于lb-ble-common-connection/base/base-bluetooth.js
- 某一时刻连接状态改变，将新的状态赋值给
latestConnectState对象。 - 触发其
setter函数set latestConnectState。 - 执行
setter内部的_onConnectStateChanged函数回调。 - 在
getAppBLEManager.setBLEListener的onConnectStateChanged({connectState})函数中接收到连接状态。
蓝牙协议状态事件的分发
onBLECharacteristicValueChange位于lb-ble-common-connection/abstract-bluetooth.js
receiveOperation位于lb-ble-common-protocol-operator/lb-bluetooth-protocol-operator.js
在onBLECharacteristicValueChange函数中，我在接收到数据后，将数据按receive-body.js来截取有效数据，并按lb-example-bluetooth-protocol.js中getReceiveAction的配置方式来处理有效数据，生产出对应的value, protocolState。
filter是在接收到未知协议时会生成。
onBLECharacteristicValueChange((res) => {
console.log('接收到消息', res);
if (!!valueChangeListener) {
const {value, protocolState, filter} = this.dealReceiveData({receiveBuffer: res.value});
!filter && valueChangeListener({protocolState, value});
}
});
这段代码看起来简单，但背后要经历很多流程。
最关键的是这一行const {value, protocolState, filter} = this.dealReceiveData({receiveBuffer: res.value});。
下面我详细的讲一下这一行做了哪些事儿：
- 执行
dealReceiveData函数处理协议数据。这里的dealReceiveData，最终交由lb-bluetooth-manager.js中的dealReceiveData函数来处理数据。 - 在
dealReceiveData中执行this.bluetoothProtocol.receive({receiveBuffer})来生成有效数据和协议状态。这个receive最终交由receiveOperation函数执行。 receiveOperation在执行时会引用到LBlueToothProtocolOperator的子类的配置项getReceiveAction(子类是lb-example-bluetooth-protocol.js)。getReceiveAction按开发者自己的实现最终返回约定对象{protocolState,effectiveData}，该对象返回给receiveOperation后进行一次检查（对未在getReceiveAction中配置的协议protocolState按CommonProtocolState.UNKNOWN处理），将该约定对象返回给dealReceiveData函数中的局部变量effectiveData, protocolState。protocolState!==CommonProtocolState.UNKNOWN的对应对象，会被标记为filter:true；否则将约定对象返回给onBLECharacteristicValueChange函数中的局部变量value, protocolState。
以上是这一行代码所做的所有事情。
约定对象，会作为参数传入valueChangeListener({protocolState, value})并执行回调。
之后前端就能接收到订阅的事件啦，即在getAppBLEManager.setBLEListener的onReceiveData({protocolState, value})函数中接收到协议类型和value对象。
LINK
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