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windows+python+bleak+BLE低功耗蓝牙通讯连接

青葱年少

前言

1.为什么选bleak
  参考这篇知乎：https://zhuanlan.zhihu.com/p/577687336
  windows端使用python连接常规的BLE设备（蓝牙4.0），仅考虑bleak模块（排除pybluez、pybluez2、pygatt）。

2.本文主要参考
  本文主要参考bleak的官方文档：https://github.com/hbldh/bleak

3.本文所用设备
  应事先学习蓝牙连接的常规知识，并用例如LightBlue软件调试对应的蓝牙设备（获取MAC地址、特征值Characteristic UUID）。
  本文选用CC2541模块，通过串口连接到电脑如所示。

正文

1.获取设备MAC地址

  本文设备的MAC地址为：88:25:83:F3:86:C1
  本文设备的特征值为：0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb
  （PS：这个特征值挺通用的，多数设备能直接用）

方法1：使用LightBlue连接可查看

方法2：使用如下程序，打印所有设备

import asyncio
from bleak import BleakScanner

async def main():
    devices = await BleakScanner.discover()
    for d in devices:   #d为类，其属性有：d.name为设备名称，d.address为设备地址
        print(d)

asyncio.run(main())

运行结果：

2.连接设备，并监听消息

  发送端：电脑端通过串口调试助手（UartAssist）发送消息
  接收端：电脑蓝牙连接设备，并监听打印（python程序）
  bleak的官方例程为：https://github.com/hbldh/bleak/blob/develop/examples/enable_notifications.py
完整程序如下：

# -*- coding: utf-8 -*-
import asyncio
from bleak import BleakClient, BleakScanner
from bleak.backends.characteristic import BleakGATTCharacteristic

#设备的Characteristic UUID
par_notification_characteristic="0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb"
#设备的MAC地址
par_device_addr="88:25:83:F3:86:C1"

#监听回调函数，此处为打印消息
def notification_handler(characteristic: BleakGATTCharacteristic, data: bytearray):
    print("rev data:",data)

async def main():
    print("starting scan...")

    #基于MAC地址查找设备
    device = await BleakScanner.find_device_by_address(
        par_device_addr, cb=dict(use_bdaddr=False)  #use_bdaddr判断是否是MOC系统
    )
    if device is None:
        print("could not find device with address '%s'", par_device_addr)
        return

    print("connecting to device...")
    async with BleakClient(device) as client:
        print("Connected")
        await client.start_notify(par_notification_characteristic, notification_handler)        
        await asyncio.sleep(10.0)   #程序监听的时间，此处为10秒
        await client.stop_notify(par_notification_characteristic)

asyncio.run(main())

发送：在运行过程中（即打印出“Connected”之后），由串口调试助手发送消息”hello world”

运行结果：

3.连接设备，断开连接事件回调

  在前文中，我们设定了10秒的休眠时间，可以监听消息10秒后自动断开监听。
  而实际使用中，存在设备断开连接的情况。此时我们使用连接断开事件的回调函数disconnected_callback。
  bleak的官方例程为：https://github.com/hbldh/bleak/blob/develop/examples/disconnect_callback.py
完整代码如下：

# -*- coding: utf-8 -*-
import asyncio
from bleak import BleakClient, BleakScanner
from bleak.backends.characteristic import BleakGATTCharacteristic

#设备的Characteristic UUID
par_notification_characteristic="0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb"
#设备的MAC地址
par_device_addr="88:25:83:F3:86:C1"

#监听回调函数，此处为打印消息
def notification_handler(characteristic: BleakGATTCharacteristic, data: bytearray):
    print("rev data:",data)

async def main():
    print("starting scan...")

    #基于MAC地址查找设备
    device = await BleakScanner.find_device_by_address(
        par_device_addr, cb=dict(use_bdaddr=False)  #use_bdaddr判断是否是MOC系统
    )
    if device is None:
        print("could not find device with address '%s'", par_device_addr)
        return

    #事件定义
    disconnected_event = asyncio.Event()

    #断开连接事件回调，当设备断开连接时，会触发该函数，存在一定延迟
    def disconnected_callback(client):
        print("Disconnected callback called!")
        disconnected_event.set()

    print("connecting to device...")
    async with BleakClient(device,disconnected_callback=disconnected_callback) as client:
        print("Connected")
        await client.start_notify(par_notification_characteristic, notification_handler)
        await disconnected_event.wait()       #休眠直到设备断开连接，有延迟。此处为监听设备直到断开为止
        # await asyncio.sleep(10.0)           #程序监听的时间，此处为10秒
        # await client.stop_notify(par_notification_characteristic)

asyncio.run(main())

运行结果：

4.连接设备，并发送消息

  调用下面这个函数即可
  client.write_gatt_char(characteristic_UUID,send_str)
  characteristic_UUID： 需要具备写属性（Write属性），可通过LightBlue查看
  send_str： 为准备发送的数据，为bytearray类型

  本文中
  characteristic_UUID为”0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb”（具备写属性）
  send_str为（HEX）“0x68,0x69,0x20,0x77,0x6F,0x72,0x6C,0x64,0x0A,0x0D”=（ASCII）“hi world\n”

完整代码如下：

# -*- coding: utf-8 -*-
import asyncio
from bleak import BleakClient, BleakScanner
from bleak.backends.characteristic import BleakGATTCharacteristic

#设备的Characteristic UUID
par_notification_characteristic="0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb"
#设备的Characteristic UUID（具备写属性Write）
par_write_characteristic="0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb"
#设备的MAC地址
par_device_addr="88:25:83:F3:86:C1"

#准备发送的消息，为“hi world\n”的HEX形式（包括回车符0x0A 0x0D）
send_str=bytearray([0x68,0x69,0x20,0x77,0x6F,0x72,0x6C,0x64,0x0A,0x0D])

#监听回调函数，此处为打印消息
def notification_handler(characteristic: BleakGATTCharacteristic, data: bytearray):
    print("rev data:",data)

async def main():
    print("starting scan...")

    #基于MAC地址查找设备
    device = await BleakScanner.find_device_by_address(
        par_device_addr, cb=dict(use_bdaddr=False)  #use_bdaddr判断是否是MOC系统
    )
    if device is None:
        print("could not find device with address '%s'", par_device_addr)
        return

    #事件定义
    disconnected_event = asyncio.Event()

    #断开连接事件回调
    def disconnected_callback(client):
        print("Disconnected callback called!")
        disconnected_event.set()

    print("connecting to device...")
    async with BleakClient(device,disconnected_callback=disconnected_callback) as client:
        print("Connected")
        await client.start_notify(par_notification_characteristic, notification_handler)
        while True:
            await client.write_gatt_char(par_write_characteristic, send_str)
            await asyncio.sleep(1.0)           #每休眠1秒发送一次
        # await disconnected_event.wait()       #休眠直到设备断开连接，有延迟。此处为监听设备直到断开为止
        # await asyncio.sleep(10.0)           #程序监听的时间，此处为10秒
        # await client.stop_notify(par_notification_characteristic)

asyncio.run(main())

运行结果：

闲聊

  在上位机开发、移动端开发中，BLE设备的教程都较少，入门门槛较高。
  能连接蓝牙4.0的代码，一定能连接常规蓝牙。
  能连接常规蓝牙的代码，不一定能连接蓝牙4.0。
  CSDN写博客，图片插入的尺寸和位置不清楚怎么调节，后续再研究研究吧…

  基于本文，就能实现BLE设备的接收、发送、检测断开了。多读读文档，加一些逻辑，就能应用于各种场合了

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