Golang 构建蓝牙低能耗外设插件库 gatt 的使用

gatt 是一个 Go 语言实现的蓝牙低能耗 (BLE) 库，用于构建 BLE 外设(Peripheral)和中心设备(Central)。下面我将详细介绍如何使用 gatt 库构建 BLE 外设。

安装 gatt 库

首先需要安装 gatt 库：

go get github.com/paypal/gatt

注意：gatt 在 Linux 上需要 BlueZ 支持，在 macOS 上需要 Xcode 命令行工具。

基本外设示例

下面是一个简单的 BLE 外设示例，创建一个可被发现的服务和特征：

package main

import (
	"fmt"
	"log"
	"os"
	"os/signal"
	"time"

	"github.com/paypal/gatt"
	"github.com/paypal/gatt/examples/option"
)

func main() {
	// 初始化设备
	d, err := gatt.NewDevice(option.DefaultServerOptions...)
	if err != nil {
		log.Fatalf("Failed to open device, err: %s", err)
	}

	// 注册设备事件处理
	d.Handle(
		gatt.CentralConnected(func(c gatt.Central) {
			fmt.Println("Central connected:", c.ID())
		}),
		gatt.CentralDisconnected(func(c gatt.Central) {
			fmt.Println("Central disconnected:", c.ID())
		}),
	)

	// 初始化服务
	onStateChanged := func(d gatt.Device, s gatt.State) {
		fmt.Printf("State: %s\n", s)
		switch s {
		case gatt.StatePoweredOn:
			// 设置外设名称
			d.SetName("MyGattDevice")
			fmt.Println("Device name set to 'MyGattDevice'")

			// 添加服务
			s1 := gatt.NewService(gatt.MustParseUUID("09fc95c0-c111-11e3-9904-0002a5d5c51b"))
			s1.AddCharacteristic(gatt.MustParseUUID("11fac9e0-c111-11e3-9246-0002a5d5c51b")).HandleReadFunc(
				func(rsp gatt.ResponseWriter, req *gatt.ReadRequest) {
					fmt.Println("Characteristic read")
					rsp.Write([]byte("Hello from Gatt!"))
				},
			)
			d.AddService(s1)

			// 开始广播
			adv := &gatt.AdvPacket{}
			adv.AddFlags(0x06) // LE General Discoverable | BR/EDR Not Supported
			adv.AddCompleteName("MyGattDevice")
			adv.AddUUIDFit(s1.UUID())
			d.Advertise(adv)
		default:
		}
	}

	d.Init(onStateChanged)

	// 处理中断信号
	sig := make(chan os.Signal, 1)
	signal.Notify(sig, os.Interrupt)
	<-sig

	fmt.Println("\nStopping...")
	d.StopAdvertising()
	d.RemoveAllServices()
}

关键组件说明

1. 设备初始化

d, err := gatt.NewDevice(option.DefaultServerOptions...)

option.DefaultServerOptions 提供了默认的设备配置选项，包括：

• 设备角色设置为 Peripheral
• 连接参数设置
• 其他底层配置

2. 服务与特征创建

s1 := gatt.NewService(gatt.MustParseUUID("09fc95c0-c111-11e3-9904-0002a5d5c51b"))
s1.AddCharacteristic(gatt.MustParseUUID("11fac9e0-c111-11e3-9246-0002a5d5c51b"))

• NewService 创建一个新的服务
• AddCharacteristic 为服务添加特征
• UUID 可以使用标准 UUID 或自定义 UUID

3. 特征操作处理

.HandleReadFunc(
	func(rsp gatt.ResponseWriter, req *gatt.ReadRequest) {
		rsp.Write([]byte("Hello from Gatt!"))
	},
)

可以处理的特征操作包括：

• HandleReadFunc - 处理读取请求
• HandleWriteFunc - 处理写入请求
• HandleNotifyFunc - 处理通知/指示

4. 广播配置

adv := &gatt.AdvPacket{}
adv.AddFlags(0x06) // LE General Discoverable | BR/EDR Not Supported
adv.AddCompleteName("MyGattDevice")
adv.AddUUIDFit(s1.UUID())
d.Advertise(adv)

• AddFlags 设置广播标志
• AddCompleteName 添加完整设备名称
• AddUUIDFit 添加服务 UUID
• Advertise 开始广播

完整功能示例

下面是一个更完整的示例，包含读写特征和通知：

package main

import (
	"fmt"
	"log"
	"os"
	"os/signal"
	"sync"

	"github.com/paypal/gatt"
	"github.com/paypal/gatt/examples/option"
)

var (
	notifyData = []byte{0}
	notifyMu   sync.Mutex
)

func main() {
	d, err := gatt.NewDevice(option.DefaultServerOptions...)
	if err != nil {
		log.Fatalf("Failed to open device, err: %s", err)
	}

	// 处理连接事件
	d.Handle(
		gatt.CentralConnected(func(c gatt.Central) {
			fmt.Println("Connected:", c.ID())
		}),
		gatt.CentralDisconnected(func(c gatt.Central) {
			fmt.Println("Disconnected:", c.ID())
		}),
	)

	onStateChanged := func(d gatt.Device, s gatt.State) {
		fmt.Printf("State: %s\n", s)
		switch s {
		case gatt.StatePoweredOn:
			// 创建服务
			s1 := gatt.NewService(gatt.MustParseUUID("180F")) // Battery Service

			// 添加可读特征
			c1 := s1.AddCharacteristic(gatt.MustParseUUID("2A19")) // Battery Level
			c1.HandleReadFunc(func(rsp gatt.ResponseWriter, req *gatt.ReadRequest) {
				fmt.Println("Battery Level read")
				rsp.Write([]byte{50}) // 返回50%电量
			})

			// 添加可写特征
			c2 := s1.AddCharacteristic(gatt.MustParseUUID("0001"))
			c2.HandleWriteFunc(func(r gatt.Request, data []byte) (status byte) {
				fmt.Printf("Received write: %X\n", data)
				return gatt.StatusSuccess
			})

			// 添加可通知特征
			c3 := s1.AddCharacteristic(gatt.MustParseUUID("0002"))
			c3.HandleNotifyFunc(
				func(r gatt.Request, n gatt.Notifier) {
					fmt.Println("Notification started")
					for !n.Done() {
						notifyMu.Lock()
						n.Write(notifyData)
						notifyMu.Unlock()
						// 模拟数据变化
						notifyData[0]++
					}
					fmt.Println("Notification stopped")
				},
			)

			d.AddService(s1)

			// 开始广播
			adv := &gatt.AdvPacket{}
			adv.AddFlags(0x06)
			adv.AddCompleteName("BatteryDemo")
			adv.AddUUIDFit(s1.UUID())
			d.Advertise(adv)

		default:
		}
	}

	d.Init(onStateChanged)

	// 等待中断信号
	sig := make(chan os.Signal, 1)
	signal.Notify(sig, os.Interrupt)
	<-sig

	fmt.Println("\nStopping...")
	d.StopAdvertising()
}

注意事项

1. 权限问题：在 Linux 上运行需要蓝牙管理权限，通常需要以 root 或具有适当权限的用户运行。

2. UUID 格式：可以使用完整 UUID 或短 UUID（16-bit 或 32-bit）。

3. 广播数据限制：广播数据包大小有限制（通常31字节），需合理规划广播内容。

4. 跨平台支持：gatt 在 Linux 和 macOS 上支持较好，Windows 支持有限。

5. 并发处理：特征操作可能并发发生，需要适当的同步机制。

通过以上示例和说明，您应该能够开始使用 gatt 库构建自己的 BLE 外设应用。根据实际需求，您可以扩展服务、特征和相应的处理逻辑。