一. 技术背景
在蓝牙 4.0 协议规范中，低功耗蓝牙(BLE)的 MTU（Maximum Transmission Unit）默认值为 23 字节。实际传输中有效载荷通常为 20 字节，超过该限制会导致写入错误，并行传输也会写入失败，除此之外，Android 平台和 iOS 平台还有以下区别：
- Android 平台 ：连续调用
writeBLECharacteristicValue时触发 10008 系统错误（特征值操作频繁） - iOS 平台：大数据包写入时可能丢失回调事件（包括成功/失败回调）
如下图所示：
所以可以建立分片传输机制，通过将数据包拆解为 20 字节的原子单元，同时在发送数据时考虑时序控制，避免并行写入，要确保前序数据包传输完成后再发送后续分片。
本篇文章，我们主要实现 uni-app 蓝牙打印场景下，因低功耗蓝牙（BLE）MTU 默认值限制，通过移动端分片传输机制来解决数据传输问题。
二. 分片算法
由于蓝牙设备的传输限制，我们需要将打印数据进行分片，要控制在 20 个字节以内，以确保数据能够完整地传输到打印机。
因此我们写一个函数，该函数用于将一个 ArrayBuffer 类型的缓冲区数据按照指定的最大块大小进行分片。它会将输入的缓冲区数据分割成多个小块，每个小块的大小不超过指定的最大块大小（默认为 20 字节）。
2.1 初步实现
主要思路如下：
- 初始化一个空数组
result用于存储分片结果 - 初始化一个变量
start用于记录当前分片的起始位置，初始值为 0 - 使用循环进行分片操作，直到处理完整个缓冲区
- 在每次循环中，计算当前分片的结束位置，确保不超过缓冲区的总长度
- 使用
slice方法从缓冲区中提取当前分片，并将其添加到结果数组result中 - 更新起始位置
start，准备下一次分片 - 循环结束后，返回包含所有分片的数组
result
js
function getSliceBufferList(buffer, maxChunk = 20) {
// 用于存储分片结果的数组
const result = []
// 记录当前分片的起始位置
let start = 0
// 循环进行分片操作，直到处理完整个缓冲区
while (start < buffer.byteLength) {
// 计算当前分片的结束位置，确保不超过缓冲区的总长度
const end = Math.min(start + maxChunk, buffer.byteLength)
// 将当前分片添加到结果数组中
result.push(buffer.slice(start, end))
// 更新起始位置，准备下一次分片
start = end
}
return result
}2.2 优化后
使用 Tare AI 优化提示后，新增了以下优化点：
- 输入验证：检查输入缓冲区是否有效
- 边界处理：处理最后一个不完整分片
优化后的代码如下：
js
/**
* 获取分片数组
* @param {ArrayBuffer} buffer - 要分片的二进制数据缓冲区
* @param {number} [maxChunk=20] - 每包控制大小，默认为 20 字节
* @returns {Array<ArrayBuffer>} - 分片后的缓冲区数组
* @throws {Error} - 当输入缓冲区无效时抛出异常
*/
function getSliceBufferList(buffer, maxChunk = 20) {
// 输入验证
if (!(buffer instanceof ArrayBuffer)) {
throw new Error('Invalid input: expected ArrayBuffer')
}
if (buffer.byteLength === 0) {
return []
}
const result = []
let start = 0
// 循环分片
while (start < buffer.byteLength) {
// 边界处理：确保不超过缓冲区长度
const end = Math.min(start + maxChunk, buffer.byteLength)
// 处理最后一个不完整分片
if (end - start > 0) {
result.push(buffer.slice(start, end))
}
start = end
}
return result
}在优化后的代码中，首先进行了输入验证，确保输入的 buffer 是一个有效的 ArrayBuffer 类型。然后，对输入缓冲区进行了边界处理，确保不会超出缓冲区的长度。
通过以上的优化，确保输入缓冲区的有效性，并处理边界情况，从而得到正确的分片结果。
三. 写入数据
通过上述的分片算法，我们可以将一个 ArrayBuffer 类型的缓冲区数据按照指定的最大块大小进行分片，得到一个分片后的 buffers 数组。
接下来，我们需要将每个分片数据写入到蓝牙设备中。但在实际写入数据过程中，我们除了要确保每次写入数据不能超过 20 个字节外，也要避免过快的写入操作，避免并行操作，不然会出现系统错误。
- 分片数据大小不能超过 20 个字节
- 分片数据按照队列以此执行
- 通过
setTimeout来控制写入数据的时间间隔，
在 uni-app 中，使用 uni.writeBLECharacteristicValue 方法来写入数据。
js
async writeBLEValue(buffer, delayTime = 100) {
let buffers = this.getSliceBufferList(buffer);
for (const buffer of buffers) {
await new Promise((resolve) => {
uni.writeBLECharacteristicValue({
deviceId: this.deviceId,
serviceId: this.serviceId,
characteristicId: this.characteristicId,
value: buffer,
success: () => {
console.log('写入数据成功');
// 使用 setTimeout 控制时间间隔
setTimeout(() => {
resolve();
}, delayTime);
},
fail: (err) => {
console.error('写入数据失败:', err);
// 使用 setTimeout 控制时间间隔
setTimeout(() => {
resolve();
}, delayTime);
}
});
});
}
}writeBLEValue 这个方法主要会执行以下流程：
- 输入参数 ：接收一个
buffer，该buffer是需要写入蓝牙设备的总的二进制数据。 - 分片处理 ：通过
getSliceBufferList方法将输入的buffer进行分片处理，得到一个分片后的buffers数组。 - 遍历分片 ：循环遍历
buffers数组，对每个分片进行处理。 - 写入数据 ：针对每个分片，创建一个
Promise对象，并调用uni.writeBLECharacteristicValue方法将分片数据写入蓝牙设备。- 成功处理 ：若写入操作成功，并调用
resolve方法来解决Promise。 - 失败处理 ：若写入操作失败，同样调用
resolve方法来解决Promise。 - 超时处理 ：使用
setTimeout来控制写入数据的时间间隔，避免过快的写入操作，避免系统错误。
- 成功处理 ：若写入操作成功，并调用
- 等待完成 ：使用
await等待当前分片的Promise解决，确保前序数据包传输完成后再处理后续分片。 - 结束方法：当所有分片都处理完毕后，方法执行结束。
关于以上的写入数据的操作，我们还可以继续进行优化和完善，比如：
- 异常处理 ：在
Promise失败的情况下，我们可以添加重试逻辑或用户提示。 - 错误隔离：针对单个分片的写入失败，我们可以实现错误隔离，避免影响整体任务。
- 重试策略：针对写入失败的分片，我们可以实现指数退避重试策略，以避免频繁重试导致系统负载过高。
后续我们可以实现一个打印队列管理，来实现时序控制、错误隔离和重试策略，以及中断后恢复传输机制，来更完美的确保打印数据完整、稳定地传输到打印机。
四. 总结
通过本篇文章，我们简单实现了分片算法和写入策略来解决低功耗蓝牙（BLE）MTU 默认值限制的问题。通过合理的分片策略和控制写入数据的时间间隔，我们可以确保数据能够完整地传输到打印机，避免系统错误和数据丢失。
在实际应用中，我们可以根据具体的需求和打印机的支持情况，进一步优化和完善分片算法和写入数据的逻辑，以提高打印数据的传输效率和稳定性。