鸿蒙设备如何与低功耗蓝牙设备通讯

大家好，我是simple。我的理想是利用科技手段来解决生活中遇到的各种问题。

1. 概念

1.1 蓝牙种类

蓝牙是短距离无线通信技术，核心是让设备无线互联。它分传统蓝牙和低功耗蓝牙（BLE）两大分支。

传统蓝牙适合传音频、文件等大数据，功耗较高；BLE 则主打超低功耗，续航能达数月甚至数年，适合小数据传输，是蓝牙设备的 "常客"。

在开发之前我们需要分清楚自己需要开发的设备是哪个类型（在这里我们主要是讲低功耗设备的通讯）。

1.2 中心设备和外围设备

在低功耗蓝牙（BLE）通信中，中心设备和外围设备是两种核心角色，分工明确：

中心设备是 主动方 ，负责扫描、发起连接并获取数据，比如鸿蒙手机、平板等。它像 指挥官，主动搜索周围的外围设备，建立连接后读取或控制数据（例如手机连接智能手环时，手机就是中心设备）。

外围设备是 被动方 ，通过广播信号告知自身存在，等待被连接，比如智能手环、温湿度传感器。它就像喇叭，不断向外播报少量数据（如步数、温度），被中心设备连接后才进一步交互。

1.3 广播与扫描

广播（Advertising） ：外围设备（如传感器）通过广播包向外发送自身信息（如设备名称、支持的服务 UUID），让中心设备能发现它。广播每次发出都会有时间间隔，因而在扫描的时候会时不时出现一个设备。
扫描（Scanning） ：中心设备（如手机）主动扫描周围的广播包，筛选出目标设备后发起连接。

1.4 客户端和服务端

在低功耗蓝牙（BLE）通信中，服务端（Server） 和客户端（Client） 是从 "数据交互模式" 定义的角色，与 "中心设备 / 外围设备"（连接发起模式）是两个不同维度的概念。

服务端（Server） ：是 "数据提供者"，负责定义通信的数据结构（如 "温度服务""步数服务"），并对外提供数据读写接口。可以理解为 "存有数据的仓库"，等待被访问。
客户端（Client） ：是 "数据请求者"，通过服务端提供的接口读取数据或发送指令。可以理解为 "访问仓库的人"，主动发起数据交互。

中心设备可以充当服务端或客户端，外围设备也可以充当服务端或客户端。

1.5 层级关系：设备 → 服务 → 特征

当客户端（如鸿蒙手机应用）需要和 BLE 设备交互时，流程通常是：

连接设备后，先 "发现服务"（获取设备包含哪些服务，如找到0x180F电池服务）；
在目标服务中 "发现特征"（如找到电池服务下的0x2A19电池电量特征）；
检查特征的 Properties（如是否支持READ）；
根据权限操作：支持READ就调用读 API 获取数据（如读取电池电量），支持NOTIFY就注册通知（如实时接收心率变化）。

2. 流程

了解了上述概念之后，那我们写代码实现就简单多了。

这里我们主要举例子鸿蒙手机为中心设备建立客户端，与外围设备建立联系的案例。

开启蓝牙
搜索周边蓝牙设备
连接蓝牙设备
建立client客户端并指定服务和指定特征
读取或写入数据

3. 代码实现

开启蓝牙

ts 复制代码

import { access, ble } from '@kit.ConnectivityKit';

// 当前蓝牙状态:开启、关闭、开启中、关闭中
get state() {
  return access.getState()
}

// 开启蓝牙开启关闭监听
onStateChange(callback: Callback<access.BluetoothState>) {
  access.on('stateChange', callback)
}

offStateChange(callback?: Callback<access.BluetoothState>) {
  access.off('stateChange', callback)
}

搜索周边蓝牙设备

ts 复制代码

// 扫描设备
onDeviceFind(callback: (list: Array<ble.ScanResult>) => void) {
    ble.on("BLEDeviceFind", this.findDeviceCallback)
}

offDeviceFind() {
    ble.off("BLEDeviceFind")
}

// 停止扫描
stopScan() {
  ble.stopBLEScan()
}

// 开启扫描
async scan(callback: (data: Array<ble.ScanResult>) => void) {
  this.onDeviceFind(callback)
  // tips: 这里扫描容易报错，是因为不能开启扫描，所以在开启新的扫描之前必须关闭上一个扫描
  this.stopScan()
  let scanOptions: ble.ScanOptions = {
    interval: 500,
    dutyMode: ble.ScanDuty.SCAN_MODE_LOW_POWER,
    matchMode: ble.MatchMode.MATCH_MODE_AGGRESSIVE
  }
  ble.startBLEScan([{}], scanOptions);
}

连接蓝牙设备

ts 复制代码

async connect(deviceId: string) {
  if (this.currentDeviceId === deviceId) {
    return
  }
  this.client = ble.createGattClientDevice(deviceId)
  this.client.connect()
}

建立client客户端并指定服务和指定特征

ts 复制代码

async getCharacter(characterId: string): Promise<ble.BLECharacteristic | void> {
  if (this.client) {
    const serves = await this.client.getServices()
    const service = serves.find(item => item.serviceUuid.startsWith(MoonLiteManager.SERVICE_ID))
    if (service) {
      return service.characteristics.find(item => item.characteristicUuid.startsWith(characterId))
    }
  }
  return null
}

读取或写入数据

ts 复制代码

// 写入数据
async writeMessage(characteristicValue: string) {
  const writeCharacter = await this.getCharacter(MoonLiteManager.WRITE_CHARACTERISTIC_ID)
  if (writeCharacter && this.client) {
    try {
      this.client.writeCharacteristicValue({
        serviceUuid: writeCharacter.serviceUuid,
        characteristicValue: hexStringToBytes(characteristicValue),
        characteristicUuid: writeCharacter.characteristicUuid,
        descriptors: writeCharacter.descriptors
      }, ble.GattWriteType.WRITE)
    } catch (e) {
      e
    }
  }
}

// 监听写入消息是否成功的回调
// 回调数据由服务端返回
async onMessage() {
  const readCharacter = await this.getCharacter(MoonLiteManager.READ_CHARACTERISTIC_ID)
  if (!readCharacter || !this.client) {
    return
  }
  await this.client.setCharacteristicChangeNotification(readCharacter, true);
  this.client.on('BLECharacteristicChange', (data) => {
    const arrayBuffer = new Uint8Array(data.characteristicValue)
    const key = formatArrayBuffer(arrayBuffer).toUpperCase()
    if (key.startsWith(MoonLiteManager.PRESSURE_COMMAND)) {
      this.pressureManager.emitPressure(arrayBuffer)
    }
  });
}