ESP32学习笔记（29）——BLE iBeacon广播

Posted 2021-08-01 Leung_ManWah

一、简介

iBeacon 是苹果公司2013年9月发布的移动设备用 OS（ios7）上配备的新功能。其工作方式是，配备有 低功耗蓝牙（BLE） 通信功能的设备使用 BLE 技术向周围发送自己特有的 ID，接收到该 ID 的应用软件会根据该 ID 采取一些行动。比如，在店铺里设置 iBeacon 通信模块的话，便可让 iPhone 和 iPad 上运行一资讯告知服务器，或者由服务器向顾客发送折扣券及进店积分。此外，还可以在家电发生故障或停止工作时使用 iBeacon 向应用软件发送资讯。

二、iBeacon格式

iBeacon 使用的是 BLE 技术，具体而言，利用的是 BLE 中名为“通告帧”（Advertising）的广播帧。通告帧是定期发送的帧，只要是支持 BLE 的设备就可以接收到。iBeacon 通过在这种通告帧的有效负载部分嵌入苹果自主格式的数据来实现。

AD Field Length	Type	Company ID	iBeacon Type	iBeacon Length	UUID	Major	Minor	TX Power

AD Field Length： Advertisement Data 的长度，表示有用的广播信息长度
Type： 广播类型
Company ID： 数据字段以两字节的公司 ID 码开始。SIG 将这些 ID 码发放给公司，其中 0x004C 代表的是Apple id（只有这个 ID，设备才会叫 iBeacon）
iBeacon Type： 字节 0x02 代表这个设备是 Beacon
iBeacon Length： 剩下字段的长度
UUID： 规定为 ISO/IEC11578:1996 标准的 128 位标识符
Major、Minor： 由 iBeacon 发布者自行设定，都是 16 位的标识符。比如，连锁店可以在 Major 写入区域资讯，可在 Minor 中写入个别店铺的 ID 等。另外，在家电中嵌入 iBeacon 功能时，可以用 Major 表示产品型号，用 Minor 表示错误代码，用来向外部通知故障
TX Power： APP 通过 iBeacon 发送信号强度估算出的在 1 米的时候 RSSI 强度

三、示例代码

首先我们先定义 beacon 相关的数据，其中我们用户需要关注的主要有3个参数，UUID、Major 以及 Minor，其他的参数大家可以理解为固定的格式（格式固定，但数据内容不固定，可能有不同的厂商信息）。另外还有一个值得我们关注的数据，那就是 APP_COMPANY_IDENTIFIER，如果我们定义此参数为 0x004C（也就是 Apple id），那么我们的基站设备就被成为 iBeacon。

#define ESP_UUID    {0xFD, 0xA5, 0x06, 0x93, 0xA4, 0xE2, 0x4F, 0xB1, 0xAF, 0xCF, 0xC6, 0xEB, 0x07, 0x64, 0x78, 0x25}
#define ESP_MAJOR   10167
#define ESP_MINOR   61958

typedef struct {
    uint8_t flags[3];
    uint8_t length;
    uint8_t type;
    uint16_t company_id;
    uint16_t beacon_type;
}__attribute__((packed)) esp_ble_ibeacon_head_t;

typedef struct {
    uint8_t proximity_uuid[16];
    uint16_t major;
    uint16_t minor;
    int8_t measured_power;
}__attribute__((packed)) esp_ble_ibeacon_vendor_t;


typedef struct {
    esp_ble_ibeacon_head_t ibeacon_head;
    esp_ble_ibeacon_vendor_t ibeacon_vendor;
}__attribute__((packed)) esp_ble_ibeacon_t;

/* For iBeacon packet format, please refer to Apple "Proximity Beacon Specification" doc */
/* Constant part of iBeacon data */
esp_ble_ibeacon_head_t ibeacon_common_head = {
    .flags = {0x02, 0x01, 0x06},
    .length = 0x1A,
    .type = 0xFF,
    .company_id = 0x004C,
    .beacon_type = 0x1502
};

/* Vendor part of iBeacon data*/
esp_ble_ibeacon_vendor_t vendor_config = {
    .proximity_uuid = ESP_UUID,
    .major = ENDIAN_CHANGE_U16(ESP_MAJOR), //Major=ESP_MAJOR
    .minor = ENDIAN_CHANGE_U16(ESP_MINOR), //Minor=ESP_MINOR
    .measured_power = 0xC5
};

对于 iBeacon 的数据，通过广播形式广播出去，那么其主要设置就是主函数里配置广播内容 esp_ble_gap_config_adv_data_raw()。

在 GAP 事件回调中，触发设置原始广告数据完成事件 ESP_GAP_BLE_ADV_DATA_RAW_SET_COMPLETE_EVT，调用 esp_ble_gap_start_advertising() 启动广播后，就可以实现广播信息的发出，也就是信标的广播包的广播。

根据 esp-idf\\examples\\bluetooth\\bluedroid\\ble\\ble_ibeacon 中的例程修改

#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include "nvs_flash.h"

#include "esp_bt.h"
#include "esp_gap_ble_api.h"
#include "esp_gattc_api.h"
#include "esp_gatt_defs.h"
#include "esp_bt_main.h"
#include "esp_bt_defs.h"
#include "esp_ibeacon_api.h"
#include "esp_log.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"

static const char* DEMO_TAG = "IBEACON_DEMO";
extern esp_ble_ibeacon_vendor_t vendor_config;

///Declare static functions
static void esp_gap_cb(esp_gap_ble_cb_event_t event, esp_ble_gap_cb_param_t *param);

static esp_ble_adv_params_t ble_adv_params = {
    .adv_int_min        = 0x20,
    .adv_int_max        = 0x40,
    .adv_type           = ADV_TYPE_NONCONN_IND,
    .own_addr_type      = BLE_ADDR_TYPE_PUBLIC,
    .channel_map        = ADV_CHNL_ALL,
    .adv_filter_policy = ADV_FILTER_ALLOW_SCAN_ANY_CON_ANY,
};


static void esp_gap_cb(esp_gap_ble_cb_event_t event, esp_ble_gap_cb_param_t *param)
{
    esp_err_t err;

    switch (event) {
    case ESP_GAP_BLE_ADV_DATA_RAW_SET_COMPLETE_EVT:{
        esp_ble_gap_start_advertising(&ble_adv_params);
        break;
    }
    case ESP_GAP_BLE_ADV_START_COMPLETE_EVT:
        //adv start complete event to indicate adv start successfully or failed
        if ((err = param->adv_start_cmpl.status) != ESP_BT_STATUS_SUCCESS) {
            ESP_LOGE(DEMO_TAG, "Adv start failed: %s", esp_err_to_name(err));
        }
        break;
    case ESP_GAP_BLE_ADV_STOP_COMPLETE_EVT:
        if ((err = param->adv_stop_cmpl.status) != ESP_BT_STATUS_SUCCESS){
            ESP_LOGE(DEMO_TAG, "Adv stop failed: %s", esp_err_to_name(err));
        }
        else {
            ESP_LOGI(DEMO_TAG, "Stop adv successfully");
        }
        break;

    default:
        break;
    }
}


void ble_ibeacon_appRegister(void)
{
    esp_err_t status;

    ESP_LOGI(DEMO_TAG, "register callback");

    //register the scan callback function to the gap module
    if ((status = esp_ble_gap_register_callback(esp_gap_cb)) != ESP_OK) {
        ESP_LOGE(DEMO_TAG, "gap register error: %s", esp_err_to_name(status));
        return;
    }

}

void ble_ibeacon_init(void)
{
    esp_bluedroid_init();       // 初始化蓝牙栈bluedroid stack
    esp_bluedroid_enable();     // 使能蓝牙栈
    ble_ibeacon_appRegister();
}

void app_main(void)
{
    ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_init());          // 初始化NVS
    ESP_ERROR_CHECK(esp_bt_controller_mem_release(ESP_BT_MODE_CLASSIC_BT)); // 释放经典蓝牙在控制器中内存
    esp_bt_controller_config_t bt_cfg = BT_CONTROLLER_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    esp_bt_controller_init(&bt_cfg);            // 初始化蓝牙控制器
    esp_bt_controller_enable(ESP_BT_MODE_BLE);  // 使能蓝牙控制器

    ble_ibeacon_init();

    esp_ble_ibeacon_t ibeacon_adv_data;
    esp_err_t status = esp_ble_config_ibeacon_data (&vendor_config, &ibeacon_adv_data);
    if (status == ESP_OK){
        esp_ble_gap_config_adv_data_raw((uint8_t*)&ibeacon_adv_data, sizeof(ibeacon_adv_data));
    }
    else {
        ESP_LOGE(DEMO_TAG, "Config iBeacon data failed: %s\\n", esp_err_to_name(status));
    }
}

查看打印：

查看广播：

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• 由 Leung 写于 2021 年 7 月 6 日