发现后 Windows UWP 连接到 BLE 设备

Question

我正在使用BluetoothLEAdvertisementWatcher 查找附近的 BLE 设备，它运行良好。找到它们后，我想通过 GATT 连接和读/写数据。但是拿到BluetoothLEAdvertisement（https://msdn.microsoft.com/de-de/library/windows/apps/windows.devices.bluetooth.genericattributeprofile）后，我不知道如何使用API​​。

public class Adapter
{
    private readonly BluetoothLEAdvertisementWatcher _bleWatcher = new BluetoothLEAdvertisementWatcher();

    public Adapter()
    {
        _bleWatcher.Received += BleWatcherOnReceived;
    }

    private void BleWatcherOnReceived(BluetoothLEAdvertisementWatcher sender, BluetoothLEAdvertisementReceivedEventArgs args)
    {       
        // how to connect?
        // I know, it's the wrong place to to this, but this is just an example
    }

    public void StartScanningForDevices(Guid[] serviceUuids)
    {
        _blewatcher.advertisementfilter.advertisement.serviceuuids.clear();
        foreach (var uuid in serviceuuids)
        {
            _blewatcher.advertisementfilter.advertisement.serviceuuids.add(uuid);
        }
        _blewatcher.start();
    }
}

我找到了使用 DeviceInformation.FindAllAsync 而不是 BluetoothLEAdvertisementWatcher 的示例，但这些示例无法正常工作/找不到任何设备。

更新

经过一段时间的挖掘，我找到了以下方法。但不幸的是，配对失败。该设备只是一个带有 BLE 屏蔽的 Arduino。我绝对可以连接 Android 和 iOS。所以它必须以某种方式使用 UWP 成为可能。 ：/

private void BleWatcherOnReceived(BluetoothLEAdvertisementWatcher sender, BluetoothLEAdvertisementReceivedEventArgs args)
{       
    var dev = await BluetoothLEDevice.FromBluetoothAddressAsync(args.BluetoothAddress);
    // dev.DeviceInformation.Pairing.CanPair is true
    // dpr.Status is Failed
    DevicePairingResult dpr = await dev.DeviceInformation.Pairing.PairAsync(DevicePairingProtectionLevel.None);
    var service = await GattDeviceService.FromIdAsync(dev.DeviceInformation.Id);
}

更新 #2

我现在能够发现和配对（不稳定，但目前还可以），但是

var service = await GattDeviceService.FromIdAsync(args.Id);

抛出以下异常

System.IO.FileNotFoundException： 该系统找不到指定的文件。 （HRESULT 异常：0x80070002）

我不知道为什么。

Answer 1

更新 04/17 - 创作者更新

Microsoft 刚刚更新了他们的蓝牙 API。我们现在有未配对的 BLE 设备通信！

目前他们的文档很少，但这里是大大简化的新结构：

BleWatcher = new BluetoothLEAdvertisementWatcher 
{ 
    ScanningMode = BluetoothLEScanningMode.Active
};
BleWatcher.Start();

BleWatcher.Received += async (w, btAdv) => {
    var device = await BluetoothLEDevice.FromBluetoothAddressAsync(btAdv.BluetoothAddress);
    Debug.WriteLine($"BLEWATCHER Found: {device.name}");

    // SERVICES!!
    var gatt = await device.GetGattServicesAsync();
    Debug.WriteLine($"{device.Name} Services: {gatt.Services.Count}, {gatt.Status}, {gatt.ProtocolError}");

    // CHARACTERISTICS!!
    var characs = await gatt.Services.Single(s => s.Uuid == SAMPLESERVICEUUID).GetCharacteristicsAsync();
    var charac = characs.Single(c => c.Uuid == SAMPLECHARACUUID);
    await charac.WriteValueAsync(SOMEDATA);
};

现在好多了。正如我所说，目前几乎没有文档，我有一个奇怪的问题，即我的 ValueChanged 回调在 30 秒左右后停止被调用，尽管这似乎是一个单独的范围问题。

更新 2 - 有些奇怪

在对新的创作者更新进行了更多尝试之后，在构建 BLE 应用程序时需要考虑更多事项。

• 您不再需要在 UI 线程上运行蓝牙的东西。没有配对的 BLE 似乎没有任何权限窗口，因此不再需要在 UI 线程上运行。
• 您可能会发现您的应用程序在一段时间后停止接收来自设备的更新。这是一个范围界定问题，其中不应该处理的对象。在上面的代码中，如果您在charac 上收听ValueChanged，您可能会遇到这个问题。这是因为 GattCharacteristic 在它应该被处理之前就被处理掉了，将特性设置为全局而不是依赖于它被复制进来。
• 断开连接似乎有点中断。退出应用程序不会终止连接。因此，请确保您使用 App.xml.cs OnSuspended 回调来终止您的连接。否则你会进入一个奇怪的状态，Windows 似乎保持（并继续阅读！！）BLE 连接。

它有它的怪癖，但它有效！

老答案

继 Jason 关于需要配对设备才能发现其服务的正确答案之后，以下是一些解决此问题的示例代码：

    private void SetupBluetooth()
    {
        Watcher = new BluetoothLEAdvertisementWatcher { ScanningMode = BluetoothLEScanningMode.Active };
        Watcher.Received += DeviceFound;

        DeviceWatcher = DeviceInformation.CreateWatcher();
        DeviceWatcher.Added += DeviceAdded;
        DeviceWatcher.Updated += DeviceUpdated;

        StartScanning();
    }

    private void StartScanning()
    {
        Watcher.Start();
        DeviceWatcher.Start();
    }

    private void StopScanning()
    {
        Watcher.Stop();
        DeviceWatcher.Stop();
    }

    private async void DeviceFound(BluetoothLEAdvertisementWatcher watcher, BluetoothLEAdvertisementReceivedEventArgs btAdv)
    {
        if (_devices.Contains(btAdv.Advertisement.LocalName))
        {
            await Dispatcher.RunAsync(CoreDispatcherPriority.Low, async () =>
            {
                Debug.WriteLine($"---------------------- {btAdv.Advertisement.LocalName} ----------------------");
                Debug.WriteLine($"Advertisement Data: {btAdv.Advertisement.ServiceUuids.Count}");
                var device = await BluetoothLEDevice.FromBluetoothAddressAsync(btAdv.BluetoothAddress);
                var result = await device.DeviceInformation.Pairing.PairAsync(DevicePairingProtectionLevel.None);
                Debug.WriteLine($"Pairing Result: {result.Status}");
                Debug.WriteLine($"Connected Data: {device.GattServices.Count}");
            });
        }
    }

    private async void DeviceAdded(DeviceWatcher watcher, DeviceInformation device)
    {
        if (_devices.Contains(device.Name))
        {
            try
            {
                var service = await GattDeviceService.FromIdAsync(device.Id);
                Debug.WriteLine("Opened Service!!");
            }
            catch
            {
                Debug.WriteLine("Failed to open service.");
            }
        }
    }

    private void DeviceUpdated(DeviceWatcher watcher, DeviceInformationUpdate update)
    {
        Debug.WriteLine($"Device updated: {update.Id}");
    }

这里需要注意的关键点是：

• DeviceWatcher 需要同时设置Added 和Updated 属性才能工作。
• 您需要捕获在尝试询问未配对或尚未准备好的服务时发生的异常 FileNotFound。

Answer 2

杰拉德威尔金森的回答是正确的。为了让生活更轻松，我使用 Reactive Extensions () 将它变成了一个可等待的方法。欢迎任何cmets。

因此，一旦您使用 BluetoothLEAdvertisementWatcher 找到设备并与之配对，您就可以使用它来启用 GATTServices。

private async Task<GattDeviceService> GetGATTServiceAsync(string deviceName)
{
  //devicewatcher is abused to trigger connection
  var deviceWatcher = DeviceInformation.CreateWatcher(); //trick to enable GATT

  var addedSource = Observable.FromEventPattern(deviceWatcher, nameof(deviceWatcher.Added))
                              .Select(pattern => ((DeviceInformation)pattern.EventArgs));

  var updatedSource = Observable.FromEventPattern(deviceWatcher, nameof(deviceWatcher.Updated))
                                .Select(pattern =>
                                {
                                  var update = ((DeviceInformationUpdate)pattern.EventArgs);
                                  return Observable.FromAsync(() => DeviceInformation.CreateFromIdAsync(update.Id).AsTask());
                                }).Concat();

  var source = addedSource.Merge(updatedSource);
  source.Publish().Connect(); //make sure the event handlers are attached before starting the device watcher

  deviceWatcher.Start();

  var result = await source.Where(di =>  di.Name == deviceName)                                       //find the relevant device
                           .Select(di => Observable.FromAsync(() => GattDeviceService.FromIdAsync(di.Id).AsTask()))       //get all services from the device
                           .Concat()                                                                                      //necessary because of the async method in the previous statement
                           .Where(service => service.Uuid == SERVICE_UUID)                                                //get the service with the right UUID
                           .Retry()                                                                                       //GattDeviceService.FromIdAsync can throw exceptions
                           .FirstAsync();

  deviceWatcher.Stop();

  return result;
}

Answer 3

更新（2016 年 5 月 5 日）：“未找到元素”错误问题似乎仅在蓝牙设置屏幕未打开/扫描时发生。我不记得在 10586.218 之前是这种情况，但我没有检查过。显然，并非所有问题都在更新中得到解决。

更新（2016 年 4 月 29 日）：10586.218 Windows 更新似乎解决了与以前从未与机器（或手机）配对过的设备配对的问题。我在这里概述的过程和 Gerard Wilkinson 在他的回答中的示例代码现在应该更加一致。

如果您有幸让它工作，则需要等待相当长的时间才能安装驱动程序。我已经通过同时运行 BluetoothLEAdvertisementWatcher 和 DeviceWatcher 来做到这一点。

保存您从 FromBluetoothAddressAsync() 获得的 BluetoothLEDevice 中的 DeviceInformation，然后在启动配对之前 Dispose() BluetoothLEDevice。这个很重要。否则，配对后将看不到 Gatt 服务。

然后等待 DeviceWatcher 看到配对的设备。这可能需要几分钟，但您通常会在设备安装进度条（在蓝牙控制面板中）达到 100% 之前获得它。如果 FromIdAsync 仍然失败，这通常意味着存在驱动程序安装错误。您可以取消配对，然后重新执行配对过程。这通常对我有用。

不过，它非常不稳定，而且似乎取决于机器的蓝牙芯片组和驱动程序。我经常收到 FromBluetoothAddress 的 Element Not Found 错误，但如果它超过了那里，配对通常在第一次或第二次尝试时起作用。

PairAsync 和 UnpairAsync 也需要发布到 UI 线程。如果它无法弹出请求授权的蓝色对话框，则会出现异常。您可以使用保存的 UI SynchronizationContext 中的 Post() 或带有异步委托的 Windows.ApplicationModel.Core.CoreApplication.MainView.Dispatcher.RunAsync() 来执行此操作。

我在论坛上看到 MS 员工的多个帖子说 FromBluetoothAddressAsync() 仅适用于配对设备。情况并非如此，但它有问题，而且如果设备过去至少手动配对过一次，它似乎效果最好。

Answer 4

基本上，您的答案部分包含在问题中。本质上，您使用 BluetoothLEAdvertisementWatcher 仅用于查找设备，基本上它们就像信标一样工作。

而且您不应该仅使用此 API 来连接这些设备。要连接设备，您必须使用 DeviceInformation.FindAllAsync()，并让它向您显示任何设备，您需要先将它们配对。

无论如何，如果您有兴趣从某些特定的 BLE 特性中获取数据，您可以尝试使用GattCharacteristicNotificationTrigger，以获取完整示例和一些额外的解释see my blog。