UUID: abcd5678-1234-90ab-cdef-1234567890ab

<think>我们正在讨论蓝牙通信中使用特定UUID传输自定义报文的问题。用户指定了一个具体的128位UUID：abcd5678-1234-90ab-cdef-1234567890ab，并询问如何使用它来传输自定义报文。 在蓝牙通信中，UUID（通用唯一标识符）用于标识服务和特征。服务是设备提供的功能集合，而特征是服务中的具体数据点。自定义UUID通常用于厂商特定的服务或特征，以便传输自定义数据。 ### 步骤概述 1. **定义GATT服务结构**：创建一个自定义服务，使用给定的UUID作为服务UUID。 2. **定义特征**：在该服务下定义一个或多个特征，每个特征也有自己的UUID（可以是自定义的，也可以基于基础UUID生成）。 3. **配置特征属性**：设置特征的属性（如可读、可写、通知等）。 4. **实现数据传输**：通过写入特征值（对于发送数据）或启用通知/指示（对于接收数据）来传输自定义报文。 ### 详细实现步骤 #### 1. **定义自定义服务** 使用给定的UUID `abcd5678-1234-90ab-cdef-1234567890ab` 作为服务UUID。在设备端（服务器），需要将此服务添加到GATT服务器中。 例如，在蓝牙协议栈中（如使用Bluetooth LE）： ```c // 示例代码（基于Bluetooth LE协议栈） static const ble_uuid128_t custom_service_uuid = { .uuid = { 0xab, 0xcd, 0x56, 0x78, 0x12, 0x34, 0x90, 0xab, 0xcd, 0xef, 0x12, 0x34, 0x56, 0x78, 0x90, 0xab } }; // 创建服务 ble_gatt_svc_def_t custom_service = { .type = BLE_GATT_SVC_TYPE_PRIMARY, .uuid = &custom_service_uuid.u, .characteristics = (ble_gatt_chr_def_t[]) { /* 特征列表 */ } }; ``` #### 2. **定义特征** 在自定义服务下，定义至少一个特征用于传输自定义报文。假设我们定义一个特征用于发送和接收数据，其UUID可以基于基础UUID生成，也可以使用另一个自定义UUID。这里我们可以使用同样的服务UUID并修改部分字节（根据规范，特征UUID通常在服务UUID的基础上递增或使用独立的128位UUID）。 例如，我们定义一个特征UUID为`abcd5678-1234-90ab-cdef-1234567890ac`（将最后一个字节从`ab`改为`ac`）。 ```c static const ble_uuid128_t custom_char_tx_uuid = { .uuid = { 0xab, 0xcd, 0x56, 0x78, 0x12, 0x34, 0x90, 0xab, 0xcd, 0xef, 0x12, 0x34, 0x56, 0x78, 0x90, 0xac } }; static const ble_uuid128_t custom_char_rx_uuid = { .uuid = { 0xab, 0xcd, 0x56, 0x78, 0x12, 0x34, 0x90, 0xab, 0xcd, 0xef, 0x12, 0x34, 0x56, 0x78, 0x90, 0xad } }; ``` 然后，定义特征的属性： - **TX特征**：用于设备向客户端发送数据（例如，启用通知或指示），属性为`BLE_GATT_CHR_F_NOTIFY`。 - **RX特征**：用于客户端向设备发送数据（例如，写入），属性为`BLE_GATT_CHR_F_WRITE`。 #### 3. **配置特征描述符（可选）** 如果需要启用通知，通常需要为特征添加一个客户端特征配置描述符（CCCD），其标准UUID为`0x2902`。当客户端写入该描述符（启用或禁用通知）后，设备可以在数据变化时发送通知。 #### 4. **数据传输过程** - **发送自定义报文（设备到客户端）**： 设备更新特征值，并通过通知（notify）或指示（indicate）发送给已启用的客户端。 ```c // 更新特征值 uint8_t custom_data[] = {0x01, 0x02, 0x03}; // 自定义报文 ble_gatts_chr_updated(custom_char_tx_handle, sizeof(custom_data), custom_data); ``` 客户端需要先启用通知（写入CCCD为0x0001）。 - **接收自定义报文（客户端到设备）**： 客户端写入RX特征的值，设备在GATT写事件中接收数据。 ```c // 在设备的GATT写事件处理函数中 if (attr_handle == custom_char_rx_handle) { // 处理接收到的数据（位于om->om_data，长度为om->om_len） } ``` ### 代码示例（设备端和客户端） #### 设备端（GATT服务器）伪代码 ```c // 定义服务和特征 static const ble_uuid128_t custom_service_uuid = ...; // 给定的服务UUID static const ble_uuid128_t custom_char_tx_uuid = ...; // 用于发送的特征UUID static const ble_uuid128_t custom_char_rx_uuid = ...; // 用于接收的特征UUID // 特征定义数组 static ble_gatt_chr_def_t custom_chars[] = { { .uuid = &custom_char_tx_uuid.u, .access_cb = NULL, // 对于通知，通常不需要写回调 .flags = BLE_GATT_CHR_F_NOTIFY, .val_handle = &custom_char_tx_handle, // 保存特征值句柄 .descriptors = (ble_gatt_dsc_def_t[]) { { .uuid = BLE_UUID16_DECLARE(0x2902), // CCCD .att_flags = BLE_ATT_F_READ | BLE_ATT_F_WRITE, .access_cb = cccd_write_callback // 处理CCCD写入 }, { 0 } } }, { .uuid = &custom_char_rx_uuid.u, .access_cb = custom_char_rx_write_callback, // 处理写入 .flags = BLE_GATT_CHR_F_WRITE, }, { 0 } }; // 服务定义 static ble_gatt_svc_def_t custom_service = { .type = BLE_GATT_SVC_TYPE_PRIMARY, .uuid = &custom_service_uuid.u, .characteristics = custom_chars }; // 注册服务 ble_gatts_count_cfg(&custom_service, 1); ble_gatts_add_svcs(&custom_service, 1); ``` #### 客户端（如手机App）操作 1. **发现服务**：扫描并发现服务UUID为`abcd5678-1234-90ab-cdef-1234567890ab`的设备。 2. **发现特征**：发现该服务下的特征，特别是用于发送（TX）和接收（RX）的特征。 3. **启用通知**：向TX特征的CCCD写入0x0001以启用通知。 4. **发送数据**：向RX特征写入自定义报文（字节数组）。 5. **接收数据**：监听TX特征的通知，接收设备发送的自定义报文。 ### 注意事项 - **UUID格式**：在代码中，UUID通常以小端格式表示（即从最后一个字节开始写），但上述示例中我们直接按照给定顺序写入字节数组（注意：蓝牙规范中UUID的传输顺序是网络字节序，即大端，但底层库可能会处理字节序）。 - **报文长度**：蓝牙特征值最大为512字节（ATT_MTU通常为23字节，但可以通过协商增大）。如果自定义报文较长，需要分段传输。 - **安全性**：对于敏感数据，应使用加密连接（LE Secure Connections）或对特征值进行加密。 ### 总结 使用自定义UUID传输自定义报文的步骤包括：定义服务、定义特征（包括读写属性）、实现数据传输机制（写入和通知）。通过上述步骤，设备与客户端之间可以交换任意格式的自定义数据。 --- §§相关问题§§ 1. 蓝牙特征值传输的最大长度是多少？如何传输超过MTU的数据？ 2. 如何为自定义蓝牙服务添加安全加密？ 3. 在Android/iOS开发中如何实现自定义UUID的蓝牙通信？</think>### 蓝牙通信中使用自定义 UUID 传输自定义报文的完整指南 在蓝牙通信中，使用自定义 UUID `abcd5678-1234-90ab-cdef-1234567890ab` 传输自定义报文需要遵循 BLE GATT 协议规范。以下是具体实现步骤和技术要点： --- ### 一、技术实现流程 #### 1. **定义 GATT 服务结构** ```mermaid graph LR A[自定义服务 UUID] --> B[特征1：数据接收] A --> C[特征2：数据发送] A --> D[特征3：配置参数] B --> E[属性：可写] C --> F[属性：可读+通知] D --> G[属性：可读可写] ``` - **服务 UUID**：`abcd5678-1234-90ab-cdef-1234567890ab` - **特征值设计**： - **接收特征**（写操作）：`abcd5678-1234-90ab-cdef-1234567890ac` - 属性：`WRITE` 或 `WRITE_WITHOUT_RESPONSE` - **发送特征**（读/通知）：`abcd5678-1234-90ab-cdef-1234567890ad` - 属性：`READ` + `NOTIFY` #### 2. **设备端实现（GATT 服务器）** ```c // 基于 Bluetooth LE 协议栈的伪代码 const ble_uuid128_t CUSTOM_SERVICE_UUID = { .u = {.type = BLE_UUID_TYPE_128}, .value = {0xab,0xcd,0x56,0x78,0x12,0x34,0x90,0xab, 0xcd,0xef,0x12,0x34,0x56,0x78,0x90,0xab} // 小端序 }; // 注册服务 ble_gatts_service_add(BLE_GATT_SVC_TYPE_PRIMARY, &CUSTOM_SERVICE_UUID, &service_handle); // 添加特征 ble_gatts_characteristic_add(service_handle, &char_uuid, BLE_GATT_CHR_F_WRITE, &custom_data_handler); // 接收回调函数 ``` #### 3. **客户端操作流程（手机/网关）** 1. 发现服务：扫描 `abcd5678-1234-90ab-cdef-1234567890ab` 2. 获取特征句柄： - 写入特征：`abcd5678-1234-90ab-cdef-1234567890ac` - 通知特征：`abcd5678-1234-90ab-cdef-1234567890ad` 3. 启用通知：向 CCCD 描述符写入 `0x0001` 4. 传输自定义报文： ```python # Python 示例 (pybluez) client.write_gatt_char(write_char_handle, bytearray([0x01,0x02,0xFF]), # 自定义报文 response=True) ``` --- ### 二、自定义报文设计要点 #### 1. **数据格式规范** | 偏移量 | 长度 | 说明 | 示例值 | |--------|------|---------------|-------------| | 0 | 1 | 报文类型 | `0x01` (控制)| | 1 | 2 | 数据长度 | `0x000C` | | 3 | N | 有效载荷 | 自定义数据 | | 3+N | 1 | CRC 校验 | `0xA5` | #### 2. **通信优化策略 - **MTU 协商**：通过 `ATT_MTU` 交换提升至 247 字节 - **数据分片**： ```c if(payload_len > ATT_MTU - 3) { send_fragment(packet, current_offset); current_offset += (ATT_MTU - 3); } ``` - **流控机制**：使用 `WRITE_WITHOUT_RESPONSE` + 序列号确认 --- ### 三、实际应用案例 #### 1. **工业传感器数据传输** ```mermaid sequenceDiagram participant Sensor participant Gateway Sensor->>Gateway: 广播服务UUID[abcd5678...] Gateway->>Sensor: 连接请求 Gateway->>Sensor: 启用通知(CCCD=0x0001) Sensor->>Gateway: 通知特征更新(温度数据: 25.3℃) Gateway->>Sensor: 写入配置参数(采样间隔=10s) ``` #### 2. **智能家居控制报文** ```json // 自定义JSON格式报文（转换为二进制） { "cmd": "SET_COLOR", "values": { "r": 255, "g": 0, "b": 128 }, "timestamp": 1717020000 } ``` --- ### 四、安全增强措施 1. **加密传输**： - 使用 LE Secure Connections (LESC) - 敏感特征设置 `BLE_GATT_CHR_F_ENC_WRITE` 属性 2. **鉴权机制**： ```c // 在写入回调中验证 if(char_id == WRITE_CHAR_HANDLE) { if(!conn_secured(conn_handle)) { // 检查加密状态 return BLE_ATT_ERR_INSUFFICIENT_AUTH; } } ``` 3. **报文签名**： - 在载荷末尾添加 HMAC-SHA256 签名 - 验证签名后再执行指令 --- ### 五、调试与测试工具 1. **常用工具**： - **nRF Connect**：可视化特征操作 - **Wireshark** + BLE 嗅探器：抓包分析 - **GATTool**：命令行交互测试 2. **测试命令示例**： ```shell gatttool -b AA:BB:CC:DD:EE:FF --char-write -a 0x0021 -n 01020304 ``` --- ### 总结 通过自定义 UUID `abcd5678-1234-90ab-cdef-1234567890ab` 传输报文需： 1. 设计符合 GATT 层级的服务/特征结构 2. 实现二进制报文编解码规范 3. 采用 MTU 协商和数据分片优化传输 4. 增加加密和完整性校验保障安全 5. 使用专业工具进行协议调试[^1] 在实际物联网设备中，此方案已应用于智能工业控制器（传输设备指令集）和医疗穿戴设备（传输加密生理数据）等场景。 ---