1. 概述
在藍牙4.0發布以前，給大家的直觀印象就是藍牙耳機，它就是用來滿足短距離內中等帶寬的音頻通信需求。然而藍牙4.0發布之后，用途就大不一樣了，特別是現在物聯網和可穿戴之風盛行的年代，很多小玩意都使用了它，如心率計、手環、鑰匙扣等等物件，最終它能夠和用戶的手機、Pad以及PC等設備連接，實現五花八門的功能。為什么藍牙4.0的用途廣泛了呢？首先歸功於低功耗，運行Bluetooth Low Energy的設備，一節紐扣電池可以支持其半年的時間；其次是低成本，如TI公司的CC2540藍牙SoC售價是1美元。自iOS和Android支持藍牙4.0 BLE以后，在今年4月份微軟的BUILD 2014大會上，終於官方宣布在Windows 8.1和Windows Phone 8.1中支持藍牙4.0 BLE，值得注意的是，目前為止，Windows 8.1 只支持GATT Client模式，而不支持GATT Server模式。下面我們就一起來了解一下如何在Windows 8.1平台上開發藍牙 4.0 BLE的應用。
2. 設備
首先是配有藍牙4.0的Windows 8.1系統的PC或者平板，以Surface Pro 2為例，可以打開“設備管理器”->藍牙，查看下面的列表，如果里面有“Microsoft Bluetooth LE 枚舉器”的話，如下圖1所示，就說明是支持藍牙4.0 LE的，如果沒有的話，是無法搜索到藍牙4.0 LE設備的，這時候就需要去更新系統和藍牙驅動了。
圖1
注意，在進行這一步以前，最好先去“設置”->“更改電腦設置”->“電腦和設備”->“藍牙”中，把藍牙打開。因為在我測試的時候發現，Surface Pro 2在藍牙關閉的時候，不會出現“Microsoft Bluetooth LE 枚舉器”這一項，如下圖2所示，只有在藍牙打開的情況下才會出現。
圖2
其次，就是藍牙4.0 BLE設備了，目前最流行的應該就是TI的CC2541 Sensor Tag，淘寶上都有賣，價格在200以內。Sensor Tag內部包含了6種傳感器：IR temperature Sensor, Humidity Sensor, Pressure Sensor, Accelerometer, Gyroscope, Magnetometer。
3. 准備
如果在Windows設備上第一次使用Sensor Tag，我們還需要手動進行配對工作，這也是在Windows平台上使用藍牙一貫以來的風格，包括以前的Windows Mobile，Windows CE，也包括現在的Windows Phone。當然，第一次使用配對成功以后，后面就不需要再配對了。首先，需要打開藍牙開關，等待TI BLE Sensor Tag的出現，然后點擊它，首次配對的PIN碼為0000。如下圖3所示。
圖3
之后，系統會自動配置GATT服務，配置完成以后，可以去“設備管理器”->藍牙那一項看看，你會發現里面多了很多GATT Services。如下圖4所示。
圖4
有關Sensor Tag提供的服務和對應的UUID，可以參考TI官方的文檔：TI Development KIT。
其中用的典型的UUID包括：
Thermometer "f000aa00-0451-4000-b000-000000000000"
Accelerometer "f000aa10-0451-4000-b000-000000000000"
Humidity "f000aa20-0451-4000-b000-000000000000"
Magnetometer "f000aa30-0451-4000-b000-000000000000"
Barometer "f000aa40-0451-4000-b000-000000000000"
Gyroscope "f000aa50-0451-4000-b000-000000000000"
Key Service "0000ffe0-0000-1000-8000-00805f9b34fb"
Generic Access: 00001800-0000-1000-8000-00805f9b34fb
Generic Attribute: 00001801-0000-1000-8000-00805f9b34fb
Device Information: 0000180A-0000-1000-8000-00805f9b34fb
4. 創建應用
創建一個Windows Store應用，然后使用記事本或者在View Code下編輯Package.appxmanifest文件，加入以下Capabilities：
<Capabilities>
<Capability Name="internetClient" />
<m2:DeviceCapability Name="bluetooth.genericAttributeProfile">
<m2:Device Id="any">
<m2:Function Type="serviceId:f000aa00-0451-4000-b000-000000000000"/>
<m2:Function Type="serviceId:F000AA10-0451-4000-B000-000000000000"/>
<m2:Function Type="serviceId:F000AA20-0451-4000-B000-000000000000"/>
<m2:Function Type="serviceId:F000AA30-0451-4000-B000-000000000000"/>
<m2:Function Type="serviceId:F000AA40-0451-4000-B000-000000000000"/>
<m2:Function Type="serviceId:F000AA50-0451-4000-B000-000000000000"/>
<m2:Function Type="serviceId:0000ffe0-0000-1000-8000-00805f9b34fb"/>
<m2:Function Type="serviceId:00001800-0000-1000-8000-00805f9b34fb"/>
<m2:Function Type="serviceId:00001801-0000-1000-8000-00805f9b34fb"/>
<m2:Function Type="serviceId:0000180A-0000-1000-8000-00805f9b34fb"/>
</m2:Device>
</m2:DeviceCapability>
</Capabilities>
然后，使用Generic Access Service來讀取Sensor Tag的Device Name，代碼如下：
//Find the devices that expose the service
var devices = await Windows.Devices.Enumeration.DeviceInformation.FindAllAsync(GattDeviceService.GetDeviceSelectorFromUuid(GattServiceUuids.GenericAccess));
if (devices.Count==0)
return;
//Connect to the service
var service = await GattDeviceService.FromIdAsync(devices[0].Id);
if (service == null)
return;
//Obtain the characteristic we want to interact with
var characteristic = service.GetCharacteristics(GattCharacteristic.ConvertShortIdToUuid(0x2A00))[0];
//Read the value
var deviceNameBytes=(await characteristic.ReadValueAsync()).Value.ToArray();
//Convert to string
var deviceName=Encoding.UTF8.GetString(deviceNameBytes,0,deviceNameBytes.Length);
接着，我們來看看如何讀取加速度傳感器等數據：
//Find the devices that expose the service
var devices = await Windows.Devices.Enumeration.DeviceInformation.FindAllAsync(GattDeviceService.GetDeviceSelectorFromUuid(new Guid("F000AA10-0451-4000-B000-000000000000")));
if (devices.Count==0)
return;
//Connect to the service
var accService = await GattDeviceService.FromIdAsync(devices[0].Id);
if (accService == null)
return;
//Get the accelerometer data characteristic
var accData = accService.GetCharacteristics(new Guid("F000AA11-0451-4000-B000-000000000000"))[0];
//Subcribe value changed
accData.ValueChanged += accData_ValueChanged;
//Set configuration to notify
await accData.WriteClientCharacteristicConfigurationDescriptorAsync(GattClientCharacteristicConfigurationDescriptorValue.Notify);
//Get the accelerometer configuration characteristic
var accConfig = accService.GetCharacteristics(new Guid("F000AA12-0451-4000-B000-000000000000"))[0];
//Write 1 to start accelerometer sensor
await accConfig.WriteValueAsync((new byte[]{1}).AsBuffer());
訂閱數據變更的notifications，加速度傳感器默認的數據更新頻率是1秒，這個值我們也可以進行修改。
async void accData_ValueChanged(GattCharacteristic sender, GattValueChangedEventArgs args)
{
var values = (await sender.ReadValueAsync()).Value.ToArray();
var x = values[0];
var y = values[1];
var z = values[2];
}
5. 使用第三方庫
大家知道，按照上面的步驟來做，自己需要寫很多數據交互的代碼。如果你想偷懶，可以參考一下第三方庫，SebastianL在codeplex上給出了TI Sensor Tag的開源庫，鏈接地址為：Link。目前的版本是1.2，支持Windows 8.1，據作者說支持Windows Phone 8.1的版本會很快到來。使用這個庫很簡單：
第一步，在新建Store應用中加入應用的Capabilities，步驟與上面第4節中的一樣。
第二步，下載X2CodingLab.SensorTag庫，並在項目中添加對X2CodingLab.SensorTag的引用，如下圖5所示。
圖5
第三步，在需要使用Sensor Tag的頁面后台文件中，實例化相應的傳感器，以加速度傳感器為例：
Accelerometer accelerometer = new Accelerometer();
第四步，初始化傳感器，調用封裝好的Initialize()方法：
await accelerometer.Initialize();
如果沒有配對的Sensor Tag，這里會拋出異常DeviceNotFoundException。
第五步，獲取傳感器數據，使用EnableSensor和DisableSensor方法來打開獲取數據的開關，另外，如果獲取數據結束了，最好調用DisableSensor來節省Sensor Tag的功耗。
await accelerometer.EnableSensor();
await accelerometer.DisableSensor();
使用EnableNotifications() 和 DisableNotification()來允許或者禁止數據通知：
private async void Notify()
{
await accelerometer.DisableNotifications();
await accelerometer.EnableNotifications();
accelerometer.SensorValueChanged += accelerometer_SensorValueChanged;
}
void accelerometer_SensorValueChanged(object sender, X2CodingLab.SensorTag.SensorValueChangedEventArgs e)
{
byte[] sensorData = e.RawData;
}
下面是應用運行界面圖。
圖6
再給出實物的圖片吧，紅色的是Sensor Tag。
最后，還是給出源代碼工程的下載鏈接：Link。最近OneDrive不能用，用微盤代替一下。