1. 前言
在物聯網時代，有一個問題肯定會讓人頭疼（現在已經初露端倪了）：
| 物聯網中的IOT設備有兩個主要特點： 基於這兩個特點，手機等終端設備一般通過APP（或APK）對IOT設備進行控制，不同廠家的不同設備，通常需要不同的APP/APK。於是出現了這樣的結果： |
既然有問題，肯定就有人試圖解決，於是微信IoT、阿里小智、亞馬遜IoT等等，互聯網大佬們就各顯神通了。最終誰能稱霸天下，現在還不得而知，本文也不去討論這些。
作為藍牙BLE的介紹文章，本文將以微信IoT的“微信藍牙精簡協議”為例，通過“把一個藍牙適配器模擬成微信計步器”，分別從BLE技術（怎樣注冊一個GATT service）和微信IoT（微信物聯網平台的思路和想法）兩個角度，窺一窺IoT江湖的冰山一角（權當開闊眼界了）。
2. 微信藍牙精簡協議簡介
微信藍牙精簡協議的思路很簡單（具體可參考“http://iot.weixin.qq.com/wiki/new/index.html?page=4-3“），如下圖：
圖片1 微信藍牙精簡協議框架
總結來說，就是：
| 通過微信（可以運行在手機、平板、電腦、等硬件上面）統一和IoT設備交互； 交互的介質是BLE協議（可以搖身變為其它無線協議）； 交互的過程可由服務器協助完成（服務器可選擇微信服務器或者第三方服務器）。 |
雖然思路簡單，背后卻有深深的“不懷好意”，因為：
| 1）IoT設備想要和微信（或者微信背后的服務器）交互，就必須遵守微信定義的協議； 2）IoT設備通過微信和服務的交互（無論是第三方服務器，還是微信服務器），都必須遵守微信定義的協議，並經由微信服務器轉發。 基於上面兩點，物聯網中最重要的兩個環節：設備和數據，都掌握在微信的手中了。恐怖！！ |
到目前為止，“微信藍牙精簡協議”有一個比較成熟的應用實例：微信計步器，其工作流程為：
| 1）在帶有計步功能的BLE設備上，按照協議規定的方式，基於BLE GATT，實現相應的Profile、Service、Attribute。 2）在微信公眾平台，為該設備申請一個唯一的設備ID，並和設備的MAC地址一起，在公眾平台上注冊、授權。 3）在微信的微信運動小程序中，掃描並添加該設備，即可通過BLE讀取設備的計步信息。 4）微信運動讀取計步信息后，可以進行后續的動作（例如在朋友圈刷排名等）。 |
以上步驟，后面章節將會使用一個藍牙適配器（模擬藍牙計步器），配合自己的手機微信，進行演示說明。
3. 將藍牙適配器模擬成一個計步器
3.1 環境准備
后續實驗基於如下的硬件、軟件環境（其它環境也okay，不過我沒有測試）。
| 運行Ubuntu為例的PC、筆記本（或者開發板），包含藍牙4.0（及以上）功能（自帶或者使用藍牙適配器）； Ubuntu中安裝有較新版本的Bluez協議棧及工具集，以及其它必須的軟禁包（具體步驟略，碰到問題的時候可以一點點解決）； 具有BLE功能的手機（上面有可以正常使用的微信）； |
3.2 搭建Golang開發環境
在包含Bluez（及相關工具集）的Linux OS中，使用Bluez的工具，可以完成大部分的BLE實驗，例如：
| hcitool、bluetoothctl等工具，可以進行BLE設備的掃描、連接、配對、廣播等操作； hcitool可以發送HCI command，設置BLE的廣播數據； gatttool可以在GATT層面，完成GATT profile的連接、service attribute的讀寫等操作； 等等。 |
但有一個功能點，不是很容易實現，就是如何自定義一個GATT profile（要知道，BLE 90%以上的功能都是通過GATT實現的，如果做到這一點，學習BLE就非常方便了）。當然，BLE不復雜，我們可以直接使用BLuez提供的API，自行開發。如果是產品開發，無可厚非，但是如果僅僅只做個實驗，這樣大張旗鼓的就不划算了，最好能有一些開源的工具。確實有，我搜集、嘗試過幾種工具：
| 1）使用bluez的測試代碼（bluez-5.37/test/example-gatt-server），是一個python腳本。這個家伙對環境依賴度比較高，很難用，最終沒有用起來。 2）一個由nodejs腳本寫的工具（https://github.com/luluxie/weixin-iot）。基本功能還好，不過本人對js不太熟，就算了。 3）一個由Go語言寫的工具（https://github.com/paypal/gatt）。功能OK，關鍵還是新奇的Go語言，果斷使用～～ |
這就是搭建Golang開發環境的原因。至於步驟，很簡單（以Ubuntu為例）：
| 1）安裝Go語言 2）創建GOPATH環境變量 |
3.3 代碼准備
在github上，從https://github.com/paypal/gatt中clone一個倉庫，clone的倉庫地址為https://github.com/wowotech/gatt。clone后使用go get命令，下載代碼到本地：
| vim@ubuntu:~$ go get github.com/wowotech/gatt |
下載后代碼的位置為：
| vim@ubuntu:~$ ls $GOPATH/src/github.com/wowotech/ gatt |
然后，手動將代碼中所有的“github.com/paypal”類型的import修改為“github.com/wowotech”（fuck Go！！）
| cd $GOPATH/src/github.com/wowotech/gatt find . -name "*.go" | xargs sed -i 's/paypal/wowotech/g' |
提交記錄如下：
| https://github.com/wowotech/gatt/commit/1f1c23e94cb7e1b54078a568a60cf1aaef7de195 |
3.4 編譯並運行一個示例文件.
（略）。
3.5 支持“微信藍牙精簡協議”
參考examples/server.go以及藍牙精簡協議的定義[1]，新建weixin.go，增加微信藍牙精簡協議。最終的文件如下（代碼很簡單，熟悉BLE GATT協議的同學，很容易看懂，就不過多解釋了）：
| https://github.com/wowotech/gatt/commit/942e7480ad1664dabacdb5561fa98a831621f7de |
注1：可以通過代碼中如下的定義修改計步的步數（想刷爆微信運動朋友圈的同學注意了，嘿嘿！！）：
| + // steps little endian + // 01(steps) 10 27 00(0x002710 = 10000) + // http://iot.weixin.qq.com/wiki/new/index.html?page=4-3 + steps := []byte{ 0x01, 0x5c, 0x74, 0x01 } |
3.6 編譯、運行、測試
編譯：
| vim@ubuntu:~/gopath/src/github.com/wowotech/gatt/examples$ go build weixin.go |
運行：
| vim@ubuntu:~/gopath/src/github.com/wowotech/gatt/examples$ sudo ./weixin [sudo] password for vim: 2017/03/04 01:03:13 dev: hci0 up |
然后在手機下載AirSyncDebugger2.3.0.apk（http://iot.weixin.qq.com/wiki/new/index.html?page=4-3的底部）測試精簡協議是否okay：
| 打開APK---->精簡協議---->計步器測試 |
測試界面如下（Android平台）：
4. 在微信公眾平台注冊並授權設備
第2章成功模擬出來一個遵守“微信藍牙精簡協議”的計步器之后，我們需要登錄微信的公眾平台（可以使用測試帳號），注冊一個產品類別，並授權該設備，之后就可以在微信運動界面使用這個設備了。
4.1 登錄“微信公眾平台接口測試帳號”
打開下面鏈接：
http://mp.weixin.qq.com/debug/cgi-bin/sandbox?t=sandbox/login
點擊登錄按鈕，用自己微信的掃一掃登錄，登錄后的界面如下：
注意圖中紅色塗抹的三個信息（要記錄下來，后面有用）：
| 微信號： appID： appsecret： |
4.2 開啟設備功能接口
將上面的登錄界面往下拉，找到“功能服務”，“設備功能”，點擊“開啟”，開啟設備功能接口，如下圖：
4.3 添加產品
設備功能接口開啟后，會出現“設置”按鈕，點擊進入下一個界面，進行設備功能管理。在該界面，點擊“添加產品”按鈕，為我們的計步器設備添加一個產品類別：
按照提示填入相關的信息（需要注意紅色圈出的地方）：
點擊“下一步”進入“產品能力登記”界面：
最后，點擊“添加”按鈕，將產品添加進去。添加成功后，進入如下的界面（注意其中紅色塗抹的那一串數字，是產品的ID，記下來，后面有用）：
4.4 授權設備
4.4.1 獲取access_token
根據上面得到的appID和appsecret，在瀏覽器里面輸入如下指令，獲取訪問微信公眾平台的token（令牌）：
https://api.weixin.qq.com/cgi-bin/token?grant_type=client_credential&appid=xxxxxxxxxx&secret=xxxxxxxx
注意紅色部分要修改為實際內容（具體可參考4.1章節獲取的信息）。
瀏覽器會返回如下內容：
| {"access_token":"xxxxxxxxxxxxxxxxxxx","expires_in":7200} |
有兩個字段，access_token（記錄下來，后面有用）和有效時間（7200秒，很長了）。
4.4.2 為設備生成一個唯一ID（device_id）及二維碼（通過微信掃描即可添加設備）
在瀏覽器輸入如下指令：
https://api.weixin.qq.com/device/getqrcode?access_token=xxxxxxxxxxxx&product_id=xxxxx
其中access_token為4.4.1中獲取的，product_id為4.3中獲取的。
瀏覽器的返回如下：
| {"base_resp":{"errcode":0,"errmsg":"ok"},"deviceid":"xxxxxx","qrticket":"http:\/\/we.qq.com\/d\/AQArGYez06UDOcqKNe1jqWeeLhiF7fIKebEP5hiT"} |
deviceid為新生成的唯一ID，記錄下來，后面有用。
qrticket是設備的二維碼，隨便找一個二維碼生成的網站（例如http://cli.im/），就可得到圖片二維碼，如下（注意需要將瀏覽器返回的轉義字符改回正常）：
4.4.3 設備鑒權
這一步要借助微信公眾平台的debug頁面了，單純的瀏覽器無法搞定。打開如下的debug地址：
| http://mp.weixin.qq.com/debug/ |
找到如下界面：
body輸入的內容如下：
| { "device_num":"1", "device_list":[ { "id":" xxxxxxxx", "mac":"5CF3706ABA27", "connect_protocol":"3", "auth_key":"", "close_strategy":"1", "conn_strategy":"5", "crypt_method":"0", "auth_ver":"0", "manu_mac_pos":"-1", "ser_mac_pos":"-2", "ble_simple_protocol": "1" } ], "op_type":"0", "product_id": "xxxxx" } |
注意上面紅色的字段，id是4.4.2中獲得的deviceid，mac是藍牙設備的物理地址，product_id是4.3中獲得產品ID的。
點擊“檢查問題”，看到如下的成功信息，說明授權成功了：
5. 使用手機微信綁定設備
使用微信掃一掃，掃描剛才獲得的二維碼，點擊“綁定設備”，即可添加設備，如下：
綁定成功后，設備顯示未連接，如下：
接下來要連接設備。對iOS來說，在設置界面無法主動連接BLE設備，必須有應用程序自行連接，這里以微信運動為例，搜索並連接剛才授權的那個設備，即可看到計步數據的更新。步驟如下面圖片（不再解釋了，大家可以自己試試）：
6. 參考文檔
[1] 微信藍牙精簡協議，http://iot.weixin.qq.com/wiki/new/index.html?page=4-3
[2] https://github.com/paypal/gatt
原創文章，轉發請注明出處。蝸窩科技，www.wowotech.net。