Raspberry Pi zero whのBLEとAndroidアプリ(react-native)で通信する

Raspberry Pi zero whのBLEモジュールとAndroidアプリ(react-native)を繋げるのに少し苦労したので備忘録として書きます。

環境

ここでは、Raspberry Pi zero wh と Android(react-native) の間でBLEを使った通信をすることを想定しています。

なお、Raspberry Pi側のプログラムはgolangで書きます。

準備

BLE開発に必要な概念

これだけはまず知っておいた方がいい、という基礎知識です。

BLE概論系の記事には色々と難しい言葉が並んでいますが、まず覚える必要があるのは次の2つだけです。

• サーバー(ペリフェラル)
• クライアント(セントラル)

サーバー

サーバー(ペリフェラル)は、デバイス側を表します。つまりここではRaspberry Pi側です。

クライアント

クライアント(セントラル)はここではAndroid側です。

サーバーはRaspberry Pi、クライアントはAndroid。これだけ覚えておきましょう。

BLEのアプリケーションを識別するのに必要な値

BLEモジュールと通信するために、そのBLEモジュールを使っているアプリケーションを識別する値が必要になります。これが以下の二つです。

• MACアドレス
• UUID (service UUIDとcharacteristic UUIDの2種)

ここで、MACアドレスはBLEモジュールに固有の値で、 hciconfig などで確認することができます。
2種のUUIDはアプリケーション側で設定できる値で、任意の値を使うことができます。

MACアドレスの確認

ではまずBLEモジュールのMACアドレスを確認します。Raspberry Piで以下のコマンドを実行してください。

pi@raspberrypi:~ $ sudo hciconfig
hci0:        Type: Primary  Bus: UART
        BD Address: B8:26:EB:BA:3C:11  ACL MTU: 1021:8  SCO MTU: 64:1
        UP RUNNING PSCAN
        RX bytes:15221 acl:0 sco:0 events:530 errors:0
        TX bytes:17899 acl:18 sco:0 commands:722 errors:0

pi@raspberrypi:~ $

ここでのMACアドレスはB8:26:EB:BA:3C:11ですね。メモしておきましょう。

golangでBLEサーバーの作成

まずはただ動いて欲しいので、github.com/paypal/gattというライブラリのサンプルをそのまま使います。 https://github.com/paypal/gatt

こいつをビルドしてRaspberry Pi上で実行しましょう。(sudo を忘れないように)

pi@raspberrypi:~ $ sudo ./gatt_server_lnx
2018/04/07 09:48:34 dev: hci0 up
2018/04/07 09:48:34 dev: hci0 reset
2018/04/07 09:48:34 dev: hci0 down
2018/04/07 09:48:34 dev: hci0 opened
State: PoweredOn
2018/04/07 09:48:34 BD Addr: B8:26:EB:BA:3C:11
2018/04/07 09:48:34 Generating attribute table:
2018/04/07 09:48:34 handle  type    props   secure  pvt value
2018/04/07 09:48:34 0x0001  0x2800  0x02    0x00    *gatt.Service   [ 00 18 ]
2018/04/07 09:48:34 0x0002  0x2803  0x02    0x00    *gatt.Characteristic    [ 02 03 00 00 2A ]
2018/04/07 09:48:34 0x0003  0x2a00  0x02    0x00    *gatt.Characteristic    [ 47 6F 70 68 65 72 ]
2018/04/07 09:48:34 0x0004  0x2803  0x02    0x00    *gatt.Characteristic    [ 02 05 00 01 2A ]
2018/04/07 09:48:34 0x0005  0x2a01  0x02    0x00    *gatt.Characteristic    [ 00 80 ]
2018/04/07 09:48:34 0x0006  0x2803  0x02    0x00    *gatt.Characteristic    [ 02 07 00 02 2A ]
2018/04/07 09:48:34 0x0007  0x2a02  0x02    0x00    *gatt.Characteristic    [ 00 ]
2018/04/07 09:48:34 0x0008  0x2803  0x02    0x00    *gatt.Characteristic    [ 02 09 00 03 2A ]
2018/04/07 09:48:34 0x0009  0x2a03  0x02    0x00    *gatt.Characteristic    [ 00 00 00 00 00 00 ]
2018/04/07 09:48:34 0x000A  0x2803  0x02    0x00    *gatt.Characteristic    [ 02 0B 00 04 2A ]
2018/04/07 09:48:34 0x000B  0x2a04  0x02    0x00    *gatt.Characteristic    [ 06 00 06 00 00 00 D0 07 ]
2018/04/07 09:48:34 Generating attribute table:
2018/04/07 09:48:34 handle  type    props   secure  pvt value
2018/04/07 09:48:34 0x0001  0x2800  0x02    0x00    *gatt.Service   [ 00 18 ]
2018/04/07 09:48:34 0x0002  0x2803  0x02    0x00    *gatt.Characteristic    [ 02 03 00 00 2A ]
...略

react-native側

react-native側は、 https://github.com/innoveit/react-native-ble-manager というライブラリを使って通信します。

コード片で申し訳ないのですが、こんな感じのコードを書きます。

  startScan() {
    if (!this.state.scanning) {
      this.setState({peripherals: new Map()});
      BleManager.scan([], 3, true).then((results) => {
        console.log('Scanning...');
        this.setState({scanning: true});
        console.log(results)
      });
    }

    BleManager.getConnectedPeripherals([]).then((results) => {
      console.log(results);
      var peripherals = this.state.peripherals;
      for (var i = 0; i < results.length; i++) {
        var peripheral = results[i];
        peripheral.connected = true;
        peripherals.set(peripheral.id, peripheral);
        console.log(peripheral)
        this.setState({ peripherals });
      }
    });

    BleManager.connect("B8:26:EB:BA:3C:11").then(() => {
      console.log('Connected');
    }).catch((error) => {
      // Failure code
      console.log(error);
    })

    BleManager.retrieveServices("B8:26:EB:BA:3C:11").then((peripheralInfo) => {
      // Success code
      console.log('Peripheral info:', peripheralInfo);
    });

    const data = stringToBytes("piyo");
    console.log(data)
    BleManager.write("B8:26:EB:BA:3C:11", "09fc95c0-c111-11e3-9904-0002a5d5c51b", "16fe0d80-c111-11e3-b8c8-0002a5d5c51b", data).then(() => {
      // Success code
      console.log('Write: ' + data);
    }).catch((error) => {
      // Failure code
      console.log(error);
    });
  }

ここで大事な点が2点あります。まず1つ目は、 read, write, notifyの前には必ずBleManager.retrieveServices()を実行しなくてはいけない ことです。
普通にドキュメントに書いてあるのですが、忘れがちみたいです。
https://github.com/innoveit/react-native-ble-manager/issues/259

次に、2つのUUIDについてです。これらはpaypal/gattのexampleに書いてあります。

まず、serviceUUIDは https://github.com/paypal/gatt/blob/4ae819d591cfc94c496c45deb55928469542beec/examples/service/count.go#L13 です。

そして、characteristicUUIDは https://github.com/paypal/gatt/blob/4ae819d591cfc94c496c45deb55928469542beec/examples/service/count.go#L20 です。

雑に書きましたがこんな感じです。