Реализация обмена данными с BLE-периферией

Реализация обмена данными с BLE-периферией

После того как соединение установлено и сервисы обнаружены, начинается основная работа: чтение значений, запись команд, подписка на уведомления. Эта часть BLE-стека требует понимания GATT-атрибутов, MTU и особенностей конкретных платформ при работе с бинарными данными.

Типы операций с характеристиками

У характеристики есть флаги properties, которые определяют доступные операции:

Write Without Response быстрее — нет ACK от устройства. Подходит для потоковой передачи (аудио, показания датчиков). Write — для команд, где важна гарантия доставки.

iOS: работа с данными

Notify-подписка и парсинг

// Включаем notify
peripheral.setNotifyValue(true, for: characteristic)

// Получаем данные
func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral,
                didUpdateValueFor characteristic: CBCharacteristic,
                error: Error?) {
    guard error == nil, let data = characteristic.value else { return }

    // Пример: датчик отправляет 3 байта [flags, heartRate, energyExpended]
    guard data.count >= 2 else { return }
    let flags = data[0]
    let heartRate: Int

    if flags & 0x01 == 0 {
        // heart rate в 1 байте
        heartRate = Int(data[1])
    } else {
        // heart rate в 2 байтах (little-endian)
        heartRate = Int(data[1]) | (Int(data[2]) << 8)
    }
}

Работа с бинарными данными через Data + байтовые смещения. Если устройство нестандартное и документация скудная — Wireshark + BLE sniffer (Ellisys, Nordic nRF Sniffer) помогают разобрать протокол.

Запись команды

func sendCommand(_ command: UInt8, value: UInt16) {
    var bytes: [UInt8] = [command, UInt8(value & 0xFF), UInt8(value >> 8)]
    let data = Data(bytes)

    let writeType: CBCharacteristicWriteType = characteristic.properties.contains(.writeWithoutResponse)
        ? .withoutResponse
        : .withResponse

    peripheral.writeValue(data, for: characteristic, type: writeType)
}

При .withResponse — дожидаемся didWriteValueFor callback. При .withoutResponse на iOS 11+ нужно проверять peripheral.canSendWriteWithoutResponse перед отправкой, иначе данные теряются при переполнении буфера.

Android: BluetoothGatt в деталях

Notify + CCCD дескриптор

Подписка на notify требует двух шагов: включить notify локально и записать в CCCD (Client Characteristic Configuration Descriptor) на устройстве:

fun enableNotification(gatt: BluetoothGatt, characteristic: BluetoothGattCharacteristic) {
    // Шаг 1: включаем locally
    gatt.setCharacteristicNotification(characteristic, true)

    // Шаг 2: пишем дескриптор на устройство
    val cccd = characteristic.getDescriptor(
        UUID.fromString("00002902-0000-1000-8000-00805f9b34fb")
    ) ?: return

    if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.TIRAMISU) {
        gatt.writeDescriptor(cccd, BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE)
    } else {
        @Suppress("DEPRECATION")
        cccd.value = BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE
        @Suppress("DEPRECATION")
        gatt.writeDescriptor(cccd)
    }
}

Шаг 2 часто пропускают — и уведомления не приходят. Это самая распространённая ошибка при работе с notify.

Последовательность операций

Одна критичная деталь Android BLE: нельзя выполнять несколько GATT-операций одновременно. Только одна операция в полёте. Следующую отправляем только после получения callback предыдущей.

Нарушение этого правила приводит к ошибке status 133 или потере данных на большинстве Android-устройств.

Решение — очередь:

class BleOperationQueue {
    private val queue: LinkedList<BleOperation> = LinkedList()
    private var operationInProgress = false

    fun enqueue(operation: BleOperation) {
        queue.add(operation)
        if (!operationInProgress) {
            executeNext()
        }
    }

    fun onOperationCompleted() {
        operationInProgress = false
        executeNext()
    }

    private fun executeNext() {
        val op = queue.poll() ?: return
        operationInProgress = true
        op.execute()
    }
}

MTU и большие данные

По умолчанию MTU = 23 байта (20 байт полезной нагрузки после GATT заголовка). Для передачи прошивки или больших конфигов это катастрофически мало.

Запрашиваем увеличенный MTU сразу после установки соединения:

// iOS
peripheral.maximumWriteValueLength(for: .withoutResponse) // возвращает текущий max
// MTU negotiation автоматическая через iOS 9+, можно влиять косвенно

// Android
gatt.requestMtu(512) // в onMtuChanged получим реальный согласованный размер

На практике большинство BLE-чипов поддерживают MTU 247-512 байт. Это превращает передачу 10KB данных из 500 пакетов в 20-40.

Срок реализации: 3-5 дней — полноценный обмен данными с очередью операций, MTU negotiation и обработкой ошибок на обеих платформах. Стоимость рассчитывается индивидуально.