树莓派3B使用板载蓝牙与手机蓝牙进行Socket通信(RFCOMM)

最近遇到一个项目，需要使用树莓派的板载蓝牙和手机进行通信。开发语言使用Python，对于Python直接调用蓝牙串口进行通信在Github上找到了一个pybluez的库（GitHub传送门），提供了基于套接字的蓝牙串口通信接口。

首先安装pybluez库，pybluez库会在使用pip安装时自动编译相关的蓝牙库，所以需要在安装pybluez之前先把蓝牙开发环境配置好：

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sudoapt-getinstallPython-dev

sudoapt-getinstalllibbluetooth-dev

sudopip3installpybluez

pybluez库的接口和Python中对于TCP的socket模块接口类似。
首先进行架构的设计。考虑到树莓派需要同时连接多个手机，接收多个手机发来的消息，并作出相应，所以应当将树莓派作为套接字的服务端，手机作为客户端。
先在手机上搞个串口调试工具，我直接在Google Play上找了一款名为蓝牙串口调试助手的App：

在开始的时候，发现树莓派的蓝牙有个问题：手机压根搜不到。这就尴尬了，如果搜不到树莓派，那么手机跟谁连接呢。后来在网上搜了一下，树莓派上有个程序叫bluetoothctl，可以进入一个蓝牙专用的命令行来操作蓝牙。蓝牙中需要开启发现才能让别的设备搜索到，进入bluetoothctl命令，使用discovery命令开启其他设备可见。

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$ bluetoothctl

[bluetooth]# discoverable yes

当打开了可被其他设备发现后，手机上刷新列表后就能够看到树莓派了。

需要注意的是，树莓派的蓝牙可见和手机的类似，开启后有一定的延时，超过时间就会自动关闭可被其他设备发现。目前还没有找到方法能够保持可被发现的状态。

然后就是编写程序了。这里先介绍一下socket在服务器端的工作原理。作为一个服务器，需要监听端口，等待客户端的连接。当有客户端连接时，新开一个线程专门服务新链接，用于处理新连接的所有请求数据。

在pybluez中提供了一个BluetoothSocket类，用于生成socket对象。在BluetoothSocket类中拥有与socket类类似的结构，所以使用方法也类似。

第一步是创建一个BluetoothSocket对象，使其运行在服务器模式下，等待其他设备的连接,通信协议选择RFCOMM：

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#创建一个服务器套接字,用来监听端口

server_socket=bluetooth.BluetoothSocket(bluetooth.RFCOMM);

#允许任何地址的主机连接,端口号

server_socket.bind(("",1))

#监听端口

server_socket.listen(1);

随后，使用accept函数接受新的连接，这个函数的返回值是元组，其中包含了新连接的信息，这里我使用的RFCOMM协议返回的元组中第一个是一个连接对象，另一个是一个信息表。这里直接使用一个死循环来处理这些事情，无需担心死循环会过多占用资源，对于accept函数，如果没有新链接，则会阻塞当前线程，也就不会占用CPU时间了。之后的就是开线程服务这个连接了。

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#开死循环 等客户端连接

#本处应放在另外的子线程中

whileTrue:

    #等待有人来连接,如果没人来,就阻塞线程等待

    sock,info=server_socket.accept();

    #打印有人来了的消息

    print(str(info[0])+' Connected!');

    #创建一个线程专门服务新来的连接

    t=threading.Thread(target=serveSocket,args=(sock,info[0]))

    #设置线程守护,防止程序在线程结束前结束

    t.setDaemon(True)

    #启动线程

    t.start();

在这个Demo中，设定为当客户端发来信息后，将其蓝牙地址与信息打印在控制台中并将其回传给客户端，与accept函数相同，在接收缓存中没有数据的时候recv函数也会将当前线程阻塞。

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#连接套接字服务子线程

defserveSocket(sock,info):

    #开个死循环等客户端来信息

    whileTrue:

        #接收1024个字节,然后以UTF-8解码(中文),如果没有可以接收的信息则自动阻塞线程(API)

        receive=sock.recv(1024).decode('utf-8');

        #打印刚刚读到的东西(info=地址)

        print('['+str(info)+']'+receive);

        #为了返回好看点,加个换行

        receive=receive+"\n";

        #回传数据给发送者

        sock.send(receive.encode('utf-8'));

于是就得到了如下的运行效果


综上所述，当树莓派作为服务器端时的程序：

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#-*- coding:utf-8 -*-

importbluetooth

importthreading

#服务器套接字(用来接收新链接)

server_socket=None

 

#连接套接字服务子线程

defserveSocket(sock,info):

    #开个死循环等待客户端发送信息

    whileTrue:

        #接收1024个字节,然后以UTF-8解码(中文),如果没有可以接收的信息则自动阻塞线程(API)

        receive=sock.recv(1024).decode('utf-8');

        #打印刚刚读到的东西(info=地址)

        print('['+str(info)+']'+receive);

        #为了返回好看点,加个换行

        receive=receive+"\n";

        #回传数据给发送者

        sock.send(receive.encode('utf-8'));

 

#主线程

 

#创建一个服务器套接字,用来监听端口

server_socket=bluetooth.BluetoothSocket(bluetooth.RFCOMM);

#允许任何地址的主机连接,未知参数:1(端口号,通道号)

server_socket.bind(("",1))

#监听端口/通道

server_socket.listen(1);

 

#开死循环 等待客户端连接

#本处应放在另外的子线程中

whileTrue:

    #等待有人来连接,如果没人来,就阻塞线程等待(这本来要搞个会话池,以方便给不同的设备发送数据)

    sock,info=server_socket.accept();

    #打印有人来了的消息

    print(str(info[0])+' Connected!');

    #创建一个线程专门服务新来的连接(这本来应该搞个线程池来管理线程的)

    t=threading.Thread(target=serveSocket,args=(sock,info[0]))

    #设置线程守护,防止程序在线程结束前结束

    t.setDaemon(True)

    #启动线程

    t.start();

另外，树莓派也可以作为客户端访问其他设备也可以通过BluetoothSocket类，只不过在调用bind部分换成了调用connect函数。