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JavaとM5Stamp C3とBluetooth LE - BluetoothデバイスとServiceの列挙

目次: Arduino

M5Stamp C3をBluetooth LEデバイスにして、Linux PCもしくはRaspberry PiなどのLinux SBCとお話する取り組みの続編です。

今回はbluez-dbusを使ってBluetoothデバイスの列挙、GATTのServiceの列挙を行います。

アダプタとデバイスの列挙

DeviceManagerというクラスとDeviceManagerクラスのスタティックメソッドが、bluez-dbusを使うときの根っこになります。

DeviceManagerのインスタンスを作成するため最初にcreateInstance()を呼ぶ必要があります。1回で良いです。これ以降はDeviceManager.getInstance()でDeviceManagerのインスタンスが取得できます。引数はfalseならシステム全体用のバスインタフェース、trueなら現在のログインセッション用のバスインタフェースに接続します。Bluetoothの仕組みとは関係なくて、Bluezが依存しているD-Busの仕組みが透けて見えています。たぶんfalseで良いはず。

//一番最初に1回呼ぶ
DeviceManager.createInstance(false);

//以降はgetInstance()でDeviceManagerオブジェクトを取得できる
DeviceManager.getInstance();

システムに存在するBluetoothアダプターの一覧を得る方法はこんな感じです。お手軽です。

DeviceManager deviceManager = DeviceManager.getInstance();

List<BluetoothAdapter> adapters = deviceManager.getAdapters();

Bluetoothアダプターを1つ選んだら、Bluetoothデバイスを探して（Discovery）、ある程度時間を置いて見つかったデバイスの一覧を取得します。

BluetoothAdapter adapter;

adapter.startDiscovery();
try {
    Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException ex) {
    //ignore
}
adapter.stopDiscovery();

List<BluetoothDevice> devices = deviceManager.getDevices(true);

注意点としてはstartDiscovery()とstopDiscovery()の間はある程度の時間を開けないとデバイスが1個も見つかりません。

Serviceの列挙

Bluetoothデバイス特にBLE（Bluetooth Low Energy）デバイスとはGATTプロファイルを使って通信します。BluetoothにはATTプロトコル（Attribute Protocol）という属性をやり取りするプロトコルがあります。GATTはATTプロトコルの上で汎用的（Generic）にデータを通信するための取り決め（プロファイル）になります。

GATTというかATTはクライアント・サーバー方式のプロトコルでして、BLEデバイスはサーバーになります。サーバーはService（＝提供する機能）を1つもしくは複数持っています。1つのService内にはCharacteristicが並んでおり、CharacteristicにはValueとDescriptorが並んでいます。こんな感じです。

GATTサーバー（BLEデバイス）

Service

Characteristic

• Value
• Descriptor
• Descriptor
• ...

Characteristic

• Value
• Descriptor

Service

Characteristic

...

Characteristic

...

通信に使うのはCharacteristicですが、いきなりCharacteristicを列挙することはできません。上位側にあるServiceから列挙します。Serviceを探すにはconnect()してgetGattServices()を呼びます。connect()とdisconnect()は数秒レベルで時間がかかります。

今回はM5Stamp C3に対してペアリングなしで接続しています。ペアリングなし＝通信路の盗聴や乗っ取りをされる可能性があります。今回は特に困らないのでこのまま話を進めますが、盗聴や乗っ取りをされると困る場合はペアリングをする必要があります。ペアリングの方法もご紹介したいですが、今はやり方がわかりません。わかったらまた別の日記にでも書きます。

Serviceの列挙

BluetoothDevice device;
device.connect();
device.refreshGattServices();

List<BluetoothGattService> gattServices = device.getGattServices();

device.disconnect();

GATTのService内のCharacteristicを探すにはgetGattCharacteristics()を呼びます。

Characteristicの列挙

BluetoothGattService srv;
srv.refreshGattCharacteristics();

List<BluetoothGattCharacteristic> gattCharacteristics = srv.getGattCharacteristics();

CharacteristicのDescriptorも取得できます（getGattDescriptors()メソッドを使います）が、今回は特に必要ありませんので列挙するためのコードは割愛します。

送受信の方法はまた今度。