怎樣將樹(shù)莓派連接到Oregon Scientific BLE氣象站
步驟1：俄勒岡科學(xué)氣象站BLE協(xié)議
探索氣象站公開(kāi)的BLE服務(wù)的一種簡(jiǎn)單方法是在智能手機(jī)或平板電腦上使用BLE掃描儀應(yīng)用程序。在這里，我將使用Android上的Nordic Semiconductor的nRF Connect。
對(duì)于不熟悉BLE的人們，您可能想開(kāi)始使用此低功耗藍(lán)牙入門(mén)指南。這將幫助您了解GATT，服務(wù)和特性之類(lèi)的術(shù)語(yǔ)。
借助BLE掃描器應(yīng)用程序，您將找到周?chē)乃蠦LE設(shè)備。并且您會(huì)看到俄勒岡科學(xué)氣象站正在將其自己廣告為 IDTW211R 。
如果連接到氣象站，您將獲得設(shè)備公開(kāi)的服務(wù)列表
通用訪問(wèn)UUID：0x1800
通用屬性UUID：0x1801
專(zhuān)有服務(wù)UUID：74e7fe00-c6a4-11e2-b7a9-0002a5d5c51b
設(shè)備信息UUID：0x180A
電池服務(wù)UUID：0x180F
對(duì)我們而言重要的服務(wù)是專(zhuān)有服務(wù)（UUID：74e7fe00-c6a4- 11E2-b7a9-0002a5d5c51b）。因此，我們單擊該服務(wù)并獲得該服務(wù)公開(kāi)的特征列表。
我們的應(yīng)用程序的相關(guān)特征是UUID：74e78e10-c6a4-11e2-b7a9-0002a5d5c51b（INDOOR_AND_CH1_TO_3_TH_DATA）。
如屬性中所示，此特征不可讀，但提供指示服務(wù)。而且我們將必須通過(guò)相應(yīng)的客戶端特征配置描述符（UUID：0x2902）啟用指示。
事實(shí)證明，必須為設(shè)備的所有特征啟用指示/通知，才能開(kāi)始獲取任何指示。
步驟2：將Raspberry Pi3連接到BLE氣象站
現(xiàn)在，我們對(duì)如何通過(guò)BLE檢索溫度數(shù)據(jù)有了更好的了解，讓我們嘗試讓Raspberry Pi與氣象站進(jìn)行通訊。
Raspberry Pi上的BLE
我將使用Raspberry Pi3（集成了WLAN/BT控制器）和具有像素2016-09-23的Raspbian Jessie。
bluez （5.23）的版本此Raspbian版本已經(jīng)過(guò)時(shí)了，我們必須升級(jí)到 bluez 的更高版本才能使用Bluetooth Low Energy。
下載 bluez 5.43 》并安裝所需的依賴項(xiàng)：
sudo apt-ge t update
sudo apt-get install -y libglib2.0-dev libdbus-1-dev libudev-dev libical-dev libreadline-dev
wget http：//www.kernel .org/pub/linux/bluetooth/bluez-5.43.tar.xz
tar xvf bluez-5.43.tar.xz
配置，構(gòu)建和安裝 bluez
。/configure
make
sudo make install
最后重新啟動(dòng)Raspberry Pi。
現(xiàn)在，讓我們使用cmd hciconfig dev
驗(yàn)證藍(lán)牙堆棧是否已啟動(dòng)并且正在運(yùn)行，然后確認(rèn)我們可以掃描BLE設(shè)備： sudo hcitool lescan
我們應(yīng)該看到氣象站的廣告為 IDTW211R 。
下一步是連接到氣象站：
sudo gatttool -b -t random -I
您應(yīng)該獲得一個(gè)新的命令提示符，其BLE地址位于方括號(hào)之間。
connect
您應(yīng)該獲得“連接成功”的提示，并變?yōu)椴噬?/p>
連接后，我們可以運(yùn)行一些命令以獲取有關(guān)設(shè)備的更多詳細(xì)信息。例如，主要命令將列出設(shè)備公開(kāi)的服務(wù)。
從氣象站收集數(shù)據(jù)
如前所述，開(kāi)始獲取有關(guān)在INDOOR_AND_CH1_TO_3_TH_DATA（UUID：74e78e10-c6a4-11e2-b7a9-0002a5d5c51b）中，我們必須啟用所有特征的指示/通知。
我們通過(guò)在客戶端特征配置描述符中寫(xiě)入0x0002（用于通知的0x0001）來(lái)啟用指示。 （UUID：0x2902）每個(gè)特性。寫(xiě)應(yīng)該以小尾數(shù)形式放置，這樣： char-write-req 0200
作為回報(bào)，您應(yīng)該開(kāi)始獲得指示/通知。對(duì)我們而言，相關(guān)的是INDOOR_AND_CH1_TO_3_TH_DATA指示（因此句柄0x0017）。
指示句柄= 0x0017值：01 05 01 15 01 ff 7f ff 7f 7f 7f 7f 7f ff ff 7f 7f 7f 7f 7f 7f
指示句柄= 0x0017值：82 7f 7f 7f 21 01 f8 00 24 01 ba 00 ff 7f ff 7f ff 7f ff 7f
對(duì)于每一輪指示，我們得到兩個(gè)20的數(shù)據(jù)包每個(gè)字節(jié)。最高有效字節(jié)指示數(shù)據(jù)類(lèi)型（類(lèi)型0或類(lèi)型1）。有關(guān)數(shù)據(jù)包的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)上一張圖片。
步驟3：檢索氣象站數(shù)據(jù)的Python腳本
現(xiàn)在我們成功地從氣象站中獲取了數(shù)據(jù)，讓我們自動(dòng)化了整個(gè)過(guò)程并理解了數(shù)據(jù)。
這是一個(gè)連接到氣象站，檢索數(shù)據(jù)并提取氣象站底座和隨附的無(wú)線傳感器的溫度。
此腳本利用bluepy庫(kù)提供了API，以允許從Python訪問(wèn)Bluetooth Low Energy設(shè)備。因此，您必須在執(zhí)行腳本之前安裝此模塊：https://github.com/IanHarvey/bluepy#installation
用法
可以使用MAC地址執(zhí)行腳本
在后一種情況下，腳本將執(zhí)行掃描并查找廣告為 IDTW211R 的設(shè)備。它必須以root特權(quán)執(zhí)行，因?yàn)?bluez 需要 root 特權(quán)才能進(jìn)行掃描操作。
python bleWeatherStation.py ［mac-address］
sudo python bleWeatherStation.py
bleWeatherStation.py
#！/usr/bin/python
# -*- coding： utf-8 -*-
# Connect to Oregon Scientific BLE Weather Station
# Copyright （c） 2016 Arnaud Balmelle
#
# This script will connect to Oregon Scientific BLE Weather Station
# and retrieve the temperature of the base and sensors attached to it.
# If no mac-address is passed as argument， it will scan for an Oregon Scientific BLE Weather Station.
#
# Supported Oregon Scientific Weather Station： EMR211 and RAR218HG （and probably BAR218HG）
#
# Usage： python bleWeatherStation.py ［mac-address］
#
# Dependencies：
# - Bluetooth 4.1 and bluez installed
# - bluepy library （https://github.com/IanHarvey/bluepy）
#
# License： Released under an MIT license： http://opensource.org/licenses/MIT
import sys
import logging
import time
import sqlite3
from bluepy.btle import *
# uncomment the following line to get debug information
logging.basicConfig（format=‘%（asctime）s： %（message）s’， level=logging.DEBUG）
WEATHERSTATION_NAME = “IDTW211R” # IDTW213R for RAR218HG
class WeatherStation：
def __init__（self， mac）：
self._data = {}
try：
self.p = Peripheral（mac， ADDR_TYPE_RANDOM）
self.p.setDelegate（NotificationDelegate（））
logging.debug（‘WeatherStation connected ！’）
except BTLEException：
self.p = 0
logging.debug（‘Connection to WeatherStation failed ！’）
raise
def _enableNotification（self）：
try：
# Enable all notification or indication
self.p.writeCharacteristic（0x000c， “x02x00”）
self.p.writeCharacteristic（0x000f， “x02x00”）
self.p.writeCharacteristic（0x0012， “x02x00”）
self.p.writeCharacteristic（0x0015， “x01x00”）
self.p.writeCharacteristic（0x0018， “x02x00”）
self.p.writeCharacteristic（0x001b， “x02x00”）
self.p.writeCharacteristic（0x001e， “x02x00”）
self.p.writeCharacteristic（0x0021， “x02x00”）
self.p.writeCharacteristic（0x0032， “x01x00”）
logging.debug（‘Notifications enabled’）
except BTLEException as err：
print（err）
self.p.disconnect（）
def monitorWeatherStation（self）：
try：
# Enable notification
self._enableNotification（）
# Wait for notifications
while self.p.waitForNotifications（1.0）：
# handleNotification（） was called
continue
logging.debug（‘Notification timeout’）
except：
return None
regs = self.p.delegate.getData（）
if regs is not None：
# expand INDOOR_AND_CH1_TO_3_TH_DATA_TYPE0
self._data［‘index0_temperature’］ = ‘’.join（regs［‘data_type0’］［4:6］ + regs［‘data_type0’］［2:4］）
self._data［‘index1_temperature’］ = ‘’.join（regs［‘data_type0’］［8:10］ + regs［‘data_type0’］［6:8］）
self._data［‘index2_temperature’］ = ‘’.join（regs［‘data_type0’］［12:14］ + regs［‘data_type0’］［10:12］）
self._data［‘index3_temperature’］ = ‘’.join（regs［‘data_type0’］［16:18］ + regs［‘data_type0’］［14:16］）
self._data［‘index0_humidity’］ = regs［‘data_type0’］［18:20］
self._data［‘index1_humidity’］ = regs［‘data_type0’］［20:22］
self._data［‘index2_humidity’］ = regs［‘data_type0’］［22:24］
self._data［‘index3_humidity’］ = regs［‘data_type0’］［24:26］
self._data［‘temperature_trend’］ = regs［‘data_type0’］［26:28］
self._data［‘humidity_trend’］ = regs［‘data_type0’］［28:30］
self._data［‘index0_humidity_max’］ = regs［‘data_type0’］［30:32］
self._data［‘index0_humidity_min’］ = regs［‘data_type0’］［32:34］
self._data［‘index1_humidity_max’］ = regs［‘data_type0’］［34:36］
self._data［‘index1_humidity_min’］ = regs［‘data_type0’］［36:38］
self._data［‘index2_humidity_max’］ = regs［‘data_type0’］［38:40］
# expand INDOOR_AND_CH1_TO_3_TH_DATA_TYPE1
self._data［‘index2_humidity_min’］ = regs［‘data_type1’］［2:4］
self._data［‘index3_humidity_max’］ = regs［‘data_type1’］［4:6］
self._data［‘index3_humidity_min’］ = regs［‘data_type1’］［6:8］
self._data［‘index0_temperature_max’］ = ‘’.join（regs［‘data_type1’］［10:12］ + regs［‘data_type1’］［8:10］）
self._data［‘index0_temperature_min’］ = ‘’.join（regs［‘data_type1’］［14:16］ + regs［‘data_type1’］［12:14］）
self._data［‘index1_temperature_max’］ = ‘’.join（regs［‘data_type1’］［18:20］ + regs［‘data_type1’］［16:18］）
self._data［‘index1_temperature_min’］ = ‘’.join（regs［‘data_type1’］［22:24］ + regs［‘data_type1’］［20:22］）
self._data［‘index2_temperature_max’］ = ‘’.join（regs［‘data_type1’］［26:28］ + regs［‘data_type1’］［24:26］）
self._data［‘index2_temperature_min’］ = ‘’.join（regs［‘data_type1’］［30:32］ + regs［‘data_type1’］［28:30］）
self._data［‘index3_temperature_max’］ = ‘’.join（regs［‘data_type1’］［34:36］ + regs［‘data_type1’］［32:34］）
self._data［‘index3_temperature_min’］ = ‘’.join（regs［‘data_type1’］［38:40］ + regs［‘data_type1’］［36:38］）
return True
else：
return None
def getValue（self， indexstr）：
val = int（self._data［indexstr］， 16）
if val 》= 0x8000：
val = （（val + 0x8000） & 0xFFFF） - 0x8000
return val
def getIndoorTemp（self）：
if ‘index0_temperature’ in self._data：
temp = self.getValue（‘index0_temperature’） / 10.0
max = self.getValue（‘index0_temperature_max’） / 10.0
min = self.getValue（‘index0_temperature_min’） / 10.0
logging.debug（‘Indoor temp ： %.1f°C， max ： %.1f°C， min ： %.1f°C’， temp， max， min）
return temp
else：
return None
def getOutdoorTemp（self）：
if ‘index1_temperature’ in self._data：
temp = self.getValue（‘index1_temperature’） / 10.0
max = self.getValue（‘index1_temperature_max’） / 10.0
min = self.getValue（‘index1_temperature_min’） / 10.0
logging.debug（‘Outdoor temp ： %.1f°C， max ： %.1f°C， min ： %.1f°C’， temp， max， min）
return temp
else：
return None
def disconnect（self）：
self.p.disconnect（）
class NotificationDelegate（DefaultDelegate）：
def __init__（self）：
DefaultDelegate.__init__（self）
self._indoorAndOutdoorTemp_type0 = None
self._indoorAndOutdoorTemp_type1 = None
def handleNotification（self， cHandle， data）：
formatedData = binascii.b2a_hex（data）
if cHandle == 0x0017：
# indoorAndOutdoorTemp indication received
if formatedData［0］ == ‘8’：
# Type1 data packet received
self._indoorAndOutdoorTemp_type1 = formatedData
logging.debug（‘indoorAndOutdoorTemp_type1 = %s’， formatedData）
else：
# Type0 data packet received
self._indoorAndOutdoorTemp_type0 = formatedData
logging.debug（‘indoorAndOutdoorTemp_type0 = %s’， formatedData）
else：
# skip other indications/notifications
logging.debug（‘handle %x = %s’， cHandle， formatedData）
def getData（self）：
if self._indoorAndOutdoorTemp_type0 is not None：
# return sensors data
return {‘data_type0’：self._indoorAndOutdoorTemp_type0， ‘data_type1’：self._indoorAndOutdoorTemp_type1}
else：
return None
class ScanDelegate（DefaultDelegate）：
def __init__（self）：
DefaultDelegate.__init__（self）
def handleDiscovery（self， dev， isNewDev， isNewData）：
global weatherStationMacAddr
if dev.getValueText（9） == WEATHERSTATION_NAME：
# Weather Station in range， saving Mac address for future connection
logging.debug（‘WeatherStation found’）
weatherStationMacAddr = dev.addr
if __name__==“__main__”：
weatherStationMacAddr = None
if len（sys.argv） 《 2：
# No MAC address passed as argument
try：
# Scanning to see if Weather Station in range
scanner = Scanner（）.withDelegate（ScanDelegate（））
devices = scanner.scan（2.0）
except BTLEException as err：
print（err）
print（‘Scanning required root privilege， so do not forget to run the script with sudo.’）
else：
# Weather Station MAC address passed as argument， will attempt to connect with this address
weatherStationMacAddr = sys.argv［1］
if weatherStationMacAddr is None：
logging.debug（‘No WeatherStation in range ！’）
else：
try：
# Attempting to connect to device with MAC address “weatherStationMacAddr”
weatherStation = WeatherStation（weatherStationMacAddr）
if weatherStation.monitorWeatherStation（） is not None：
# WeatherStation data received
indoor = weatherStation.getIndoorTemp（）
outdoor = weatherStation.getOutdoorTemp（）
else：
logging.debug（‘No data received from WeatherStation’）
weatherStation.disconnect（）
except KeyboardInterrupt：
logging.debug（‘Program stopped by user’）
-
氣象站
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樹(shù)莓派
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