分类： 蓝牙

蓝牙低功耗网状网络（BLE Mesh）是建立在蓝牙低功耗（BLE）协议基础上的一种通信协议，它允许大量 BLE 设备组成一个网状网络，在足够大的物理覆盖范围内实现设备之间的互联与协同控制，从而满足多设备场景下的通信需求。

BLE Mesh 通信协议支持低功耗、可扩展性、灵活性、高可靠性、安全性等优秀特性，在智能家居、智能照明、工业自动化、医疗健康、环境监测等领域具有广泛的应用价值。

1. 基础概念

BLE Mesh 网络

BLE Mesh 网络是一种多对多的网络拓扑结构，网络中的设备节点通过「发布 / 订阅机制」收发消息。

设备配网

未配网 BLE Mesh 设备需要完成配网操作后，才能加入 BLE Mesh 网络并成为设备节点，与网络中的其他节点进行消息通信。帮助 BLE Mesh 设备完成配网操作的设备叫做「启动配置设备」。

设备节点

未配网 BLE Mesh 设备经过配网操作后，就成为了 BLE Mesh 网络中的设备节点。设备节点一般都具有中继、代理、好友、低功耗等特性中的一个或多个。

设备节点由多个元素构成，每个元素包含了多个模型，而每个模型定义了节点的基本功能，比如节点所需要的状态、控制状态的消息以及处理消息所产生的动作等。节点功能的实现是基于模型的，模型可分为 SIG 模型和自定义模型，前者由 SIG 定义，而后者由开发者定义。模型也可基于消息的发送 / 接收方分为客户端模型与服务端模型。

Mesh 地址

BLE Mesh 网络中的设备节点之间想要进行消息通信，就需要为每个节点分配地址用于消息的收发。Mesh 地址主要分为单播地址、组播地址、虚拟地址三种。

单播地址是在设备配网成功后由「启动配置设备」分配的。单播地址可能会出现在消息的来源 / 目标地址字段中。发送到单播地址的消息只能由拥有该单播地址的元素进行处理。

组播地址是 BLE Mesh 网络中的一种多播地址，通常用于将设备节点进行分组。如果发送带有组播地址的消息，所有订阅过该组播地址的设备节点都会收到该消息。

虚拟地址与特定的 UUID 标签相关联，可以用作模型的发布地址或订阅地址。

Mesh 消息

Mesh 消息分为控制消息与接入消息。控制消息是与 BLE Mesh 网络操作有关的消息，例如心跳和好友的请求消息。接入消息允许客户端模型检索或设置服务端模型中的状态值，或被服务端用于报告状态值。

Mesh 消息是 BLE Mesh 网络中数据传输的基本单位，由操作码（opcode）和携带参数（parameters）组成，前者用于标识消息的用途唯一性，后者可以存储有效数据，例如目标地址、设备状态等。

代理设备

如果想要不是 BLE Mesh 设备的其他设备（例如手机）也能成为 BLE Mesh 网络中的一员，可以通过与代理设备节点进行 GATT 连接，借助代理设备实现在 BLE Mesh 网络中收发各种消息。

2.「微信小程序 BLE Mesh 插件」使用流程

在微信小程序中，基于标准 BLE Mesh 通信协议，以微信小程序插件形式提供了 BLE Mesh 的基础能力。开发者可以通过「微信小程序 BLE Mesh 插件」实现 BLE Mesh 设备的本地快速配网、控制管理、网络共享等功能。平台提供了「接口文档」与「示例微信小程序」，方便开发者接入使用。

2.1 接入插件

在使用插件前，首先需要在微信小程序管理后台的「设置 – 第三方服务 – 插件管理」中添加插件，开发者可以登录微信小程序管理后台，通过 appid – wx013447465d3aa024 查找插件并添加。然后在 app.json 文件中声明指定版本的插件。关于微信小程序插件的具体介绍可参考「使用插件」。

目前只有申请了「工具—设备管理」服务类目的微信小程序才能使用「微信小程序 BLE Mesh 插件」。

"plugins": {
  "ble-mesh-plugin": {
    "version": "latest",
    "provider": "wx013447465d3aa024"
  }
}

通过 requirePlugin 方法才能获取「微信小程序 BLE Mesh 插件」的相关接口。例如可以像下面这样调用：

const { getMeshBLEManager } = requirePlugin('ble-mesh-plugin')

2.2 初始化 BLE Mesh 蓝牙配置器

在使用微信小程序 BLE Mesh 相关能力前，需要初始化 BLE Mesh 蓝牙配置器，用于扫描发现周围的 BLE Mesh 设备。

const meshBLEManager = getMeshBLEManager()

meshBLEManager.init().then(({ enabled }) => {
  if (!enabled) {
    wx.showModal({
      title: '错误',
      content: '未启用蓝牙功能, 请打开蓝牙后重试',
      showCancel: false,
    })
  }
})

2.3 扫描发现 BLE Mesh 设备

BLE Mesh 蓝牙配置器初始化后，需要通过 meshBLEManager.startScanMeshDevice 扫描 BLE Mesh 设备，如果在附近扫描到设备就会回调 meshBLEManager.onMeshDeviceFound 事件，返回扫描到的 BLE Mesh 设备实例。由于扫描设备操作比较耗费系统资源，请在搜索到需要的设备后及时调用 meshBLEManager.stopScanMeshDevice 停止扫描。

meshBLEManager.onMeshDeviceFound((res) => {
  // 扫描到的 BLE Mesh 设备
  console.log(res.device)
  // 找到需要的设备后，停止扫描操作
  meshBLEManager.stopScanMeshDevice()
})

// 开始扫描 BLE Mesh 设备
meshBLEManager.startScanMeshDevice({
  allowDuplicatesKey: false,
})

2.4 创建 BLE Mesh 网络

想要实现多个 BLE Mesh 设备之间的互联与协同控制，就需要先创建一个 BLE Mesh 网络。

createMeshNetwork({ name: 'mesh_network' }).then((res) => {
  // 创建 BLE Mesh 网络后会生成唯一的网络标识id，用于后续的网络管理、设备配网、设备消息通信等功能。
  console.log(res.networkId)
})

2.5 共享 BLE Mesh 网络

开发者可以通过 exportMeshNetworks 与 importMeshNetworks 实现 BLE Mesh 网络数据的导入导出，让多个微信小程序用户可以控制管理同一网络下的 BLE Mesh 设备。此外调用 getMeshNetworks 还可以获取当前存在的所有 BLE Mesh 网络列表。

// 导出 BLE Mesh 网络数据
const { restoreData } = exportMeshNetworks({ data: [{ name: 'mesh_network' }] })
// 导入 BLE Mesh 网络数据
importMeshNetworks({ restoreData })
// 获取当前存在的 BLE Mesh 网络列表
const networks = getMeshNetworks() // [{ name: 'network_name', networkId: 'network_id' }]

注意

在通过 exportMeshNetworks 导出 BLE Mesh 网络数据后，可能需要对数据进行持久化存储。为了保证网络安全，开发者应该将数据加密后再执行存储操作，然后在导入时将数据解密。

在通过 importMeshNetworks 将 BLE Mesh 网络数据导入新用户微信小程序时，由于 iOS 系统限制，同一台 BLE Mesh 设备，不同用户获取到的蓝牙 deviceId 不同，导致无法建立代理设备连接。此时需要设备端在配网成功后持续广播 Node Identity 蓝牙广播包，方便微信小程序插件识别设备节点，更新蓝牙 deviceId 。

2.6 BLE Mesh 网络管理

通过 getMeshNetworkManager 可以获取 BLE Mesh 网络管理配置器，它包括了创建 / 删除 BLE Mesh 群组、获取 BLE Mesh 网络中所有节点的单播地址列表以及组播地址列表等功能。

// 获取 BLE Mesh 网络管理配置器
const meshNetworkManager = getMeshNetworkManager({ networkId: 'network_id' })
// 创建 BLE Mesh 群组
const group = meshNetworkManager.createGroup({ name: 'group_name' })
// 删除 BLE Mesh 群组
meshNetworkManager.removeGroup({ name: 'group_name' })
// 获取组播地址列表
const groups = meshNetworkManager.getGroups()
[{
  name, // BLE Mesh 群组名称
  address, // BLE Mesh 组播地址
  nodes, // BLE Mesh 组播地址下绑定的设备节点信息
}]
// 获取单播地址列表
const unicasts = meshNetworkManager.getUnicasts()
[{
  deviceId, // BLE Mesh 设备id
  name, // BLE Mesh 设备名称
  localName, // BLE Mesh 设备广播数据段中的 LocalName 数据段
  address, // BLE Mesh 设备单播地址
}]

2.7 BLE Mesh 设备配网

想要实现 BLE Mesh 设备配网，首先需要获取 BLE Mesh 设备入网配置器 provisioningManager ，然后通过 provisioningManager.provision 完成配网操作。此外还可以通过 provisioningManager.batchProvision 实现一键配网多个 BLE Mesh 设备。当 BLE Mesh 设备完成配网操作后，才算真正加入了 BLE Mesh 网络。

// 获取 BLE Mesh 设备入网配置器
const provisioningManager = getProvisioningManager({ networkId: 'network_id' })
// 单个 BLE Mesh 设备配网
await provisioningManager.provision({
  unprovisionedDevice, // 未配网的 BLE Mesh 设备实例
  authenticationMethod: AuthenticationMethod.NoOOB, // 配网时的 OOB 安全认证方式
})
// 多个 BLE Mesh 设备批量配网
await provisioningManager.batchProvision({
  unprovisionedDevices, // 未配网的 BLE Mesh 设备实例数组
})

2.8 BLE Mesh 设备消息通信

在完成 BLE Mesh 设备配网后，如果想要和设备进行消息通信，实现控制设备与获取设备信息等功能。首先应该获取 BLE Mesh 代理设备客户端配置器 proxyClientManager ，在开启蓝牙扫描的情况下使用 proxyClientManager.hasProxyServer 确认周围是否存在可用的代理设备，然后通过 proxyClientManager.addAppKeyToNode 和 proxyClientManager.bindAppKeyToModel 将 BLE Mesh 网络中的 AppKey 绑定到目标设备的 Server 模型上，最后发送标准的 BLE Mesh 消息，用于改变目标设备 Server 模型上的状态或者检索相关信息。

// 获取 BLE Mesh 代理设备客户端配置器
const proxyClientManager = getProxyClientManager({ networkId: 'network_id' })
// 检查周围是否存在可用的代理设备 Server
const hasProxyServer = proxyClientManager.hasProxyServer
if (hasProxyServer) {
  // 添加 AppKey 到目标设备
  await this.proxyClientManager.addAppKeyToNode({
    destination, // 目标设备的单播地址
  })
  // 绑定 AppKey 到目标设备的 GenericOnOffServer 模型上
  await proxyClientManager.bindAppKeyToModel({
    destination, // 目标设备的单播地址
    modelId: ModelIds.GenericOnOffServer, // 标准 GenericOnOffServer 模型的 modelId
  })
  // 获取目标设备的 GenericOnOffServer 模型上的开关状态
  const resGet = await proxyClientManager.getOnOffStatus({
    destination, // 目标设备的单播地址或组播地址
  })
  console.log(resGet.source, resGet.message.isOn)
  // 控制目标设备的 GenericOnOffServer 模型上的开关状态
  const resSet = await proxyClientManager.setOnOffStatus({
    destination, // 目标设备的单播地址或组播地址
    status, // 需要设置的开关状态
  })
  console.log(resSet.source, resSet.message.isOn)
  // 开发者还可以通过自定义 BLE Mesh 消息，发送接收最基础的 opcode 和 parameters ，来实现例如 Vendor Model 的功能。
  proxyClientManager.onMessage(({ source, opcode, parameters }) => {
    // handle mesh message
  })
  proxyClientManager.send({
    destination, // 目标设备的单播地址或组播地址
    opcode, // 操作码
    parameters, // 携带参数
  })
}

3. 注意事项

1. 开发者可以通过「微信小程序 BLE Mesh 插件」示例微信小程序 ，快速接入微信小程序 BLE Mesh 能力。

2. 关于微信小程序 BLE Mesh 能力的详细描述，请查阅「微信小程序 BLE Mesh 插件」接口文档。

3. 请尽量使用「微信小程序 BLE Mesh 插件」latest 版本，以保证功能完善、稳定可用。

4. 目前「微信小程序 BLE Mesh 插件」只提供了 BLE Mesh 的基础能力，后面会根据开发者需要持续迭代更新。