在 ubuntu / Raspberry pi 上的藍牙基本操作，與建立序列埠 (serial port) 連線

最近買了一些藍牙的小 device，想要在 RPi 上開發一些藍牙的小工具。但是一方面對於藍牙的 software stack 不太熟，另一方面也想知道這些 device 操作藍牙的方式，所以乾脆先用手邊的 Ubuntu 和 RPi 來嘗試建立藍牙連線。

就先從最基本的序列埠連線開始吧。

1. 安裝環境

Raspbian版本: 2015-05-05-raspbian-wheezy

2. 安裝套件

sudo apt-get install bluetooth bluez bluez-hcidump

其中 bluetooth 套件包含了底層的 hci (host controller interface) 和 sdp (service discovery protocol) 工具。而 bluez 則是官方藍牙軟體協定 (Official Linux Bluetooth protocol stack)，屬於較上層。bluez 的網頁如下: http://www.bluez.org/

3. 查詢本機藍牙位址

用下面這個指令可以看到本機藍牙發射器的位址。

sudo hcitool dev

Devices:
        hci0    00:1A:7D:DA:71:13

4. 掃描附近藍牙裝置

從這裡開始會分成兩部分來說明，一部份是 master 端，就是執行掃描的機器(例如 ubuntu)；另一部分則是被掃描的 slave (RPi)，會回應 master 的掃描訊號。

slave 端的指令:

sudo hciconfig hci0 piscan

master 端則是執行

sudo hcitool scan

若是找到 slave，在 master 端會顯示 slave 的位址 (所謂的 bdaddr) 和名稱。

5. 建立與尋找序列埠(SP)服務

我們可以用此指令，在 slave 端建立一個序列埠的服務。

sudo sdptool add --channel=3 --handle=1 SP

--channel 與 --handle 的參數可任選。在此我們選用3號頻道，並且給此服務一個編號1。
然後 master 就可用此指令查訊到附近有 SP 服務的機器:

sudo sdptool search SP

此外，sdptool 還可以讓我們瀏覽 (browse)本地或某一台機器上的所有服務，只要你給它位址 (bdaddr)。

sudo sdptool browse local
sudo sdptool browse <bdaddr>

6. 建立序列埠連線

SP 服務似乎已經準備好了，該如何建立真正的連線呢? 我們需要 rfcomm 這個工具。

首先，在 slave 端必須先建立一個監聽埠:

sudo rfcomm -i hci0 watch /dev/rfcomm0 3 <command>

此處的 3 是指SP服務中的 3號頻道，而 /dev/rfcomm0 此一節點會由 rfcomm 自動建立，我們無需使用 mknod -m 666 /dev/rfcomm0 c 216 0 此類指令來建立。
至於 command，是指建立連線時所要執行的命令，我們可以使用 minicom 或是再建立一個TTY 給遠端的藍牙，如下:

sudo rfcomm -i hci0 watch /dev/rfcomm0 3 minicom -D /dev/rfcomm0
sudo rfcomm -i hci0 watch /dev/rfcomm0 3 /sbin/agetty rfcomm0

接下來，在 master 端就可以用 rfcomm 來建立通訊的序列埠:

sudo rfcomm connect /dev/rfcomm0 <slave_bdaddr> 3 &

把這行放在背景執行，是因為我們一直需要這個埠 (/dev/rfcomm0) 。這埠的節點也是由 rfcomm 自動產生，不需使用 mknod。而這行指令返回時 (按下 Ctrl + C)，埠也會消失 (這裡有一個 BUG，詳情請看下面)。此外，3是指頻道，是由我們剛剛建立的服務而來。
最後，在埠建立完成後，master 就可以用 minicom 來和 slave 通訊了。

sudo minicom -D /dev/rfcomm0

7. 障礙排除:

A.  Permission denied 與 Invalid exchange

有時 master 在執行 rfcomm connect 時無法成功，並會得到下列2種錯誤訊息:

• Can't connect RFCOMM socket: Permission denied 
• Can't connect RFCOMM socket: Invalid exchange

這是一個 rfcomm 的小 bug，解法是清除 master 中，/var/lib/bluetooth/ 目錄下的所有檔案，就可以讓 rfcomm commect 順利成功。

sudo rm /var/lib/bluetooth/* -rf

B. Address already in use

master 在執行 rfcomm connect 時，有時會得到下列的錯誤訊息:

• Can't create RFCOMM TTY: Address already in use

這也是一個已知的 bug (連結)，原因是上一次 rfcomm 在 release com port (例如 /dev/rfcomm0) 的時候失敗，所以之前那個 com port 依舊存在。我們可以用選項 -a 來看看目前有多少埠存在。

sudo rfcomm -a

這些埠似乎已經變成了殭屍，用 rfcomm release 也清不掉。所以我們只能重啟系統，或是另外開一個埠，例如 /dev/rfcomm3 之類的。

C. 監看 hci 

bluez 提供了一個監看 hci 動作的工具，用以下指令就可以使用:

sudo hcidump -X

不過因為它會不斷的丟出訊息，建議另開一個 TTY 來執行它並進行監看。當不知道障礙的成因，透過它或許能得到一些線索。

D. 確認 slave 的 pairing mode

從藍牙 v2.1 版之後引進了 Secure Simple Pairing mode (SSP) 來做裝置配對的工作。預設是打開，但是如果我們懷疑問題出在裝置配對，也懷疑 SSP 是否打開的話，可以執行以下直令來強制 slave 開啟 SSP mode。

sudo hciconfig hci0 sspmode 1

把1拿掉就可以查詢 SSP 的狀況。

sudo hciconfig hci0 sspmode

順道一提，倘若不使用SSP，master 可以用下面指令將 PIN 送給 slave:

sudo bluetooth-agent PIN <slave_bdaddr>