蓝牙BLE: GATT Profile 简介(GATT 与 GAP)

一. 引言

现在低功耗蓝牙(BLE)连接都是建立在 GATT (Generic Attribute Profile) 协议之上。GATT 是一个在蓝牙连接之上的发送和接收很短的数据段的通用规范,这些很短的数据段被称为属性(Attribute)。

二. GAP

详细介绍 GATT 之前,需要了解 GAP(Generic Access Profile),它在用来控制设备连接和广播。GAP 使你的设备被其他设备可见,并决定了你的设备是否可以或者怎样与合同设备进行交互。例如 Beacon 设备就只是向外广播,不支持连接,小米手环就等设备就可以与中心设备连接。

2.1 设备角色

GAP 给设备定义了若干角色,其中主要的两个是:外围设备(Peripheral)和中心设备(Central)。

外围设备:这一般就是非常小或者简单的低功耗设备,用来提供数据,并连接到一个更加相对强大的中心设备。例如小米手环。
中心设备:中心设备相对比较强大,用来连接其他外围设备。例如手机等。

2.2 广播数据

在 GAP 中外围设备通过两种方式向外广播数据: Advertising Data Payload(广播数据)和 Scan Response Data Payload(扫描回复),每种数据最长可以包含 31 byte。这里广播数据是必需的,因为外设必需不停的向外广播,让中心设备知道它的存在。扫描回复是可选的,中心设备可以向外设请求扫描回复,这里包含一些设备额外的信息,例如设备的名字。(广播的数据格式我将另外专门写一个篇博客来讲。)

2.3 广播流程

GAP 的广播工作流程如下图所示。

从图中我们可以清晰看出广播数据和扫描回复数据是怎么工作的。外围设备会设定一个广播间隔,每个广播间隔中,它会重新发送自己的广播数据。广播间隔越长,越省电,同时也不太容易扫描到。

2.4 广播的网络拓扑结构

大部分情况下,外设通过广播自己来让中心设备发现自己,并建立GATT连接,从而进行更多的数据交换。也有些情况是不需要连接的,只要外设广播自己的数据即可。用这种方式主要目的是让外围设备,把自己的信息发送给多个中心设备。因为基于GATT连接的方式的,只能是一个外设连接一个中心设备。使用广播这种方式最典型的应用就是苹果的iBeacon。广播工作模式下的网络拓扑图如下:

三. GATT

GATT 的全名是 Generic Attribute Profile(姑且翻译成:普通属性协议),它定义两个 BLE 设备通过叫做 Service 和 Characteristic 的东西进行通信。GATT 就是使用了 ATT(Attribute Protocol)协议,ATT 协议把 Service, Characteristic遗迹对应的数据保存在一个查找表中,次查找表使用 16 bit ID 作为每一项的索引。

一旦两个设备建立起了连接,GATT 就开始起作用了,这也意味着,你必需完成前面的 GAP 协议。这里需要说明的是,GATT 连接,必需先经过 GAP 协议。实际上,我们在 Android 开发中,可以直接使用设备的 MAC 地址,发起连接,可以不经过扫描的步骤。这并不意味不需要经过 GAP,实际上在芯片级别已经给你做好了,蓝牙芯片发起连接,总是先扫描设备,扫描到了才会发起连接。

GATT 连接需要特别注意的是:GATT 连接是独占的。也就是一个 BLE 外设同时只能被一个中心设备连接。一旦外设被连接,它就会马上停止广播,这样它就对其他设备不可见了。当设备断开,它又开始广播。

中心设备和外设需要双向通信的话,唯一的方式就是建立 GATT 连接。

3.1 GATT连接的网络拓扑

下图展示了 GTT 连接网络拓扑结构。这里很清楚的显示,一个外设只能连接一个中心设备,而一个中心设备可以连接多个外设。

 一旦建立了连接,通信就是双向的了,对比前面的GAP广播的网络塔扑,GAP通信是单向的。如果你要让两个外围设备能通信,就只能通过中心设备中转

3.2 GATT 通信事务

GATT通信的双方是C/S关系。外设作为GATT服务端(Server),它维持了ATT的查找表以及service和characteristic的定义。中心设备是GATT客户端(Client),他向Server发起请求。需要注意的是,所有的通信事件,都是由客户端(也叫主设备,Master)发起,并且接收服务端(也叫从设备,Slava)的响应。
一旦连接建立,外设将会给中心设备建议一个 连接间隔(Connection Interval),这样,中心设备就会在每个连接间隔尝试去重新连接,检查是否有新的数据。但是,这个连接间隔只是一个建议,你的中心设备可能并不会严格按照这个间隔来执行,例如你的中心设备正在忙于连接其他的外设,或者中心设备资源太忙。

下图展示一个外设(GATT服务端)和中心设备(GATT客户端)之间的数据交流流程,可以看到的是,每次都是主设备发起请求:

3.3 GATT 结构

GATT事务是建立在嵌套的Profiles,Services和Characteristics之上的,如下如所示:

  • Profile Profile并不是实际存在于BLE外设上的,它只是一个被Bluetooth SIG或者外设设计者预先定义的Service的集合。例如心率Profile(Heart Rate Profile)就是结合了Heart Rate Service和Device Information Sercvice。所有官方通过GATT Profile的列表可以从这里找到。

  • Service Service是把数据分成一个个的独立逻辑项,它包含一个或者多个Characteristic。每个Service有一个UUID唯一标识。UUID有16bit的,或者128bit的。16bit的UUID是官方通过认证的,需要花钱购买,128bit是自定义的,这个就可以自己随便设置。

    官方通过了一些标准Service,完整列表在这里。以Heart Rate Service为例,可以看到它的官方通过16bitUUID是 0x180D,包含3个Characteristic:Heart Rate Measurement,Body Sensor Location和Heart Control Point,并且定义了只有一个第一个必须的,它是可选实现的。

  • Characteristic 在GATT事务中的最低界别的是Characteristic,Characteristic是最小的逻辑数据单元,当然它可能包含一个组关联的数据,例如加速度计的X/Y/Z三轴值。与Service类似,每个Characteristic用16bit或者128bit的UUID唯一标识。你可以免费使用Bluetooth SIG官方定义的标准Characteristic,使用官方定义的,可以确保BLE的软件和硬件能相互理解。当然,你可以自定义Characteristic,这样的话,就只有你自己的软件和外设能够相互理解。

    举个例子,Heart Rate Measurement Characteristic,这是上面提到的Heart Rate Service必需实现的Characteristic,它的UUID是 0x2A37。它的数据结构是,开始8bit定义心率数据格式(是UINT8还是UINT16?),接下来就是对应格式的实际心率数据。

    实际上,和BLE外设打交道,主要是通过Characteristic。你可以从Characteristic读取数据,也可以往Characteristic写数据。这样就实现了双向的通信。所以你可以自己实现一个类似串口(UART)的service,这个Service中包含两个Characteristic,一个被配置只读的通道(RX),另一个配置为只写的通道(TX)。

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蓝牙BLE: GATT Profile 简介(GATT 与 GAP)

“真男人就应该用 C 编程”!用 1000 行 C 代码手搓了一个大模型,Mac 即可运行,特斯拉前AI总监爆火科普 LLM

徒手用 1000 行 C 语言实现,不依赖庞大的外部库,Mac 即可运行。   

如今这年头,徒手写神经网络代码已经不算事儿了,现在流行手搓大模型训练代码了!这不,今天,特斯拉前 AI 总监、OpenAI 创始团队成员 Andrej Karpathy 仅用 1000 行简洁的 C 代码,就完成了 GPT-2 大模型训练过程。

继续阅读“真男人就应该用 C 编程”!用 1000 行 C 代码手搓了一个大模型,Mac 即可运行,特斯拉前AI总监爆火科普 LLM

解决WordPress 6.x缺少ICP备案链接的问题

早期版本的 WordPress 内置了显示网站备案号的功能(WordPress 5.x 以及之前的版本,参考: 解决WordPress 5.2.3/5.7.2后台ICP备案链接不能跳转到工信部网站(www.miitbeian.gov.cn)的问题),但是升级到 WordPress 6.x 版本之后,这部分功能被丢弃了。 

但是这又是工信部的规定,因此我们需要手工修改代码解决这个问题。

一般都是手工修改当前使用主题的 footer.php,增加工信部相关的配置,如下:

完整的增加位置如下:

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安泰信-二合一维修系统-AT8502D-无法长时间工作

安泰信8502D,热风枪焊台一体的,最近出了个问题:

焊台工作大概20分钟后频烦出现自动停止加热,回到待机状态,接着再开机立马就停,有的时候甚至开不了机,按键无反应!

断电几个小时候后再开机,还能用20分钟或半个小时,然后继续重复以上的故障现象。

继续阅读安泰信-二合一维修系统-AT8502D-无法长时间工作

Armorly A1-70W型车载电动充气洗车一体机更换LET隔膜泵

七年前买车的时候买的电动充气洗车一体机,型号信息(Armorly A1-70W)。没有用几次,时间长了以后,水泵就就坏了,不出水。一直也没丢弃,这些天恰好翻出来,准备修理一下。

拆外壳是非常简单的,只需要拧下背部的八颗螺丝即可。拆水泵只需要拧下额外的四颗螺丝即可。

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Foxmail 本地邮箱密码破解思路方法分享

本文主要以 POP3 为例讲解, 其他邮件协议可以参考思路, 自行尝试解决。

最近发生了一件比较尴尬的事, 公司邮箱密码忘记了, 又不想麻烦 IT 部门更改, 就想尝试下自己破解下本地的密码。 (密码已经以加密形式保存在本地电脑)

看到网上分享的一些办法, 如下:

  • 破解本地密码文件。(密文通过秘钥(不通版本秘钥有差别), 异或运算计算出的密文密码, 解密就是按照加密规则逆运算回去)
  • 去掉 SSL 访问, 用抓包工具( Wireshark 等)抓取明文数据。

第一种耗时耗力, 版本差异引起方法不通, 还需要破壳工具啥的自己去实际抓抓。

第二种不能用, 公司邮箱服务不允许明文连接, 加密数据不好破解。

所以我用了另一种方式, 下面直接分享步骤和代码, 后面再分享思路

  1. 更改 hosts 文件, 添加如下内容:
  2. 更改 Foxmail 邮箱服务配置, 去掉 SSL

  3. 启动 Python 写的服务程序, 代码如下:

  4. Foxmail 中点击 “收件” , Python 服务打印用户名密码:

    本地的加密用户名就获取到了。

下面说下思路。其实思路也很简单, 就是模拟 POP3 协议, 写个假的 POP3 服务, 然后让 Foxmail 连接这个POP3 服务, 并把用户名和密码发送给我们的 POP3 服务。也是参考抓包提取密码的方法。只是没见过其他人分享过, 自己就分享了下, 其他邮件协议也可以参考下, 不需要把邮件协议完全模拟出来, 只要能够骗过 Foxmail 把用户名密码传过来认证就可以了。

下面大体说下 POP3 协议:

  1. TCP 三次握手, 连接到 POP3 服务
  2. 服务端发送 “+OK...” 信息, 表示服务已经准备好, 等待客户端发送认证信息。( POP3 消息边界符也是 CRLF, 别忘记在消息后面添加)
  3. 客户端 发送 USER <邮箱名> 到 POP3服务
  4. POP3 返回 “+OK” 消息, 等待客户端发送密码认证
  5. 客户端发送 PASS <邮箱密码> 到POP3服务
  6. POP3 返回  “+OK” 消息, 表示认证成功, 就可以等待客户端接下来的操作。
  7. 客户端发送 QUIT 表示断开连接。

基于这个步骤, 我们就可以写个模拟 POP3 协议的服务, “骗取” Foxmail 的本地密码。

当然这种只适合用户忘记本地密码。

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Foxmail 本地邮箱密码破解思路方法分享

Javascript中this指向丢失原因及解决办法详解

大家都知道 JS 中的 this 关键字通常出现在函数或者方法中,用来指向调用该函数或者方法的对象。但是在很多时候 this 的指向却并不总是如我们所愿,这一篇文章就一起来看看到底该如何判断 this 所指向的对象,同时在 this 指向丢失情况下如何恢复。

this指向丢失

相信有过面向对象编程经验的朋友对于 this 的使用不会陌生,来看两个例子

这里的 this 指向的是构造函数生成的对象 zhangsan,对象调用自身的方法 sayHello(),其中的 this 自然不会有什么指向问题。

这里只是把构造函数换成了 class 语法的方式,this 指向的是类实例 xiaofu,实例调用自身的方法,其中的 this 也不会有什么指向问题。

但是再看下面这个例子

注意 setTimeout 的第一个参数是一个函数名,而并不是具体的函数调用。

所以这里并不能直接传递 zhangsan.sayHello(),不然会马上执行。

本意是想等待 2 秒之后再打印,结果打印完发现 this.name 并没有打印出来,this 指向丢失了。按照 this 指向调用函数的对象的逻辑,说明 2 秒后调用 sayHello() 这个方法的已经不是 zhangsan 这个对象了。

如果在方法中打印一下 this,就会发现此时 this 指向的是 Window。也就是说最后一句可以像如下改写

执行异步操作的时候是将一个函数丢给浏览器,2 秒以后,浏览器去直接执行该函数。

这时候可以引出一个重要的结论:包含 this 的函数无法在定义的时候,而只有在被真正执行的时候才能知道this指向哪个对象。

再看下面的例子就很容易理解了

因为 sayHello 这个方法真正执行的时候是被 lisi 这个对象调用,所以 this 指向的是 lisi 这个对象,this.name 打印了出来也是 lisi

多重调用以及箭头函数

可能有朋友又要问了,那我直接执行 zhangsan.sayHello() 不也是相当于在 Window 中去执行这个函数吗?

让我们再看下面这个例子

这里调用的 sayHello 函数是 info 对象下的,可以看到函数中的 this 指向的是 info 对象,而并不是 zhangsan 对象。这里又可以引出另外一个重要的结论:多重调用下,函数中的 this 只会指向函数的上一级对象。这里函数的上一级对象是 info,所以虽然 zhangsan 中也有一个 name,但是并不会被引用。

但是这里需要注意的是箭头函数。

箭头函数在 ES6 中被引入,写起来简洁明了,但是有一个特点需要注意,就是箭头函数没有独立的 this,其中的this 会自动从上一级继承。

所以如果改写下上面的代码

可以看出,箭头函数中使用 this 就和直接在 info 中使用 this 效果一样,都是指向 zhangsan 对象。

this指向丢失解决办法

再把话题回到 this 丢失上面来。

想要恢复 this 指向,根本逻辑就是想办法还是让 this 定义时候的对象来调用 this 所在的函数,回到上面的例子就是让 zhangsan 来调用 sayHello()

有两种方式可以来实现,第一种是多添加一层函数调用

这里的最后一句相当于 Window.zhangsan.sayHello(),根据上面的规则,this 指向的是上一级对象,也就是zhangsan,所以可以成功打印出来。

并且这里使用箭头函数同样有效果,因为这里的函数只是起到多加一层包装的作用,并没有实际作用。

这里要特别说明一下特殊情况:

这个情况不是很好理解,为什么箭头函数包装的 this 就可以传递过去?

其实,更方便理解的等价的写法如下:

 注意如下函数:

这样修改会更方便理解。其实本质上箭头函数本质上就是一个对象,这个对象保持了对外部对象的引用,因此不会出现 this 丢失的情况。

第二种方式是利用函数的 bind 方法,使用语法如下

这里就是将函数 func 绑定到了 context 这个上下文上,返回一个新的函数。不管被谁调用,这个新的函数里面的this 永远指向 context

这里就是将 sayHello() 这个方法绑定到了 zhangsan 这个对象上,以后不管这个返回的新函数被谁调用,都可以成功返回 zhangsan 中的 this.name

但是这里要注意的是,只能绑定到构造函数返回的具体对象上,而不能直接绑定到类名 Student 上。

同时要注意 bind 并不支持级联操作

这里首先将函数f绑定到一个对象,然后马上级联操作绑定到另一个对象,可以看出只有第一个 bind 起了效果。

同时这里也可以看到只有在函数执行的时候才会将 this 指向具体的对象

bind传递函数参数

这里再提一个 bind 方法的进阶用法,就是固定函数传递的一部分参数值,有一点类似 python 中的 partial 函数。因为 bind 方法除了第一个参数是上下文,后面还可以接函数的默认参数值

这里修改了 sayHello() 方法,必须要传递一个参数,如果想以后每次执行该方法的时候都是传递参数 99 就可以像上面那样。

下面来一个更通用的例子。

有一个需要传递两个参数的函数如下

通过 bind 方法将第一个参数值默认为 99,并返回一个新函数。这里因为没有 context 需要传递,所以第一个参数放 null,不能省略

注意这里只能是按照参数的先后顺序进行默认值传递,例如这里就不能跨过 agename 传递默认值。

总结

JS 中的 this 使用起来并不像其他 OOP 语言中的类似关键字方便(例如 python 中的 self),因为有指代丢失的问题出现,只能是在实际使用的时候多多练习,熟能生巧了。

参考链接


Javascript中this指向丢失原因及解决办法详解

Urvanov Syntax Highlighter: WordPress 5.6+/PHP 7.4+/PHP 8+ 完全兼容

一直使用  Crayon Syntax Highlighter (Crayon语法显示) 作为 WordPress 的代码高亮插件。但是这个插件已经长时间没有更新维护了,导致无法兼容最新版本的 Wordoress

开发者 urvanov 进行维护的二次开发项目,在 Crayon Syntax highlighter 的基础上进行更新二次开发,解决了CrayonWordPress 5.x 上出现的各种问题。

插件主页: Urvanov Syntax Highlighter,作者在原基础功能上进行了语法语言支持完善等优化,使用下来很赞。

Urvanov Syntax Highlighter
Urvanov Syntax Highlighter

支持经典编辑器和新编辑器,代码块直接插入。使用体验与 Crayon Syntax highlighter相同。

参考链接


Flutter调试 iOS 真机卡在启动页面,报错 “try setting IDEPreferLogStreaming=YES”

最近,Flutter 升级到最新版本之后,iOS 真机调试的时候持续卡住在启动页面。

Xcode 输出如下报错信息:

Flutter 系统信息如下:

继续阅读Flutter调试 iOS 真机卡在启动页面,报错 “try setting IDEPreferLogStreaming=YES”