怎样将树莓派连接到Oregon Scientific BLE气象站

步骤1：俄勒冈科学气象站BLE协议

探索气象站公开的BLE服务的一种简单方法是在智能手机或平板电脑上使用BLE扫描仪应用程序。在这里，我将使用Android上的Nordic Semiconductor的nRF Connect。

对于不熟悉BLE的人们，您可能想开始使用此低功耗蓝牙入门指南。这将帮助您了解GATT，服务和特性之类的术语。

借助BLE扫描器应用程序，您将找到周围的所有BLE设备。并且您会看到俄勒冈科学气象站正在将其自己广告为 IDTW211R 。

如果连接到气象站，您将获得设备公开的服务列表

通用访问UUID：0x1800

通用属性UUID：0x1801

专有服务UUID：74e7fe00-c6a4-11e2-b7a9-0002a5d5c51b

设备信息UUID：0x180A

电池服务UUID：0x180F

对我们而言重要的服务是专有服务（UUID：74e7fe00-c6a4- 11E2-b7a9-0002a5d5c51b）。因此，我们单击该服务并获得该服务公开的特征列表。

我们的应用程序的相关特征是UUID：74e78e10-c6a4-11e2-b7a9-0002a5d5c51b（INDOOR_AND_CH1_TO_3_TH_DATA）。

如属性中所示，此特征不可读，但提供指示服务。而且我们将必须通过相应的客户端特征配置描述符（UUID：0x2902）启用指示。

事实证明，必须为设备的所有特征启用指示/通知，才能开始获取任何指示。

步骤2：将Raspberry Pi3连接到BLE气象站

现在，我们对如何通过BLE检索温度数据有了更好的了解，让我们尝试让Raspberry Pi与气象站进行通讯。

Raspberry Pi上的BLE

我将使用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版本已经过时了，我们必须升级到 bluez 的更高版本才能使用Bluetooth Low Energy。

下载 bluez 5.43 》并安装所需的依赖项：

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，构建和安装 bluez

。/configure

make

sudo make install

最后重新启动Raspberry Pi。

现在，让我们使用cmd hciconfig dev

验证蓝牙堆栈是否已启动并且正在运行，然后确认我们可以扫描BLE设备： sudo hcitool lescan

我们应该看到气象站的广告为 IDTW211R 。

下一步是连接到气象站：

sudo gatttool -b -t random -I

您应该获得一个新的命令提示符，其BLE地址位于方括号之间。

connect

您应该获得“连接成功”的提示，并变为彩色

连接后，我们可以运行一些命令以获取有关设备的更多详细信息。例如，主要命令将列出设备公开的服务。

从气象站收集数据

如前所述，开始获取有关在INDOOR_AND_CH1_TO_3_TH_DATA（UUID：74e78e10-c6a4-11e2-b7a9-0002a5d5c51b）中，我们必须启用所有特征的指示/通知。

我们通过在客户端特征配置描述符中写入0x0002（用于通知的0x0001）来启用指示。 （UUID：0x2902）每个特性。写应该以小尾数形式放置，这样： char-write-req 0200

作为回报，您应该开始获得指示/通知。对我们而言，相关的是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

对于每一轮指示，我们得到两个20的数据包每个字节。最高有效字节指示数据类型（类型0或类型1）。有关数据包的更多详细信息，请参见上一张图片。

步骤3：检索气象站数据的Python脚本

现在我们成功地从气象站中获取了数据，让我们自动化了整个过程并理解了数据。

这是一个连接到气象站，检索数据并提取气象站底座和随附的无线传感器的温度。

此脚本利用bluepy库提供了API，以允许从Python访问Bluetooth Low Energy设备。因此，您必须在执行脚本之前安装此模块：https://github.com/IanHarvey/bluepy#installation

用法

可以使用MAC地址执行脚本

在后一种情况下，脚本将执行扫描并查找广告为 IDTW211R 的设备。它必须以root特权执行，因为 bluez 需要 root 特权才能进行扫描操作。

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’）