藍牙 mesh 已經發布有一段時間了，但是不管是芯片廠商還是技術博客大多都停留在文字和概念上，目前Nordic 的mesh SDK還在開發迭代中，相對應的APP 還在Beta版中。 AliOS 有支持 mesh, 不過相關文檔太舊了。所以就有了這篇文章。 目標是讓剛開始涉及到 mesh 的開發者（大多數迷失在衆多mesh 標準文檔中）一個感性的認知。
既然是mesh, 那就應該可以實現 n:m ，並且可以實現跳轉、轉發來增加通信距離。我們先採用最簡單的燈控制來感性認知下。最終要實現 1個設備控制2個設備和中繼的效果。
1 安裝 BlueZ 5.50
1.1 安裝系統
Ubuntu 18.04 & Dell G7 筆記本
1.2 更新系統
sudo apt update
sudo apt upgrade
1.3 安裝依賴
sudo apt-get install -y git bc libusb-dev libdbus-1-dev libglib2.0-dev libudev-dev libical-dev libreadline-dev autoconf
1.4 安裝 json-c
cd ~
wget https://s3.amazonaws.com/json-c_releases/releases/json-c-0.13.tar.gz
tar -xvf json-c-0.13.tar.gz
cd json-c-0.13/
./configure --prefix=/usr --disable-static && make
sudo make install
1.5 安裝 ell
cd ~
wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/libs/ell/ell-0.6.tar.xz
tar -xvf ell-0.6.tar.xz
cd ell-0.6/
sudo ./configure --prefix=/usr
sudo make
sudo make install
1.6 安裝 Bluez 5.50
cd ~
wget http://www.kernel.org/pub/linux/bluetooth/bluez-5.50.tar.xz
tar -xvf bluez-5.50.tar.xz
cd bluez-5.50/
./configure --enable-mesh --prefix=/usr --mandir=/usr/share/man --sysconfdir=/etc --localstatedir=/var
make
sudo make install
1.7 運行 meshctl
在剛纔安裝的源文件夾 bluez-5.50/mesh 中運行 meshctl
2 準備藍牙設備
準備至少兩塊 nRF52832 DK 或者 nR52840 DK 。如果要使用relay中繼功能，至少需要3塊。
使用 zephyr 1.13 中默認的 onoff-app 工程，直接編譯並下載。
3 使用 meshctl 進行 provision
3.1 進入 meshctl 命令
# gaoxiang @ xgx in ~ [15:42:25]
$ cd Desktop/bluez-5.50/mesh
# gaoxiang @ xgx in ~/Desktop/bluez-5.50/mesh [15:42:43]
$ meshctl
[meshctl]#
3.2 使用 help 查看命令
[meshctl]# help
Menu main:
Available commands:
-------------------
config Configuration Model Submenu
onoff On/Off Model Submenu
list List available controllers
show [ctrl] Controller information
select <ctrl> Select default controller
security [0(low)/1(medium)/2(high)] Display or change provision security level
info [dev] Device information
connect [net_idx] [dst] Connect to mesh network or node on network
discover-unprovisioned <on/off> Look for devices to provision
provision <uuid> Initiate provisioning
power <on/off> Set controller power
disconnect [dev] Disconnect device
mesh-info Mesh networkinfo (provisioner)
local-info Local mesh node info
menu <name> Select submenu
version Display version
quit Quit program
exit Quit program
help Display help about this program
export Print evironment variables
[meshctl]#
3.3 發現 unprovisioned 設備
[meshctl]# discover-unprovisioned on
SetDiscoveryFilter success
Discovery started
Adapter property changed
[CHG] Controller 94:B8:6D:F3:16:59 Discovering: yes
Mesh Provisioning Service (00001827-0000-1000-8000-00805f9b34fb)
Device UUID: c768a43cf4ea00000000000000000000
OOB: 0000
[NEW] Device EA:F4:3C:A4:68:C7 Zephyr
3.4 Provision 設備
3.4.1 Provision
運行命令，把上面顯示的UUID複製過來
[meshctl]# provision c768a43cf4ea00000000000000000000
3.4.2 輸入OOB
如果找到一個新的 unprovisioned 設備， 會出現下面結果。
[meshctl]# provision c768a43cf4ea00000000000000000000
Trying to connect Device EA:F4:3C:A4:68:C7 Zephyr
Adapter property changed
[CHG] Controller 94:B8:6D:F3:16:59 Discovering: no
Connection successful
Services resolved yes
Found matching char: path /org/bluez/hci0/dev_EA_F4_3C_A4_68_C7/service000a/char000b, uuid 00002adb-0000-1000-8000-00805f9b34fb
Found matching char: path /org/bluez/hci0/dev_EA_F4_3C_A4_68_C7/service000a/char000d, uuid 00002adc-0000-1000-8000-00805f9b34fb
Start notification on /org/bluez/hci0/dev_EA_F4_3C_A4_68_C7/service000a/char000d
Characteristic property changed /org/bluez/hci0/dev_EA_F4_3C_A4_68_C7/service000a/char000d
AcquireNotify success: fd 7 MTU 69
Notify for Mesh Provisioning Out Data started
Open-Node: 0x55c2b32446d0
Open-Prov: 0x55c2b3241f00
Open-Prov: proxy 0x55c2b32477d0
Initiated provisioning
Characteristic property changed /org/bluez/hci0/dev_EA_F4_3C_A4_68_C7/service000a/char000b
AcquireWrite success: fd 8 MTU 69
GATT-TX: 03 00 10
GATT-RX: 03 01 04 00 01 00 00 06 00 18 00 00 00
Got provisioning data (12 bytes)
01 04 00 01 00 00 06 00 18 00 00 00
GATT-TX: 03 02 00 00 02 04 06
GATT-TX: 03 03 e8 70 ad 45 e6 84 b2 9f 7f b4 84 bd c8 d3
GATT-TX: 66 80 fa f1 c1 1d f3 6c 92 d2 d5 97 f4 18 a5 40
GATT-TX: c2 fe 79 ee 12 3b fb 13 bf 09 ec 9b 22 32 06 94
GATT-TX: 70 26 40 1b 73 c0 69 49 f4 e3 cf c2 fe 39 93 c5
GATT-TX: 13 29
GATT-RX: 03 03 46 c3 e6 63 4a db d6 a3 f2 60 79 05 ef 87
GATT-RX: ed 3f 24 d0 61 dc 4a 02 cb 73 fa e8 3e b8 cf b0
GATT-RX: df 31 27 93 8b dd fb 5b 4e b4 bd 74 0b 6b 46 fa
GATT-RX: 73 b3 4f 97 45 ff a8 02 a6 d9 6e da e7 1f 93 43
GATT-RX: d8 da
Got provisioning data (65 bytes)
03 46 c3 e6 63 4a db d6 a3 f2 60 79 05 ef 87 ed
3f 24 d0 61 dc 4a 02 cb 73 fa e8 3e b8 cf b0 df
31 27 93 8b dd fb 5b 4e b4 bd 74 0b 6b 46 fa 73
b3 4f 97 45 ff a8 02 a6 d9 6e da e7 1f 93 43 d8
da
Request ASCII key (max characters 6)
[mesh] Enter key (ascii string): BSMCYY #串口會顯示該字符串。如果是nrf mesh APP，會是數字
3.4.3 成功信息
配對成功，會顯示 node 的數據。
- Relaly
- Proxy
- Friend
- Lpn Low power node
一個設備 node 有4個 Elements，使用 Element Index 來識別。
每個 Elements 有4個 Models，使用 Model Index 來識別。
Composition data for node 0100 {
"cid":"05f1",
"pid":"0000",
"vid":"0000",
"crpl":"000a",
"features":{
"relay":true,
"proxy":true,
"friend":false,
"lpn":false
},
"elements":[
{
"elementIndex":0，
"location":"0000",
"models":[
"0000",
"0001",
"0002",
"1000",
"1001"
]
},
{
"elementIndex":1,
"location":"0000",
"models":[
"1000",
"1001"
]
},
{
"elementIndex":2,
"location":"0000",
"models":[
"1000",
"1001"
]
},
{
"elementIndex":3,
"location":"0000",
"models":[
"1000",
"1001"
]
}
]
}
使用 mesh-info 可以查看所有已經配置過node的信息。
[Zephyr-Node-0100]# mesh-info
"elements":[
{
"elementIndex":0,
"unicastAddress":"0100"
},
{
"elementIndex":1,
"unicastAddress":"0101"
},
{
"elementIndex":2,
"unicastAddress":"0102"
},
{
"elementIndex":3,
"unicastAddress":"0103"
}
]
3.4.4 配置
3.4.4.1 進入配置子菜單
[Zephyr-Node-0100]# menu config
3.4.4.2 選擇 node
選擇需要配置node。使用target <unicast>。 可以通過 mesh-info 查詢 unicast 。例如現在需要配置當前node 中第一個Element，它的 unicast 就是 0100 。
[Zephyr-Node-0100]# target 0100
Configuring node 0100
3.4.4.3 綁定 APP Key
bind <ele_idx> <app_idx> <mod_id> [cid]
Model 1000 對應 LED , Model 1001 對應 Key 。
[config: Target = 0100]# bind 0 1 1000
GATT-TX: 00 d1 86 0f ab c6 5b 90 da e8 8b f1 93 9f de a5
GATT-TX: f9 51 b4 cf 58 af 0b 12 97 5f 54
GATT-RX: 00 d1 fc 76 63 3c 00 91 a1 ee c5 4a 3b 40 d3 64
GATT-RX: 8d a7 5c b0 fc a5 de fa 42 cf 20 6b
Node 0100 Model App status Success
Element Addr 0100
Model Id 1000
AppIdx 001
3.4.4.4 配置 Subscribe
sub-add <ele_addr> <sub_addr> <model id> 。配置LED 0（model id: 1000） 訂閱 C000 地址的消息。
[config: Target = 0100]# sub-add 0100 c000 1000
GATT-TX: 00 d1 a4 2c 01 48 f5 ef 5d fe bb d4 0f 6b b4 40
GATT-TX: 00 c9 05 5a b6 b8 b4 7a f8 92 48
GATT-RX: 00 d1 e7 9b 15 c8 cd 4a 7f d4 0a 3d 2d 87 5f ea
GATT-RX: c7 af 25 7c 8f 53 bf e8 fe 7a ce 84
Node 0100 Subscription status Success
Element Addr 0100
Model Id 1000
Subscr Addr c000
3.4.4.5 綁定 APP Key
[config: Target = 0100]# bind 0 1 1001
GATT-TX: 00 d1 df c5 26 45 69 eb d7 a1 18 0c c7 44 43 a1
GATT-TX: 44 2c 7d 8b 3a c2 46 95 8f 87 54
GATT-RX: 00 d1 75 a6 eb 48 e4 ca f9 06 ec 5d bf ac da 10
GATT-RX: 64 af 2c 6c 77 07 7f d0 ce 2e 9d 16
Node 0100 Model App status Success
Element Addr 0100
Model Id 1001
AppIdx 001
3.4.4.6 配置 Publish
pub-set <ele_addr> <pub_addr> <app_idx> <per (step|res)> <re-xmt (cnt|per)> <mod id> [cid]
配置 按鍵 0 （model id: 1001） 發佈按鍵消息到 C000 地址上。
到此已經基本配置完成，可以一次短按來點亮LED 0，連續兩次短按可以關閉LED 0。
[config: Target = 0100]# pub-set 0100 c000 1 0 0 1001
GATT-TX: 00 d1 f4 1c f7 c6 2e 22 44 a5 3a 19 12 75 0a b2
GATT-TX: fe 8e 19 3c 38 5c c5 48 65 ef 3f 4f c7 82
GATT-TX: 00 d1 8e da 6e 62 14 3d f8 de 3b 7a 4e 79 a3 2b
GATT-TX: 08 70 72 bd cc 98
GATT-RX: 00 d1 13 f2 45 cd 4c 26 14 e1 44 4a 57 15 5f 13
GATT-RX: 6c c7 f9 f8 cb bc 96 81 7c
GATT-RX: 00 d1 58 ea b8 c7 65 4c 74 99 f1 03 c8 5c 6b 65
GATT-RX: de 7c 89 21 ea c4 ba ed af 8a 04 75 0f fa
GATT-RX: 00 d1 34 11 1e 8b 0c d9 74 24 8e 93 d8 37 22 e5
GATT-RX: b8 7a bb e1 a2 a4 37 6c
Node 0100 Publication status Success
Element Addr 0100
Model Id 1001
Pub Addr c000
Period 0 ms
Rexmit count 0
Rexmit steps 0
GATT-TX: 00 d1 4a 05 51 fa b3 3c d0 5e 03 72 5e 83 e1 73
GATT-TX: a2 c2 01 17 0b fd 88 4b ca
3.4.4.7 配置 Relay 角色
默認配置沒有開啓 Relay 角色， 在隔牆後，可能無法正確控制設備。通過 relay-set <relay> <rexmt count> <rexmt steps> 可以將部分設備設置成relay。
[config: Target = 0100]# relay-set 1 5 1
GATT-TX: 00 d1 4e af cd 8a 79 69 cf 60 1a 66 60 4e 83 41
GATT-TX: 06 ee b0 70 cb e8 c6
GATT-RX: 00 d1 14 ff 8a fa 97 a5 98 3d 90 9f 6d aa fd ec
GATT-RX: 63 4d 91 8d 2c 7a 7b
Node 0100 Relay state 0x01 count 5 steps 1
3.5 再配置2個設備
按照上面的步驟，繼續配置兩個設備。