2. BLE 5.0 扫描与接收广播

任务说明

本案例实现一个BLE中心设备（主机），完成以下目标：扫描周围BLE外设的广播包，解析广播数据中的设备地址与RSSI值，并通过串口打印显示。案例基于ESP32开发板与Arduino框架，使用BLE 5.0支持的库进行扫描。

硬件与依赖

• 硬件：ESP32开发板（支持BLE 5.0）、USB转串口线
• 软件：Arduino IDE（安装esp32开发板支持包，版本≥2.0.0）
• 依赖库：BLEDevice.h、BLEScan.h（ESP32 Arduino核心自带）

实现代码

#include <BLEDevice.h>
#include <BLEScan.h>
#include <BLEAdvertisedDevice.h>

// 扫描时长（秒）
const int scanTime = 5;

// 回调类：处理每个扫描到的广播设备
class MyAdvertisedDeviceCallbacks : public BLEAdvertisedDeviceCallbacks {
  void onResult(BLEAdvertisedDevice advertisedDevice) {
    // 获取设备地址（MAC）
    std::string addr = advertisedDevice.getAddress().toString();
    // 获取RSSI（信号强度，单位dBm）
    int rssi = advertisedDevice.getRSSI();
    // 获取设备名称（若无广播名称则显示"Unknown"）
    std::string name = advertisedDevice.haveName() ? 
                       advertisedDevice.getName() : "Unknown";

    // 串口打印：地址、RSSI、名称
    Serial.printf("Addr: %s | RSSI: %d dBm | Name: %s\n",
                  addr.c_str(), rssi, name.c_str());

    // 解析广播数据中的厂商自定义字段（示例：Apple iBeacon类型0x004C）
    if (advertisedDevice.haveManufacturerData()) {
      std::string manufData = advertisedDevice.getManufacturerData();
      if (manufData.length() >= 2) {
        uint8_t companyId[2];
        companyId[0] = (uint8_t)manufData[0];
        companyId[1] = (uint8_t)manufData[1];
        Serial.printf("  Manufacturer ID: 0x%02X%02X\n",
                      companyId[1], companyId[0]);
      }
    }
    Serial.println("---");
  }
};

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(1000); // 等待串口稳定

  // 初始化BLE
  BLEDevice::init("");

  // 创建扫描器
  BLEScan* pBLEScan = BLEDevice::getScan();
  // 设置回调
  pBLEScan->setAdvertisedDeviceCallbacks(
    new MyAdvertisedDeviceCallbacks());
  // 主动扫描（可获取广播响应数据）
  pBLEScan->setActiveScan(true);
  // 设置扫描窗口与间隔（单位：毫秒）
  pBLEScan->setInterval(100);
  pBLEScan->setWindow(99);

  Serial.println("开始BLE扫描...");
}

void loop() {
  // 执行扫描，参数为扫描时长（秒）
  BLEScan* pBLEScan = BLEDevice::getScan();
  BLEScanResults foundDevices = pBLEScan->start(scanTime, false);
  
  // 打印扫描到的设备总数
  Serial.printf("扫描完成，共发现 %d 个设备\n", 
                foundDevices.getCount());
  Serial.println("等待下一次扫描...\n");
  
  // 释放扫描结果内存
  pBLEScan->clearResults();
  
  // 间隔5秒后再次扫描
  delay(5000);
}

代码说明

代码核心逻辑如下：

1. 初始化：setup()中初始化BLE协议栈并创建扫描器对象。
2. 扫描配置：启用主动扫描（setActiveScan(true)），可获取外设的扫描响应数据；设置扫描窗口与间隔参数。
3. 回调处理：每发现一个广播设备，回调函数onResult()被触发，提取设备MAC地址、RSSI值、广播名称及厂商自定义数据。
4. 循环扫描：loop()中每次执行5秒扫描，打印设备总数后清空结果，间隔5秒再次扫描。

广播数据解析说明

BLE广播包结构遵循蓝牙核心规范。本代码解析了以下关键字段：

• 设备地址：通过getAddress().toString()获取外设的MAC地址（6字节）。
• RSSI：通过getRSSI()获取接收信号强度，单位为dBm，数值越大表示信号越强（如-40dBm优于-80dBm）。
• 设备名称：若广播包包含完整名称则直接显示，否则显示"Unknown"。
• 厂商数据：广播包中可携带厂商自定义数据，前2字节为Company ID（小端序）。示例代码提取并打印该ID，可用于识别iBeacon等特定广播格式。

验证方法

按以下步骤验证案例功能：

1. 将代码烧录至ESP32开发板，打开Arduino IDE串口监视器，波特率设为115200。
2. 确保周围有正在广播的BLE设备（如手机开启蓝牙广播、BLE信标、其他ESP32等）。
3. 观察串口输出，应看到类似以下格式的信息：

Addr: 24:0a:c4:12:34:56 | RSSI: -55 dBm | Name: MyDevice
---
Addr: 5c:f3:70:ab:cd:ef | RSSI: -72 dBm | Name: Unknown
  Manufacturer ID: 0x004C
---
扫描完成，共发现 2 个设备
等待下一次扫描...

判定标准：

• 串口能持续打印设备地址与RSSI，且RSSI值随设备距离变化而改变（靠近时数值增大，远离时减小）。
• 若外设广播了名称，能正确显示；若广播了厂商数据，能打印对应的Company ID。
• 每次扫描结束后正确显示设备总数，且与打印的设备条目数一致。

关键参数说明

注意事项：若周围无BLE广播设备，扫描结果将显示0个设备，属正常现象。可通过手机安装"nRF Connect"应用并开启广播功能来验证扫描效果。RSSI值为负整数，范围通常在-30dBm（极近）至-100dBm（极远）之间。