[Flutter] Bluetooth, BLE scanning

요즘 Flutter 로 ble device를 다루는 작업을 하고 있습니다.

 

아시다 시피 BLE 장치들은 기존 BT classic과 다르게 broadcasting 기능을 제공하고 있어서 S/W로직을 기존 BT classic과 동일하게 가져가기에는 무리가 있습니다.

BLE 장치를 어떤 목적으로 어떻게 사용할것인가를 잘 구상 해야합니다.

구성 하고자 하는 장치를 미미(mimi)라고 합시다.

1.  미미에 탑재한 센서에서 읽은 값을 broadcasting 만 목적으로 한다. 

 => BLE advertizement

2. 미미에 탑재한 센서에서 읽은 값을 연결되었을때만 데이타를 읽어갈 수 있도록 한다.

 => BLE service characteristics

3. 미미에 탑제된 여러 장치들을 제어하려고 한다.

 => connect /read /write

보통 목적은 3가지 형태가 될것 같습니다.

 

1번의 경우는 BLE advertizement를 이용하는 방법을 사용합니다.

- connection 없이 모단말(ble에선 central이라 부름)에서 scanning을 할때 scanning 한 데이타를 활용합니다.

- 이를 위헤서 미미(ble장치)에서도 당연히 advertizement 에 데이타를 설정 해줘야합니다.

- spec이나 가이드 상으로는 advertizementdata에 service data 항목이 있어서 service id와 data를 설정할 수 있습니다.

- 그러나 이렇게 사용할 수 없다면, manufacturer data를 활용하는 방법으로 할 수 도 있습니다.

- 여러 단말에서 동시에 읽어갈 수 있습니다.

 

2번의 경우는 BLE service의 characteristic의 값을 읽는 방식을 취합니다.

- scan후에 scan된 기기에 connect하고 나서 data를 읽어가는 방식입니다.

- 1번의 경우에는 scan만으로 정보를 읽어갈 수 있지만, 보안상 취약합니다. 모든 기기가 값을 다 볼 수 있기 때문이죠.

- 이런 connection 방식은 1:1통신이기 때문에, 연결되고 나면 다른 기기에서는 scan이 안됩니다.

- 때문에 connect후에 data를 읽고 바로 연결을 끊어야 합니다.

 

3번의 경우는 2번과 유사한데 다만 scanning 과 분리해서 connect후 characteristic에 read/write를 하는 방식으로 처리합니다.

- serial 방식( classic 방식) 과 유사한 요청사항이죠.

- 하지만 serical에서는 연결후 data를 보내고 response를 받는 것만 고려 했다면, BLE에서는 특정 characteristic정하고 해당 characteristic 값에 data를 wrtie하고 notifiy 를 설정하고 read를 하는 방식이라, 단순한 기능 구현에는 번거로움이 있지만,

미미(mini, ble 장치)가 복잡하다면 각 기능 제어를 분리해서 사용할 수 있기 때문에 좋습니다.

 

 

device scanning 예제 입니다.

package 는 flutter_blue_plus 를 사용했습니다.

 

pubspec.yaml


  flutter_blue_plus: ^1.3.1

 

AndroidManifest.xml

project/android/app/src/main/AndroidManifest.xml

project/android/app/src/profile/AndroidManifest.xml

 

    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_CONNECT" />
    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_SCAN" />
    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />
    <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION"/>
    <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION"/>

 

Android platform 에서 GPS가 켜져있지 않으면, Bt device scan이 안됩니다.

그냥 BT 기기를 사용하는 입장에서는 GPS 없이도 device 인식이 가능한 것이 상식적일 것 같은데, 실제로 android에서는 그렇지 못합니다.

https://stackoverflow.com/questions/33045581/location-needs-to-be-enabled-for-bluetooth-low-energy-scanning-on-android-6-0

Location needs to be enabled for Bluetooth Low Energy Scanning on Android 6.0

이럴경우  android:usesPermissionFlags="neverForLocation" 를 이용해서 scan이 가능하도록 설정 할 수 있습니다.

이 Flag는 상당히 미묘한데요.

위에 stackover flow 를 읽어보면, 위치정보를 기반으로 becon ble 등을 인식 하는 서비를 위해 GPS가 있을떄만 scan 이 되도록 한것 같은데, (그 외에 사생활 보안 등등의 이슈?? 도 있겠죠?)

서비스를 운영하는 입장에서 누군가가 GPS가 꺼져 있으니 동작 안합니다.(정확히는 BT가 scan 안됩니다). 라고 한다면, 답하기가 좀 곤란합니다. 

아무튼 플랫폼 정책상 GSP 꺼져있을때 scan이 안되도록 한 이유는 있겠지만, 우리는 항상 잘 BT 기기를 찾아야 하니 neverForLocation 같은 옵션을 사용하게 됩니다.

    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_CONNECT" />
    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_SCAN" 
                     android:usesPermissionFlags="neverForLocation" />
    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />
    <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION"/>
    <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION"/>

 

 

 

Sample code

import 'LabBleGenericController.dart';

import 'package:flutter/cupertino.dart';
import 'package:flutter/material.dart';



class LabBleDeviceGenericPage extends StatefulWidget{
  const LabBleDeviceGenericPage({super.key});

  @override
  State<LabBleDeviceGenericPage> createState() => _LabBleDeviceGenericPageState();
}


class _LabBleDeviceGenericPageState extends State<LabBleDeviceGenericPage> {
  StringBuffer data =StringBuffer();

  LabBleGenericController controller= LabBleGenericController();

  bool connectAll = true;
  bool isScanning = false;

  startScan()async{
    print("start scan!!!!!!!");
    isScanning = true;
    controller.scan(
        onScan:(val)=>setState(() { }),
        onScanDone:(){
          setState(() { });
          if(isScanning) {
            startScan();
          }
        });
  }
  stopScan() async{
    isScanning = false;
    await controller.stop();
    setState(() {
    });
  }


  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(title:Text("BleDevice")),
      body:Container(
        child: Column(children:[
          TextField(
            controller: controller.filterEdit,
            decoration: InputDecoration(prefix: Text("Filter:"),border: OutlineInputBorder()),
          ),
          SizedBox(height: 20,),
          Row(
            mainAxisAlignment: MainAxisAlignment.spaceBetween,
            children: [
              ElevatedButton(
                  onPressed: (){
                    setState(() { data.clear(); });
                    if(isScanning){
                      stopScan();
                    }else{
                      startScan();
                    }
                  },
                  child: Text(isScanning?"Stop":"Scan")),
              ElevatedButton(
                  onPressed: (){
                    connectAll?controller.connectAll(): controller.disconnectAll();
                    connectAll =! connectAll;
                  },
                  child: Text(connectAll?"connect all":"disconnect all")),
              ElevatedButton(
                  onPressed: (){
                      setState(() { controller.updateDevices();});
                  },
                  child: Text("update")),
            ],
          ),

          SizedBox(height: 50,),
          

          Expanded(
            child: SingleChildScrollView(
              child: Column(
                children: [
                  SizedBox(
                      child: Text(controller.devicesStatus)),
                  SizedBox(
                      child: Text(controller.getResult()))
                ],
              ),
            ),
          ),

         

        ]),
      ),
    );
  }

  @override
  void dispose() {
    controller.close();
    super.dispose();
  }
}

 

controller

import 'dart:async';

import 'package:flutter/cupertino.dart';
import 'package:flutter_blue_plus/flutter_blue_plus.dart';
import 'package:get/get.dart';



class LabBleGenericController extends GetxController{

  StreamSubscription? sub;

  StringBuffer resBuffer =StringBuffer();
  final filterEdit =TextEditingController();
  
  final devices = <BluetoothDevice>[];

  LabBleGenericController(){
    filterEdit.text = "arbot";
  }


  @override
  void onClose() {
    print("LabBleGenericController:onClose()");
    sub?.cancel();
    super.onClose();
  }

  Future connectAll() async{
    for(final d in devices){
      d.connect();
    }
    updateDevices();
  }


  closeAll() async{


    for(final d in await FlutterBluePlus.instance.connectedDevices){
      await d.disconnect();
    }
    devices.clear();
  }

  disconnectAll() async{

    for(final d in devices){
      await d.disconnect();
    }
    updateDevices();
  }

  stop()async{
    await sub?.cancel();
    await FlutterBluePlus.instance.stopScan();
    sub= null;
  }

  scan({Function(ScanResult)? onScan,Function()? onScanDone}) async{

    await updateDevices();
    sub?.cancel();
    resBuffer.clear();

    await FlutterBluePlus.instance.stopScan();
    await closeAll();

    sub = FlutterBluePlus.instance.scan(timeout: Duration(seconds: 10)).listen((ScanResult result) {
      final localName = result.advertisementData.localName;
      if(!localName.toLowerCase().contains(filterEdit.text)) return;
      
      devices.add(result.device);
      
      print("localname:$localName");
      resBuffer.writeln(localName);
      resBuffer.writeln("[advertisementData]");
      resBuffer.writeln("manufacturerData:");

      int i =0;
      for(final k in result.advertisementData.manufacturerData.keys){
        final data = result.advertisementData.manufacturerData[k];
        resBuffer.write("\nkey($k):");
        if(data == null) continue;
        print("idx[$i]:${data.toString()}");
        print("str: ${String.fromCharCodes(data)}");
        resBuffer.writeln(" ${data.toString()}");
        i++;
      }
      resBuffer.writeln("[serviceUuids:${result.advertisementData.serviceUuids.length}]");
      i=0;
      for(final d in result.advertisementData.serviceUuids){
        resBuffer.writeln("[$i]: $d");
        i++;
      }
      resBuffer.writeln("serviceData:");
      i=0;
      for(final k in result.advertisementData.serviceData.keys){
        resBuffer.write("\n$k:");
        final data = result.advertisementData.serviceData[k];
        if(data == null) continue;
        print("idx[$i]:${data.toString()}");
        print("str: ${String.fromCharCodes(data)}");
        resBuffer.write("$data");
        i++;
      }
      print("buffer[${resBuffer.length}]:${resBuffer.toString()}");
      resBuffer.writeln("----------");
      onScan?.call(result);
    },
    onDone: (){
      sub?.cancel();
      onScanDone?.call();
      return ;
    });
  }

  String getResult(){
    return resBuffer.toString();
  }

  final _devicesStatus = "".obs;
  get devicesStatus => _devicesStatus.value;

  updateDevices() async{
    final buff = StringBuffer();
    for(final d in devices){
      buff.writeln("[${d.name}]: ${(await d.state.first).toString()}");
    }
    _devicesStatus.value =  buff.toString();
  }

  close(){
    sub?.cancel();
  }
}

 

해피 코딩!!