ESP32 BLE - Beacon Locating

项目介绍

使用开发板进行信标定位功能测试

获取完整项目

因为项目中使用了子模块 MicroPython BLE Library 和 MicroPython Beacon Library，所以要获取完整项目代码需要如下操作

克隆方式

$ git clone --recursive https://gitee.com/walkline/esp32-ble-beacon_locating.git

下载压缩文件方式

$ cd esp32-ble-beacon_locating
$ git submodule update --init --recursive

由于项目结构相对复杂，向开发板上传文件会有一定难度，所以推荐使用 ab 工具进行批量上传

不用获取完整项目方式

如果烧录firmware/目录下提供固件，那么固件里已经集成了上述两个子模块，就可以使用普通方式获取项目了

使用开发板测试代码

这里使用了一块esp32 开发板和一块esp32c3 32s开发板进行测试

上传代码

使用集成了子模块的固件
```
 $ ab abc-nolib
```
使用官方固件
```
 $ ab
```

不使用ab工具

 # 使用相关软件上传完整项目代码

 drivers/button.py
 libs/ble/ble/
 libs/beacon/beacon/
 utils.py
 config.py
 main.py

进入`信标模式`

第一次上传代码之后重新上电进入扫描模式，这时按住开发板上的BOOT按键超过 3 秒会重新上电，并进入信标模式，此时开发板上的 Led 常亮

使用ab工具进入repl模式

$ ab --repl

查看完整输出内容

activating ble...
W (4841) BTDM_INIT: esp_bt_controller_mem_release not implemented, return OK
I (4841) BTDM_INIT: BT controller compile version [501d88d]
I (4851) coexist: coexist rom version 9387209
I (4851) phy_init: phy_version 500,985899c,Apr 19 2021,16:05:08
I (4971) system_api: Base MAC address is not set
I (4971) system_api: read default base MAC address from EFUSE
I (4971) BTDM_INIT: Bluetooth MAC: 7c:df:a1:c2:a3:0e

GAP procedure initiated: stop advertising.
ble activated
advertising...
GAP procedure initiated: advertise; disc_mode=2 adv_channel_map=7 own_addr_type=0 adv_filter_policy=0 adv_itvl_min=160 adv_itvl_max=160
>>>

进入`扫描模式`

开发板上的 Led 常亮代表当前为信标模式，这时按住开发板上的BOOT按键超过 3 秒会重新上电，并进入扫描模式，此时开发板上的 Led 熄灭

完整输出内容

activating ble...
I (32694) BTDM_INIT: BT controller compile version [1342a48]
I (32694) system_api: Base MAC address is not set
I (32694) system_api: read default base MAC address from EFUSE
I (32704) phy_init: phy_version 4670,719f9f6,Feb 18 2021,17:07:07
ble activated
scanning...
GAP procedure initiated: discovery; own_addr_type=0 filter_policy=0 passive=1 limited=0 filter_duplicates=0 duration=forever

查看数据

使用两块开发板分别进入信标模式和扫描模式，并查看扫描模式开发板的输出内容

[7C:DF:A1:C2:A3:0E] rssi: -54, dis: 1.584893
[7C:DF:A1:C2:A3:0E] rssi: -60, dis: 3.162278
[7C:DF:A1:C2:A3:0E] rssi: -53, dis: 1.412538
[7C:DF:A1:C2:A3:0E] rssi: -55, dis: 1.778279
[7C:DF:A1:C2:A3:0E] rssi: -57, dis: 2.238721
[7C:DF:A1:C2:A3:0E] rssi: -53, dis: 1.412538
[7C:DF:A1:C2:A3:0E] rssi: -54, dis: 1.584893

dis代表两块开发板通过参数计算所得的距离，单位：米

还可以使用一个扫描模式对应多个信标模式开发板的方式进行数据查看

附录

安信可 ESP32C3 开发板针脚

板载元器件

Led1 (R)	Led1 (G)	Led1 (B)	Led2	Led3	Key2
IO3	IO4	IO5	IO18	IO19	IO9

可用 GPIO

	编号
12F	0, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 21
13	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 21
13U	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 21
32S	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21

`libs/`子模块折腾记录

由于最近刚刚掌握了git submodule的使用方法，而且这个项目非常适合使用子模块，所以为此特意进行了一番研究（还特意搞了一个ab工具出来。。。）

Round 1

一上来直接想当然的就这样添加了一个子模块

$ git submodule add https://gitee.com/walkline/micropython-ble-library ble-lib/ble

结果是import不支持带-号的路径凸-_-凸

Round 2

经过一番思考，最终将子模块路径定为libs/ble和libs/beacon，然后为了兼容不用获取完整项目方式使用了如下的骚操作

try:
    from ble.tools import BLETools # 首先尝试从固件中导入模块
    from ble.beacon.client.ibeacon import iBeacon
except:
    from libs.ble.ble.tools import BLETools # 如果失败了就从用户分区导入
    from libs.beacon.ble.beacon.client.ibeacon import iBeacon

看似没问题啊？那就赶紧尝试一下吧！

找了块板子，特意刷了不带ble模块的固件，使用ab工具上传文件，打开Thonny，输入代码

>>> from libs.ble.ble.tools import BLETools
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "libs/ble/ble/__init__.py", line 2, in <module>
  File "libs/ble/ble/tools.py", line 8, in <module>
ImportError: no module named 'ble'
>>>

惊喜不？tools.py第 8 行代码如下

from ble.const import BLEConst

Round 3

难到还要去改libs/下的代码？没有通用性啊！

最后根据包导入顺序这个思路找到sys.path这个列表，先看一下详情

>>> import sys
>>> help(sys)
object <module 'sys'> is of type module
  __name__ -- sys
  path -- ['', '/lib']
  argv -- []
  version -- 3.4.0
  version_info -- (3, 4, 0)
  implementation -- (name='micropython', version=(1, 12, 0), mpy=10757)
  platform -- esp32
  byteorder -- little
  maxsize -- 2147483647
  exit -- <function>
  stdin -- <io.FileIO 0>
  stdout -- <io.FileIO 1>
  stderr -- <io.FileIO 2>
  modules -- {'flashbdev': <module 'flashbdev' from 'flashbdev.py'>}
  print_exception -- <function>
>>>

查看文档得知，这里的sys.path就是导入模块时的搜索路径，默认是<root>和/lib（据说PyBoard还有0:/lib和1:/flash等不同分区下的路径，这里不做考虑），既然是个列表那就可以自己添加路径了，所以尝试了如下方法

>>> import sys
>>> sys.path.append('libs/ble')
>>> sys.path.append('libs/beacon')
>>> from ble.tools import BLETools
>>>

貌似成功了？重启设备再来一次！

>>> import sys
>>> sys.path.append('libs/ble')
>>> sys.path.append('libs/beacon')
>>> from ble.tools import BLETools
>>> from ble.beacon.client.ibeacon import iBeacon
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ImportError: no module named 'ble.beacon'
>>>

Round 4

着实迷惑了一阵啊！！！

这个问题的关键就是sys.path里增加路径增加的顺序，先增加了libs/ble，然后import ble.beacon的时候命中了libs/ble/ble这个路径，在这个路径下肯定是找不到beacon的，尝试如下

>>> import sys
>>> sys.path.append('libs/beacon') # 颠倒了顺序
>>> sys.path.append('libs/ble')
>>> from ble.beacon.client.ibeacon import iBeacon
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "libs/beacon/ble/beacon/client/ibeacon/iBeacon.py", line 11, in <module>
ImportError: no module named 'ble.const'
>>>

倒是印证了前边的猜测，可是怎么解决呢？

Round 5

可用但不合理的方法，是一次性导入模块中的全部文件

假设libs/ble/ble/__init__.py中有如下代码

from .const import *
from .tools import *
from .characteristics import *
from .descriptors import *
from .profile import *
from .services import *

那么我们可以做如下的尝试

>>> import sys
>>> sys.path.append('libs/ble')
>>> from ble import *
>>> sys.path.remove('libs/ble')
>>> sys.path.append('libs/beacon')
>>> from ble.beacon.client.ibeacon import iBeacon
>>>

几乎完美啊！除了一次性导入了这么多模块

>>> print('\n'.join(sys.modules))
  ble.characteristics.__characteristic
  ble.beacon.client.ibeacon.iBeacon
  ble.profile
  ble.descriptors.descriptors
  ble.beacon.client
  ble.descriptors.__descriptor
  flashbdev
  ble.descriptors
  ble.characteristics
  ble.characteristics.characteristics
  ble.beacon.client.ibeacon
  ble.services
  ble.services.__service
  ble.const
  ble.tools
  ble
  ble.services.services
  ble.beacon

Round Final

最终的解决方案是，给 MicroPython Beacon Library 新开了一个libs分支，调整目录结构，去掉了最外层的ble目录并修改几个文件中的导入路径，然后尝试如下

>>> import sys
>>> sys.path.append('libs/ble')
>>> sys.path.append('libs/beacon')
>>> from ble.tools import BLETools
>>> from beacon.client.ibeacon import iBeacon
>>>
>>> print('\n'.join(sys.modules))
  flashbdev
  beacon
  beacon.client.ibeacon
  ble.tools
  beacon.client.ibeacon.iBeacon
  ble.const
  ble
  beacon.client
>>>

至此完美解决

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安信可 ESP32C3 开发板针脚

板载元器件

可用 GPIO

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Round 2

Round 3

Round 4

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