【物联网】bleak （scan）扫描在干什么？ BLE 广播（Advertising）

好的，这里把 **bleak 的扫描（scan）**讲清楚，并结合你正在用的桥接脚本给出最实用的写法。

1) bleak 扫描在干什么？

• BLE 广播（Advertising）：外设（你的 Arduino）周期性广播一个小数据包，里面可能包含：

  • local_name（本地名称，BLE 广播名）
  • service_uuids（该设备声明的服务 UUID）
  • manufacturer_data / service_data
  • tx_power、rssi 等

• Central（你的 RPi） 不需要连上就能“听”到这些广播。

• bleak 的 Scanner 就是把广播 “抓包+解析”，返回一个或一批 BLEDevice（设备基本信息）以及对应的 AdvertisementData（广播详细字段）。

你在代码里写的 device.name 本质上就是广播里的 local name（所以我们强调 BLE.setLocalName(...)）。

2) bleak 扫描的几种方式

A. 一步到位：发现所有设备再自己筛选

from bleak import BleakScanner

devices = await BleakScanner.discover(timeout=5.0)  # 扫5秒
for d in devices:
    print(d.address, d.name)  # d.name 通常是 local_name

• 简单直观，后续用 if d.name == "your_name": 取目标。

B. 边扫边筛：find_device_by_filter

from bleak import BleakScanner

# 兼容新老 bleak：有的版本 filter 只收 device，有的收 (device, adv)
def match(dev, adv=None):
    name_ok = (dev.name and "ardunio_ble" in dev.name)
    if adv:  # 新版可以读 adv.local_name / adv.service_uuids / adv.rssi
        name_ok = name_ok or (adv.local_name == "ardunio_ble")
    return name_ok

device = await BleakScanner.find_device_by_filter(match, timeout=10.0)

• 只要匹配到就返回目标设备，效率高、代码简洁。

C. 订阅回调：做更细的过滤/调试

from bleak import BleakScanner

def callback(device, adv_data):
    print(device.address, adv_data.local_name, adv_data.rssi, adv_data.service_uuids)

scanner = BleakScanner(callback, service_uuids=["<SERVICE_UUID 可选>"])
await scanner.start()
await asyncio.sleep(5.0)
await scanner.stop()
devices = await scanner.get_discovered_devices()

• 可以实时看到 RSSI、manufacturer data 等，便于调试或做更严格过滤。

平台差异：

• Linux（树莓派）：用 BlueZ；确保 bluetoothd 在跑、蓝牙没被 rfkill。
• macOS：用 CoreBluetooth；service_uuids 过滤更有效。
• Windows：用 WinRT；名字/UUID 过滤也可用。
  bleak 整体是 异步 的，要在 asyncio 事件循环里跑。

3) 扫描结果里都有什么？

• BLEDevice：address（MAC 或随机地址）、name（通常是 local_name）、rssi（部分平台）
• AdvertisementData（新版可用）：local_name、service_uuids、manufacturer_data、service_data、tx_power、rssi…

常见困惑：名字有时“变或看不到”。这是因为：

• 外设没把名字放进广播（或被截断：广播总长 31 字节）。
• 中央设备缓存了 GATT 的 Device Name。解决：保持 setLocalName 和 setDeviceName 一致，必要时清除配对、重启蓝牙。

4) 在你的桥接脚本里，扫描为什么这样写？

你脚本里用的是：

device = await BleakScanner.find_device_by_filter(
    lambda d: d.name and DEVICE_NAME in d.name, timeout=SCAN_TIMEOUT
)

• 优点：只要看到名字匹配就返回；避免误连其它设备。
• 为什么按“名字”而不是“MAC 地址”过滤？
  Arduino 的地址是稳定的，但课堂/演示更容易靠名字区分设备（也省去记录 MAC 的步骤）。
• 改进（兼容新版 bleak 的 (device, adv) 过滤，同时加服务 UUID/信号强度兜底）：

DEVICE_NAME = "ardunio_ble"
SERVICE_UUID = "f75cfb20-4bce-4d2a-a9a7-3d9a93e0e2f5"

def match(dev, adv=None):
    name_ok = (dev.name and DEVICE_NAME in dev.name)
    if adv:
        name_ok = name_ok or (adv.local_name == DEVICE_NAME)
        # 进一步确认：服务 UUID 命中 和/或 信号强度不太弱
        uuid_ok = (SERVICE_UUID in (adv.service_uuids or []))
        rssi_ok = (adv.rssi is None) or (adv.rssi > -90)
        return (name_ok or uuid_ok) and rssi_ok
    return name_ok

device = await BleakScanner.find_device_by_filter(match, timeout=10.0)

5) 扫描 → 连接 → 订阅 Notify 的完整最小流程

from bleak import BleakScanner, BleakClient

DEVICE_NAME = "ardunio_ble"
SENSOR_CHAR_UUID = "f75cfb21-4bce-4d2a-a9a7-3d9a93e0e2f5"

def on_notify(_handle, data: bytes):
    print("notify:", data.decode("utf-8", errors="ignore"))

async def run():
    dev = await BleakScanner.find_device_by_filter(
        lambda d, a=None: (a and a.local_name == DEVICE_NAME) or (d.name == DEVICE_NAME),
        timeout=10.0
    )
    if not dev:
        print("device not found")
        return

    async with BleakClient(dev) as client:
        await client.start_notify(SENSOR_CHAR_UUID, on_notify)
        print("connected & subscribed. Press Ctrl+C to exit.")
        while True:
            await asyncio.sleep(1)

asyncio.run(run())

6) 实操建议（避免“扫描不到/连不上”）

• 保证广播名稳定：BLE.setLocalName 和 BLE.setDeviceName 用同一个短名字（例如 cc_nano33_01）。
• 广播不停：Arduino 程序里不要早停广播；Nano 33 IoT 默认 OK。
• 延长扫描时间：广告间隔较长时把 timeout 设为 8–10 秒。
• 靠近一点：RSSI 太低（<-90dBm）容易掉包/连不上。
• Linux 蓝牙服务：sudo systemctl status bluetooth 要在跑；rfkill list 确保没被软/硬阻断。
• 版本匹配：bleak ≥ 0.22 的 find_device_by_filter 传 (device, advertisement_data)；如果老版本只传 device，用我上面的兼容写法。

7) 回到你的项目：扫描在整条链路中的角色

1. 扫描：在 RPi 上用 bleak 找到目标 Arduino（按 LocalName 过滤）。
2. 连接 & 订阅：连上后 start_notify(SENSOR_CHAR_UUID, handler)，接收 Arduino 推的 JSON。
3. 上行：把 JSON 发到 MQTT iot/sensors/data。
4. 下行：订阅 iot/commands/arduino，收命令后 write_gatt_char(COMMAND_CHAR_UUID, ...) 写回 Arduino。

所以“扫描”是整条 BLE→MQTT 桥的入口。稳定、准确地找对设备，才能保证后续 Notify/Write 都能正常工作。