关于led蓝牙控制器ble通信分析

前言

前几天在网上买了一个led蓝牙控制器，可以用手机app通过蓝牙连接控制rgb led灯，当然这个也是属于ble通信。之前我写过一篇体重称蓝牙通信的，不过那个较为简单，数据也是靠分析出来的。
这次通过手机蓝牙抓包，对蓝牙通信数据进行分析，然后通过python的bluepy库实现了通信，从而可以实现电脑控制rgb灯的效果。

初步分析

这里我用的是手机上的软件，BLE Scanner , 可以查看到低功耗蓝牙及与其通信。
连接到对应的服务：

我们可以看到，有2个服务，3个 Characteristic , 而且只有一个characteristic 有写入权限，那么此时可以确定控制rgb灯带必然是与最后这个characteristic 通信。数据包分析会进一步证明。

一个物理ble蓝牙设备包含多个server， 而一个server有包含多个 characteristic, 进行具体通信的时候都是对 其中的characteristic进行读取和写入，从而达到通信的目的。

手机蓝牙数据抓包

我用的是小米手机抓取的蓝牙数据包，开发者模式中的那个抓包一直不好使，这个跟手机品牌有关，还好小米手机有一个测试抓包用的功能，在拨号键中输入 *#*#5959#*#*：

然后可以进入app, 进行一些修改，进行一些蓝牙通信：

通信结束后，再次输入：*#*#5959#*#* 结束抓包。

蓝牙数据包存储在 /sdcard/MIUI/debug_log/ 目录下，是一个压缩包，将其转移到电脑：

adb pull /sdcard/MIUI/debug_log/bugreport-2021-08-16-181040.zip .

解压，在common文件下可以找到蓝牙的数据包：

这个文件可以在wireshark中打开。

蓝牙数据包分析

这里我简单写了一条过滤命令:bluetooth.dst == be:58:50:00:69:f2，指定目的蓝牙mac地址。
可以看到我选中的是 Write Command, 可以确定是这个数据包进行修改了rgb灯效，找到 Handle:

可以看到 service uuid为：0xfff0, Characteristic uuid为：0xfff3, 对应我们前面初步分析中的结论。也就是最后一个characteristic 实现控制rgb灯, 而这个通信的数据就是: 7e070503ff003710ef 。

python 代码实现：

from bluepy.btle import Peripheral
p = Peripheral("be:58:50:00:69:f2")
p.getCharacteristics(uuid="0000fff3-0000-1000-8000-00805f9b34fb")[0].write(b"\x7e\x07\x05\x03\xff\x00\x37\x10\xef")

uuid 是通过 BLE Scanner得到的，当然你不知道uuid的话也可以先获取所有的server, 然后遍历所有 server中的所有 Characteristic得到所有的 Characteristic的 uuid。
执行代码后，发现灯的颜色已经改变了。 (linux有时需要root运行，否则会报错权限不足)

通过反复抓包以及分析，最后我得到几个 灯效 的数据，还有一个速度的控制：

data = {
"静态黄色":b"\x7e\x05\x03\x84\x03\xff\xff\x00\xef",
"静态紫色":b"\x7e\x05\x03\x85\x03\xff\xff\x00\xef",
"静态白色":b"\x7e\x05\x03\x86\x03\xff\xff\x00\xef",
"七色跳变":b"\x7e\x05\x03\x88\x03\xff\xff\x00\xef",
"三色跳变":b"\x7e\x05\x03\x87\x03\xff\xff\x00\xef",
"三色渐变":b"\x7e\x05\x03\x89\x03\xff\xff\x00\xef",
"七色渐变":b"\x7e\x05\x03\x8a\x03\xff\xff\x00\xef",
}

结合PyQt5 简单写一个软件控制灯效及速度：

import re
import sys
from PyQt5.QtWidgets import *
from PyQt5.QtGui import *
from PyQt5.QtCore import *
from bluepy.btle import Peripheral


data = {
"静态黄色":b"\x7e\x05\x03\x84\x03\xff\xff\x00\xef",
"静态紫色":b"\x7e\x05\x03\x85\x03\xff\xff\x00\xef",
"静态白色":b"\x7e\x05\x03\x86\x03\xff\xff\x00\xef",
"七色跳变":b"\x7e\x05\x03\x88\x03\xff\xff\x00\xef",
"三色跳变":b"\x7e\x05\x03\x87\x03\xff\xff\x00\xef",
"三色渐变":b"\x7e\x05\x03\x89\x03\xff\xff\x00\xef",
"七色渐变":b"\x7e\x05\x03\x8a\x03\xff\xff\x00\xef",
}

class MyMainWindow(QWidget):
    def __init__(self):
        super(MyMainWindow, self).__init__()
        p = Peripheral("be:58:50:00:69:f2")
        self.characteristic = p.getCharacteristics(uuid="0000fff3-0000-1000-8000-00805f9b34fb")[0]
        vlayout = QVBoxLayout()
        hlyaout = QHBoxLayout()
        self.label = QLabel('0')

        self.combox = QComboBox()
        self.combox.addItems([i for i in data])
        self.combox.currentIndexChanged['QString'].connect(self.updateMode)
        self.slider = QSlider()
        self.slider.setOrientation(1)
        self.slider.setMaximum(100)
        self.slider.valueChanged['int'].connect(self.updateSpeed)
        
        hlyaout.addWidget(self.slider)
        hlyaout.addWidget(self.label)

        vlayout.addWidget(self.combox)
        vlayout.addLayout(hlyaout)

        self.setLayout(vlayout)


    def updateSpeed(self,speed):
        self.label.setText(str(speed))
        WriteData = b"\x7e\x04\x02%s\xff\xff\xff\x00\xef" % chr(speed).encode() 
        # print(WriteData)
        self.characteristic.write(WriteData,withResponse=False)

    def updateMode(self,mode):
        # print(data[mode])
        self.characteristic.write(data[mode],withResponse=False)

if __name__=='__main__':
    app = QApplication(sys.argv)
    mywin = MyMainWindow()
    mywin.show()
    sys.exit(app.exec_())