Analisis Sistem Bluetooth Windows – Pendekatan SensorTag: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Berikut ini, saya akan melakukan analisis sistem operasi (OS) Windows dari sudut pandang komunikasi dengan perangkat Bluetooth Low Energy – dalam kasus kami dengan berbagai jenis SensorTag: Thunderboard React, Thunderboard Sense (keduanya diproduksi oleh Silicon Labs Company), CC2650STK dan CC2541DK (keduanya dikembangkan oleh Texas Instruments Company).

Langkah 1: Analisis Sistem Bluetooth Windows – Pendekatan SensorTag

Berikut ini, saya akan melakukan analisis sistem operasi (OS) Windows dari sudut pandang komunikasi dengan perangkat Bluetooth Low Energy – dalam kasus kami dengan berbagai jenis SensorTag: Thunderboard React, Thunderboard Sense (keduanya diproduksi oleh Silicon Labs Company), CC2650STK dan CC2541DK (keduanya dikembangkan oleh Texas Instruments Company).

Saya yang berikut ini, saya akan menganalisis Windows 7, Windows 8.1 dan versi Windows 10 berikut:

· Pembaruan Ulang Tahun (dirilis pada 2 Agustus 2016; akhir dukungan: sementara Maret 2018), · Pembaruan Pembuat Konten (dirilis pada 5 April 2017; akhir dukungan: sementara September 2018) dan

· Fall Creators Update (dirilis pada 17 Oktober 2017; akhir dukungan: sementara Maret 2019).

Analisis akan dilakukan dari sudut pandang berikut:

1. Kemampuan sistem operasi (OS) untuk berpasangan dengan SensorTag;

2. Kemampuan untuk mendapatkan data Akses Generik (ini adalah layanan wajib);

3. Kemampuan untuk mendapatkan Informasi Perangkat (layanan ini memaparkan informasi produsen dan/atau vendor terkait dengan SensorTag tertentu);

4. Kemampuan untuk mendapatkan data SensorTag, menggunakan pendekatan membaca dan

5. Kemampuan untuk mendapatkan data SensorTag, menggunakan pendekatan notifikasi.

Semua pengujian dilakukan menggunakan aplikasi blessTags versi 9.7.8.0. Aplikasi blessTags dibangun dengan dukungan Windows SDK – Bluetoothapis. Fungsi seperti BluetoothGATTGetCharacteristicValue, BluetoothGATTGetDescriptorValue, BluetoothGATTGetServices, atau BluetoothGATTSetCharacteristicValue digunakan.

Aplikasi ini, aplikasi blessTags (BLE SensorTags), dapat diunduh dari Aplikasi Windows Store: https://www.microsoft.com/store/apps/9p054xsjjr1n. Untuk informasi lebih lanjut, demo, aplikasi praktis, contoh, dll., silakan kunjungi blog berikut:

Langkah 2: Windows 10 - Pembaruan Ulang Tahun - Versi 1607

Versi sistem operasi Windows 10 ini adalah yang terbaik, dari sudut pandang perangkat Bluetooth Low Energy. Itu dapat dipasangkan tanpa masalah dengan semua SensorTags (terlepas dari versi perangkat lunak yang menjalankannya), yang dengannya aplikasi blessTags tahu cara kerjanya (CC2650STK, Thunderboard React, Thunderboard Sense, dan CC2541DK), dan semua informasi dari Layanan Bluetooth Dapatkan Generik Akses dan Dapatkan Informasi Perangkat diperoleh tanpa masalah.

Menganalisis kecepatan akuisisi data (untuk perangkat CC2650STK dan CC2541DK) menggunakan mekanisme notifikasi dan pembacaan transfer data, kita dapat mengamati hal berikut:

1. melalui mekanisme notifikasi, kita bisa mendapatkan data dari semua sensor (delapan) dari 150 [ms] hingga 150 [ms] tanpa masalah;

2. sebagai gantinya, ketika kami mengatur waktu akuisisi ke 150 [ms] dan kami menggunakan mekanisme pembacaan data - dalam situasi yang paling menyenangkan, kami mendapatkan 713 [ms] dan dalam kasus terburuk, kami mendapatkan 840 [ms].

Jika kita akan menganalisis Thunderboard React dan Thunderboard Sense, kita akan mendapatkan hasil yang setara – keduanya bekerja tanpa masalah di lingkungan Pembaruan Ulang Tahun Windows 10.

Faktanya, semua film presentasi dari fungsi utama aplikasi blessTags dan berbagai fitur spesifik (seperti Gadget) telah dibuat dengan dukungan Pembaruan Ulang Tahun Windows 10.

Langkah 3: Windows 10 - Pembaruan Pembuat Konten - Versi 1703

Versi Pembaruan Kreator Windows 10 adalah sistem operasi (OS) terburuk dari sudut pandang perangkat Bluetooth Low Energy.

Hampir tidak ada yang berfungsi. Microsoft mengakui bahwa Pembaruan Pembuat Konten memecahkan Bluetooth Low Energy (referensi 1 dan referensi 2). Perusahaan Microsoft menjanjikan perbaikan terbaru sesegera mungkin. Tetapi sejak itu mereka telah merilis versi Windows yang diperbarui (Fall Creators Update) dan tidak ada yang terjadi – hingga sekarang dalam versi Pembaruan Windows 10 Creators, Bluetooth Low Energy masih tidak berfungsi.

Ada banyak posting di forum di mana orang-orang yang berbeda mengeluh tentang berbagai jenis perangkat Bluetooth yang berhenti bekerja setelah memutakhirkan ke Pembaruan Pembuat Konten (lihat di sini, lihat di sini, lihat di sini, lihat di sini, dll.).

Hasilnya, yang akan saya tunjukkan segera, diperoleh setelah banyak pengujian: (1) pada PC desktop yang memiliki dongle USB Bluetooth CSR4.0 (CSR8510 A10) dan (2) pada laptop Dell Inspiron P66F dengan perangkat Bluetooth LE terintegrasi. Saya tahu ada banyak solusi di internet untuk memperbaiki beberapa jenis masalah Bluetooth. Saya mencoba hampir semua, tetapi tidak ada yang berhasil (perbarui driver Bluetooth, jalankan pemecah masalah Windows, nonaktifkan dan aktifkan layanan terkait Bluetooth, dll.)

Jadi, mari kita sajikan hasilnya:

1. CC2650STK:

A. Pada firmware versi 1.40 memasangkan perangkat SensorTag dengan Windows tidak mungkin (saya mengulangi proses beberapa kali, setidaknya 8-10 kali, saya menghidupkan dan mematikan Bluetooth dan saya mencoba lagi – hasilnya sama: tidak mungkin untuk tambahkan perangkat ini).

B. Pada firmware versi 1.20, PC menemukan SensorTag dan saya dapat memasangkan SensorTag dengan PC.

Juga, saya bisa mendapatkan data Akses Umum. Namun pada layanan Get Device Information, dari 9 karakteristik hanya 6 yang merespon dan hanya dari mereka yang dapat memperoleh informasi.

Sebagai gantinya, saya tidak dapat mengatur perangkat dan saya tidak dapat mengambil data dari sensor baik melalui mekanisme baca atau melalui notifikasi.

2. Reaksi Thunderboard:

Sistem operasi memiliki perilaku aneh ketika proses pemasangan dimulai. Dalam daftar perangkat yang ditemukan, SensorTag muncul dan menghilang (dengan periode 1 … 1,5 detik). Akhirnya, ketika klik mouse berhasil pada SensorTag, proses pemasangan selesai dan LED pada Thunderboard React (biru dan hijau) memiliki periode ketika berkedip berurutan dalam mode atipikal.

Pembacaan karakteristik Layanan Akses Generik (0x1800) dapat dilakukan tanpa masalah, tetapi pembacaan dari Layanan Informasi Perangkat (0x180A) gagal pada keempat karakteristik yang ada.

Mengatur sensor (tertanam pada SensorTag), mode perolehan data (pada Thunderboard React Anda hanya memiliki kemungkinan berikut: (1) untuk mendapatkan data melalui notifikasi dari 3 sensor dan (2) untuk membaca data dari empat sensor lainnya) tidak mungkin. Oleh karena itu, ketidakmungkinan memperoleh data aktual dari hasil sensor langsung dari sini.

3. Rasa Thunderboard:

Proses berdenyut yang sama, yang diamati untuk Thunderboard React, ternyata juga ada untuk Thunderboard Sense – ketika kami ingin mencapai proses pairing. Tapi di sini, hal-hal yang lebih buruk: setelah pairing, program blessTag tidak dapat mendeteksi SensorTag. Jadi, tidak ada perangkat aktif – tidak ada entitas dari mana aplikasi blessTags memperoleh data.

4. CC2541DK:

Perilakunya identik dengan perilaku CC2650STK (firmware versi 1.40). Pada setiap upaya koneksi, Anda akan mendapatkan pesan kesalahan berikut: "Coba sambungkan perangkat Anda lagi".

Jadi, kesimpulannya, dalam versi Windows 10 (Pembaruan Pembuat Konten) ini, tidak mungkin untuk berkomunikasi dengan salah satu dari empat jenis SensorTags yang disebutkan di atas. Oleh karena itu, saya sebutkan (sekali lagi) bahwa di sini saya telah menggunakan versi perangkat lunak yang sama yang juga saya gunakan di semua pengujian yang dilakukan pada Pembaruan Ulang Tahun Windows 10.

Langkah 4: Windows 10 – Pembaruan Fall Creators - Versi 1709

Versi Windows 10 (1709 – OS Build 16299.19) ini merupakan langkah maju yang besar, dibandingkan dengan Pembaruan Windows 10 Creators (pada BLE hampir tidak ada yang berfungsi), tetapi masih memiliki jalan panjang untuk mencapai tingkat Pembaruan Ulang Tahun Windows 10 (1607) sistem operasi

Tapi mari kita lihat mengapa saya membuat pernyataan ini:

1. CC2650STK (firmware versi 1.40) & CC2541DK:

Saya akan memperlakukan kedua perangkat ini di sini secara bersamaan karena perilakunya terkait dengan sistem operasi Windows 10 (1709) serupa.

Operasi pairing dan pembacaan, dari layanan Generic Access dan Device Information, bekerja dengan sempurna tanpa masalah apa pun.

Masalah hanya terjadi ketika kita ingin membaca informasi dari sensor. Mekanisme transfer data melalui notifikasi tidak berfungsi sama sekali.

Satu-satunya cara untuk mendapatkan data dari sensor, yang tertanam di SensorTag, adalah melalui mekanisme pembacaan langsung dari perangkat. Pendekatan ini memiliki dua masalah: (1) kecepatan transfer data yang lebih rendah (seperti yang telah kami tunjukkan di atas) dan (2) jika semua sensor menerima salah satu dari dua metode transfer data (melalui pembacaan dan pemberitahuan), tombol pada SensorTag dapat diinterogasi hanya melalui mekanisme notifikasi. Berkat "fitur" OS Windows 10 (1709) ini, aplikasi blessTags mengimplementasikan, mulai dari versi 9.7.8.0, metode pembacaan untuk akuisisi data juga.

Masalah muncul dengan SensorTag CC2650STK yang memiliki firmware versi 1.20. Jika proses pairing dan pembacaan data dari layanan Generic Access berjalan sangat baik, maka proses pembacaan dari layanan Device Information tidak dapat dilakukan. Selain itu, pembacaan sensor (dari SensorTag ini dengan versi firmware ini) tidak bekerja melalui salah satu dari dua kemungkinan mekanisme (pembacaan atau pemberitahuan).

2. Reaksi Thunderboard:

Dalam mode yang sama seperti di Windows 10 Creators Update, SensorTag muncul dan menghilang saat kita ingin menambahkan perangkat Bluetooth baru. Perilaku yang sama dapat disorot di pusat tindakan pada tombol tindakan cepat Bluetooth adalah "Tidak terhubung" dan "Thunderboard React" ditampilkan berulang kali (lihat di film berikut proses ini dimulai dari indeks waktu 5,14 s). Segera kita dapat menyimpulkan bahwa Thunderboard React bersalah, terutama karena implementasi mekanisme periklanan yang cacat oleh para insinyur Silicon Labs. Tetapi, mencari di internet, kami akan melihat bahwa pengguna lain melaporkan masalah yang sama ke perangkat BLE jenis lain, setelah menginstal Fall Creators Perbarui – misalnya, lihat film ini di YouTube.

Setelah memasangkan SensorTag, aplikasi blessTags tidak dapat menemukan perangkat Thunderboard React. Jadi, pada titik ini tidak ada yang berfungsi: Akses Umum dan Layanan Informasi Perangkat atau akuisisi data dari sensor yang disematkan pada Thunderboard React SensorTag.

3. Rasa Thunderboard:

Mode untuk berperilaku mirip dengan salah satu Thunderboard React. Perangkat Bluetooth ini ditampilkan dan menghilang berulang kali. Ketika proses pairing berhasil, dimungkinkan untuk mengambil data dari Layanan Akses Generik. Tapi dari titik ini, tidak ada yang bekerja lagi.

Sebagai kesimpulan, sampai sekarang di Windows 10 Fall Creators Update (1709, build 16229.19) hanya SensorTags yang diproduksi oleh TI (CC2650STK dan CC2541DK) yang berfungsi. Lebih dari itu, mereka hanya bekerja dalam mode membaca. Tapi perhatian! Hanya firmware CC2650STK versi 1.40 yang akan berfungsi dalam mode ini. Sayangnya, ketika Anda membeli CC2650STK, Anda memiliki peluang yang sangat tinggi untuk mengambil perangkat dengan revisi firmware 1.20. Jadi, untuk dapat berkomunikasi dengan jenis SensorTag semacam itu, diperlukan setidaknya versi firmware 1.40.

Terkait dengan langkah ini, saya menyajikan sebuah film yang membuktikan semua pernyataan yang dibuat di atas untuk Windows 10 Fall Creators Update.

Sejak rilis pertama Windows 10 Fall Creators Update (build 16229.19), pada 17 Oktober 2017, belum ada perbaikan atau koreksi kesalahan terkait Bluetooth LE hingga KB4054517 (dirilis pada 12 Desember 2017). Di KB4054517 (OS Build 16299.125) ada perubahan utama pada Bluetooth LE (lihat di sini): "Mengatasi masalah dengan perangkat Bluetooth yang dipersonalisasi yang tidak mendukung ikatan". Karena pesan ini sangat samar, saya memutuskan untuk melanjutkan semua analisis yang telah saya lakukan sejauh ini dan untuk melihat apakah ada peningkatan dibandingkan dengan rilis pertama Windows 10 Fall Creators Update (build 16229.19). … dan sedikit kejutan, saat ini saya bisa mendapatkan: (1) data dari Thunderboard Sense (dari sensor yang disematkan pada SensorTag tetapi hanya melalui mekanisme pembacaan) dan (2) semua informasi dari layanan Generic Access dan Device Information. Tidak ada perbaikan lain.

Langkah 5: Windows 8

Sebagai OS Microsoft pertama dengan dukungan BLE, implementasinya memuaskan, tetapi jauh untuk menjadi yang terbaik. Satu-satunya perangkat yang bekerja dengan sistem operasi ini adalah CC2650STK dan CC2541DK.

Menyetel waktu akuisisi ke 150 [ms], untuk CC2650STK, kita bisa mendapatkan data (dari semua sensor yang disematkan), sesuai dengan laju pengambilan sampel 150 [ms], melalui mekanisme notifikasi tanpa masalah. Sayangnya, dengan menggunakan mekanisme pembacaan CCC2650STK, kita bisa mendapatkan data (dari semua sensor) dengan jangka waktu 2 detik.

Situasi semakin buruk ketika kita berbicara tentang CC2541DK. Melalui mekanisme notifikasi, diperoleh data dengan jangka waktu 0,4…0,6 detik. Saat menggunakan mekanisme pembacaan kita dapat mengambil data dengan periode berfluktuasi 2,8 … 3 detik. Kondisinya sama: periode akuisisi 150 [ms] dari semua sensor yang tertanam pada SensorTag CC2541DK.

Langkah 6: Windows 7

Perusahaan Microsoft telah menambahkan dukungan untuk tumpukan Bluetooth Low Energy (BLE) yang dimulai dengan sistem operasi Windows 8. Mereka telah menyediakan API yang memungkinkan aplikasi untuk mengakses perangkat BLE.

Tetapi Microsoft belum mem-porting BLE API ke Windows 7. Tumpukan bawaan Windows 7 hanya mendukung Bluetooth versi 2.1/3.0, tidak ada dukungan untuk BLE (4.0, 4.1 atau 4.2). Jadi, dari sudut pandang pengembang, tidak mungkin untuk berkomunikasi, di Windows 7, dengan perangkat BLE menggunakan tumpukan Windows 7.

Perusahaan TI memiliki program yang disebut BLE Device Monitor yang mampu: (1) berjalan di Windows 7 dan (2) berkomunikasi dengan SensorTag. Tetapi Anda harus menggunakan dongle USB khusus ini (mis. CC2540 Bluetooth Low Energy USB). Jika kode sumber untuk dongle USB gratis, kode sumber untuk Monitor Perangkat BLE tidak tersedia – hanya untuk penggunaan internal perusahaan TI.

Langkah 7: Kesimpulan

Pembaruan Ulang Tahun Windows 10 (Versi 1607) adalah versi Windows terbaik yang pernah dibuat oleh Microsoft dari sudut pandang perangkat Bluetooth Low Energy (BLE) – SensorTags dalam kasus kami. Jelas, ini juga karena sejumlah besar peningkatan yang terjadi pada level Bluetooth LE di build OS berikut (lihat untuk info lebih lanjut: https://support.microsoft.com/en-us/help/4000825): 14393.51, 14393.105, 14393.189, 14393.222, 14393.321, 14393.351, 14393.726 dan 14393.1083.

Aplikasi blessTags (BLE SensorTags) dapat diunduh dari Aplikasi Windows Store: https://www.microsoft.com/store/apps/9p054xsjjr1n. Untuk informasi lebih lanjut, demo, aplikasi praktis, contoh, dll., silakan kunjungi blog berikut:

Mensintesis semua hasil di atas kita akan mendapatkan tabel yang terkait dengan langkah ini.