Raspberry Pi 3の gatttoolのコマンドラインで TIの SensorTagを直接操作する方法 (ラズパイ３と gatttoolのコマンドラインで TIの SensorTagに直接接続して gatttoolの使い方を覚える)

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・2017/08/17

Raspberry Pi 3の gatttoolのコマンドラインで TIの SensorTagを直接操作する方法

(ラズパイ３と gatttoolのコマンドラインで TIの SensorTagに直接接続して gatttoolの使い方を覚える)

Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]

● Raspberry Pi 3 Model Bを遂に購入

　Raspberry Pi3 Model B RPI2 RPI3

　大人気の CPUボードの Raspberry Piに WiFiと Bluetoothが搭載されたモデルが新発売となりました。
　以前から Raspberry Pi 2を買おうかどうか迷っていましたが、Raspberry Pi 3 Model Bの発売を機に購入を決意してラズベリアンになる事にしました。

　※ ラズパイの OS Raspbianはバージョンが上がる毎に過去の版と OSの内部の作りが変わり、過去に書かれた製作記事（例えば Raspbian Wheezyの時代の記事）がそのままではエラーが出たりして動かない事が有ります。
　※ 当方のホームページのラズパイ記事は全て Raspberry Pi 3 Model Bと Raspbian Jessieの組み合わせで動作確認をしております。
（ただし、将来的に新しい Raspbian OSが出た場合に、当方の Raspbian Jessieを基にした内容がそのままでは動かない可能性が有ります。）
　※ 2017/08/16から Raspbian OSは Raspbian Jessieから Raspbian Stretchに変わりました。
　※ 2019/06/20から Raspbian OSは Raspbian Stretchから Raspbian Busterに変わりました。

Download Raspbian for Raspberry Pi

ちなみに、歴代のバージョンと名称は

Debian	コードネーム	年月	備考	（参考）Ubuntuでの該当名称
Debian 11	Bullseye	2021/08/14～	2021/11からラズパイにリリース	Focal Fossa 20.04 LTS ？
Debian 10	Buster	2019/06/20～	2019/06からラズパイ４対応	Bionic 18.04 LTS
Debian 9	Stretch	2017/08/16～	2018/03からラズパイ３Ｂ＋対応	Xenial 16.04 LTS
Debian 8	Jessie	2015～	2016/02からラズパイ３対応	Trusty 14.04 LTS
Debian 7	Wheezy	2013～2016
Debian 6.0	Squeeze	2011～2014
Debian GNU/Linux 5.0	Lenny	2009～2012

●ラズパイ３ gatttoolのコマンドラインで SensorTagを直接いじくる方法。

　gatttoolコマンドで BLEのペリフェラルを直接操作する方法を覚えて、BLE関係で何か問題が有った場合に原因の切り分けができる様にします。

　gatttoolコマンドを問題発生時の原因調査の便利ツールとして利用できる様にします。

●使用した Raspbian OSのバージョン

・ uname -aで環境を確認する。
　（RASPBIAN STRETCH WITH DESKTOP Release date:2017-08-16）
　使用した Raspbian OSのバージョン

$ uname -a
Linux raspberrypi 4.9.41-v7+ #1023 SMP Tue Aug 8 16:00:15 BST 2017 armv7l GNU/Linux

$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Raspbian
Description:    Raspbian GNU/Linux 9.1 (stretch)
Release:        9.1
Codename:       stretch

●接続に使用する TI SensorTag キット。

　TIのページから直接 $29で PayPal支払いで簡単に購入できます。
IoT を容易に実現 - TI SensorTag キット

・2014/08/01

TIの 8051マイコン内蔵の BLE CC2540/CC2541を使ってみる
Bluetooth Low Energyの SensorTagや iBeacon、CC Debuggerの使い方など

　GATT Characteristicsの一覧表。Bluetooth SIGで決めた決まりきった UUIDの一覧表。
GATT Characteristics - Bluetooth SIG

　SensorTag User Guide CC2541DK SENSORの UUIDの一覧表。
SensorTag User Guide

● gatttoolのコマンドラインで SensorTagを直接いじくる方法。

　gatttoolコマンドで BLEのペリフェラルを直接操作する方法を覚えて、BLE関係で何か問題が有った場合に原因の切り分けができる様にします。

　gatttoolコマンドはラズパイの Raspbian OSに標準で入っています。（別途インストール作業は不要）

● gatttoolコマンド

$ gatttool
Usage:
  gatttool [OPTION...]

Help Options:
  -h, --help                                Show help options
  --help-all                                Show all help options
  --help-gatt                               Show all GATT commands
  --help-params                             Show all Primary Services/Characteristics arguments
  --help-char-read-write                    Show all Characteristics Value/Descriptor Read/Write arguments

Application Options:
  -i, --adapter=hciX                        Specify local adapter interface
  -b, --device=MAC                          Specify remote Bluetooth address
  -t, --addr-type=[public | random]         Set LE address type. Default: public
  -m, --mtu=MTU                             Specify the MTU size
  -p, --psm=PSM                             Specify the PSM for GATT/ATT over BR/EDR
  -l, --sec-level=[low | medium | high]     Set security level. Default: low
  -I, --interactive                         Use interactive mode

● gatttoolで BLEデバイスに接続する

export TARGET_BLE=BC:6A:29:11:22:33
echo $TARGET_BLE
gatttool -I -b $TARGET_BLE

[BC:6A:29:11:22:33][LE]> help
help                                           Show this help
exit                                           Exit interactive mode
quit                                           Exit interactive mode
connect         [address [address type]]       Connect to a remote device
disconnect                                     Disconnect from a remote device
primary         [UUID]                         Primary Service Discovery
included        [start hnd [end hnd]]          Find Included Services
characteristics [start hnd [end hnd [UUID]]]   Characteristics Discovery
char-desc       [start hnd] [end hnd]          Characteristics Descriptor Discovery
char-read-hnd   <handle>                       Characteristics Value/Descriptor Read by handle
char-read-uuid  <UUID> [start hnd] [end hnd]   Characteristics Value/Descriptor Read by UUID
char-write-req  <handle> <new value>           Characteristic Value Write (Write Request)
char-write-cmd  <handle> <new value>           Characteristic Value Write (No response)
sec-level       [low | medium | high]          Set security level. Default: low
mtu             <value>                        Exchange MTU for GATT/ATT

# SensorTagの BLEアドレス
export TARGET_BLE=BC:6A:29:11:22:33
echo $TARGET_BLE
# BC:6A:29:11:22:33

# -Iでインタラクティブモードで gatttoolを起動します。
gatttool -I -b $TARGET_BLE

# connectで SensorTagデバイスに接続します。
# SensorTag側はあらかじめ側面のボタンを押して接続待ち状態にしておく事。
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> connect
Attempting to connect to BC:6A:29:11:22:33
Connection successful

# primaryで SensorTagの サービス UUIDの一覧を取得して表示します。
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> primary
attr handle: 0x0001, end grp handle: 0x000b uuid: 00001800-0000-1000-8000-00805f9b34fb
attr handle: 0x000c, end grp handle: 0x000f uuid: 00001801-0000-1000-8000-00805f9b34fb
attr handle: 0x0010, end grp handle: 0x0022 uuid: 0000180a-0000-1000-8000-00805f9b34fb
attr handle: 0x0023, end grp handle: 0x002d uuid: f000aa00-0451-4000-b000-000000000000
attr handle: 0x002e, end grp handle: 0x0038 uuid: f000aa10-0451-4000-b000-000000000000
attr handle: 0x0039, end grp handle: 0x0043 uuid: f000aa20-0451-4000-b000-000000000000
attr handle: 0x0044, end grp handle: 0x004e uuid: f000aa30-0451-4000-b000-000000000000
attr handle: 0x004f, end grp handle: 0x005d uuid: f000aa40-0451-4000-b000-000000000000
attr handle: 0x005e, end grp handle: 0x0068 uuid: f000aa50-0451-4000-b000-000000000000
attr handle: 0x0069, end grp handle: 0x006d uuid: 0000ffe0-0000-1000-8000-00805f9b34fb
attr handle: 0x006e, end grp handle: 0x0074 uuid: f000aa60-0451-4000-b000-000000000000
attr handle: 0x0075, end grp handle: 0x007f uuid: f000ccc0-0451-4000-b000-000000000000
attr handle: 0x0080, end grp handle: 0xffff uuid: f000ffc0-0451-4000-b000-000000000000

# characteristicsで SensorTagの キャラクタリスティック UUIDの一覧を取得して表示します。
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> characteristics
handle: 0x0002, char properties: 0x02, char value handle: 0x0003, uuid: 00002a00-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0004, char properties: 0x02, char value handle: 0x0005, uuid: 00002a01-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0006, char properties: 0x0a, char value handle: 0x0007, uuid: 00002a02-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0008, char properties: 0x08, char value handle: 0x0009, uuid: 00002a03-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x000a, char properties: 0x02, char value handle: 0x000b, uuid: 00002a04-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x000d, char properties: 0x20, char value handle: 0x000e, uuid: 00002a05-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0011, char properties: 0x02, char value handle: 0x0012, uuid: 00002a23-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0013, char properties: 0x02, char value handle: 0x0014, uuid: 00002a24-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0015, char properties: 0x02, char value handle: 0x0016, uuid: 00002a25-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0017, char properties: 0x02, char value handle: 0x0018, uuid: 00002a26-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0019, char properties: 0x02, char value handle: 0x001a, uuid: 00002a27-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x001b, char properties: 0x02, char value handle: 0x001c, uuid: 00002a28-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x001d, char properties: 0x02, char value handle: 0x001e, uuid: 00002a29-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x001f, char properties: 0x02, char value handle: 0x0020, uuid: 00002a2a-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0021, char properties: 0x02, char value handle: 0x0022, uuid: 00002a50-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0024, char properties: 0x12, char value handle: 0x0025, uuid: f000aa01-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0028, char properties: 0x0a, char value handle: 0x0029, uuid: f000aa02-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x002b, char properties: 0x0a, char value handle: 0x002c, uuid: f000aa03-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x002f, char properties: 0x12, char value handle: 0x0030, uuid: f000aa11-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0033, char properties: 0x0a, char value handle: 0x0034, uuid: f000aa12-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0036, char properties: 0x0a, char value handle: 0x0037, uuid: f000aa13-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x003a, char properties: 0x12, char value handle: 0x003b, uuid: f000aa21-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x003e, char properties: 0x0a, char value handle: 0x003f, uuid: f000aa22-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0041, char properties: 0x0a, char value handle: 0x0042, uuid: f000aa23-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0045, char properties: 0x12, char value handle: 0x0046, uuid: f000aa31-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0049, char properties: 0x0a, char value handle: 0x004a, uuid: f000aa32-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x004c, char properties: 0x0a, char value handle: 0x004d, uuid: f000aa33-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0050, char properties: 0x12, char value handle: 0x0051, uuid: f000aa41-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0054, char properties: 0x0a, char value handle: 0x0055, uuid: f000aa42-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0057, char properties: 0x0a, char value handle: 0x0058, uuid: f000aa44-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x005a, char properties: 0x02, char value handle: 0x005b, uuid: f000aa43-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x005f, char properties: 0x12, char value handle: 0x0060, uuid: f000aa51-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0063, char properties: 0x0a, char value handle: 0x0064, uuid: f000aa52-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0066, char properties: 0x0a, char value handle: 0x0067, uuid: f000aa53-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x006a, char properties: 0x10, char value handle: 0x006b, uuid: 0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x006f, char properties: 0x02, char value handle: 0x0070, uuid: f000aa61-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0072, char properties: 0x0a, char value handle: 0x0073, uuid: f000aa62-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0076, char properties: 0x12, char value handle: 0x0077, uuid: f000ccc1-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x007a, char properties: 0x08, char value handle: 0x007b, uuid: f000ccc2-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x007d, char properties: 0x08, char value handle: 0x007e, uuid: f000ccc3-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0081, char properties: 0x1c, char value handle: 0x0082, uuid: f000ffc1-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0085, char properties: 0x1c, char value handle: 0x0086, uuid: f000ffc2-0451-4000-b000-000000000000

# SensorTagの押しボタンサービスの ffe0の char-descの一覧を取得します。
# attr handle: 0x0069, end grp handle: 0x006d uuid: 0000ffe0-0000-1000-8000-00805f9b34fb
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-desc 0x0069 0x006d
handle: 0x0069, uuid: 00002800-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x006a, uuid: 00002803-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x006b, uuid: 0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x006c, uuid: 00002902-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x006d, uuid: 00002901-0000-1000-8000-00805f9b34fb

# handleの 0x0069から 0x006dまでを読み込んでみます。
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 0x69
Characteristic value/descriptor: e0 ff

[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 0x6a
Characteristic value/descriptor: 10 6b 00 e1 ff

[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 0x6b
Error: Characteristic value/descriptor read failed: Attribute can't be read

[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 0x6c
Characteristic value/descriptor: 00 00

# handle: 0x006d, uuid: 00002901-0000-1000-8000-00805f9b34fb
# 0000ffe0-0000-1000-8000-00805f9b34fbの押しボタンのサービス名称  "Key Press State"
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 0x6d
Characteristic value/descriptor: 4b 65 79 20 50 72 65 73 73 20 53 74 61 74 65
 "Key Press State"

# UUIDから char-read-uuidをしてみます。
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-uuid 2800
handle: 0x0001   value: 00 18
handle: 0x000c   value: 01 18
handle: 0x0010   value: 0a 18

[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-uuid 2803
handle: 0x0002   value: 02 03 00 00 2a
handle: 0x0004   value: 02 05 00 01 2a
handle: 0x0006   value: 0a 07 00 02 2a

[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-uuid ffe1
Error: Read characteristics by UUID failed: Attribute can't be read

[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-uuid 2902
handle: 0x000f   value: 00 00
handle: 0x0026   value: 00 00
handle: 0x0031   value: 00 00
handle: 0x003c   value: 00 00
handle: 0x0047   value: 00 00

# UUID 2901は押しボタンのサービス名称  "Key Press State"
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-uuid 2901
handle: 0x0027   value: 54 65 6d 70 2e 20 44 61 74 61
 "Key Press State"

# 押しボタンの Notifyを有効にして、ボタン押下毎にイベント通知をして貰います。
# 0x006bは間違い
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-write-req 0x006b 0100
Error: Characteristic Write Request failed: Attribute can't be written

# 0x006cに 0x0100を書き込むと Notify通知が有効になる。
# ボタン押下毎に Notification表示をします。
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-write-req 0x006c 0100
Characteristic value was written successfully
Notification handle = 0x006b value: 02
Notification handle = 0x006b value: 00
Notification handle = 0x006b value: 01
Notification handle = 0x006b value: 00

# 0x006cに 0x0000を書き込むと Notify通知が無効（停止）になる。
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-write-req 0x006c 0000
Characteristic value was written successfully

# char-write-reqでも char-write-cmdでも同じ
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-write-cmd 0x006c 0100
Notification handle = 0x006b value: 02
Notification handle = 0x006b value: 00
Notification handle = 0x006b value: 01
Notification handle = 0x006b value: 00

[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-write-cmd 0x006c 0000


# UUID f000aa10は Accelerometer Sensor（加速度センサ） Kionix KXTJ9 3-axis
# Kionix KXTJ9 Data sheet.
# http://www.kionix.com/product/KXTJ9-1007

# <Data>  F000AA11  Read/Notify  X : Y : Z (3 bytes)
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-uuid f000aa11-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0030   value: 00 00 00

# <Configuration>  F000AA12  R/W  1 byte
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-uuid f000aa12-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0034   value: 00

# X : Y : Z (3 bytes)
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 30
Characteristic value/descriptor: 00 00 00

# Configuration
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 34
Characteristic value/descriptor: 00

# Configuration 07 enable sensor
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-write-cmd 34 07

# X : Y : Z (3 bytes)
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 30
Characteristic value/descriptor: ff 01 10
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 30
Characteristic value/descriptor: 0c f8 07
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 30
Characteristic value/descriptor: 05 f3 0b
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 30
Characteristic value/descriptor: 01 f6 0d
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 30
Characteristic value/descriptor: f9 fc 04
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 30
Characteristic value/descriptor: f1 02 fe

# <Data Notification> Enable Data Notification
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-write-cmd 31 0100
Notification handle = 0x0030 value: ff 01 10
Notification handle = 0x0030 value: ff 01 0f
Notification handle = 0x0030 value: 02 02 f8
Notification handle = 0x0030 value: f6 06 fe
Notification handle = 0x0030 value: 06 f4 03
Notification handle = 0x0030 value: 0c f9 0a
Notification handle = 0x0030 value: f7 fe f5

# <Data Notification> Disable Data Notification
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-write-cmd 31 0000

# UUID f000aa10-0451-4000-b000-000000000000
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-desc 2E 38
handle: 0x002e, uuid: 00002800-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x002f, uuid: 00002803-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0030, uuid: f000aa11-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0031, uuid: 00002902-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0032, uuid: 00002901-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0033, uuid: 00002803-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0034, uuid: f000aa12-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0035, uuid: 00002901-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0036, uuid: 00002803-0000-1000-8000-00805f9b34fb
handle: 0x0037, uuid: f000aa13-0451-4000-b000-000000000000
handle: 0x0038, uuid: 00002901-0000-1000-8000-00805f9b34fb

# "Accel. Data"
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 32
Characteristic value/descriptor: 41 63 63 65 6c 2e 20 44 61 74 61

# "Accel. Conf."
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 35
Characteristic value/descriptor: 41 63 63 65 6c 2e 20 43 6f 6e 66 2e

# "Accel. Period"
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-hnd 38
Characteristic value/descriptor: 41 63 63 65 6c 2e 20 50 65 72 69 6f 64

# "Temp. Data"
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-uuid 2901
handle: 0x0027   value: 54 65 6d 70 2e 20 44 61 74 61

# "Accel. Data"
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> char-read-uuid 2901 30 50
handle: 0x0032   value: 41 63 63 65 6c 2e 20 44 61 74 61

# disconnectで接続を解除
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> disconnect

(gatttool:4769): GLib-WARNING **: Invalid file descriptor.

# quitで gatttoolを終了（exitでも終了できる）
[BC:6A:29:11:22:33][LE]> quit

pi@raspberrypi:~ $

Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]

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