Descriptor: คืออะไร, Client Characteristic Configuration และตัวอย่าง

Descriptor ใน BLE คืออะไร?

Descriptor คือแอตทริบิวต์ของโปรโตคอล GATT ที่แนบมากับ Characteristic และให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับค่าหรือวิธีการใช้งาน ในคำศัพท์ของ GATT คุณลักษณะคือข้อมูล และดิสคริปเตอร์คือข้อมูลเมตาของข้อมูลนั้น

แต่ละ Characteristic สามารถมีดิสคริปเตอร์เป็นศูนย์หรือมากกว่า ดิสคริปเตอร์ถูกกำหนดเป็นแอตทริบิวต์แยกต่างหากในตาราง GATT และมี UUID 16 บิต ของตัวเองในพื้นที่ Bluetooth SIG ดิสคริปเตอร์ไม่สามารถดำรงอยู่อย่างอิสระ — มักถูกผูกไว้กับคุณลักษณะเฉพาะเสมอ

ตาม Bluetooth Core Specification 5.4 (2023) ดิสคริปเตอร์แบ่งออกเป็นสองประเภท: มาตรฐาน (กำหนดโดย Bluetooth SIG) และกำหนดเอง (กำหนดโดยนักพัฒนา) ดิสคริปเตอร์มาตรฐานมี UUID ในช่วง 0x2900–0x2908 และทำหน้าที่ที่กำหนดอย่างเคร่งครัด ดิสคริปเตอร์ที่กำหนดเองใช้ UUID 128 บิต เช่นเดียวกับบริการและคุณลักษณะที่กำหนดเอง

ดิสคริปเตอร์เป็นกลไกสำคัญสำหรับ การกำหนดค่าพฤติกรรม ของการเชื่อมต่อ BLE หากไม่มี CCCD (0x2902) จะไม่สามารถสมัครรับการแจ้งเตือนได้ หากไม่มี Presentation Format (0x2904) Central จะไม่ทราบวิธีตีความไบต์ดิบของคุณลักษณะ

Client Characteristic Configuration Descriptor (CCCD)

CCCD ด้วย UUID 0x2902 เป็นดิสคริปเตอร์ที่สำคัญที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลายใน BLE โดยจัดการการสมัครของ Central สำหรับ Notify และ Indicate จากคุณลักษณะ หากไม่เขียนไปยัง CCCD คุณลักษณะจะไม่ส่งการแจ้งเตือน แม้ว่าจะมีคุณสมบัติ Notify ก็ตาม

CCCD เป็นค่า 16 บิต โดยบิตที่มีนัยสำคัญน้อยที่สุด (0x0001) เปิดใช้งาน Notify และบิตที่สอง (0x0002) เปิดใช้งาน Indicate Central เขียนค่าที่ต้องการไปยัง CCCD เพื่อสมัครรับการแจ้งเตือน หาก Central เขียน 0x0000 — การสมัครจะถูกยกเลิก

กลไก CCCD ทำงานดังนี้: เมื่อ Central ค้นพบคุณลักษณะที่รองรับ Notify จะค้นหาดิสคริปเตอร์ CCCD และเขียน 0x0001 หลังจากนั้น ทุกครั้งที่ Peripheral อัปเดตค่าคุณลักษณะ ค่านั้นจะถูกส่งไปยัง Central ที่สมัครไว้โดยอัตโนมัติผ่าน Handle Value Notification (โดยไม่ต้องขอจาก Central)

ตาม Apple Core Bluetooth Programming Guide CCCD จะถูกจัดการโดยระบบโดยอัตโนมัติเมื่อเรียก setNotifyValue สำหรับคุณลักษณะ นักพัฒนาไม่จำเป็นต้องค้นหาและเขียน CCCD ด้วยตนเอง — Core Bluetooth ทำสิ่งนี้โดยอัตโนมัติเมื่อเปิดใช้งานการแจ้งเตือน

การสมัครรับการแจ้งเตือนด้วยโปรแกรม

ใน iOS การสมัครทำได้ผ่านเมธอด setNotifyValue บนออบเจ็กต์ CBPeripheral

import CoreBluetooth

// สมัครรับการแจ้งเตือนคุณลักษณะ
peripheral.setNotifyValue(true, for: characteristic)

// ตัวแทนรับค่าที่อัปเดต
func peripheral(
    _ peripheral: CBPeripheral,
    didUpdateValueFor characteristic: CBCharacteristic,
    error: Error?
) {
    // characteristic.value มีข้อมูลใหม่
    guard let data = characteristic.value else { return }
}

บน Android การสมัครรับการแจ้งเตือนทำได้ผ่าน BluetoothGatt.setCharacteristicNotification นักพัฒนายังต้องเขียนค่า 0x0001 ไปยัง CCCD ด้วยตนเอง

import android.bluetooth.*;

// เปิดใช้งานการแจ้งเตือน
bluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, true);

// เขียน 0x0001 ไปยัง CCCD
BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristic
    .getDescriptor(
        UUID.fromString("00002902-0000-1000-8000-00805F9B34FB")
    );
descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);
bluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor);

ดิสคริปเตอร์มาตรฐาน Bluetooth SIG

Bluetooth SIG ได้กำหนดดิสคริปเตอร์มาตรฐาน 8 ตัวสำหรับงานกำหนดค่าคุณลักษณะทั่วไป ดิสคริปเตอร์แต่ละตัวมี UUID และรูปแบบค่าที่กำหนดอย่างเคร่งครัด

Characteristic User Description (0x2901) มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับ UI: ประกอบด้วยชื่อที่มนุษย์อ่านได้ของคุณลักษณะที่สามารถแสดงในอินเทอร์เฟซแอปพลิเคชัน ตัวอย่างเช่น คุณลักษณะ Battery Level อาจมีดิสคริปเตอร์ User Description พร้อมค่า “ระดับการชาร์จแบตเตอรี่”

Characteristic Presentation Format (0x2904) มีข้อมูลเกี่ยวกับวิธีตีความค่าคุณลักษณะ: รูปแบบ (uint8, uint16, float), เลขชี้กำลัง, หน่วยวัด (ผ่าน UUID จากทะเบียน Bluetooth SIG), เนมสเปซ และคำอธิบาย ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิสามารถเป็น int16 ด้วยเลขชี้กำลัง -2 (ค่าการหาร 0.01°C) และหน่วยวัด “องศาเซลเซียส”

วิธีใช้ Descriptor ใน iOS และ Android

การเข้าถึงดิสคริปเตอร์ แตกต่างกันใน iOS และ Android Core Blockchain จัดการ CCCD โดยอัตโนมัติเมื่อเปิดใช้งานการแจ้งเตือน ในขณะที่ Android ต้องเขียนค่าลงในดิสคริปเตอร์ด้วยตนเอง มาดูทั้งสองวิธี

iOS: การจัดการ CCCD อัตโนมัติ

ใน iOS นักพัฒนามักไม่ได้โต้ตอบกับดิสคริปเตอร์โดยตรง Core Blockchain จะค้นหา CCCD โดยอัตโนมัติและเขียนค่าที่จำเป็นเมื่อเรียก setNotifyValue สำหรับการอ่านดิสคริปเตอร์จะใช้เมธอด discoverDescriptors

// ค้นหาดิสคริปเตอร์
peripheral.discoverDescriptors(for: characteristic)

// อ่านค่า User Description
func peripheral(
    _ peripheral: CBPeripheral,
    didDiscoverDescriptorsFor characteristic: CBCharacteristic,
    error: Error?
) {
    for descriptor in characteristic.descriptors ?? [] {
        if descriptor.uuid == CBUUID("2901") {
            peripheral.readValue(for: descriptor)
        }
    }
}

Android: การจัดการ CCCD ด้วยตนเอง

บน Android นักพัฒนาต้องค้นหาดิสคริปเตอร์ CCCD ของคุณลักษณะและเขียนค่าเพื่อเปิดใช้งานการแจ้งเตือน ซึ่งเป็นขั้นตอนเพิ่มเติมเมื่อเทียบกับ iOS

// อ่านค่าดิสคริปเตอร์ User Description
BluetoothGattDescriptor userDesc = characteristic
    .getDescriptor(
        UUID.fromString("00002901-0000-1000-8000-00805F9B34FB")
    );

if (userDesc != null) {
    bluetoothGatt.readDescriptor(userDesc);
}

การสร้างดิสคริปเตอร์ที่กำหนดเอง

ดิสคริปเตอร์ที่กำหนดเอง ใช้เมื่อดิสคริปเตอร์มาตรฐาน Bluetooth SIG ไม่เพียงพอ ตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตเซ็นเซอร์ทางการแพทย์อาจเพิ่มดิสคริปเตอร์ที่มีข้อมูลการสอบเทียบเซ็นเซอร์หรือดิสคริปเตอร์ที่มีบันทึกข้อผิดพลาด

ดิสคริปเตอร์ที่กำหนดเองถูกสร้างขึ้นด้วย UUID 128 บิต เช่นเดียวกับคุณลักษณะที่กำหนดเอง ในฝั่ง Peripheral นักพัฒนาเพิ่มลงในคุณลักษณะผ่าน API ที่เหมาะสม ในฝั่ง Central ดิสคริปเตอร์จะถูกค้นพบโดยอัตโนมัติเมื่อเรียก discoverDescriptors

เมื่อสร้างดิสคริปเตอร์ที่กำหนดเอง ให้ปฏิบัติตามกฎเหล่านี้: ความยาวค่าต้องตรงกับประเภทข้อมูลที่คาดหวัง และสิทธิ์การเข้าถึง (อ่าน/เขียน) ต้องระบุอย่างชัดเจน อย่าใช้ UUID จากช่วงดิสคริปเตอร์มาตรฐาน Bluetooth SIG (0x2900–0x2908) สำหรับวัตถุประสงค์ที่กำหนดเอง

ความแตกต่างระหว่าง Descriptor และ Characteristic

คุณลักษณะและดิสคริปเตอร์ เป็นระดับที่แตกต่างกันของแอตทริบิวต์ GATT คุณลักษณะคือจุดข้อมูล ในขณะที่ดิสคริปเตอร์คือข้อมูลเมตาหรือการกำหนดค่า ความแตกต่างปรากฏในหลายด้าน: วัตถุประสงค์ UUID และกฎการเข้าถึง

คุณลักษณะมีการ ประกาศบังคับ ที่อยู่ในตาราง GATT เสมอ ดิสคริปเตอร์เป็นทางเลือก — คุณลักษณะอาจไม่มีดิสคริปเตอร์ คุณลักษณะสามารถอ่าน เขียน หรือส่งการแจ้งเตือนได้อย่างอิสระ ดิสคริปเตอร์ถูกผูกไว้กับคุณลักษณะเสมอและไม่ได้แยกออกจากกัน

ตาม Bluetooth Core Specification 5.4 ลำดับของแอตทริบิวต์ในตาราง GATT มีดังนี้: การประกาศบริการ, การประกาศคุณลักษณะ, ค่าคุณลักษณะ, ดิสคริปเตอร์คุณลักษณะ (ถ้ามี), จากนั้นบริการถัดไป ลำดับนี้จำเป็นสำหรับการทำงานที่ถูกต้องของ GATT client