Service UUID：是什么、格式及应用场景

BLE中的Service UUID是什么？

Service UUID — 是分配给蓝牙低功耗GATT服务以使其能够被其他设备唯一识别的标识符。在BLE架构中，每个服务代表一组由共同功能连接起来的逻辑特征组。例如，Battery Service服务包含Battery Level特征，用于传输当前电池电量水平。

Bluetooth SIG（特别兴趣小组）管理分配给最常见服务的标准16位UUID注册表。这使得不同制造商的设备无需预先配置即可相互识别服务。任何品牌的健身追踪器都可以声明UUID为0x180D的Heart Rate Service，任何智能手机都会理解这是心率服务。

根据Bluetooth Core Specification 5.4（2023），16位UUID范围（0x0000–0xFFFF）分为两部分：0x0001至0xFFFE — Bluetooth SIG标准服务，0xFFFF为保留。如果开发者需要SIG注册表中不存在的唯一服务，则使用128位UUID。

标准UUID和自定义UUID之间的区别不仅在于长度：16位UUID节省广播包的无线时间，因为它们以2字节而非16字节传输。对于广播包大小有严格限制（最多31字节）的设备来说，这一点至关重要。

标准和自定义UUID

标准16位UUID涵盖BLE设备的主要类别：医疗传感器、健身追踪器、可穿戴电子设备和配件。如果设备实现标准功能 — 建议开发者使用Bluetooth SIG注册表中相应的UUID以获得最大兼容性。

以下是一些标准服务UUID的示例：

自定义128位UUID在设备提供独特功能时是必需的。例如，智能锁制造商创建自己的Lock Control服务，UUID格式为XXXXXXXX-XXXX-XXXX-XXXX-XXXXXXXXXXXX。这样的UUID保证不会与其他服务冲突，因为128位值的空间几乎是无穷无尽的。

128位UUID的格式

128位UUID以标准UUID RFC 4122格式编写：八个十六进制字符，连字符，四个，连字符，四个，连字符，四个，连字符，十二个字符。BLE使用的版本中，Bluetooth SIG UUID的基础部分具有固定位。

Bluetooth SIG定义了基础UUID：0000XXXX-0000-1000-8000-00805F9B34FB。对于标准16位服务，UUID值将替换到此掩码中：例如，0x180F变为0000180F-0000-1000-8000-00805F9B34FB。自定义服务使用完全独立的由开发者生成的UUID。

创建自定义UUID时，可以使用任何UUID生成器（UUID v4）。随机UUID v4提供122位熵，使得冲突几乎不可能。不要使用修改后的Bluetooth SIG基础UUID版本用于自定义服务 — 这违反了规范。

如何在代码中声明带UUID的服务

声明服务带UUID是在创建GATT服务器时在Peripheral端执行的。在iOS中使用Core Bluetooth，在Android中使用android.bluetooth.le。让我们来讨论这两种方法。

iOS：Core Bluetooth

在Swift中，通过CBMutableService指定UUID创建服务，然后通过CBMutableCharacteristic向其添加特征。

import CoreBluetooth

// 标准16位UUID
let batteryServiceUUID = CBUUID("180F")

// 自定义128位UUID
let customServiceUUID = CBUUID("E20A39F4-73F5-4BC4-A12F-17D1AD07A961")

let service = CBMutableService(
    type: customServiceUUID,
    primary: true
)

// 添加特征
service.characteristics = [characteristic]

// 通过peripheralManager发布服务
peripheralManager.add(service)

Android：Bluetooth GATT Server

在Android中，通过BluetoothGattServer和BluetoothGattService注册服务。UUID作为字符串在java.util.UUID.fromString中传递。

import android.bluetooth.*;

// 自定义服务UUID
private static final UUID CUSTOM_SERVICE_UUID =
    UUID.fromString("E20A39F4-73F5-4BC4-A12F-17D1AD07A961");

BluetoothGattService service = new BluetoothGattService(
    CUSTOM_SERVICE_UUID,
    BluetoothGattService.SERVICE_TYPE_PRIMARY
);

// 添加特征
service.addCharacteristic(characteristic);

// 在GATT服务器上注册
gattServer.addService(service);

按UUID扫描服务

按Service UUID扫描允许Central查找提供所需服务的设备，而无需连接到所有检测到的Peripheral。BLE广播包可以包含服务UUID列表，这使得Central能够在扫描阶段过滤设备。

在iOS中，CBCentralManager使用按服务UUID的过滤器扫描设备。这降低了功耗并加快了所需设备的检测速度。

import CoreBluetooth

let centralManager = CBCentralManager()

func scanForHeartRateMonitor() {
    let services: [CBUUID] = [
        CBUUID("180D") // Heart Rate Service
    ]
    centralManager.scanForPeripherals(
        withServices: services,
        options: nil
    )
}

// 委托仅接收Heart Rate Service设备
func centralManager(
    _ central: CBCentralManager,
    didDiscover peripheral: CBPeripheral,
    advertisementData: [String: Any],
    rssi RSSI: NSNumber
) {
    // peripheral仅具有UUID 0x180D的设备
}

在Android中，按UUID过滤也通过ScanFilter.Builder支持。这是一种无需连接到每个设备即可缩小搜索范围的有效方法。

import android.bluetooth.le.*;

ScanFilter filter = new ScanFilter.Builder()
    .setServiceUuid(
        new ParcelUuid(
            UUID.fromString("0000180D-0000-1000-8000-00805F9B34FB")
        )
    )
    .build();

BluetoothLeScanner scanner = bluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();
scanner.startScan(
    Collections.singletonList(filter),
    scanSettings,
    scanCallback
);

单个设备上的多个服务

一个BLE设备可以同时声明多个服务。例如，健身手环可以包含Battery Service（0x180F）、Heart Rate Service（0x180D）和用于与云端数据同步的自定义服务。每个服务都有自己的UUID和自己的一组特征。

在有多个服务的情况下，重要的是要考虑广播包的限制。BLE广播包最多可以包含31字节的数据。如果服务UUID占用太多空间，其中一些可能无法放入广播包。在这种情况下，使用扫描响应（scan response）— 根据Central的请求发送的第二个数据包。

根据Bluetooth Core Specification 5.4（2023），单个GATT服务器上主要服务的最大数量不受规范限制，但实际上受设备内存和性能要求的限制。对于具有256 KB闪存的嵌入式设备，建议不超过5到10个服务。