微信小程序与BLE（低功耗蓝牙）设备实现OTA（Over-The-Air）升级，核心是通过小程序的BLE API与设备端OTA服务协同，完成「固件分片传输、校验、升级执行」全流程。需兼顾BLE的低带宽、MTU限制、可靠性传输等特性，同时适配小程序的蓝牙接口能力。以下是分阶段的完整实施方案：
一、前期准备：设备端与小程序的协同定义
OTA升级需「设备端支持」与「小程序端适配」双向配合，首先明确核心协议与参数定义：
1. 设备端OTA基础能力
OTA模式切换：设备需支持「正常工作模式」与「OTA模式」切换（如小程序发送特定指令 `0x01` 触发OTA模式，或设备长按物理按键进入），OTA模式下设备广播名称/服务UUID需与正常模式区分（如广播名称后缀 `_OTA`，OTA服务UUID为 `0000FF00-0000-1000-8000-00805F9B34FB`）。
OTA服务与特征值定义：
设备需提供专属OTA服务，包含2个核心特征值（Characteristic）：
| 特征值类型 | UUID示例 | 功能描述 |
|------------------|-------------------------|--------------------------------------------------------------------------|
| 控制特征值（可写）| 0000FF01-0000-1000-8000-00805F9B34FB | 接收小程序的控制指令（如「开始OTA」`0x02`、「发送校验值」`0x03`、「结束OTA」`0x04`） |
| 数据特征值（可写）| 0000FF02-0000-1000-8000-00805F9B34FB | 接收小程序发送的固件分片数据（核心数据通道） |
| 通知特征值（可通知）| 0000FF03-0000-1000-8000-00805F9B34FB | 向小程序反馈状态（如「分片接收成功」`0x0A`、「校验失败」`0x0B`、「升级完成」`0x0C`） |
固件存储与校验：设备需预留OTA固件存储分区（如Flash），支持CRC32/MD5校验，避免固件损坏导致升级变砖。
2. 小程序端基础准备
固件文件处理：OTA固件通常为 `bin` 或 `hex` 格式（需与设备端一致），需提前将固件文件托管在服务器（如OSS），小程序通过下载API获取二进制文件；或支持用户本地选择固件文件（通过 `wx.chooseMessageFile` 选择本地文件）。
蓝牙权限与兼容性：小程序需申请蓝牙权限（`scope.bluetooth`），且仅支持BLE 4.0及以上设备，需在代码中处理蓝牙开关未打开、设备不支持BLE等异常。
二、核心流程：小程序端OTA升级步骤
完整OTA流程分为「设备连接→OTA初始化→固件分片传输→校验升级→结果反馈」5个阶段，小程序端需按顺序调用微信BLE API实现：
阶段1：蓝牙初始化与设备连接（OTA模式）
1. 初始化蓝牙适配器：调用 `wx.openBluetoothAdapter` 初始化，监听蓝牙状态变化（如蓝牙关闭时提示用户打开）。
2. 扫描OTA模式设备：调用 `wx.startBluetoothDevicesDiscovery` 扫描设备，过滤出OTA模式的设备（如广播名称含 `_OTA`，或服务UUID匹配预设值）。
3. 建立BLE连接：调用 `wx.createBLEConnection` 连接目标设备，连接成功后停止扫描（`wx.stopBluetoothDevicesDiscovery`）。
4. 获取OTA服务与特征值：
调用 `wx.getBLEDeviceServices` 获取设备所有服务，筛选出OTA服务（UUID匹配预设值）；
调用 `wx.getBLEDeviceCharacteristics` 获取OTA服务下的3个特征值（控制、数据、通知），并记录特征值的 `uuid` 和 `properties`（如是否支持 `write`、`notify`）。
5. 启用通知监听：调用 `wx.notifyBLECharacteristicValueChange` 启用「通知特征值」的监听，用于接收设备的状态反馈（如分片接收结果）。
阶段2：OTA初始化（触发设备准备接收固件）
1.发送「开始OTA」指令：通过「控制特征值」发送初始化指令，指令需包含固件元信息（如固件总大小、总分片数、校验值），格式示例（二进制）：
| 指令标识（1字节） | 固件总大小（4字节，大端） | 总分片数（2字节，大端） | CRC32校验值（4字节，大端） |
|--------------------|---------------------------|-------------------------|-----------------------------|
| 0x02（开始OTA） | 0x00012345（74565字节） | 0x04E2（1250片） | 0x12345678 |
（注：需将指令转为 `ArrayBuffer` 格式，通过 `wx.writeBLECharacteristicValue` 发送）。
2.等待设备就绪反馈：监听「通知特征值」的回调，若收到设备返回的 `0x0A`（初始化成功），进入下一阶段；若收到 `0x0B`（参数错误），需重新发送初始化指令。
阶段3：固件分片传输（核心步骤）
BLE的MTU（最大传输单元）默认较小（通常23字节，有效负载约18-20字节），需将固件按MTU拆分成分片，逐包发送并确认：
1. 固件分片处理：
读取固件二进制文件（`ArrayBuffer` 格式），计算分片大小（建议为「MTU-3」，预留3字节用于分片序号）；
每片数据格式：`[分片序号（2字节，大端）][数据（MTU-3字节）]`，示例：
| 分片序号（2字节） | 数据（18字节） |
|--------------------|----------------|
| 0x0000（第1片） | 固件前18字节 |
| 0x0001（第2片） | 接下来18字节 |
代码示例（分片逻辑）：
```javascript
// 假设固件二进制数据为 firmwareBuffer（ArrayBuffer），MTU=23，分片数据长度=20（23-3）
const mtu = 23;
const chunkDataLen = mtu - 3; // 分片数据部分长度（预留3字节：2字节序号+1字节校验？或仅2字节序号）
const totalChunks = Math.ceil(firmwareBuffer.byteLength / chunkDataLen);
const chunks = [];
for (let i = 0; i < totalChunks; i++) {
// 计算当前分片的起始和结束位置
const start = i * chunkDataLen;
const end = Math.min(start + chunkDataLen, firmwareBuffer.byteLength);
const chunkData = firmwareBuffer.slice(start, end);
// 构建分片：2字节序号（大端） + 数据
const chunk = new Uint8Array(2 + chunkData.byteLength);
chunk[0] = (i >> 8) & 0xff; // 序号高8位
chunk[1] = i & 0xff; // 序号低8位
chunk.set(new Uint8Array(chunkData), 2); // 填充数据
chunks.push(chunk.buffer); // 存入分片数组
}
```
2. 逐包发送与确认：
采用「阻塞式发送」：发送1个分片后，等待设备通过「通知特征值」返回 `0x0A`（分片接收成功），再发送下一个分片；
处理重传：若超时（如3秒）未收到确认，或收到 `0x0B`（分片错误），重新发送当前分片（重试次数建议设为3次，超过则终止升级）；
进度更新：通过 `this.setData` 更新升级进度（如 `progress: Math.floor((currentChunk / totalChunks) * 100)`），展示给用户。
阶段4：固件校验与升级执行
1. 发送「校验指令」：所有分片发送完成后，通过「控制特征值」发送 `0x03`（校验指令），触发设备对接收的固件进行CRC32/MD5校验。
2. 等待校验结果：
若设备返回 `0x0C`（校验成功），继续发送 `0x04`（开始升级指令）；
若返回 `0x0D`（校验失败），提示用户“固件校验失败，需重新升级”，并终止流程。
3. 等待升级完成：设备开始升级后（通常耗时10-30秒，期间可能断开蓝牙连接），小程序需监听蓝牙连接状态，若设备升级完成后重新广播（正常模式），可提示“升级成功”；若长时间未恢复连接，提示“升级超时，请检查设备”。
阶段5：异常处理与流程终止
连接断开：升级过程中若蓝牙断开，尝试重新连接设备（需设备支持OTA模式记忆，保留已接收的分片），恢复传输；若无法重连，提示用户“连接中断，建议重启设备后重试”。
固件错误：若设备返回「不支持的固件版本」「存储空间不足」等错误（如 `0x0E`、`0x0F`），需解析错误码并提示用户（如“设备存储空间不足，无法升级”）。
三、关键技术点与优化方案
1. MTU协商（提升传输效率）
微信小程序支持通过 `wx.setBLEMTU` 主动设置MTU大小（最大517字节），建议在连接设备后协商更大的MTU（如256字节），减少分片数量：
```javascript
// 连接设备后协商MTU
wx.setBLEMTU({
deviceId: deviceId,
mtu: 256, // 建议值，需设备端支持
success: (res) => {
console.log('MTU协商成功，当前MTU：', res.mtu);
// 后续分片按新MTU计算
},
fail: (err) => {
console.log('MTU协商失败，使用默认值：', err);
}
});
```
2. 可靠性传输（避免丢包）
带响应写入：发送分片时，使用 `writeType: 'writeWithResponse'`（微信BLE API默认），确保设备收到分片后返回ACK，避免盲目发送；
序号校验：设备端需校验分片序号的连续性（如当前应接收第10片，却收到第12片，需返回错误并要求重发第10片），小程序端需记录已发送成功的最大序号，重连后从该序号继续发送。
3. 固件文件处理（本地/远程）
远程固件：小程序通过 `wx.downloadFile` 从服务器下载固件（需配置download域名），下载完成后通过 `wx.getFileSystemManager()` 读取为 `ArrayBuffer`；
本地固件：通过 `wx.chooseMessageFile` 让用户选择本地固件文件（仅支持 `bin`/`hex` 格式），再通过 `wx.getFileSystemManager().readFile` 读取为二进制数据。
四、示例代码：小程序核心逻辑片段
以下是关键步骤的代码示例（简化版），需结合实际UUID和指令格式调整：
```javascript
Page({
data: {
deviceId: '', // 连接的设备ID
otaServiceId: '0000FF00-0000-1000-8000-00805F9B34FB', // OTA服务UUID
ctrlCharId: '0000FF01-0000-1000-8000-00805F9B34FB', // 控制特征值UUID
dataCharId: '0000FF02-0000-1000-8000-00805F9B34FB', // 数据特征值UUID
notifyCharId: '0000FF03-0000-1000-8000-00805F9B34FB', // 通知特征值UUID
progress: 0, // 升级进度
isUpgrading: false // 是否正在升级
},
// 1. 初始化蓝牙并扫描OTA设备
initBluetooth() {
const that = this;
wx.openBluetoothAdapter({
success: () => {
// 监听蓝牙状态
wx.onBluetoothAdapterStateChange((res) => {
if (!res.available) {
wx.showToast({ title: '蓝牙已关闭，请打开', icon: 'none' });
}
});
// 扫描设备
wx.startBluetoothDevicesDiscovery({
services: [that.data.otaServiceId], // 只扫描OTA服务设备
success: () => {
// 监听扫描到的设备
wx.onBluetoothDeviceFound((res) => {
const device = res.devices[0];
if (device.name.includes('_OTA')) { // 筛选OTA模式设备
that.setData({ deviceId: device.deviceId });
that.connectDevice(); // 连接设备
wx.stopBluetoothDevicesDiscovery(); // 停止扫描
}
});
}
});
},
fail: (err) => {
wx.showToast({ title: '蓝牙初始化失败：' + err.errMsg, icon: 'none' });
}
});
},
// 2. 连接设备并获取OTA特征值
connectDevice() {
const that = this;
const { deviceId, otaServiceId } = this.data;
wx.createBLEConnection({
deviceId,
success: () => {
wx.showToast({ title: '设备连接成功' });
// 获取OTA服务
wx.getBLEDeviceServices({
deviceId,
success: (res) => {
const otaService = res.services.find(s => s.uuid === otaServiceId);
if (!otaService) {
wx.showToast({ title: '未找到OTA服务', icon: 'none' });
return;
}
// 获取特征值
wx.getBLEDeviceCharacteristics({
deviceId,
serviceId: otaServiceId,
success: (res) => {
// 启用通知监听
const notifyChar = res.characteristics.find(c => c.uuid === that.data.notifyCharId);
if (notifyChar.properties.notify) {
wx.notifyBLECharacteristicValueChange({
deviceId,
serviceId: otaServiceId,
characteristicId: that.data.notifyCharId,
state: true,
success: () => {
// 监听通知数据
wx.onBLECharacteristicValueChange((res) => {
that.handleDeviceNotify(new Uint8Array(res.value));
});
}
});
}
// 开始OTA初始化（假设已获取固件元信息）
that.initOTA();
}
});
}
});
},
fail: (err) => {
wx.showToast({ title: '设备连接失败：' + err.errMsg, icon: 'none' });
}
});
},
// 3. 处理设备通知（状态反馈）
handleDeviceNotify(data) {
const cmd = data[0]; // 指令标识
switch (cmd) {
case 0x0A: // 操作成功（初始化成功/分片接收成功）
if (this.data.isUpgrading) {
this.sendNextChunk(); // 发送下一个分片
} else {
this.startFirmwareTransfer(); // 初始化成功，开始传输固件
}
break;
case 0x0B: // 操作失败
wx.showToast({ title: '设备反馈失败', icon: 'none' });
this.abortOTA(); // 终止升级
break;
case 0x0C: // 校验成功
wx.showToast({ title: '固件校验成功，开始升级' });
this.sendUpgradeCmd(); // 发送开始升级指令
break;
case 0x0D: // 校验失败
wx.showToast({ title: '固件校验失败，请重试', icon: 'none' });
this.abortOTA();
break;
case 0x0E: // 升级完成
wx.showToast({ title: 'OTA升级成功！' });
this.setData({ isUpgrading: false, progress: 100 });
break;
}
},
// 后续步骤：initOTA（发送初始化指令）、startFirmwareTransfer（分片传输）、sendNextChunk（下一分片）等方法需根据实际逻辑实现
// ...
});
```
五、注意事项
1. 设备端配合：小程序OTA流程依赖设备端的正确响应，需确保设备端的OTA服务、特征值UUID、指令格式与小程序完全一致，建议先通过蓝牙调试工具（如LightBlue）验证设备端OTA功能。
2. 微信API限制：小程序BLE API存在连接超时（默认10分钟）、数据发送频率限制（建议每秒不超过10包），需控制发送节奏，避免触发微信的接口限流。
3. 用户体验：升级过程中需展示清晰的进度和状态（如“正在传输固件：30%”“校验中…”），避免用户误操作断开蓝牙；升级完成后提示用户重启设备（部分设备需手动重启生效）。
通过以上方案，可实现小程序与BLE设备的稳定OTA升级，适用于智能硬件（如手环、传感器、智能家居设备）的固件迭代场景。
