ESP32 实战教程：制作一个 BLE 信标并实现手机近距离识别
BLE 信标的工作方式很“安静”：它不主动连接手机，也不传输一大段业务数据，只是周期性地广播“我是谁”和“我大概在哪”。手机扫描到后，可以根据 UUID、Major、Minor 识别区域，再用 RSSI 粗略估算距离。商场导览、仓库资产、展会签到和家庭房间识别，都可以从这个小项目开始。
一、广播和连接不是一回事
BLE 设备可以作为广播者，只发送 advertising packet；也可以作为 GATT 外设，等待手机连接读写特征。信标主要使用前一种模式，所以功耗低、容量小、手机无需配对。看到信标并不意味着已经建立安全连接，广播内容默认是任何附近扫描器都能看到的。
一个典型 iBeacon 数据里包含 Apple 厂商标识、16 字节 UUID、2 字节 Major、2 字节 Minor 和校准发射功率。UUID 通常代表一个项目或场地，Major 代表楼层/区域，Minor 代表某个具体设备。不要把真实姓名、手机号或门锁口令塞进广播包，31 字节很短，隐私风险却不会因此变小。
二、先决定信标的身份层级
建议在项目表格中提前分配身份：
项目 UUID：代表“仓库 A”
Major 1：代表一楼
Minor 101：代表货架 101
Minor 102：代表货架 102
这样手机端只要判断 UUID 和 Major，就能先知道“这是哪个仓库的一楼”，再用 Minor 定位具体点位。身份一旦部署就不要随便改，否则后台会把同一只设备当成新设备，历史轨迹和维护记录都会断掉。
三、Arduino BLE 广播示例
Arduino-ESP32 自带 BLE 库可以创建服务器和广播器。不同版本的 BLE API 在 BLEAdvertisementData、厂商数据设置方式上可能有细节差异，建议以当前板卡包自带 BLE 广播示例为准。下面示例展示基本结构：
#include <Arduino.h>
#include <BLEDevice.h>
#include <BLEUtils.h>
#include <BLEAdvertising.h>
BLEAdvertising* advertising;
void startBeacon() {
BLEDevice::init("esp32-beacon");
advertising = BLEDevice::getAdvertising();
BLEAdvertisementData data;
// 实际项目中按目标协议构造厂商数据或 service data
data.setName("warehouse-beacon");
data.setManufacturerData("beacon-v1");
advertising->setAdvertisementData(data);
advertising->setMinInterval(160); // 约 100 ms 的量级，单位随 API 版本
advertising->setMaxInterval(320);
advertising->start();
}
void setup() {
Serial.begin(115200);
startBeacon();
}
void loop() {
delay(1000);
}
上面 setManufacturerData() 的字符串只是为了说明接口位置，不等于完整的 iBeacon 帧。要与系统级 iBeacon 扫描器兼容，应按照目标协议写入正确的二进制字段，并核对厂商 ID、长度和字节序。协议字段一旦写错，手机可能仍然“看到一个 BLE 设备”，但不会把它识别成目标信标。
四、RSSI 为什么只能估算距离
RSSI 是接收信号强度，受距离、墙体、人体、天线方向、手机型号和 2.4 GHz 干扰共同影响。理想公式可以写成：
distance ≈ 10 ^ ((measuredPower - rssi) / (10 * n))
但环境系数 n 不是常量。办公室里同一间房可以测出 1 米、2 米、5 米三组样本，再拟合一个大概的分段阈值；不要把 RSSI 当成激光测距仪。它适合判断“近、中、远”或进入/离开区域，不适合精确到厘米。
校准时，手机要用实际部署的型号，信标要固定姿态。把信标塞进金属配电箱后再测，会发现昨天的公式突然像失忆了一样，这是天线环境改变的结果，不是数学课本的问题。
五、功耗和广播间隔
广播间隔越短，手机越容易快速发现，功耗也越高；间隔越长，电池续航更好，但进入区域后的发现延迟会增加。仓库资产可以用 500 ms 到 1 s 的量级，门口触发器希望快速识别时可以更短。最终参数应根据“允许的发现延迟”和“电池容量”一起决定。
发射功率也不是越大越好。功率太高会导致多个房间的信标覆盖互相重叠，RSSI 阈值更难分辨；功率太低则容易漏检。先用中等功率铺一圈现场数据，再调整，比一上来开到最大更可控。
六、用手机扫描验证
开发阶段可以用通用 BLE Scanner 查看设备名称、服务 UUID、厂商数据和 RSSI。测试清单至少包括：
- 冷启动后是否自动开始广播；
- 手机进入范围后，平均需要多久发现；
- 离开范围后，后台多久认为设备消失；
- 多个信标同时存在时，UUID/Major/Minor 是否能区分；
- 设备断电、重启后身份是否保持不变。
不要只用一部手机在桌面上测试。手机扫描系统会缓存结果，某些 App 还会过滤后台广播。至少换一部手机、换一个方向、换一处墙体，观察结果是否依然符合预期。
七、安全和隐私边界
广播包没有加密，任何人都能复制它。若信标只是“房间标签”，复制不会造成严重后果；若它用于门禁、支付或人员考勤，就不能只依赖 UUID 和 RSSI。更安全的方案是让手机扫描到信标后，再通过 HTTPS 向服务器完成真正的身份认证，信标只负责提供非敏感线索。
ESP32 的 MAC 地址、UUID 和部署位置也应当视为资产信息。公共场所的信标不要在名称里写出员工姓名或内部系统地址。做测试时可以用随机 UUID，发布时再换成项目分配的正式编号。
八、让广播内容动态变化
有些项目需要广播电池电量、温度或设备状态。可以定时停止广播、更新 service data、再重新开始，但要控制更新频率，避免手机端缓存和功耗抖动。更稳妥的方式是固定身份广播，业务数据通过连接后的 GATT 特征读取；两者职责清楚，后台也更容易处理。
如果设备进入深睡，广播会停止，唤醒后需要重新初始化 BLE 控制器并开始广播。电池项目可以根据运动传感器或定时器决定何时广播，不要让“低功耗信标”在没有需求时一直全功率工作。
九、总结
BLE 信标的难点不在于让手机看到一个名字，而在于把身份规划、广播协议、现场 RSSI、功耗和安全边界一起设计好。ESP32 适合做原型，因为 UUID 和广播内容都能快速修改；正式部署前则要固定编号规则、测量覆盖、记录电池曲线，并在手机端处理缓存和权限。
这个项目往后可以扩展成仓库盘点、展会导航、房间自动化、宠物活动区域提醒，甚至把 BLE 广播和前面写过的温湿度传感器结合起来，做“能被路过设备发现的环境节点”。
部署多只信标时，还要考虑同频干扰和维护效率。不要把所有设备设置成相同的广播相位，否则它们可能周期性地同时发包，扫描结果会出现短暂拥挤。可以给不同区域分配稍有差异的广播间隔，并在安装表中记录电池更换日期、固件版本、最后一次现场 RSSI。
手机端也不能只写收到信号就触发。应当加入进入和离开区域的迟滞，例如连续三次读到近距离才算进入，连续十次都变远才算离开。这样可以减少人体遮挡、手机放进口袋和电梯金属壁造成的状态来回跳变。
参考资料
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