Fast Pair: 轻叩一下，无缝连接 Android 用户

Ne0inhk

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如果您是设备制造商，或是正在开发可与特定设备协同工作的应用 (例如可穿戴设备或 IoT 应用) 的开发者，当您和您的终端用户将设备与 Android 手机进行配对时，使用 Fast Pair (快速配对) 服务可以帮助您减少工作量。

  • Fast Pair (快速配对) 服务
    https://developers.google.cn/nearby/fast-pair/spec

事实上，您无需通过编码来启用 Fast Pairing，除非您希望在自己的配套应用中处理配对操作，而不是让 API 来帮您完成配对。

配对过程只有三个步骤:

  1. 确保您的外围设备符合所有的注册要求。
  2. 设备型号已在 Google 注册完毕。
  3. 当用户需要配对时，您的设备会呈现在他们的手机上。(如图 1 所示，步骤 1 中收集到的信息将会展示给用户)。
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△ 图 1: Fast Pair 的连接通知

一旦用户将您的外围设备设置为配对模式，他们的 Android 手机界面底部会弹出一个对话框，显示设备名称、设备照片以及一个 Connect 按钮 (如图 1 所示)。

您的用户只需要点击该按钮即可实现设备配对，随后他们就可以享受愉快与轻松的体验了。

Fast Pair (快速配对) 服务也能够实现让用户通过他们的手机定位到放错位置的设备，甚至显示真无线立体声耳机 (TWS) 的电池电量。

  • Fast Pair (快速配对) 服务
    https://developers.google.cn/nearby/fast-pair/spec

最后，Fast Pair 可以提示用户安装任何可与设备配套使用的应用。

注册的前提条件

为确保您的设备能正确运行 Fast Pair，并提供更好的用户体验，需要满足如下条件:

个人隐私 & 低功耗蓝牙 (BLE)

为保护您用户的个人隐私并防止被跟踪，我们要求设备使用带有随机的可解析私有地址 (RPA) 的低功耗蓝牙 (BLE)。

  • 随机的可解析私有地址
    https://www.electronicdesign.com/technologies/communications/article/21801870/ble-v42-creating-faster-more-secure-powerefficient-designspart-2
  • 低功耗蓝牙
    https://zh.wikipedia.org/wiki/蓝牙低功耗

地址需要每 15 分钟以及每次广播会话 (Advertisement Session) 开始时更新一次。但在配对模式下不要切换使用地址；切换地址会阻止连接的建立与保持，因为当地址失效时连接便会断开。

账户密钥

Fast Pair 使用不同的账户密钥 (Acount Key) 来代表外围设备的不同的个人用户。账户密钥可以映射到一个 Gmail 地址上。

  • 账户密钥 (Acount Key)
    https://developers.google.cn/nearby/fast-pair/spec#AccountKeyList

您的外围设备需要存储至少五个账户密钥，以便多人同时使用同一设备。比如，家庭中的父母和孩子可以共用一辆车，每个人都会把自己的 Gmail 地址作为账户密钥使用。

作为一项附加功能，一个人在多部 Android 手机或平板电脑上使用同一个 Gmail 账户的情况，也会被 Fast Pair 服务视为一个账户密钥。因此，如果是十个不同的 Android 设备共享同一个 Gmail 账户，对于 Fast Pair 而言，您的外围设备不会做任何区分，它会将这些设备识别为同一个用户。

BLE GATT

您的设备需支持具有 Services 和 Characteristics 的 BLE GATT 的配置文件。

使用 Fast Pair 时，您需要定义一个 UUID 为 0xFE2C 的 service 和以下自定义 Characteristics:

  • Model ID
  • Key-based Pairing
  • Passkey
  • Account Key
  • 自定义 Characteristics
    https://developers.google.cn/nearby/fast-pair/spec#gatt_service

以上均为标准 Characteristics 和任何自定义 Characteristics (可用于与配套应用之间的通讯) 的补充。

如果您有配套应用并且已将其安装在中枢设备上，您的自定义数据将被转发至该应用。否则，自定义数据将被直接忽略。

您可以选择在应用中注册 ACTION 为 com.google.android.gms.nearby.fastpair.ACTION_LOG_BUFFER_FULL 的 BroadcastReceiver。这是可选的，因为使用此功能时，您的外围设备需要告知中枢设备数据缓冲区已满——这意味着外围设备的固件和配套应用需要做一些工作，才能对数据执行任意处理。

耳机设备

Fast Pair 常用于耳机设备，该类设备需要支持 A2DP 或 HFP。只要设备支持这些规范之一，Fast Pair 将在设备绑定完成后，先尝试连接 A2DP 之后是 HFP。

对于 TWS 耳机，需要满足以下条件:

  • 广播内容包含设备的电量信息。
  • 用户可以自定义设备名称。

虽然这些对其他外围设备来说不是必需的，但 Fast Pair 同样也支持并且强烈推荐满足这些条件。

拥有配套应用的设备

Fast Pair 具有更通用的配套应用启动流程，用于支持各种配套设备。在此流程中，Fast Pair 仅能发现距离最近的设备，检查该设备的配套应用 (如果尚未安装应用，则提示用户安装)，并将用户引导到配套应用的指定界面。该流程不涉及 BT 绑定。

FitBit 采用此流程简化了它们设备配置的过程。另一个采用此流程的设备案例可能是智能体重秤或电动牙刷，可用于展示其配套应用并简化开箱即用的体验。

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△ 图2: 配套设备设置引导

双向通信

虽然广播是单向通信，然而一旦您的设备成功连接到中枢设备，例如 Android 手机，双向通信就成为可能。

Fast Pair 为您的外围设备提供了一个 RFCOMM 通道，以保持与中枢设备的持续通信。一旦连接成功，切换到经典的蓝牙进行双向通信是完全没问题的。

  • RFCOMM 通道
    https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Bluetooth_protocols#Radio_frequency_communication_(RFCOMM)

注册

您需要将设备型号在 Google 注册为 Fast Pair Provider。

  • 将设备型号在 Google 注册
    https://developers.google.com/nearby/devices/

Fast Pair Provider 是一个外围设备 (例如一副耳机) 可发送能接受配对的广播。

相反地，Fast Pair Seeker 是一个中枢设备——例如一台 Android 手机或平板电脑，它寻找其他设备进行配对。Google Play 服务框架会处理这部分工作，且不需要其他模块执行任何操作，所以这里不对该内容进行介绍。

为了注册您的外围设备，您只需要提供以下内容:

  • 设备名称
  • 设备图片

设备发射功率 (TxPower) 的测量值

https://developers.google.cn/nearby/fast-pair/spec#transmit_power

虽然设备的名称和图片很简单，但测量功率需要多花点功夫。我们建议您在距离 Android 手机一米远的地方测量蓝牙设备的信号强度，然后在测试结果的基础上再加 41dBm。

有关 Eddystone-UID 信息，请参阅:

https://github.com/google/eddystone/tree/master/eddystone-uid#tx-power

提交 TxPower 有两种选择: 您可以在注册时手动提交，或者您的设备可以在设备广播期间将其作为负载数据中的一部分。

如果您在注册期间提供了设备的 TxPower，则您提交的所有设备单位均被校准到准确的 TxPower 等级。另一方面，如果您决定把 TxPower 信息作为广播记录的一部分，TxPower 等级将按每单位的标准处理。

一旦完成注册，我们将为您提供一个 Model ID 和加密的公/私密钥对。与任何非对称加密系统一样，我们强烈建议您将私钥存储在设备上的安全元件 (SE) 中，这样攻击者便无法访问它。

  • 有关非对称密钥，请参阅:《》

您的设备在广播期间的负载数据中 (Advertisement Record) 需包括 Google 提供的 Model ID 和设备的 TxPower 等级 (如果您在注册时尚未提供的话)。

  • Model ID
    https://developers.google.cn/nearby/fast-pair/spec#AdvertisingWhenDiscoverable

结语

Fast Pair 是 Google 提供的一项服务，作为 Google Play 服务的一部分，用于简化 Android 用户的设备配对过程。除了让配对更加方便以外，Fast Pair 还提供了其他一些很棒的功能，包括帮助用户定位到放错位置的设备，并提示设备安装对应的配套应用等。为了能提供给用户最佳体验，尽管存在一些前提条件，但注册过程本身却很简单，因为它只需要提供设备名称和图片。

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