一、前言：
藍牙4.0（BLE）規範推出之後，由於其極低的運行和待機功耗、低成本和跨廠商互操作性，用於計步器、心律監視器、傳感器物聯網等眾多領域，儘管已被廣泛應用於物聯網領域，侷限於點對點的拓撲結構的限制及傳輸距離較短，對於IoT應用已經不太能夠滿足需求，2017年底Bluetooth SIG提出 Mesh架構，且擁有專門驗證連線互通的工具，確保各個晶片廠商的產品符合規定確保設備互通性。網路上關於Mesh 組網的理論解釋非常多，許多人對於Mesh的標記為Bluetooth Mesh、BLE Mesh或BT Mesh，本篇使用BT Mesh做標記，細部資訊可參考「解密藍牙mesh系列」，關於iOS程式碼實現與講解文章較少，本篇文章將基於Qualcomm QCA402X 開發板搭配Qualcomm 提供的iOS Qmesh Demo App的程式碼進行講解，官方版本別Qmesh_iOS_20191123。
二、基本BT Mesh功能講解
1.Provisioning — 將BT Mesh裝置進行配置入網,透過具有安全規範的機制, 將應用密鑰 (Application Key or AppKey)、網絡密鑰 (Network Key or NetKey)、設備密鑰 (Device Key or DevKey)及Unicast Address進行配置，當完成整個配置流程後，即成為BT Mesh網路中的Node。
2.元素 (Elements) — Element在Mesh網路中的位址是可經過計算之後產生，BT Mesh網路中的通訊使用Element的Unicast Address與Model ID進行各種應用與通訊，一個節點可以有一個或多個元素組成，而每個節點至少有一個元素稱為主元素 (Primary Element)。一些節點的處理能力會高於其他節點，而這些節點在mesh網絡中可承擔更為複雜的任務，扮演不同的角色，表現出以下四個節點特徵 (Features)，示意圖如圖二：
a.中繼(Relay)特性 — 接收和轉發消息，如圖一。
圖一、Proxy轉發示意圖
b.代理(Proxy)特性 — 實現GATT和藍牙mesh節點之間的mesh消息發送與接收。
c.Friend特性 — 能夠存儲發往低功耗節點（LPN）的消息和安全更新 可提供Low Power特色的節點服務，當低功耗節點醒來跟Friend要資料時，將存儲的全部訊息傳輸至低功耗節點。
d.低功耗(Low-Power)特性 — 省電型節點，設定Poling時間喚醒與Friend Node發送指令取得相關資料，收完訊息並處理結束後就睡著等待下一次Poling喚醒。
3.模型（Model）和狀態（State） — 主要是記載Mesh Node中的Element位址所提供的服務類型，每個Element內可以多個Model，但是不能重複Model ID編號。而在BT Mesh Profile的規範中定義多種Model ID的應用類別與編碼。每個模型能夠定義並實施節點的功能和行為，而狀態(State)能夠定義元素的條件，如圖三所示。
4.認證 — Provisioning選擇的驗證方法，對未經啟動配置設備進行驗證。分為三種可用的驗證方法(OOB, Out-Of-Band)：
a.輸出OOB（Output OOB）
b.輸入OOB（Input OOB）
c.以及靜態OOB（Static OOB）或無OOB（No OOB）。
三、iOS Qmesh使用講解
Qualcomm提供範例程式 Qmesh Demo 是使用Object-C撰寫，當然可以將UI的部分使用Swift的程式語言撰寫，如何在 Swift 專案中使用 Objective-C 的函式庫或檔案呢？底下會有教學，當然你也能全部採用Object-C完成專案。
1.Bluetooth權限
點選主專案，右邊“Targets”項目，選擇第一個，看到右邊“Info.plist”，在“Custom iOS Target Properties”新增“Privacy - Bluetooth Always Usage Description”， 否則App在嘗試連接BLE的時會造成Crash問題。
2.MTU長度調整
Qmesh Demo預設的MTU為20 bytes，需要調整為512，若不修改在執行Provisioning時，會發生卡住現象無法配置入網，MTU調整位置在QmeshFeatures檔案夾底下QmeshMain.h：
[qmeshApi initialiseQmeshLibrary:@(kMaximumNetworksSupported) composition:composition mtu:@(512)];3.Swift調用Object-C Library
新增一個Swift專案，手動生成 Header File，專案右按鍵，新增，選擇Header File，如圖四。
圖四、選擇Header File
新增成功後添加import:
#import <Qmesh/Qmesh.h>
#import <Qmesh/QmeshApi.h>
#import <Qmesh/QmeshConfigApi.h>
#import <Qmesh/QmeshLibraryApi.h>
#import <Qmesh/QmeshTransportApi.h>
#import "QmeshMain.h"
#import "QTIBTApi.h"
#import "QTIPeripheral.h"
#import "QTIBTManager.h"
#import "QmeshModel.h"
#import "QmeshDevice.h"
#import "QmeshGroup.h"
#import "QmeshDatabase.h"
#import "QmeshLightApi.h"
#import "QmeshConstants.h"
#import "QmeshGenericApi.h"
#import "QmeshErrorCodes.h"
至專案 → TARGETS → Build setting → 搜尋 Objective-C Bridging Header → 雙擊 Objective-C Bridging Header，將剛剛新增的Header File拉入，編譯還是會發生問題，此時需修改Embed，至專案 → TARGETS → General → Frameworks, Lobraries, and Embedded Content → 新增Qmesh.framework 並將 Embed修改為Embed & Sign，這樣編譯才能通過，若沒做修改就會一直卡住無法執行。
4.主頁面
圖五所示，Nodes的部分一開始為空白，欲新增裝置點選右邊「Add」按鈕，條轉至Mesh搜尋頁面「QTIAddDeviceViewController」。
5.設備配置流程
圖六為設備配置入網流程圖，一般配置流程在Confirmation階段後進行App key Bind，App key Bind結束之後才算是完成整個配置入網流程，若缺少App key Bind的動作，則無法控制Node的功能，要注意Qmesh Demo內，在App key Bind之前就完成入網，返回主畫面後才檢查是否進行App key Bind的流程也就是圖的右半部分。
6.搜尋裝置
如圖七所示，搜尋到一個Mesh裝置，名稱下方為裝置UUID，點選欲新增的裝置，跳轉至「QTIAddTableViewController」操作頁面，進入Provision入網。
圖七、iOS Qmesh Demo 搜尋裝置頁面
7.Provisioning
「QTIAddTableViewController」操作頁面，進入此畫面後，先取得剛剛選取的provisioningNode進行連線，程式碼如下：
_peripheral = [QTIBTApi sharedInstance].provisioningNode;
if (!_peripheral.isConnected) {
[[QTIBTManager sharedInstance]connectPeripheral:_peripheral];
}
裝置連線成功後，執行Qmesh provision 六個流程：
Provisioning的過程中，OOB驗證是採用No OOB，若需調整請參考程式碼，位置於當案內的Managers-> QmeshDatabase -> QmeshDatabase.m
-(NSDictionary *)chooseCapabilities:(NSDictionary *)capabilities
當全部流程跑完後，跳出Device Name輸入Alert，請輸入裝置名稱，如圖八所示，按下OK後跳回主頁面。
圖八、Provisioning流程
Provisioning流程Log資訊，如圖九所示：
8.App key Bind
返回主畫面之後，發現Node沒立刻顯示，因為還未做App key Bind的動作，此時，系統會連接Proxy node，當Proxy連接成功後，程式碼QmeshDatabase.m內的程式會判斷是否已完成App key Bind，這裡是透過JSON存取資料，並App key Bind完成會做標記，若無標記就會執行App key Bind流程，完成流程後就即可顯示Node，如圖十所示。
App key Bind的部分在QmeshDatabase.m內，其中modelsToBind內要放入Node的Model ID分別為：
若要新增其他裝置或不同功能，請更換相應的Model ID，不然不會按照自己設定的執行功能，App key Bind相關使用到的Function為addElementsForAppKeyBind、findNextElementAndModelToBind和setupNextNodeMessage等，如果需要做調整請去QmeshDatabase.m內搜尋。
App key Bind流程Log，顯示Element位置及Model ID，本篇入網設備提供Model ID為GENERIC_OnOff_Server 4096(0X1000)、LIGHT_Lightness_Server 4864(0x1300)及LIGHT_HSL_Server 4871(0x1307)，完成App Key Bind才能正常操作功能，Log資訊如圖十一所示：
9.配置入網完成
裝置配置入網完成，如圖十二、十三所示，Node顯示Unicast Address、Elements、Models、Company等資訊，Switch可以控制開關燈。
圖十三、配置入網完成畫面(開)
四、小結
透過以上描述相信已經了解一些BT Mesh的基本知識，需要詳細了解可以參考「解密藍牙mesh系列」，本篇介紹一些基本知識及iOS Qmesh Demo的注意事項及對應的檔案位置，若需要程式碼請找「詮鼎科技」 Qualcomm Team的人員，後續篇章會為您做後續iOS Qmesh Demo App的程式介紹
五、參考資料
Bluetooth® Technology Website
https://www.bluetooth.com/learn-about-bluetooth/bluetooth-technology/topology-options/
解密藍牙mesh系列
https://www.eettaiwan.com/20170822nt41-intro-to-bluetooth-mesh-part1/
BLE-Mesh技術揭秘
http://doc.iotxx.com/BLE-Mesh%E6%8A%80%E6%9C%AF%E6%8F%AD%E7%A7%98
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