Wrapper Python pour la gestion de connexions Bluetooth PC-Android

Figure 1 : Wrapper Python

Remerciements

Nous souhaiterions tout d'abord remercier M. Jacques LAFFONT pour le sujet qui nous a été attribué. Ce fut une bonne expérience que de travailler sur un langage récent et puissant qui devient de plus en plus répandu de nos jours. Nous aimerions également remercier toutes les personnes extérieurs qui nous ont aidé tout au long de ce projet.

Introduction

Le but de ce projet était de développer, dans un seul langage, un wrapper permettant de gérer des connexions Bluetooth entre des PC sous Windows et des smartphones sous Android. Ce wrapper devait être codé en Python, et on devait donc avoir une interface commune quel que que soit le support. Pour cela, notre tuteur de projet nous avait conseillé l'utilisation de Kivy.
Concernant le Bluetooth, on nous avait également dirigé vers Pybluez et Jython pour la gestion respectivement sur PC sous Windows/Linux et sur Android.

Sommaire

Kivy : Deux OS, une seule interface

Kivy est une librairie multiplateforme permettant de développer en Python des applications graphiques, celles-ci pouvant également gérer le multi-touch. Cette librairie est compatible Windows, Linux, Mac OS X, Android et iOS. Pour la télécharger, se rendre sur le site officiel : http://kivy.org/#download
Avec Kivy, nous avons donc développé une même application qui fonctionne à la fois sur PC et sur Android.

Pour cela, nous avons mis en place une classe abstraite SuperWrapper, celle-ci listant les fonctionnalités disponibles sur l'application. Deux classes héritées, WrapperPC et WrapperAndroid, implémentent ces fonctionnalités en fonction de la plateforme. Nous obtenons donc la structure du projet suivante :

Figure 2 : Arborescence du projet

Concernant la construction de l'interface, nous avons déclaré en attribut les paramètres de l'interface comme le header, le footer, ou encore les différents champs et boutons. Ceux-ci sont "assemblés" dans le constructeur dans un layoput principal qui est retourné pour être affiché sur la sortie standard du périphérique.

Pybluez et la gestion du Bluetooth sur PC

Pybluez est une librairie Python permettant aux développeurs de coder rapidement et facilement des applications utilisant la technologie Bluetooth.
La dernière version en date sur le site officiel date de Novembre 2009 et supporte Python 2.6. En fouillant un peu, ou peut trouver une version plus récente (Octobre 2012) en beta supportant Python 2.7, mais pas au delà. Il a donc fallu utiliser cette version de Python et non pas la plus récente pour pouvoir exploiter cette librairie.

L’utilisation de cette bibliothèque pour appeler simplement les fonctionnalités Bluetooth proposées sur Linux ou Windows XP/Vista/7/8 se faire de manière instinctive. Pour ce qui est de Windows, il ne faut pas oublier d’avoir le SDK Windows d’installé (disponible ici : http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=8279).

Voici par exemple notre fonctionnalité d’envoi d’un message texte (passé en paramètre)

    def envoyer(self, texte, *l):
        addr = "5C:96:9D:8A:AE:F6" 
        uuid = "94f39d29-7d6d-437d-973b-fba39e49d4ee" 

        service_matches = find_service(uuid = uuid, address = addr)

        first_match = service_matches[0]
        port = first_match["port"]
        name = first_match["name"]
        host = first_match["host"]

        # Create the client socket
        sock=BluetoothSocket(RFCOMM)
        sock.connect((host, port))

        sock.send(texte)
        sock.close()

L’ UUID (ou Universal Unique IDentifier) est, comme son nom l’indique, un identifiant unique codé sur 128 bits afin d’identifier le service Bluetooth auquel on souhaite envoyer. En effet, on ne peut pas se baser simplement sur l’adresse MAC d’une machine, celles-ci pouvant mettre à disposition plusieurs services Bluetooth.

Avec l’UUID et l’adresse MAC de la machine (ici saisie en dur dans le code), un simple appel à la fonction find_service permet de trouver le service correspondant, à condition que celui-ci soit présent et activé.
Une fois trouvé, on récupère ses informations qui seront nécessaires à la création d’un socket et à la connexion de celui-ci à l’hôte. Les fonctions send() et close() permettent l’envoi du message texte puis la fermeture du socket.

PyJnius et la gestion du Bluetooth sur Android

La librairie PyJnius

PyJnius est une bibliothèque permettant d'utiliser les classes Java en Python. Elle permet d'utiliser les classes Android et donc de faire fonctionner les applications sur un smartphone Android.

Pour installer cette bibliothèque sous ubuntu :
http://pyjnius.readthedocs.org/en/latest/installation.html

Pour importer une classe java on utilise le code suivant :

from jnius.jnius import autoclass

_BluetoothAdapter = autoclass(android.bluetooth.bluetoothadapter)
Explications : On importe la méthode autoclass de jnius, on l'utilise par exemple sur la classe BluetoothAdapter du SDK d'Android.

Figure 3 : Classe JAVA BluetoothAdapter

La classe BluetoothAdapter ainsi que d'autres outils Bluetooth issus du SDK d'Android sont disponibles ici :
http://developer.android.com/guide/topics/connectivity/bluetooth.html

Python For Android

Python for Android est un outil de Kivy qui permet de créer ses applications Android en utilisant les bibliothèques Python.

Pour installer ce module sous ubuntu :
http://pyjnius.readthedocs.org/en/latest/installation.html

Il faudra préalablement installer le SDK d'android.

Exemple de ligne de commande pour créer le paquet :

./build.py --dir ~/Documents/projet/wrapper --name «Wrapper Bluetooth» --package org.my.wrapper --permission android.permission.BLUETOOTH --orientation portrait --version 1.0 debug installd
--permission : permet d'autoriser l’accès au bluetooth du téléphone par l'application
--name : Nom visible de l'application

Débogage

On utilise pour déboguer l'outil du SDK ADB

./adb logcat | grep python

Problèmes connus

Bug de binding d'un bouton pour l'envoi d'une trame en mode graphique

L’envoi de message texte tant que l’utilisateur souhaite communiquer fonctionne parfaitement en mode console. En revanche, en mode graphique, un bug de binding de bouton intervient. En effet, comme on peut le voir sur la Figure 1, l’écran principal permet soit de lister les périphériques Bluetooth activés dans les environs, soit de se connecter (à un périphérique connu dont l’adresse MAC est indiquée dans le code).L’appui sur le bouton Connecter doit afficher un champ texte et un bouton d’envoi du message saisi.

Or, en pratique, dès qu’on appui sur le bouton Connecter, celui-ci entraîne bien la connexion au périphérique serveur, mais entraîne également la récupération et l’envoi du texte déjà présent dans le champ, puis la fermeture de la connexion.
Les binding étant pourtant bien définis, il se pourrait fortement que ce soit un problème de thread dans notre code au moment de la construction de l’interface graphique, mais nous ne pouvons le confirmer.

Exceptions de la JVM récupérées avec PyJnius

Nous n'avons pas réussi à faire fonctionner le bluetooth sur Android. Lorsque l'on utilise le bluetooth dans l'application, celle-ci plante. Le logcat nous indique l'erreur suivante :

jnius.jnius.JavaException: JVM exception occured
Nous n'avons pas réussi à trouver d'où venait cette erreur et nous n'avons pas réussi à la contourner.

Conclusion

En conclusion de ce projet, nous aimerions faire le point concernant le langage Python. Bien que ce projet nous a permis d'apprendre et utiliser ce puissant langage multiplateformes, ses librairies quant à elles ne le sont pas, de ce fait du cas par cas doit être effectué en fonction de la plateforme sous laquelle l'application est lancée.

Concernant le projet en lui-même :
  • Partie PC : La recherche et le listing des périphériques Bluetooth fonctionnent. L'envoi de message textes fonctionne en direction des PC. En mode graphique, une seule trame est envoyée avant fermeture de la connexion. En mode console, toutes les trames saisies au clavier sont correctement envoyées.
  • Partie Android : Les fonctionnalités sont implémentées mais ne fonctionnent pas encore, il suffit juste de faire fonctionner PyJnius avec les bibliothèques JAVA concernées pour que tout marche.

Liens utiles

Documentation officielle du SDK Android : http://developer.android.com/sdk/index.html
Documentation officielle de Kivy : http://kivy.org/docs/gettingstarted/intro.html
Documentation officielle de PyBluez : https://code.google.com/p/pybluez/wiki/Documentation
Documentation officielle de PyJnius : http://pyjnius.readthedocs.org/en/latest/

classe_Bluetooth.png (56.6 KB) Raphael Bevenot, 07/01/2013 10:55 PM

wrapper-bluetooth.png (48.1 KB) Cyril Beyney, 07/02/2013 07:28 PM

arborescence.PNG (12.9 KB) Cyril Beyney, 07/02/2013 09:12 PM