Scratch连接EV3时蓝牙配对失败

Question

在使用Scratch编程平台连接LEGO MINDSTORMS EV3时，蓝牙配对失败是一个常见问题。通常表现为设备无法发现EV3主机、连接过程中断或提示“配对超时”。该问题可能源于蓝牙适配器不兼容、Scratch离线编辑器未启用蓝牙权限、EV3固件版本过旧，或操作系统（如Windows 10/11、macOS）蓝牙服务未正常运行。此外，Scratch与EV3间需通过特定通信协议（如HID over GATT）交互，若蓝牙堆栈不支持BLE（低功耗蓝牙）或驱动缺失，亦会导致配对失败。建议检查硬件兼容性、更新系统蓝牙驱动、重启蓝牙服务并确认Scratch和EV3固件均为最新版本。

Answer 1

一、问题现象与初步诊断

在使用Scratch编程平台连接LEGO MINDSTORMS EV3时，蓝牙配对失败是开发者和教育工作者常遇到的技术障碍。典型表现为：

• Scratch无法扫描到EV3设备（设备不可见）
• 连接过程中断，提示“配对超时”或“连接失败”
• EV3屏幕显示蓝牙已开启，但主机端无响应

此类问题通常出现在跨平台环境，如Windows 10/11、macOS系统中运行Scratch离线编辑器（基于Electron框架）时。初步排查应从软硬件协同角度切入，优先确认基础通信链路是否畅通。

二、常见故障根源分析

故障类别	具体原因	影响机制
硬件兼容性	蓝牙适配器不支持BLE	HID over GATT协议无法建立
操作系统层	蓝牙服务未启动或驱动过旧	底层堆栈无法枚举外围设备
软件权限	Scratch未获取蓝牙访问权限	Node.js/Electron进程被系统拦截
Firmware	EV3固件版本低于v1.10E	不支持标准BLE HID服务
协议栈	缺少GATT profile支持	数据通道协商失败

三、系统级深度排查流程

# Windows系统检查BLE支持状态
wmic path Win32_ComputerSystemProduct get UUID
reg query "HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\BTHPORT\Parameters\Keys"

# macOS查看蓝牙调试日志
sudo defaults write /Library/Preferences/com.apple.Bluetooth.plist ControllerPowerState 1
log show --predicate 'subsystem == "com.apple.bluetooth"' --last 1h
    

四、解决方案实施路径

1. 确认EV3固件已升级至官方最新版本
2. 在Scratch离线版设置中启用“实验性功能”并允许蓝牙设备访问
3. 更新主机蓝牙驱动（Intel Wireless、ASUS USB-BT400等需专用驱动）
4. 重启蓝牙服务（Windows: net stop bthserv && net start bthserv）
5. 关闭第三方杀毒软件或防火墙临时测试
6. 尝试使用USB直连方式验证Scratch-EV3通信能力
7. 更换支持BLE 4.0+的外接蓝牙适配器（推荐CSR8510方案）
8. 在macOS上重置NVRAM与SMC以清除蓝牙缓存
9. 通过Wireshark抓包分析HCI层交互过程
10. 部署Node.js脚本测试noble/hci-socket库能否发现EV3

五、通信协议栈解析与验证

Scratch与EV3之间的连接依赖于BLE协议中的HID over GATT（HoG）规范，其工作流程如下：

graph TD A[Scratch发起扫描] --> B{发现EV3广播包?} B -- 是 --> C[发起GATT连接请求] B -- 否 --> F[检查BLE适配器能力] C --> D[读取Service: 00001124-0000-1000-8000-00805F9B34FB] D --> E[HID Control Point写入0x01] E --> G[建立数据输入通道] G --> H[开始发送Opcode指令]