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一篇了解BLE藍牙開發(fā)詳解

前言

有老鐵們私信，要講解下藍牙開發(fā)，那么今天來了;

站在用戶的角度思考問題，與客戶深入溝通，找到君山網(wǎng)站設(shè)計與君山網(wǎng)站推廣的解決方案，憑借多年的經(jīng)驗，讓設(shè)計與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，創(chuàng)造個性化、用戶體驗好的作品，建站類型包括：成都網(wǎng)站制作、成都網(wǎng)站建設(shè)、企業(yè)官網(wǎng)、英文網(wǎng)站、手機端網(wǎng)站、網(wǎng)站推廣、域名申請、虛擬空間、企業(yè)郵箱。業(yè)務(wù)覆蓋君山地區(qū)。

Android 4.3(API Level 18)開始引入Bluetooth Low Energy(BLE，低功耗藍牙)的核心功能并提供了相應(yīng)的 API， 應(yīng)用程序通過這些 API 掃描藍牙設(shè)備、查詢 services、讀寫設(shè)備的 characteristics(屬性特征)等操作。

BLE低功耗藍牙，主要特點是快速搜索，快速連接，超低功耗保持連接和數(shù)據(jù)傳輸;

一、BLE開發(fā)流程

1、申請權(quán)限

安卓手機涉及藍牙權(quán)限問題，藍牙開發(fā)需要在AndroidManifest.xml文件中添加權(quán)限聲明：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1.  
    2.   
  
  
  
  2.  
    3.   
  
  
  
  3.  
    4.   
  
  
  
  4. 為適配安卓6.0以及以上版本需要添加一個模糊定位的權(quán)限 
    5.   
  
  
  
  5.   
    6.   
  
  
  
  6. 手機權(quán)限管理中允許此權(quán)限，否則會出現(xiàn)無法搜索到設(shè)備的情況； 
    7.

為適配安卓6.0以及以上版本需要添加一個模糊定位的權(quán)限

手機權(quán)限管理中允許此權(quán)限，否則會出現(xiàn)無法搜索到設(shè)備的情況;

2、打開藍牙

在搜索設(shè)備之前需要詢問打開手機藍牙：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. //獲取系統(tǒng)藍牙適配器管理類 
    2.   
  
  
  
  2.     private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = BluetoothAdapter 
    3.   
  
  
  
  3.             .getDefaultAdapter(); 
    4.   
  
  
  
  4.     // 詢問打開藍牙 
    5.   
  
  
  
  5.     if (mBluetoothAdapter != null && !mBluetoothAdapter.isEnabled()) { 
    6.   
  
  
  
  6.             Intent enableBtIntent = new Intent( 
    7.   
  
  
  
  7.                     BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE); 
    8.   
  
  
  
  8.             startActivityForResult(enableBtIntent, 1); 
    9.   
  
  
  
  9.     } 
    10.   
  
  
  
  10.       // 申請打開藍牙請求的回調(diào) 
    11.   
  
  
  
  11.     @Override 
    12.   
  
  
  
  12.     protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) { 
    13.   
  
  
  
  13.         // TODO Auto-generated method stub 
    14.   
  
  
  
  14.         super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data); 
    15.   
  
  
  
  15.         if (requestCode == 1) { 
    16.   
  
  
  
  16.             if (resultCode == RESULT_OK) { 
    17.   
  
  
  
  17.                 Toast.makeText(this, "藍牙已經(jīng)開啟", Toast.LENGTH_SHORT).show(); 
    18.   
  
  
  
  18.             } else if (resultCode == RESULT_CANCELED) { 
    19.   
  
  
  
  19.                 Toast.makeText(this, "沒有藍牙權(quán)限", Toast.LENGTH_SHORT).show(); 
    20.   
  
  
  
  20.                 finish(); 
    21.   
  
  
  
  21.             } 
    22.   
  
  
  
  22.         } 
    23.   
  
  
  
  23.     } 
    24.

3、搜索設(shè)備

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. mBluetoothAdapter.startLeScan(callback); 
    2.   
  
  
  
  2. private LeScanCallback callback = new LeScanCallback() { 
    3.   
  
  
  
  3.     @Override 
    4.   
  
  
  
  4.     public void onLeScan(BluetoothDevice device, int arg1, byte[] arg2) { 
    5.   
  
  
  
  5.         //device為掃描到的BLE設(shè)備 
    6.   
  
  
  
  6.         if(device.getName() == "目標(biāo)設(shè)備名稱"){ 
    7.   
  
  
  
  7.             //獲取目標(biāo)設(shè)備 
    8.   
  
  
  
  8.             targetDevice = device; 
    9.   
  
  
  
  9.         } 
    10.   
  
  
  
  10.     } 
    11.   
  
  
  
  11. }; 
    12.

4、連接設(shè)備

通過掃描BLE設(shè)備，根據(jù)設(shè)備名稱區(qū)分出目標(biāo)設(shè)備targetDevice，下一步實現(xiàn)與目標(biāo)設(shè)備的連接，在連接設(shè)備之前要停止搜索藍牙;

mBluetoothAdapter.stopLeScan(callback);

停止搜索一般需要一定的時間來完成，最好調(diào)用停止搜索函數(shù)之后加以100ms的延時，保證系統(tǒng)能夠完全停止搜索藍牙設(shè)備。停止搜索之后啟動連接過程;

BLE藍牙的連接方法相對簡單只需調(diào)用connectGatt方法;

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. mBluetoothAdapter.startLeScan(callback); 
    2.   
  
  
  
  2. private LeScanCallback callback = new LeScanCallback() { 
    3.   
  
  
  
  3.     @Override 
    4.   
  
  
  
  4.     public void onLeScan(BluetoothDevice device, int arg1, byte[] arg2) { 
    5.   
  
  
  
  5.         //device為掃描到的BLE設(shè)備 
    6.   
  
  
  
  6.         if(device.getName() == "目標(biāo)設(shè)備名稱"){ 
    7.   
  
  
  
  7.             //獲取目標(biāo)設(shè)備 
    8.   
  
  
  
  8.             targetDevice = device; 
    9.   
  
  
  
  9.         } 
    10.   
  
  
  
  10.     } 
    11.   
  
  
  
  11. }; 
    12.

參數(shù)說明

返回值 BluetoothGatt: BLE藍牙連接管理類，主要負責(zé)與設(shè)備進行通信;

boolean autoConnect：建議置為false，能夠提升連接速度;

BluetoothGattCallback callback 連接回調(diào)，重要參數(shù)，BLE通信的核心部分;

5、設(shè)備通信

與設(shè)備建立連接之后與設(shè)備通信，整個通信過程都是在BluetoothGattCallback的異步回調(diào)函數(shù)中完成;

BluetoothGattCallback中主要回調(diào)函數(shù)如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. private BluetoothGattCallback gattCallback = new BluetoothGattCallback() { 
    2.   
  
  
  
  2.         @Override 
    3.   
  
  
  
  3.         public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, 
    4.   
  
  
  
  4.                 int newState) { 
    5.   
  
  
  
  5.         } 
    6.   
  
  
  
  6.         @Override 
    7.   
  
  
  
  7.         public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, 
    8.   
  
  
  
  8.                 BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) { 
    9.   
  
  
  
  9.             super.onCharacteristicWrite(gatt, characteristic, status); 
    10.   
  
  
  
  10.         } 
    11.   
  
  
  
  11.         @Override 
    12.   
  
  
  
  12.         public void onDescriptorWrite(BluetoothGatt gatt, 
    13.   
  
  
  
  13.                 BluetoothGattDescriptor descriptor, int status) { 
    14.   
  
  
  
  14.         }; 
    15.   
  
  
  
  15.         @Override 
    16.   
  
  
  
  16.         public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) { 
    17.   
  
  
  
  17.         } 
    18.   
  
  
  
  18.         @Override 
    19.   
  
  
  
  19.         public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, 
    20.   
  
  
  
  20.                 BluetoothGattCharacteristic characteristic) { 
    21.   
  
  
  
  21.         } 
    22.   
  
  
  
  22.     }; 
    23.

上述幾個回調(diào)函數(shù)是BLE開發(fā)中不可缺少的;

6、等待設(shè)備連接成功

當(dāng)調(diào)用targetdDevice.connectGatt(context, false, gattCallback)后系統(tǒng)會主動發(fā)起與BLE藍牙設(shè)備的連接，若成功連接到設(shè)備將回調(diào)onConnectionStateChange方法，其處理過程如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. @Override 
    2.   
  
  
  
  2. public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, 
    3.   
  
  
  
  3.                 int newState) { 
    4.   
  
  
  
  4.             if (newState == BluetoothGatt.STATE_CONNECTED) { 
    5.   
  
  
  
  5.                 Log.e(TAG, "設(shè)備連接上 開始掃描服務(wù)"); 
    6.   
  
  
  
  6.                 // 開始掃描服務(wù)，安卓藍牙開發(fā)重要步驟之一 
    7.   
  
  
  
  7.                 mBluetoothGatt.discoverServices(); 
    8.   
  
  
  
  8.             } 
    9.   
  
  
  
  9.             if (newState == BluetoothGatt.STATE_DISCONNECTED) { 
    10.   
  
  
  
  10.                 // 連接斷開 
    11.   
  
  
  
  11.                 /*連接斷開后的相應(yīng)處理*/       
    12.   
  
  
  
  12.             } 
    13.   
  
  
  
  13. }; 
    14.

判斷newState == BluetoothGatt.STATE_CONNECTED表明此時已經(jīng)成功連接到設(shè)備;

7、開啟掃描服務(wù)

mBluetoothGatt.discoverServices();

掃描BLE設(shè)備服務(wù)是安卓系統(tǒng)中關(guān)于BLE藍牙開發(fā)的重要一步，一般在設(shè)備連接成功后調(diào)用，掃描到設(shè)備服務(wù)后回調(diào)onServicesDiscovered()函數(shù)，函數(shù)原型如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. @Override 
    2.   
  
  
  
  2. public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) { 
    3.   
  
  
  
  3.     private List servicesList; 
    4.   
  
  
  
  4.     //獲取服務(wù)列表 
    5.   
  
  
  
  5.     servicesList = mBluetoothGatt.getServices(); 
    6.   
  
  
  
  6. } 
    7.
  • BLE藍牙協(xié)議下數(shù)據(jù)的通信方式采用BluetoothGattService、BluetoothGattCharacteristic和BluetoothGattDescriptor三個主要的類實現(xiàn)通信;
  • BluetoothGattService 簡稱服務(wù)，是構(gòu)成BLE設(shè)備協(xié)議棧的組成單位，一個藍牙設(shè)備協(xié)議棧一般由一個或者多個BluetoothGattService組成;
  • BluetoothGattCharacteristic 簡稱特征，一個服務(wù)包含一個或者多個特征，特征作為數(shù)據(jù)的基本單元;
  • 一個BluetoothGattCharacteristic特征包含一個數(shù)據(jù)值和附加的關(guān)于特征的描述
  • BluetoothGattDescriptor：用于描述特征的類，其同樣包含一個value值;

8、獲取負責(zé)通信的BluetoothGattCharacteristic

BLE藍牙開發(fā)主要有負責(zé)通信的BluetoothGattService完成的。當(dāng)且稱為通信服務(wù)。通信服務(wù)通過硬件工程師提供的UUID獲取。獲取方式如下：

  • BluetoothGattService service = mBluetoothGatt.getService(UUID.fromString("藍牙模塊提供的負責(zé)通信UUID字符串"));
  • 通信服務(wù)中包含負責(zé)讀寫的BluetoothGattCharacteristic，且分別稱為notifyCharacteristic和writeCharacteristic。其中notifyCharacteristic負責(zé)開啟監(jiān)聽，也就是啟動收數(shù)據(jù)的通道，writeCharacteristic負責(zé)寫入數(shù)據(jù);

具體操作方式如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. BluetoothGattService service = mBluetoothGatt.getService(UUID.fromString("藍牙模塊提供的負責(zé)通信服務(wù)UUID字符串")); 
    2.   
  
  
  
  2.    // 例如形式如：49535343-fe7d-4ae5-8fa9-9fafd205e455 
    3.   
  
  
  
  3.   notifyCharacteristic = service.getCharacteristic(UUID.fromString("notify uuid")); 
    4.   
  
  
  
  4.   writeCharacteristic =  service.getCharacteristic(UUID.fromString("write uuid")); 
    5.

9、開啟監(jiān)聽

開啟監(jiān)聽，即建立與設(shè)備的通信的首發(fā)數(shù)據(jù)通道，BLE開發(fā)中只有當(dāng)上位機成功開啟監(jiān)聽后才能與下位機收發(fā)數(shù)據(jù)。開啟監(jiān)聽的方式如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(notifyCharacteristic, true) 
    2.   
  
  
  
  2. BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristic 
    3.   
  
  
  
  3.                             .getDescriptor(UUID 
    4.   
  
  
  
  4.                                     .fromString 
    5.   
  
  
  
  5. ("00002902-0000-1000-8000-00805f9b34fb")); 
    6.   
  
  
  
  6. descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE); 
    7.

若開啟監(jiān)聽成功則會回調(diào)BluetoothGattCallback中的onDescriptorWrite()方法，處理方式如下:

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. @Override 
    2.   
  
  
  
  2. public void onDescriptorWrite(BluetoothGatt gatt, 
    3.   
  
  
  
  3.                 BluetoothGattDescriptor descriptor, int status) { 
    4.   
  
  
  
  4.         if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) { 
    5.   
  
  
  
  5.             //開啟監(jiān)聽成功，可以像設(shè)備寫入命令了 
    6.   
  
  
  
  6.             Log.e(TAG, "開啟監(jiān)聽成功"); 
    7.   
  
  
  
  7.         } 
    8.   
  
  
  
  8. }; 
    9.

10、寫入數(shù)據(jù)

監(jiān)聽成功后通過向 writeCharacteristic寫入數(shù)據(jù)實現(xiàn)與下位機的通信。寫入方式如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. //value為上位機向下位機發(fā)送的指令 
    2.   
  
  
  
  2. writeCharacteristic.setValue(value); 
    3.   
  
  
  
  3. mBluetoothGatt.writeCharacteristic(writeCharacteristic) 
    4.

其中：value一般為Hex格式指令，其內(nèi)容由設(shè)備通信的藍牙通信協(xié)議規(guī)定;

11、接收數(shù)據(jù)

若寫入指令成功則回調(diào)BluetoothGattCallback中的onCharacteristicWrite()方法，說明將數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送給下位機;

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. @Override 
    2.   
  
  
  
  2. public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, 
    3.   
  
  
  
  3.             BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) { 
    4.   
  
  
  
  4.             if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) { 
    5.   
  
  
  
  5.                 Log.e(TAG, "發(fā)送成功"); 
    6.   
  
  
  
  6.             }    
    7.   
  
  
  
  7.             super.onCharacteristicWrite(gatt, characteristic, status); 
    8.   
  
  
  
  8. } 
    9.

若發(fā)送的數(shù)據(jù)符合通信協(xié)議，則下位機會向上位機回復(fù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)。發(fā)送的數(shù)據(jù)通過回調(diào)onCharacteristicChanged()方法獲取，其處理方式如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. @Override 
    2.   
  
  
  
  2. public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, 
    3.   
  
  
  
  3.                 BluetoothGattCharacteristic characteristic) { 
    4.   
  
  
  
  4.             // value為設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)協(xié)議進行解析 
    5.   
  
  
  
  5.             byte[] value = characteristic.getValue(); 
    6.   
  
  
  
  6. } 
    7.

通過向下位機發(fā)送指令獲取下位機的回復(fù)數(shù)據(jù)，即可完成與設(shè)備的通信過程;

12、斷開連接

當(dāng)與設(shè)備完成通信之后之后一定要斷開與設(shè)備的連接。調(diào)用以下方法斷開與設(shè)備的連接：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. mBluetoothGatt.disconnect(); 
    2.   
  
  
  
  2.  
    3.   
  
  
  
  3. mBluetoothGatt.close(); 
    4.

二、藍牙操作的注意事項

  • 藍牙的寫入操作, 讀取操作必須序列化進行. 寫入數(shù)據(jù)和讀取數(shù)據(jù)是不能同時進行的, 如果調(diào)用了寫入數(shù)據(jù)的方法, 馬上調(diào)用又調(diào)用寫入數(shù)據(jù)或者讀取數(shù)據(jù)的方法,第二次調(diào)用的方法會立即返回 false, 代表當(dāng)前無法進行操作;
  • Android 連接外圍設(shè)備的數(shù)量有限，當(dāng)不需要連接藍牙設(shè)備的時候，必須調(diào)用 BluetoothGatt#close 方法釋放資源;
  • 藍牙 API 連接藍牙設(shè)備的超時時間大概在 20s 左右，具體時間看系統(tǒng)實現(xiàn)。有時候某些設(shè)備進行藍牙連接的時間會很長，大概十多秒。如果自己手動設(shè)置了連接超時時間在某些設(shè)備上可能會導(dǎo)致接下來幾次的連接嘗試都會在 BluetoothGattCallback#onConnectionStateChange 返回 state == 133;
  • 所有的藍牙操作使用 Handler 固定在一條線程操作，這樣能省去很多因為線程不同步導(dǎo)致的麻煩;

總結(jié)

藍牙開發(fā)中有很多問題，要靜下心分析問題，肯定可以解決的，一起加油;


網(wǎng)站題目：一篇了解BLE藍牙開發(fā)詳解
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