Android BLE 蓝牙实践

前言

最近需要在产品中集成一个蓝牙门锁的功能，之前没有接触过蓝牙（包括经典蓝牙），所以没有头绪，只能硬着头皮找资料，开始挖坑填坑的日子，这篇文章内容是个人经过学习和实践以后总结的，有不对地方请大家指正。

BLE简介

BLE是Bluetooth low energy的意思，属于蓝牙低功耗协议。顾名思义，比一般蓝牙省电，听说有效距离在100米以上，而且一颗纽扣电池就可以工作数年，这些都是网上查到的，在这里再啰嗦一遍。
那么BLE设备是如何工作呢，BLE设备里面包含了Service(服务)，Characteristic(特征)，Descriptor(描述)，一个BLE设备包含一个或多个Service，一个Service包含一个或多个Characteristic，一个Characteristic包含一个value和一个或多个Descriptor，一个Descriptor包含一个value，与BLE设备的通信就是通过与这些个属性打交道。

Android 中的BLE

Android文档中写到：安卓4.3(API 18)为BLE的核心功能提供平台支持和API，App可以利用它来发现设备、查询服务和读写特性。
下面我们来看看Android提供了哪些API给我们使用：
BluetoothManager：从名字可以看出是用来管理蓝牙设备的，用它来获取BluetoothAdapter；
BluetoothAdapter：蓝牙适配器，针对蓝牙模块的操作，比如：关闭，打开，扫描等；
LeScanCallback：在蓝牙扫描过程中，发现一个设备，就会回调一次；
BluetoothDevice：代表一个远程的蓝牙设备
BluetoothGatt：代表一个Bluetooth GATT Profile，用来控制蓝牙开关，和特征的读写等；
BluetoothGattCallback：这个可就厉害了，针对蓝牙的连接状态，读写等操作，这里都会有相应的回调；
BluetoothGattService：表示一个服务；
BluetoothGattCharacteristic：表示一个特征；
BluetoothGattDescriptor：表示一个描述；
以上就是我们开发BLE所需要的API了，下面我们就动手来使用这些API。

实战

启用/关闭蓝牙

/*** 初始化蓝牙适配器*/
public void init(){//获取蓝牙适配器BluetoothManager manager = (BluetoothManager)mContext.getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);mBluetoothAdapter = manager.getAdapter();
}/*** 打开蓝牙*/
public void open() {if (mBluetoothAdapter != null && !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {//不提示直接打开//mBluetoothAdapter.enable();//提示是否打开Intent intent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);mContext.startActivity(intent);}
}/*** 关闭蓝牙*/
public void close() {if (mBluetoothAdapter != null) {mBluetoothAdapter.disable();}
}

打开蓝牙有2种方式，一种直接打开，一种是询问用户是否打开，在测试过程中，发现有些机型（例如三星S4）即使使用第一种方式打开，也同样会询问，所以使用了第二种方式，这也是google官方推荐的打开方式。

扫描设备

/*** 扫描设备，定义10秒后自动停止*/
public void scan(){if(mBluetoothAdapter !=null){mHandler.postDelayed(new Runnable() {@Overridepublic void run() {mBluetoothAdapter.stopLeScan(mScanCallback);}},10000);mBluetoothAdapter.startLeScan(mScanCallback);}
}/*** 扫描回调接口*/
private LeScanCallback mScanCallback = new LeScanCallback() {@Overridepublic void onLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {Log.d("ble",device.getName()+"_"+ device.getAddress());}
};

连接/断开设备

当扫描到设备以后，选择一个设备进行连接：

/*** 连接设备*/
public void connect(BluetoothDevice device) {if (device != null) {mBluetoothGatt = device.connectGatt(mContext, false, mGattCallback);}
}private BluetoothGattCallback mGattCallback = new BluetoothGattCallback() {@Overridepublic void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {Log.d("ble","设备已连接");//链接成功发现服务gatt.discoverServices();}else if(newState== BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED){Log.d("ble","设备已断开");}}@Overridepublic void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {super.onCharacteristicRead(gatt, characteristic, status);Log.d("ble","读取特征值回调");}@Overridepublic void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {super.onCharacteristicChanged(gatt, characteristic);Log.d("ble","特征值改变回调");}@Overridepublic void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {super.onServicesDiscovered(gatt, status);Log.d("ble","发现服务回调");}
};/*** 断开设备*/
public void disConnect() {if (mBluetoothGatt != null) {mBluetoothGatt.disconnect();}
}

连接上蓝牙设备之后，在开始和蓝牙设备交互之前要先发现服务，否则我们是无法获取服务、特征和描述的，只需要调用BluetoothGatt.discoverServices()方法即可。

开始通信

与蓝牙进行通信，首先需要知道蓝牙Service的UUID，Characteristic的UUID，Characteristic的属性又分为可读，可写，通知等，可以通过BluetoothGattCharacteristic.getProperties()判断，这些UUID应该都是由硬件商提供，否则程序无法与蓝牙通信。下面开始贴代码：

/*** 接收特征值   在 {@link #mGattCallback} 的 onCharacteristicChanged 回调** @param sUUID  服务UUID* @param cUUID  特征UUID* @param dUUID  描述UUID* @param enable 是否启用* @return true成功，false失败*/
public boolean receiveCharacteristic(String sUUID, String cUUID, String dUUID, boolean enable) {if (mBluetoothGatt != null) {BluetoothGattService service = mBluetoothGatt.getService(UUID.fromString(sUUID));if (service != null) {BluetoothGattCharacteristic characteristic = service.getCharacteristic(UUID.fromString(cUUID));mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, enable);if (enable) {  //监听需要设置描述BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristic.getDescriptor(UUID.fromString(dUUID));if (descriptor != null) {descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);if (mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor)) {return true;} else {return false;}} else {return false;}}return true;} else {return false;}} else {return false;}
}/*** 读取特征值数据  在{@link #mGattCallback}中的  onCharacteristicRead 回到获取结果** @param sUUID 服务UUID* @param cUUID 特征UUID* @return true成功，false失败*/
public boolean readCharacteristic(String sUUID, String cUUID) {if (mBluetoothGatt != null) {BluetoothGattService service = mBluetoothGatt.getService(UUID.fromString(sUUID));if (service != null) {BluetoothGattCharacteristic characteristic = service.getCharacteristic(UUID.fromString(cUUID));if (characteristic != null) {return mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic);} else {return false;}} else {return false;}} else {return false;}
}/*** 写入特征值** @param sUUID 服务UUID* @param cUUID 特征UUID* @param data  写入值* @return true成功，false失败*/
public boolean writeCharacteristic(String sUUID, String cUUID, byte[] data) {if (mBluetoothGatt != null) {BluetoothGattService service = mBluetoothGatt.getService(UUID.fromString(sUUID));if (service != null) {BluetoothGattCharacteristic characteristic = service.getCharacteristic(UUID.fromString(cUUID));if (characteristic != null) {return writeValue(characteristic, data);} else {return false;}} else {return false;}} else {return false;}
}private boolean writeValue(BluetoothGattCharacteristic characteristic, byte[] data) {//写入值boolean ret = false;if (data == null) {return false;}int length = data.length;if (length <= dataBufferSize) {characteristic.setValue(data);ret = mBluetoothGatt.writeCharacteristic(characteristic);} else {int count = 0;int offset = 0;while (offset < length) {if ((length - offset) < dataBufferSize) {count = length - offset;} else {count = dataBufferSize;}byte tempArray[] = new byte[count];System.arraycopy(data, offset, tempArray, 0, count);characteristic.setValue(data);ret = mBluetoothGatt.writeCharacteristic(characteristic);if (!ret) {return ret;}offset = offset + count;}}return ret;
}

蓝牙的监听和读取都是异步操作，BluetoothGattCallback 中有很多方法可以重写实现回调，有兴趣的可以试试。

总结

在监听特征值的时候，除了需要服务和特征的UUID，android还需要描述的UUID，往描述里写入值后才能监听到，我做IOS的同事则说IOS不需要描述的UUID，不知道为何，期待大神给出答案。

另外：本文中读取特征值的代码没有实际测试过，因为手中的硬件没有相应的特征，有条件的可以测试一下，如果错误请指正。

最后，完整代码如下：

package com.elf.demo.bluetooth;import android.annotation.TargetApi;
import android.bluetooth.BluetoothAdapter;
import android.bluetooth.BluetoothAdapter.LeScanCallback;
import android.bluetooth.BluetoothDevice;
import android.bluetooth.BluetoothGatt;
import android.bluetooth.BluetoothGattCallback;
import android.bluetooth.BluetoothGattCharacteristic;
import android.bluetooth.BluetoothGattDescriptor;
import android.bluetooth.BluetoothGattService;
import android.bluetooth.BluetoothManager;
import android.bluetooth.BluetoothProfile;
import android.content.Context;
import android.content.Intent;
import android.os.Handler;
import android.util.Log;import java.util.UUID;/*** ble帮助类* Created by Lidong on 2016/6/5.*/
@TargetApi(18)
public class BLEHelper {private static final int dataBufferSize = 20;protected Context mContext;protected BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;protected BluetoothGatt mBluetoothGatt;private Handler mHandler;public BLEHelper(Context context) {mContext = context;mHandler = new Handler();}/*** 初始化蓝牙适配器*/public void init() {//获取蓝牙适配器BluetoothManager manager = (BluetoothManager)mContext.getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);mBluetoothAdapter = manager.getAdapter();}/*** 打开蓝牙*/public void open() {if (mBluetoothAdapter != null && !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {//不提示直接打开//mBluetoothAdapter.enable();//提示是否打开Intent intent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);mContext.startActivity(intent);}}/*** 关闭蓝牙*/public void close() {if (mBluetoothAdapter != null) {mBluetoothAdapter.disable();}}/*** 扫描设备，定义10秒后自动停止*/public void scan() {if (mBluetoothAdapter != null) {mHandler.postDelayed(new Runnable() {@Overridepublic void run() {mBluetoothAdapter.stopLeScan(mScanCallback);}}, 10000);mBluetoothAdapter.startLeScan(mScanCallback);}}/*** 扫描回调接口*/private LeScanCallback mScanCallback = new LeScanCallback() {@Overridepublic void onLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {Log.d("ble", device.getName() + "_" + device.getAddress());}};/*** 连接设备*/public void connect(BluetoothDevice device) {if (device != null) {mBluetoothGatt = device.connectGatt(mContext, false, mGattCallback);}}private BluetoothGattCallback mGattCallback = new BluetoothGattCallback() {@Overridepublic void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {Log.d("ble", "设备已连接");//链接成功发现服务gatt.discoverServices();} else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {Log.d("ble", "设备已断开");}}@Overridepublic void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {super.onCharacteristicRead(gatt, characteristic, status);Log.d("ble", "读取特征值回调");}@Overridepublic void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {super.onCharacteristicChanged(gatt, characteristic);Log.d("ble", "特征值改变回调");}@Overridepublic void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {super.onServicesDiscovered(gatt, status);Log.d("ble", "发现服务回调");}};/*** 断开设备*/public void disConnect() {if (mBluetoothGatt != null) {mBluetoothGatt.disconnect();}}/*** 接收特征值   在 {@link #mGattCallback} 的 onCharacteristicChanged 回调** @param sUUID  服务UUID* @param cUUID  特征UUID* @param dUUID  描述UUID* @param enable 是否启用* @return true成功，false失败*/public boolean receiveCharacteristic(String sUUID, String cUUID, String dUUID, boolean enable) {if (mBluetoothGatt != null) {BluetoothGattService service = mBluetoothGatt.getService(UUID.fromString(sUUID));if (service != null) {BluetoothGattCharacteristic characteristic = service.getCharacteristic(UUID.fromString(cUUID));mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, enable);if (enable) {  //监听需要设置描述BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristic.getDescriptor(UUID.fromString(dUUID));if (descriptor != null) {descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);if (mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor)) {return true;} else {return false;}} else {return false;}}return true;} else {return false;}} else {return false;}}/*** 读取特征值数据  在{@link #mGattCallback}中的  onCharacteristicRead 回到获取结果** @param sUUID 服务UUID* @param cUUID 特征UUID* @return true成功，false失败*/public boolean readCharacteristic(String sUUID, String cUUID) {if (mBluetoothGatt != null) {BluetoothGattService service = mBluetoothGatt.getService(UUID.fromString(sUUID));if (service != null) {BluetoothGattCharacteristic characteristic = service.getCharacteristic(UUID.fromString(cUUID));if (characteristic != null) {return mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic);} else {return false;}} else {return false;}} else {return false;}}/*** 写入特征值** @param sUUID 服务UUID* @param cUUID 特征UUID* @param data  写入值* @return true成功，false失败*/public boolean writeCharacteristic(String sUUID, String cUUID, byte[] data) {if (mBluetoothGatt != null) {BluetoothGattService service = mBluetoothGatt.getService(UUID.fromString(sUUID));if (service != null) {BluetoothGattCharacteristic characteristic = service.getCharacteristic(UUID.fromString(cUUID));if (characteristic != null) {return writeValue(characteristic, data);} else {return false;}} else {return false;}} else {return false;}}private boolean writeValue(BluetoothGattCharacteristic characteristic, byte[] data) {//写入值boolean ret = false;if (data == null) {return false;}int length = data.length;if (length <= dataBufferSize) {characteristic.setValue(data);ret = mBluetoothGatt.writeCharacteristic(characteristic);} else {int count = 0;int offset = 0;while (offset < length) {if ((length - offset) < dataBufferSize) {count = length - offset;} else {count = dataBufferSize;}byte tempArray[] = new byte[count];System.arraycopy(data, offset, tempArray, 0, count);characteristic.setValue(data);ret = mBluetoothGatt.writeCharacteristic(characteristic);if (!ret) {return ret;}offset = offset + count;}}return ret;}
}