Android Ble蓝牙开发总结

前言

本文总结了ble的搜索，连接，读写操作。以及在开发过程中可能遇到的坑。

首先我们需要知道，什么是ble。

蓝牙发展至今经历了8个版本的更新。1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1、4.2。那么在1.x~3.0之间的我们称之为传统蓝牙，4.x开始的蓝牙我们称之为低功耗蓝牙也就是蓝牙ble。
蓝牙BLE相对于传统蓝牙的优点：最大化的待机时间、快速连接和低峰值的发送/接收功耗。应用区别：BLE低功耗蓝牙一般多用在蓝牙数据模块，拥有极低的运行和待机功耗，使用一粒纽扣电池可连续工作数年之久；BT经典蓝牙模块多用在蓝牙音频模块，音频需要大码流的数据传输更适合使用。
1、蓝牙BLE的发送和接受任务会以最快的速度完成，完成之后蓝牙BLE会暂停发射无线（但是还是会接受），等待下一次连接再激活;而传统蓝牙是持续保持连接。
2、广播信道（为保证网络不互相干扰而划分）仅有3个，而传统蓝牙是32个。
3、蓝牙低能耗技术“完成”一次连接(即扫描其它设备、建立链路、发送数据、认证和适当地结束)只需3ms。而标准蓝牙技术完成相同的连接周期需要数百毫秒。
4、蓝牙低能耗技术使用非常短的数据包，标准蓝牙技术使用的数据包长度较长。

ble的相关概念

Generic Attribute Profile (GATT)

通过BLE连接，读写属性类小数据的Profile通用规范。现在所有的BLE应用Profile都是基于GATT的。
Profile可以理解为一种规范，一个标准的通信协议，其存在于手机中，蓝牙组织规定了一些标准的profile:HID OVER GATT ,防丢器等，每个profile中包含了多个service。

Attribute Protocol (ATT)

GATT是基于ATT Protocol的。ATT针对BLE设备做了专门的优化，具体就是在传输过程中使用尽量少的数据。每个属性都有一个唯一的UUID，属性将以characteristics and services的形式传输。

Service

可以理解为一个服务，这里要区分的是BluetoothServer，一个是服务，一个是服务器端。在BLE从机中有多个服务，电量信息，系统服务信息等，每一个service中包含了多个characteristic特征值，每一个具体的characteristic特征值才是BLE通信的主题。 Characteristic的集合。例如一个service叫做“Heart Rate Monitor”，它可能包含多个Characteristics，其中可能包含一个叫做“heart rate measurement”的Characteristic。

Characteristic

Characteristic可以理解为一个数据类型，它包括一个value和0至多个对次value的描述（Descriptor）。通过操作Characteristic可以实现Ble的数据传输。

Descriptor

对Characteristic的描述，例如范围、计量单位等。

UUID（统一标识码）

service和characteristic均需要这个唯一的UUID进行标识。UUID可以双方自定义，例如客户端访问服务器端的写characteristic，那么客户端就需要有服务器端定义的写characteristic UUID

这三部分都用UUID作为唯一标识符。UUID为这种格式：0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb。比如有3个Service，那么就有三个不同的UUID与Service对应。这些UUID都写在硬件里，我们通过BLE提供的API可以读取到，同时也可以自定义Application层的UUID。

他们关系可以总结如下：一个BLE终端可以包含多个Service，一个Service可以包含多个Characteristic，一个Characteristic包含一个value和多个Descriptor，一个Descriptor包含一个Value。

Characteristic是比较重要的，是手机与BLE终端交换数据的关键，读取设置数据等操作都是操作Characteristic的相关属性。

代码实现

1.权限设置

使用蓝牙必须先获取到相应的权限，因为需要使用BLE，所以Manifest中需要加入以下权限及说明，在6.0上面需要使用BLE蓝牙，我们还需要加上LOCATION权限

<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" />
<uses-featureandroid:name="android.hardware.bluetooth_le"android:required="true" />

2.检查设备蓝牙状态

判断当前设备是否支持蓝牙，并且是否开启蓝牙，如果支持且没有打开则需要开启蓝牙，要是不支持蓝牙，那就不用继续看了，直接说做不了就行了。

   mBluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(BLUETOOTH_SERVICE);mBluetoothAdapter = mBluetoothManager.getAdapter();if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {Intent intent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);startActivityForResult(intent, 0);}

3.搜索蓝牙设备

mBluetoothAdapter.startLeScan(scanCallback);
BluetoothAdapter.LeScanCallback scanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {@Overridepublic void onLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {Log.e(TAG, "run: scanning..." + device.getName());if (device.getName() != null && !device.getName().equals("null") && !mDatas.contains(device)) {//展示当前搜索到的蓝牙设备}}};

4.获取蓝牙设备特征值

private void initServiceAndChara() {List<BluetoothGattService> bluetoothGattServices = mBluetoothGatt.getServices();for (BluetoothGattService bluetoothGattService : bluetoothGattServices) {List<BluetoothGattCharacteristic> characteristics = bluetoothGattService.getCharacteristics();for (BluetoothGattCharacteristic characteristic : characteristics) {int charaProp = characteristic.getProperties();if ((charaProp & BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_READ) > 0) {read_UUID_chara = characteristic.getUuid();read_UUID_service = bluetoothGattService.getUuid();Log.e(TAG, "read_chara=" + read_UUID_chara + "----read_service=" + read_UUID_service);}if ((charaProp & BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITE) > 0) {write_UUID_chara = characteristic.getUuid();write_UUID_service = bluetoothGattService.getUuid();Log.e(TAG, "write_chara=" + write_UUID_chara + "----write_service=" + write_UUID_service);}
//                if ((charaProp & BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITE_NO_RESPONSE) > 0) {//                    write_UUID_chara = characteristic.getUuid();
//                    write_UUID_service = bluetoothGattService.getUuid();
//                    Log.e(TAG, "write_chara=" + write_UUID_chara + "----write_service=" + write_UUID_service);
//
//                }if ((charaProp & BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_NOTIFY) > 0) {notify_UUID_chara = characteristic.getUuid();notify_UUID_service = bluetoothGattService.getUuid();Log.e(TAG, "notify_chara=" + notify_UUID_chara + "----notify_service=" + notify_UUID_service);}if ((charaProp & BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_INDICATE) > 0) {indicate_UUID_chara = characteristic.getUuid();indicate_UUID_service = bluetoothGattService.getUuid();Log.e(TAG, "indicate_chara=" + indicate_UUID_chara + "----indicate_service=" + indicate_UUID_service);}}}}

5.连接蓝牙设备

    if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {mBluetoothGatt = bluetoothDevice.connectGatt(MainActivity.this,true, gattCallback, TRANSPORT_LE);} else {mBluetoothGatt = bluetoothDevice.connectGatt(MainActivity.this,true, gattCallback);}
private BluetoothGattCallback gattCallback = new BluetoothGattCallback() {/*** 断开或连接 状态发生变化时调用* */@Overridepublic void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {super.onConnectionStateChange(gatt, status, newState);Log.e(TAG, "onConnectionStateChange()");if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {//连接成功if (newState == BluetoothGatt.STATE_CONNECTED) {Log.e(TAG, "连接成功");isScaning = false;//发现服务gatt.discoverServices();}} else {//连接失败Log.e(TAG, "失败==" + status);mBluetoothGatt.close();isConnecting = false;}}/*** 发现设备（真正建立连接）* */@Overridepublic void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {super.onServicesDiscovered(gatt, status);//直到这里才是真正建立了可通信的连接isConnecting = false;Log.e(TAG, "onServicesDiscovered()---建立连接");//获取初始化服务和特征值initServiceAndChara();//订阅通知mHandler.post(new Runnable() {@Overridepublic void run() {setCharacteristicNotification(mBluetoothGatt.getService(indicate_UUID_service).getCharacteristic(indicate_UUID_chara), true);}});}/*** 读操作的回调* */@Overridepublic void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, final BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {super.onCharacteristicRead(gatt, characteristic, status);runOnUiThread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {Toast.makeText(MainActivity.this, "当前读取值：" + HexUtil.encodeHexStr(characteristic.getValue()), Toast.LENGTH_SHORT).show();}});Log.e(TAG, "onCharacteristicRead()" + HexUtil.encodeHexStr(characteristic.getValue()));}/*** 写操作的回调* */@Overridepublic void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {super.onCharacteristicWrite(gatt, characteristic, status);final byte[] value = characteristic.getValue();Log.e(TAG, "onCharacteristicWrite()  status=" + status + ",value=" + bytesToHex(value));   }/*** 接收到硬件返回的数据* */@Overridepublic void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {super.onCharacteristicChanged(gatt, characteristic);final byte[] data = characteristic.getValue();Log.e(TAG, "onCharacteristicChanged()" + bytesToHex(data));}};

6.蓝牙读写数据

  private void writeData() {BluetoothGattService service = mBluetoothGatt.getService(write_UUID_service);BluetoothGattCharacteristic charaWrite = service.getCharacteristic(write_UUID_chara);String content = etWriteContent.getText().toString();if (TextUtils.isEmpty(content)) {return;}byte[] body = content.getBytes();if (body.length > 20) {//数据大于个字节 分批次写入Log.e(TAG, "writeData: length=" + body.length);int num = 0;if (body.length % 20!= 0) {num = body.length / 20+ 1;} else {num = body.length / 20;}Log.e(TAG, "writeData: 需要" + num + "次");for (int i = 0; i < num; i++) {byte[] tempArr;if (i == num - 1) {tempArr = new byte[body.length - i * 20];System.arraycopy(body, i * 20, tempArr, 0, body.length - i * 20);} else {tempArr = new byte[20];System.arraycopy(body, i * 20, tempArr, 0,2017);}charaWrite.setValue(tempArr);mBluetoothGatt.writeCharacteristic(charaWrite);}} else {charaWrite.setValue(body);mBluetoothGatt.writeCharacteristic(charaWrite);}}
private void readData() {BluetoothGattCharacteristic characteristic = mBluetoothGatt.getService(read_UUID_service).getCharacteristic(read_UUID_chara);mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic);}

开发过程中可能遇到的坑

1.onCharacteristicChanged死活不回调
onServicesDiscovered回调后需要对相应的通道进行订阅。

setCharacteristicNotification(mBluetoothGatt.getService(indicate_UUID_service).getCharacteristic(indicate_UUID_chara), true);public void setCharacteristicNotification(BluetoothGattCharacteristic characteristic,boolean enabled) {if (mBluetoothAdapter == null || mBluetoothGatt == null) {return;}boolean notification = mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, enabled);//这里可以加入判断对指定的UUID值进行订阅List<BluetoothGattDescriptor> descriptors = characteristic.getDescriptors();for (BluetoothGattDescriptor descriptor : descriptors) {if (descriptor != null) {if ((characteristic.getProperties() & BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_NOTIFY) != 0) {boolean b = descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);} else if ((characteristic.getProperties() & BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_INDICATE) != 0) {boolean b = descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_INDICATION_VALUE);}mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor);}}}

工具类

//合并byte[ ] public static byte[] byteMerger(byte[] bt1, byte[] bt2) {byte[] bt3 = new byte[bt1.length + bt2.length];System.arraycopy(bt1, 0, bt3, 0, bt1.length);System.arraycopy(bt2, 0, bt3, bt1.length, bt2.length);return bt3;}//byte[ ] -->16进制字符串public static String byte2hex(byte[] buffer) {String h = "";for (int i = 0; i < buffer.length; i++) {String temp = Integer.toHexString(buffer[i] & 0xFF);if (temp.length() == 1) {temp = "0" + temp;}h = h + temp;}return h;}// 16进制字符串 -->byte[ ]public static byte[] hexStringToByte(String hex) {int len = (hex.length() / 2);byte[] result = new byte[len];char[] achar = hex.toCharArray();for (int i = 0; i < len; i++) {int pos = i * 2;result[i] = (byte) (toByte(achar[pos]) << 4 | toByte(achar[pos + 1]));}return result;}

结论

项目还在进行，以后继续填坑，结束！