Android低功耗蓝牙通讯

一、写在前面的话

一直想写一篇关于蓝牙与ble设备通讯的博客，但是一直也不知道从何下手，可能是之前思路不清晰吧，也就一直拖拖拖，拖到现在。最近又做到关于ble设备的项目了，在此总结一下吧。（如有不到位或者不太对的地方，希望各位多多指教）

二、关于蓝牙

蓝牙是一种短距的无线通讯技术，可实现固定设备、移动设备之间的数据交换。一般将蓝牙3.0之前的BR/EDR蓝牙称为传统蓝牙，而将蓝牙4.0规范下的BLE蓝牙称为低功耗蓝牙。
如图：
BLE是Bluetooth low energy的意思，属于蓝牙低功耗协议，Android4.3以上及苹果手机等现在都支持蓝牙BLE，主要面向传感器应用市场，进行短时间小数据传输，如健康领域：手机监测血压，体育：手机计步器等。
低功耗蓝牙通讯协议：

三、梳理整体逻辑（思路/步骤）

权限问题：先判断手机是否满足android4.3以上版本，再判断手机是否开启蓝牙。
搜索蓝牙：搜索蓝牙，回调接口中查看ble设备相关信息，一定时间停止扫描。
连接蓝牙：首先获取到ble设备的mac地址，然后调用connect()方法进行连接。
获取特征：蓝牙连接成功后，需要获取蓝牙的服务特征等，然后开启接收设置。
发送消息：writeCharacteristic()方法，发送数据给ble设备。
接收消息：通过蓝牙的回调接口中onCharacteristicRead()方法，接收蓝牙收的消息。
释放资源：断开连接，关闭资源。

四、具体实现

1、权限问题

step1、在AndroidManifest.xml中声明权限

<!-- 蓝牙所需权限 --><uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" /><uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />

第一个权限是允许程序连接到已配对的蓝牙设备。
第二个权限是允许程序发现和配对蓝牙设备。
因为只有在API18(Android4.3)以上的手机才支持ble开发，所以还要声明一个feature。

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

required为true时，应用只能在支持BLE的Android设备上安装运行
required为false时，Android设备均可正常安装运行，需要在代码运行时判断设备是否支持BLE。
注意：还得写上定位权限，要不然有的机型扫描不到ble设备。

    <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION"/><uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION"/>

step2、获取蓝牙适配器

  BluetoothManager  mBluetoothManager =(BluetoothManager)context.getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);BluetoothAdapter  mBluetoothAdapter = mBluetoothManager.getAdapter();

如果mBluetoothAdapter为空，是因为手机蓝牙不支持与ble设备通讯，换句话说就是安卓手机系统在4.3以下了。

step3、判断手机蓝牙是否被打开

mBluetoothAdapter.isEnabled()

如果返回true,这个时候就可以扫描了
如果返回false,这时候需要打开手机蓝牙。可以调用系统方法让用户打开蓝牙。

 Intent enable = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_DISCOVERABLE);startActivity(enable);

2、搜索蓝牙

step1、开始扫描

//10s后停止搜索
new Handler().postDelayed(new Runnable() {@Overridepublic void run() {mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);}}, 1000 * 10);UUID[] serviceUuids = {UUID.fromString(service_uuid)};
mBluetoothAdapter.startLeScan(serviceUuids, mLeScanCallback);

startLeScan中，第一个参数是只扫描UUID是同一类的ble设备，第二个参数是扫描到设备后的回调。
因为蓝牙扫描比较耗电，建议设置扫描时间，一定时间后停止扫描。
如果不需要过滤扫描到的蓝牙设备，可用mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);进行扫描。

step2、扫描的回调

//蓝牙扫描回调接口
private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback(){@Overridepublic void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {if (device.getName() == null) {return;}Log.e("--->搜索到的蓝牙名字：", device.getName());//可以将扫描的设备弄成列表，点击设备连接，也可以根据每个设备不同标识，自动连接。}};

3、连接蓝牙

step1、获取设备的mac地址，然后连接。

  //获取所需地址String mDeviceAddress = device.getAddress();BluetoothGatt mBluetoothGatt = device.connectGatt(context, false, mGattCallback);

step2、onConnectionStateChange()被调用

连接状态改变时，mGattCallback中onConnectionStateChange()方法会被调用，当连接成功时，需要调用 mBluetoothGatt.discoverServices();去获取服务。

step3、onServicesDiscovered()被调用

调用mBluetoothGatt.discoverServices();方法后，onServicesDiscovered（）这个方法会被调用，说明发现当前设备了。然后我们就可以在里面去获取BluetoothGattService和BluetoothGattCharacteristic。
下面就是mGattCallback回调方法。

    // BLE回调操作private BluetoothGattCallback mGattCallback = new BluetoothGattCallback() {@Overridepublic void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status,int newState){super.onConnectionStateChange(gatt, status, newState);if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {// 连接成功mBluetoothGatt.discoverServices();} else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {// 连接断开Log.d("TAG","onConnectionStateChange fail-->" + status);}}@Overridepublic void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {super.onServicesDiscovered(gatt, status);if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {//发现设备，遍历服务，初始化特征initBLE(gatt);} else {Log.d("TAG","onServicesDiscovered fail-->" + status);}}@Overridepublic void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status){super.onCharacteristicRead(gatt, characteristic, status);if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {// 收到的数据byte[] receiveByte = characteristic.getValue();}else{Log.d("TAG","onCharacteristicRead fail-->" + status);}}@Overridepublic void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic){super.onCharacteristicChanged(gatt, characteristic);//当特征中value值发生改变}/*** 收到BLE终端写入数据回调* @param gatt* @param characteristic* @param status*/@Overridepublic void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {super.onCharacteristicWrite(gatt, characteristic, status);if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {// 发送成功} else {// 发送失败}}@Overridepublic void onDescriptorWrite(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattDescriptor descriptor, int status) {super.onDescriptorWrite(gatt, descriptor, status);if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {}}@Overridepublic void onReadRemoteRssi(BluetoothGatt gatt, int rssi, int status) {super.onReadRemoteRssi(gatt, rssi, status);if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {}}@Overridepublic void onDescriptorRead(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattDescriptor descriptor, int status) {super.onDescriptorRead(gatt, descriptor, status);if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {}}};

4、获取特征

step1、ble设备相关的UUID

    //写通道uuidprivate static final UUID writeCharactUuid = UUID.fromString("0000fff6-0000-1000-8000-00805f9b34fb");//通知通道 uuidprivate static final UUID notifyCharactUuid =UUID.fromString( "0000fff7-0000-1000-8000-00805f9b34fb");

不同的ble设备的UUID不相同，请根据自己的设备初始化UUID。

step2、获取bluetoothGattCharacteristic（因为有的设备可能存在双服务的情况，所以这里遍历所有服务）

    //初始化特征public void initBLE(BluetoothGatt gatt) {if (gatt == null) {return;}//遍历所有服务for (BluetoothGattService BluetoothGattService : gatt.getServices()) {Log.e(TAG, "--->BluetoothGattService" + BluetoothGattService.getUuid().toString());//遍历所有特征for (BluetoothGattCharacteristic bluetoothGattCharacteristic : BluetoothGattService.getCharacteristics()) {Log.e("---->gattCharacteristic", bluetoothGattCharacteristic.getUuid().toString());String str = bluetoothGattCharacteristic.getUuid().toString();if (str.equals(writeCharactUuid)) {//根据写UUID找到写特征mBluetoothGattCharacteristic = bluetoothGattCharacteristic;} else if (str.equals(notifyCharactUuid)) {//根据通知UUID找到通知特征mBluetoothGattCharacteristicNotify = bluetoothGattCharacteristic;}}}}

step3、开启通知

设置开启之后，才能在onCharacteristicRead()这个方法中收到数据。

    mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(mGattCharacteristicNotify, true);

5、发送消息

    mGattCharacteristicWrite .setValue(sData);if (mBluetoothGatt != null) {mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(notifyCharactUuid , true);mBluetoothGatt.writeCharacteristic(mGattCharacteristicWrite );}

6、接收消息

接收到数据后，mGattCallback 中的onCharacteristicRead()这个方法会被调用。

 @Overridepublic void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status){super.onCharacteristicRead(gatt, characteristic, status);if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {// 收到的数据byte[] receiveByte = characteristic.getValue();}else{Log.d("TAG","onCharacteristicRead fail-->" + status);}}

7、释放资源

断开连接、关闭资源。

    public boolean disConnect() {if (mBluetoothGatt != null) {mBluetoothGatt.disconnect();mBluetoothGatt.close();mBluetoothGatt = null;return true;}return false;}

五、开发中踩过的坑

通知开启后，才能读到数据，否则读不到。
发送数据时，如果一包数据超过20字节，需要分包发送，一次最多发送二十字节。
接收数据时，一次最多也只接收20字节的数据，需要将接收到的数据拼接起来，在数据的结尾弄一个特定的标识，去判断数据是否接受完毕。
每次发送数据或者数据分包发送时，操作间要有至少15ms的间隔。
最近公司来了个新的蓝牙产品，发现获取不到需要的特征，后来打断点，发现他们蓝牙设备的通知特征根本没有，是他们给错协议了。。。所以建议各位开发的时候，如果一直连接失败，也可以查看一下写特征和通知特征是否为空，是不是卖家搞错了，协议和产品不匹配。（当然，这样马虎的卖家估计是少数）。
又补充来了！这个蓝牙如果出现扫描不到的情况，那是因为手机没有开启定位权限，清单文件中写上定位权限，代码中在动态获取下就OK了。

六、demo图示

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