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導(dǎo)語：
不知不覺從事 iOS 低功耗藍牙開發(fā)也很長一段時間了轻姿，一直沒時間來的及把自己關(guān)于這方面的學(xué)習(xí)和收獲寫下來犁珠，最近項目迭代更新上線完，有點業(yè)余時間互亮，抓緊時間總結(jié)一下犁享，說這是與同階段的小伙伴們之間的交流也好，是給后來的小伙伴的掉坑經(jīng)驗也好豹休。畢竟時間是擠出來的炊昆！做技術(shù)的人一般都有一個很開放的心態(tài)！
現(xiàn)在我們都知道威根，很多智能硬件設(shè)備都已經(jīng)集成了低功耗藍牙模塊凤巨，這樣我們就可以開發(fā)一個 iOS 或者 Mac APP 與它們進行交互。從 macOS 10.9 和 iOS 6 以后洛搀，Mac 和 iOS 設(shè)備就支持 低功耗藍牙技術(shù)了敢茁，我們可以通過 CoreBluetooth 這個框架與底層的各種藍牙協(xié)議棧進行交互，比如 GATT留美、ATT 和 L2CAP 等彰檬。
與底層交互的過程如下圖所示：
開始下文之前，我們需要了解幾個概念谎砾。對藍牙不夠了解的可以看一下維基百科關(guān)于藍牙的簡介逢倍。
Bluetooth 4.0: 藍牙 4.0 是 Bluetooth SIG 于2010年7月7日推出的新的規(guī)范，其最重要的特性是功耗低景图，省電较雕！
BLE: Bluetooth low energy wireless technology,也就是低功耗無線藍牙技術(shù)。
簡單了解 CoreBluetooth
BLE 是什么挚币？
BLE 是關(guān)于藍牙4.0 的詳細說明亮蒋，它定義了一套用于低功耗設(shè)備之間通信的協(xié)議扣典。而CoreBluetooth 則是對 BLE 協(xié)議棧的抽象。也就是說宛蚓，它隱藏了許多底層的詳細實現(xiàn)細節(jié)激捏，這樣對我們開發(fā)者來說设塔，開發(fā)一個 APP 與 BLE 設(shè)備進行交互將會很便捷凄吏。
兩個核心角色 Central 和 Peripheral
CoreBluetooth 中最關(guān)鍵的兩個角色就是 Central(中心) 和 Peripheral（周邊）, Peripheral 一般是提供數(shù)據(jù)的一方，而 Central 一般獲取 Peripheral 提供的數(shù)據(jù)然后來完成特定的任務(wù)闰蛔。舉個例子痕钢，一個集成 BLE 的數(shù)字室溫計可能提供房間中的實時溫度，我們通過 APP 就可以讀取序六、分析和顯示房間中的溫度任连。
Peripheral 通過向空中廣播數(shù)據(jù)的方式來使我們能感知到它的存在。Central 通過掃描搜索來發(fā)現(xiàn)周圍正在廣播數(shù)據(jù)的 Peripheral, 找到指定的 Peripheral 后例诀，發(fā)送連接請求進行連接随抠，連接成功后則與 Peripheral 進行一些數(shù)據(jù)交互， Peripheral 則會通過合適的方式對 Central 進行響應(yīng)繁涂。
CoreBluetooth 簡化常見藍牙任務(wù)
CoreBluetooth 對通用的藍牙任務(wù)進行了簡化處理拱她，你在 App 中通過 CoreBluetooth 來集成 BLE 功能將會變得簡單，如果你開發(fā)的 APP 遵循了 Centrals 的開發(fā)規(guī)范扔罪，CoreBluetooth 將會幫你處理與 Peripheral 的掃描秉沼、連接以及數(shù)據(jù)交互的過程，除此之外矿酵，通過 CoreBluetooth 將你的設(shè)備設(shè)置為 本地 Peripheral 也會很便捷唬复。
iOS APP 的狀態(tài)影響藍牙的行為
iOS APP 的狀態(tài)也會影響藍牙的行為，當你的 APP 在后臺運行或者處于暫停狀態(tài)中全肮，藍牙的行為將會受到影響敞咧。默認情況下，當你的 APP 在后臺運行時或者處于暫停狀態(tài)中辜腺，你的 APP 是不能與 BLE 進行數(shù)據(jù)通信的休建，也就是說，當 APP 后臺運行時哪自，你需要與 BLE 進行數(shù)據(jù)通信丰包，你需要聲明你的 APP 支持藍牙后臺運行模式，即使你聲明了支持后臺運行模式壤巷，藍牙在后臺運行模式下的數(shù)據(jù)處理方式也會變得不同邑彪，當開發(fā)你的 BLE APP 時，你需要注意這些不同點胧华。
即使 APP 在后臺運行時寄症，當系統(tǒng)內(nèi)存過低時也會殺掉 APP 的后臺進程宙彪，對于 iOS 7，CoreBluetooth 支持 Central 和 Peripheral 的狀態(tài)信息的保存和恢復(fù)有巧∈推幔可以通過這個功能來實現(xiàn)與 BLE 設(shè)備的長期交互。
通過恰當?shù)姆绞教岣哂脩趔w驗
CoreBluetooth 框架為你的 APP 與許多常見的 BLE 設(shè)備進行交互提供了交互接口篮迎，通過合理的利用和實踐將會提高用戶的體驗男图。
舉個例子，當你實現(xiàn) Central 或 Peripheral 的功能時甜橱，會利用設(shè)備攜帶的無線電廣播設(shè)備（Radio）向空中廣播信號逊笆，這樣就會影響到電池的續(xù)航時間，因此當你設(shè)計 APP 時岂傲，需要盡可能的減少 Radio 的使用頻率难裆。
深入 CoreBluetooth
重要提醒： 在 iOS 10以后，通過 CoreBluetooth 與 BLE 設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信時镊掖，必須在項目的Info.plist文件中包含關(guān)于NSBluetoothPerpheralUsageDescription的描述,否則會導(dǎo)致 APP 閃退乃戈，詳情見NSBluetoothPerpheralUsageDescription。
Central 和 Peripheral 的通信方式
在 BLE 通信中主要包含兩種角色：Central（中心）和 Peripheral（周邊）亩进，基于傳統(tǒng)的客戶-服務(wù)器架構(gòu)症虑，Peripheral 通常會提供其他設(shè)備需要的數(shù)據(jù)，Central 通常利用通過 Peripheral 獲取的信息來完成特定的任務(wù)镐侯，如圖所示侦讨，心率監(jiān)視器 提供數(shù)據(jù)給 Mac 或 iOS APP，然后來顯示用戶的心率數(shù)據(jù)苟翻。
Central 搜索和連接正在廣播數(shù)據(jù)的 Peripheral
Peripheral 以廣播數(shù)據(jù)包的形式廣播服務(wù)中的數(shù)據(jù)韵卤，廣播數(shù)據(jù)包指的是包含 Peripheral 有用信息的一個較小數(shù)據(jù)包，比如 Peripheral 的名字和主要功能數(shù)據(jù)崇猫。比如沈条，一個數(shù)字室溫計廣播的數(shù)據(jù)中可能包括當前室溫，對于 BLE诅炉，廣播是顯示它們存在的主要方式蜡歹。
如圖，對于一個 Central 來說涕烧，它能夠搜索和獲取到它想要的 Peripheral 的廣播信息月而。
Peripheral 是如何組織數(shù)據(jù)的
連接 Peripheral 的目的就是和 Peripheral 提供的數(shù)據(jù)進行交互，在你理解這一點后议纯，可以更好的明白 Peripheral 的數(shù)據(jù)組成結(jié)構(gòu)父款。
Peripheral 包含一個或多個 Service(服務(wù))和連接信號強度的有用信息。Service 可以理解成是一個完成指定功能的數(shù)據(jù)集合。舉個例子憨攒，一個心率監(jiān)測服務(wù)的功能就是可能就是從心率傳感器中讀取心率數(shù)據(jù)世杀。
Service 是由 Characteristic（特征） 組成的，Characteristic 為 Peripheral 的 Service 提供更詳細的信息肝集，舉個例子瞻坝，心率服務(wù)可能包含一個測量不同體位的心率數(shù)據(jù)的 Characteristic 和一個傳輸心率數(shù)據(jù)的 Characteristic，下圖所示的是一個心率監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)組成結(jié)構(gòu)杏瞻。
Central 與 Peripheral 的數(shù)據(jù)交互
當 Central 與 Peripheral 建立成功的連接后所刀，Central 可以發(fā)現(xiàn) Peripheral 提供的全系列的 Service 和 Characteristic，廣播數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)僅僅是可用服務(wù)的一小部分而已伐憾。
Central 可以通過讀取或?qū)懭?Service Characteristic 值的方式與 Service 進行交互勉痴。你的 APP 也許需要從數(shù)字室溫計中獲取當前室內(nèi)的溫度或者設(shè)置一個溫度值到數(shù)字室溫計中。
如何表示 Central树肃、Peripheral和 Peripheral 數(shù)據(jù)
BLE 通信過程中涉及到的主要角色和數(shù)據(jù)處理已經(jīng)簡單的集成到 CoreBluetooth 框架中了。
Central 方面的對象
當你通過本地 Central 與周邊 Peripheral 進行交互時瀑罗，你只需要調(diào)用 Central 方面的方法就可以了胸嘴，除非你設(shè)置一個本地 Peripheral，并用它來響應(yīng)其他的 Central 的交互請求斩祭，實際運用中劣像，你的藍牙處理大部分會在 Central 方面。
Local（本地） Central 和 Remote（遠程） Peripheral
在 Central 方面摧玫，用 CBCentralManager 對象來表示一個Local Central 設(shè)備耳奕，這個對象被用來管理 Remote Peripheral 設(shè)備（用 CBPeripheral 對象來表示），包括搜索和連接正在廣播數(shù)據(jù)的 Peripheral诬像。如圖所示的是 CoreBluetooth 框架中如何表示 Local Central 和 Remote Peripheral屋群。
用 CBService 和 CBCharacteristic 對象來表示 Peripheral 中的服務(wù)數(shù)據(jù)
當你與 Remote Peripheral 進行數(shù)據(jù)交互時，你將處理它的 Service 和 Characteristic坏挠，在 CoreBluetooth 框架中芍躏，用 CBService 對象來表示 Peripheral 中的服務(wù)，同樣地降狠，用 CBCharacteristic 對象來表示 Service 中的特征对竣。下圖所示的是 Remote Peripheral 的服務(wù)特征結(jié)構(gòu)樹。
Peripheral 方面的對象
對于 macOS 10.9 和 iOS 6榜配， Mac 和 iOS 設(shè)備可以實現(xiàn) BLE Peripheral 的功能否纬，如為其他設(shè)備（包括 Mac，iPhone蛋褥，和 iPad）提供數(shù)據(jù)临燃。當你遵循 Peripheral 的開發(fā)規(guī)范時，就可以調(diào)用 BLE 通信的 Peripheral 方面的方法。
Local（本地） Peripheral 和 Remote（遠程） Central
在 Peripheral 方面谬俄，一個 Local Peripheral 可以用 CBPeripheralManager 對象來表示柏靶，這個對象被用來管理發(fā)布包含的服務(wù)，包括組織構(gòu)建 Peripheral 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及向中心設(shè)備廣播數(shù)據(jù)溃论，Peripheral Manager 也對 Remote Central的讀寫交互請求做出響應(yīng)屎蜓。如圖所示的是一個 Local Peripheral 和 Remote Central。
用 CBMutableService 和 CBMutableCharacteristic 對象表示 LocalPeripheral 的數(shù)據(jù)
當你設(shè)置并與 Local Peripheral 進行數(shù)據(jù)交互時钥勋，你處理的是它的可變的 Service 和 Characteristic炬转，在 CoreBluetooth 框架中，用 CBMutableService 對象來表示 Local Peripheral 中的服務(wù)算灸，同樣地扼劈，用 CBMutableCharacteristic 對象來表示Local Peripheral 服務(wù)中的特征。下圖表示的是一個 Local Peripheral 中的服務(wù)特征結(jié)構(gòu)樹菲驴。
后續(xù)章節(jié)會進一步補充關(guān)于 BLE 開發(fā)的知識荐吵。
參考文獻
結(jié)束語
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