Android ble低功耗藍牙開發(fā)-客戶端

什么是BLE(低功耗藍牙)

BLE(Bluetooth Low Energy蟹但，低功耗藍牙)是對傳統(tǒng)藍牙BR/EDR技術的補充略板。
盡管BLE和傳統(tǒng)藍牙都稱之為藍牙標準亭螟，且共享射頻攀例，但是嘉汰，BLE是一個完全不一樣的技術。
BLE不具備和傳統(tǒng)藍牙BR/EDR的兼容性摩疑。它是專為小數(shù)據(jù)率、離散傳輸?shù)膽枚O計的畏铆。
通信距離上也有改變雷袋，傳統(tǒng)藍牙的傳輸距離幾十米到幾百米不等，BLE則規(guī)定為100米辞居。

概述

在Android4.3（API等級18）平臺上開始支持低功耗藍牙中央設備角色楷怒，而且提供可供應用去發(fā)現(xiàn)服務、查詢服務和讀寫特性的相關API接口瓦灶。與傳統(tǒng)藍牙相比鸠删，低功耗藍牙的設計對電量消耗更低，這允許Android應用與其他的低功耗設備通信時對電量的需求更低贼陶，如距離傳感器刃泡、心率監(jiān)視器和醫(yī)療健康設備等等巧娱。

一、聲明BLE權限

為了在你的應用中使用藍牙功能畏陕，你必須聲明藍牙權限“android.permission.BLUETOOTH”窒百。你需要使用這個權限如執(zhí)行所有的藍牙通信早像，如請求連接，接受連接和傳輸數(shù)據(jù)老翘。

如果想要你的應用去初始化設備發(fā)現(xiàn)或者操縱藍牙設置，你還必須聲明“android.permission.BLUETOOTH_ADMIN”權限锻离。
在應用的AndroidManifest.xml文件中聲明藍牙權限铺峭。如：

   <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/>
   <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>

如果想要聲明你的應用僅對低功耗藍牙是有效的，在app的manifest中還應包含下面這句：

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

二汽纠、設置BLE

獲取 BluetoothAdapter

所有的藍牙活動都需要藍牙適配器卫键。BluetoothAdapter代表設備本身的藍牙適配器(藍牙無線）。整個系統(tǒng)只有一個藍牙適配器疏虫，而且你的app使用它與系統(tǒng)交互永罚。

  // Initializes Bluetooth adapter.
        final BluetoothManager bluetoothManager =
                (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
        if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2) {
            mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
        }

開啟藍牙

調(diào)用isEnabled())去檢測藍牙當前是否開啟。如果該方法返回false,藍牙被禁用卧秘。下面的代碼檢查藍牙是否開啟呢袱，如果沒有開啟，將顯示錯誤提示用戶去設置開啟藍牙

   // Ensures Bluetooth is available on the device and it is enabled. If not,
        // displays a dialog requesting user permission to enable Bluetooth.
        if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
            Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
            startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT);

        }

搜索藍牙設備

為了發(fā)現(xiàn)BLE設備翅敌，使用startLeScan())方法羞福。這個方法需要一個參數(shù)BluetoothAdapter.LeScanCallback。你必須實現(xiàn)它的回調(diào)函數(shù)蚯涮，那就是返回的掃描結(jié)果治专。因為掃描非常消耗電量，你應當遵守以下準則：
只要找到所需的設備遭顶，停止掃描张峰。
不要在循環(huán)里掃描，并且對掃描設置時間限制棒旗。以前可用的設備可能已經(jīng)移出范圍喘批，繼續(xù)掃描消耗電池電量。

 boolean mScanning   = false;
    int     SCAN_PERIOD = 1000;

    /**
     * 定時掃描
     *
     * @param enable
     */
    private void scanLeDevice(final boolean enable) {
        if (enable) {
            // Stops scanning after a pre-defined scan period.
            // 預先定義停止藍牙掃描的時間（因為藍牙掃描需要消耗較多的電量）
            mHandler.postDelayed(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    mScanning = false;
                    if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2) {
                        mBluetoothAdapter.stopLeScan(callback);
                    }
                }
            }, SCAN_PERIOD);
            mScanning = true;

            // 定義一個回調(diào)接口供掃描結(jié)束處理
            if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2) {
                mBluetoothAdapter.startLeScan(callback);
            }
        } else {
            mScanning = false;
            if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2) {
                mBluetoothAdapter.stopLeScan(callback);
            }
        }
    }

掃描回調(diào)--掃描到可用設備

 List<BluetoothDevice> mBluetoothDeviceList = new ArrayList<>();

    final BluetoothAdapter.LeScanCallback callback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
        @Override
        public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {

            if (device.getName() != null) {
                mBluetoothDeviceList.add(device);
                mMyBlueAdapter.notifyDataSetChanged();
            }

            Log.e(TAG, "run: scanning..." + device.getName() + "," + device.getAddress());
        }
    };

GATT連接

搜索結(jié)束后铣揉，我們可得到一個搜索結(jié)果 BluetoothDevice 饶深，它表示搜到的藍牙設備

 if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2) {
                    mBluetoothAdapter.stopLeScan(callback);
                    mBluetoothGatt = connectGatt.connectGatt(MainActivity.this, true, mBluetoothGattCallback);
 }
  • 可以建立一個GATT連接，它需要一個 回調(diào)mBluetoothGattCallback參數(shù)逛拱。
  • 在回調(diào)方法的 onConnectionStateChange 中敌厘，我們可以通過 status 判斷是否GATT連接成功
  • 在GATT連接建立成功后，我們調(diào)用 mBluetoothGatt.discoverServices() 方法 發(fā)現(xiàn)GATT服務朽合。
    如果搜到服務將會觸發(fā)onServicesDiscovered回調(diào)
 public BluetoothGatt mBluetoothGatt;

    //    狀態(tài)改變
    BluetoothGattCallback mBluetoothGattCallback = new BluetoothGattCallback() {
        @Override
        public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
            super.onConnectionStateChange(gatt, status, newState);

            Log.e(TAG, "onConnectionStateChange: thread "
                    + Thread.currentThread() + " status " + newState);
            if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2) {
                if (status != BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
                    String err = "Cannot connect device with error status: " + status;
                    // 當嘗試連接失敗的時候調(diào)用 disconnect 方法是不會引起這個方法回調(diào)的俱两，所以這里
                    //   直接回調(diào)就可以了饱狂。
                    gatt.close();
                    Log.e(TAG, err);
                    return;
                }

                if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
                    Log.e(TAG, "Attempting to start service discovery:" +
                            mBluetoothGatt.discoverServices());
                    Log.e(TAG, "connect--->success" + newState + "," + gatt.getServices().size());
                    setState(ConnectionState.STATE_CONNECTING);

                } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
                    Log.e(TAG, "Disconnected from GATT server.");

                    Log.e(TAG, "connect--->failed" + newState);
                    setState(ConnectionState.STATE_NONE);
                }
            }
        }

        @Override
        public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
            if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
                Log.e(TAG, "onServicesDiscovered received:  SUCCESS");
                setState(ConnectionState.STATE_CONNECTED);
                initCharacteristic();
                try {
                    Thread.sleep(200);//延遲發(fā)送，否則第一次消息會不成功
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            } else {
                Log.e(TAG, "onServicesDiscovered error falure " + status);
                setState(ConnectionState.STATE_NONE);
            }

        }

        @Override
        public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
            super.onCharacteristicWrite(gatt, characteristic, status);
            Log.e(TAG, "onCharacteristicWrite status: " + status);
        }

        @Override
        public void onDescriptorWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattDescriptor descriptor, int status) {
            super.onDescriptorWrite(gatt, descriptor, status);
            Log.e(TAG, "onDescriptorWrite status: " + status);
        }

        @Override
        public void onDescriptorRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattDescriptor descriptor, int status) {
            super.onDescriptorRead(gatt, descriptor, status);
            Log.e(TAG, "onDescriptorRead status: " + status);
        }

        @Override
        public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,
                                         BluetoothGattCharacteristic characteristic,
                                         int status) {
            Log.e(TAG, "onCharacteristicRead status: " + status);
        }

        @Override
        public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt,
                                            BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
            Log.e(TAG, "onCharacteristicChanged characteristic: " + characteristic);
            readCharacteristic(characteristic);
        }

    };

發(fā)現(xiàn)服務 （觸發(fā)onServicesDiscovered）

在發(fā)現(xiàn)服務后锋华，會觸發(fā) GATT回調(diào)的onServicesDiscovered 方法嗡官，我們需要在這里初始化我們的操作，包括：

  • 查看服務毯焕⊙苄龋或者便利查找指定的（和目標硬件UUID符合的）服務。
  • 獲得指定服務的特征 characteristicRead 纳猫、characteristicWrite
  • 訂閱“特征”發(fā)生變化的通知”
 public synchronized void initCharacteristic() {
        if (mBluetoothGatt == null)
            throw new NullPointerException();
        List<BluetoothGattService> services = mBluetoothGatt.getServices();
        Log.e(TAG, services.toString());
        BluetoothGattService service = mBluetoothGatt.getService(uuidServer);
        characteristicRead = service.getCharacteristic(uuidCharRead);
        characteristicWrite = service.getCharacteristic(uuidCharWrite);

        if (characteristicRead == null)
            throw new NullPointerException();
        if (characteristicWrite == null)
            throw new NullPointerException();
        mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristicRead, true);
        BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristicRead.getDescriptor(uuidDescriptor);
        if (descriptor == null)
            throw new NullPointerException();
        descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);
        mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor);

    }

訂閱“特征”發(fā)生變化的通知”

調(diào)用 mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification() 方法婆咸，傳入一個特征 characteristic 對象。
當這個特征里的數(shù)據(jù)發(fā)生變化（接收到數(shù)據(jù)了）芜辕，會觸發(fā) 回調(diào)方法的 onCharacteristicChanged 方法尚骄。我們在這個回調(diào)方法中讀取數(shù)據(jù)。

        mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristicRead, true);
        BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristicRead.getDescriptor(uuidDescriptor);
        if (descriptor == null)
            throw new NullPointerException();
        descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);
        mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor);

讀取數(shù)據(jù)

GATT的回調(diào)中有 onCharacteristicChanged 方法侵续，我們在這里可以獲得接收的數(shù)據(jù)
調(diào)用 characteristic.getValue() 方法倔丈，獲得字節(jié)

  public void readCharacteristic(BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
        if (mBluetoothAdapter == null || mBluetoothGatt == null) {
            Log.e(TAG, "BluetoothAdapter not initialized");
            return;
        }
        mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic);
        byte[] bytes = characteristic.getValue();
        String str = new String(bytes);
        mHandler.obtainMessage(READ_MESSAGE, str).sendToTarget();
        Log.e(TAG, "## readCharacteristic, 讀取到: " + str);
    }

寫入數(shù)據(jù)

寫入數(shù)據(jù)時，我們需要先獲得特征状蜗，特征存在于服務內(nèi)需五，一般在發(fā)現(xiàn)服務的 onServicesDiscovered 時，查找到特征對象轧坎。

  public void write(byte[] cmd) {
        Log.e(TAG, "write:" + new String(cmd));
        if (cmd == null || cmd.length == 0)
            return;
        //        synchronized (LOCK) {
        characteristicWrite.setValue(cmd);
        characteristicWrite.setWriteType(BluetoothGattCharacteristic.WRITE_TYPE_DEFAULT);
        mBluetoothGatt.writeCharacteristic(characteristicWrite);
        Log.e(TAG, "write:--->" + new String(cmd));
        //        }
    }

關閉藍牙連接

 /**
     * 關閉
     */
    public void close() {
        if (mBluetoothGatt == null) {
            return;
        }
        mBluetoothGatt.close();
        mBluetoothGatt = null;
        setState(ConnectionState.STATE_NONE);
    }

注意

調(diào)用 BluetoothGattCharactristic#setValue 傳入需要寫入的數(shù)據(jù)（藍牙最多單次1支持 20 個字節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸宏邮，如果需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大于這一個字節(jié)則需要分包傳輸）

static void performPeriodicTask( void )
{
  attHandleValueNoti_t noti;
  //dummy handle
  noti.handle = 0x2E;
  noti.len = 20;
  uint8 i;

  for (i= 0; i < 20; i++)
  {
    noti.value[i] = message_counter;
  }
  if (!(GATT_Notification(0, &noti, FALSE))) //if sucessful
  {
    message_counter++;
  }
}

Android ble低功耗藍牙開發(fā)-客戶端
Android ble低功耗藍牙開發(fā)-服務端

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源碼：

參考文章：

Android BLE 藍牙開發(fā)入門
Android BLE開發(fā)之Android手機與BLE終端通信

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