Android BLE蓝牙4.0开发详解
这篇博客主要讲解 蓝牙 BLE 的用法。在讲解之前先讲一些概念性的东西，对于之前没接触过蓝牙开发，现在手上又有个蓝牙BLE项目需要做的人，先看下这些概念还是很重要的。因为我之前就是这样，之前没有接触过蓝牙方面的开发，然后来了个蓝牙的项目，于是就到网上百度了一番，于是有点茫然，产生了几点疑惑：
1：发现蓝牙有传统蓝牙和低功耗蓝牙（ble）之分。那么什么是传统蓝牙，什么又是低功耗蓝牙？之前又没做过蓝牙开发，我该用哪种方式去开发我这个项目？用最新的 方式的话，传统方式蓝牙开发我是不是该要先了解？
2：蓝牙到底有哪些版本？哪些版本称为传统蓝牙？哪些版本称为低功耗蓝牙？
3：传统蓝牙和低功耗蓝牙有什么区别？为什么低功耗蓝牙的出现使得智能能穿戴越来越流行？
带着这些疑问，我又进行了一番的搜索，先把概念搞清，在研究了几份代码，才渐渐弄明白，再开发项目。
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蓝牙我们应该很早就听过，最常见的就是原来我们偶尔通过手机上的蓝牙来传输文件。貌似在低功耗蓝牙出现之前，蓝牙我们使用的并不多，蓝牙的产品貌似也不是很多。2010年6月30号蓝牙技术联盟推出了低功耗蓝牙，经过几年的发展，市场上基于低功耗系列的硬件产品越来越多，开发硬件，软件的厂商，公司越来越多。
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，当然4.x版本的蓝牙也是向下兼容的。android手机必须系统版本4.3及以上才支持BLE API。低功耗蓝牙较传统蓝牙，传输速度更快，覆盖范围更广，安全性更高，延迟更短，耗电极低等等优点。这也是为什么近年来智能穿戴的东西越来越多，越来越火。还有传统蓝牙与低功耗蓝牙通信方式也有所不同，传统的一般通过socket方式，而低功耗蓝牙是通过Gatt协议来实现。若是之前没做过传统蓝牙开发，也是可以直接上手低功耗蓝牙开发的。因为它们在通信协议上都有所改变，关联不大。当然有兴趣的可以去下载些传统蓝牙开发的demo看看，在看看低功耗蓝牙的demo。两者的不同之处自然容易看出来。好了，我们下面开始讲低功耗蓝牙开发吧。低功耗蓝牙也叫BLE，下面都称之为BLE。
BLE分为三部分：Service，Characteristic，Descriptor。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。
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。
比如我有个BLE的硬件，我们可以用android 版本的light blue去连接上这个硬件，没有的话我文章底部提供了下载链接，不过它在android5.0以上跑不起来，大家也可以下载另外两个源码跑起来也可以连接上，不过这个android 版本的light blue最好用了。进入应用，就可以扫描到你的BLE设备，点击就会连接上，然后我们可以看到UUID列表，这里每一行的UUID都代表一个Service，再点击任意一行进去，又可以看到一个UUID列表，这里每一行的UUID都代表一个Characteristic，再点击任意一行进去，即可以操作这个Characteristic，比如写入数据或者读出数据等。
好了，那我们来根据代码讲解下吧。代码有上传，里面有Bluetooth4_3/BLEDemo/Android_Lightblue.apk。下面讲解的是根据代码Bluetooth4_3来讲解的。
1：首先在程序里我们要开启蓝牙权限
在应用程序manifest文件中添加如下代码，声明蓝牙权限。
如果你想声明你的应用程序只能在支持BLE的设备上运行，可以将下面声明包含进你的应用程序manifest文件中：
然而，如果你想让你的应用程序也能够在不支持BLE的设备上运行，你就应该将上面标签中的属性设置为required="false"。然后在运行的过程中使用PackageManager.hasSystemFeature()方法来判断设备是否支持BLE：
if (!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {
Toast.makeText(this, R.string.ble_not_supported, Toast.LENGTH_SHORT).show();
finish();
}2：判断设备是否支持蓝牙ble
// 检查当前手机是否支持ble 蓝牙,如果不支持退出程序
if (!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {
Toast.makeText(this, R.string.ble_not_supported, Toast.LENGTH_SHORT).show();
finish();
}
3：获取蓝牙适配器BluetoothAdapter
可以通过以下两种方式获取
final BluetoothManager bluetoothManager =(BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter(); //如果mBluetoothAdapter == null，说明设备不支持蓝牙4：弹出是否启用蓝牙的对话框
if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT);
}
@Override
protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) {
switch (requestCode) {
case REQUEST_ENABLE:
if (resultCode == Activity.REQUEST_ENABLE_BT) {
Toast.makeText(this, "蓝牙已启用", Toast.LENGTH_SHORT).show();
} else {
Toast.makeText(this, "蓝牙未启用", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
break;
}
}//也可以直接调用mBluetoothAdapter.enable()mBluetoothAdapter.disable()来启用禁用蓝牙。不过这种方式不会弹出询问对话框 5：搜索设备
private void scanLeDevice(final boolean enable) {
if (enable) {
// Stops scanning after a pre-defined scan period.
mHandler.postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mScanning = false;
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
}
}, SCAN_PERIOD); //10秒后停止搜索
mScanning = true;
mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback); //开始搜索
} else {
mScanning = false;
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);//停止搜索
}
}
//启动搜索的操作最好放在Activity的onResume里面或者服务里面，我有发现放在onCreate有时响应不及时6：搜索到设备会回调LeScanCallback接口
private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
@Override
public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {
runOnUiThread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//在这里可以把搜索到的设备保存起来
//device.getName();获取蓝牙设备名字
//device.getAddress();获取蓝牙设备mac地址
}
});
}
}; 7：选择一个设备进行连接。连接后会返回一个BluetoothGatt 类型的对象，这里定义为mBluetoothGatt。该对象比较重要，后面发现服务读写设备等操作都是通过该对象。
代码里建了一个service，里面封装了连接，读写设备等操作。连接是通过获取到的mac地址去进行连接操作就可以了。
public boolean connect(final String address) {
if (mBluetoothAdapter == null || address == null) {
Log.w(TAG,"BluetoothAdapter not initialized or unspecified address.");
return false;
}
// Previously connected device. Try to reconnect. (先前连接的设备。 尝试重新连接)
if (mBluetoothDeviceAddress != null&& address.equals(mBluetoothDeviceAddress)&& mBluetoothGatt != null) {
Log.d(TAG,"Trying to use an existing mBluetoothGatt for connection.");
if (mBluetoothGatt.connect()) {
mConnectionState = STATE_CONNECTING;
return true;
} else {
return false;
}
}
final BluetoothDevice device = mBluetoothAdapter.getRemoteDevice(address);
if (device == null) {
Log.w(TAG, "Device not found. Unable to connect.");
return false;
}
// We want to directly connect to the device, so we are setting the
// autoConnect
// parameter to false.
mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback); //该函数才是真正的去进行连接
Log.d(TAG, "Trying to create a new connection.");
mBluetoothDeviceAddress = address;
mConnectionState = STATE_CONNECTING;
return true;
}8：连接后会回调BluetoothGattCallback接口，包括读取设备，往设备里写数据及设备发出通知等都会回调该接口。其中比较重要的是BluetoothGatt。
private final BluetoothGattCallback mGattCallback = new BluetoothGattCallback() {
@Override //当连接上设备或者失去连接时会回调该函数
public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status,int newState) {
if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) { //连接成功
mBluetoothGatt.discoverServices(); //连接成功后就去找出该设备中的服务 private BluetoothGatt mBluetoothGatt;
} else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) { //连接失败
}
}
@Override //当设备是否找到服务时，会回调该函数
public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) { //找到服务了
//在这里可以对服务进行解析，寻找到你需要的服务
} else {
Log.w(TAG, "onServicesDiscovered received: " + status);
}
}
@Override //当读取设备时会回调该函数
public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
System.out.println("onCharacteristicRead");
if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
//读取到的数据存在characteristic当中，可以通过characteristic.getValue();函数取出。然后再进行解析操作。
//int charaProp = characteristic.getProperties();if ((charaProp | BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_NOTIFY) > 0)表示可发出通知。 判断该Characteristic属性
}
}
@Override //当向设备Descriptor中写数据时，会回调该函数
public void onDescriptorWrite(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattDescriptor descriptor, int status) {
System.out.println("onDescriptorWriteonDescriptorWrite = " + status + ", descriptor =" + descriptor.getUuid().toString());
}
@Override //设备发出通知时会调用到该接口
public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
if (characteristic.getValue() != null) {
System.out.println(characteristic.getStringValue(0));
}
System.out.println("--------onCharacteristicChanged-----");
}
@Override
public void onReadRemoteRssi(BluetoothGatt gatt, int rssi, int status) {
System.out.println("rssi = " + rssi);
}
@Override //当向Characteristic写数据时会回调该函数
public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
System.out.println("--------write success----- status:" + status);
};
}9：设备连接成功并回调BluetoothGattCallback接口里面的onConnectionStateChange函数，然后调用mBluetoothGatt.discoverServices();去发现服务。发现服务后会回调BluetoothGattCallback接口里面的 onServicesDiscovered函数，在里面我们可以获取服务列表。
public List getSupportedGattServices() {
if (mBluetoothGatt == null)
return null;
return mBluetoothGatt.getServices(); //此处返回获取到的服务列表
} 10：获取到服务列表后自然就是要对服务进行解析。解析出有哪些服务，服务里有哪些Characteristic，哪些Characteristic可读可写可发通知等等。
private void displayGattServices(List gattServices) {
if (gattServices == null)
return;
for (BluetoothGattService gattService : gattServices) { // 遍历出gattServices里面的所有服务
List gattCharacteristics = gattServices.getCharacteristics();
for (BluetoothGattCharacteristic gattCharacteristic : gattCharacteristics) { // 遍历每条服务里的所有Characteristic
if (gattCharacteristic.getUuid().toString().equalsIgnoreCase(需要通信的UUID)) {
// 有哪些UUID，每个UUID有什么属性及作用，一般硬件工程师都会给相应的文档。我们程序也可以读取其属性判断其属性。
// 此处可以可根据UUID的类型对设备进行读操作，写操作，设置notification等操作
// BluetoothGattCharacteristic gattNoticCharacteristic 假设是可设置通知的Characteristic
// BluetoothGattCharacteristic gattWriteCharacteristic 假设是可读的Characteristic
// BluetoothGattCharacteristic gattReadCharacteristic 假设是可写的Characteristic
}
}
}
} 11：可接收通知的UUID，设置其可以接收通知（notification）。下面函数参数为10中的gattNoticCharacteristic
public void setCharacteristicNotification(BluetoothGattCharacteristic characteristic, boolean enabled) {
if (mBluetoothAdapter == null || mBluetoothGatt == null) {
Log.w(TAG, "BluetoothAdapter not initialized");
return;
}
mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, enabled);
BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristic.getDescriptor(UUID
.fromString(SampleGattAttributes.CLIENT_CHARACTERISTIC_CONFIG));
if (descriptor != null) {
System.out.println("write descriptor");
descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);
mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor);
}
}12：可读的UUID。下面函数参数为10中的gattReadCharacteristic。readCharacteristic调用成功会回调步骤8中的onCharacteristicRead函数
public void readCharacteristic(BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
if (mBluetoothAdapter == null || mBluetoothGatt == null) {
Log.w(TAG, "BluetoothAdapter not initialized");
return;
}
mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic);
}13：可写的UUID。下面函数参数为10中的gattWriteCharacteristic。writeCharacteristic调用成功会回调步骤8中的onCharacteristicWrite函数
public void wirteCharacteristic(BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
if (mBluetoothAdapter == null || mBluetoothGatt == null) {
Log.w(TAG, "BluetoothAdapter not initialized");
return;
}
mBluetoothGatt.writeCharacteristic(characteristic);
}
14：一般硬件里读出写入的数据为二进制类型，所以要熟悉整型，字符串，二进制，十六进制等它们之间的转换。有时间的话再整理一份进制数据转换的。好了整个BLE的工作过程差不多就这些，剩下的就是看自己怎么去处理获取到的那些数据呈现到界面了。
代码说明： 下面是源码下载。源码里面有Bluetooth4_3/BLEDemo/Android_Lightblue.apk三个.前两个是BLE的demo。我们上面讲解的是基于Bluetooth4_3这个demo讲解的。BLEDemo 这个功能较Bluetooth4_3多一些，有兴趣的可以都看下。Android_Lightblue.apk是Android版的lightblue，在进行ble开发的时候用该app作为辅助工具还是不错的，功能较Bluetooth4_3 BLEDemo 这两个demo都强大。不过Android_Lightblue.apk在android5.0以上的版本手机上运行不起来，我也没有该app的源码。看看后面会不会有更新
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