Android BLE 4.0 蓝牙开发流程与详解

简介

Android 4.3 (API18)引入支持BLE的central角色,提供包括API来发现 搜索,链接BLE设备,与传统蓝牙 （ClassicBluetooth）不同,BLE更加低功耗。

BLE详解

• GAP
  

  使profile与app建立连接，解决设备的发现和连接相关的服务，此外GAP也会初始化安全相关的特色。

• Profile

  设备的配置文件,规定了一个设备在一个什么样的场景下做什么工作,比如,一个心脏跳动频率检测器, 在心脏跳动过快/过慢 将会进行什么工作就是由profile决定的,一个设备可以拥有多个profile.换句话说就是一个设备可以多种使用

• Generic Attribute Profile
  

  Generic Attribute Profile 是一个通用规范用于在BLE链路发送和接收被称为―Server和属性（Attributes）的数据片。在BLE中，由profile或者是Server所使用的所有类型的数据都称为characteristic。GATT是一个服务框架,底层是ATT协议。发生于两个设备间通过BLE连接进行交换的数据都需经过GATT子程序处理 ,ATT/GATT协议把Server、 Characteristic对应的数据保存在表中，一次查找表使用16 bit ID(UUID)作为每一项的索引实现数据的查找,设备 目前所有的低功耗应用 profile都是基于GATT
  GATT连接是独占的。也就是一个 BLE 外设同时只能被一个中心设备连接。一旦外设被连接，它就会马上停止广播，这样它就对其他设备不可见了。当设备断开，它又开始广播。寻找新的设备

• 总结

  开发BLE相关应用程序，真正接触的是GAP和GATT，GAP是建立连接的协议(APP和Profile)，GATT用来数据传送的协议。Android已经使用GAP实现了设备和应用程序的链接,我们开发时只需要根据GATT的协议来解析获取传输数据就OK

• 简陋的关系图.

  
  
  

  GATTprofile.png

• BLE特点
  

  一个低功耗蓝牙（ble）可以包括多个Profile(这个图中没有画出)
  一个Profile中有多个Service 方法 : BluetoothGatt.getService(UUID,BluetoothGatt);
  一个Service中有多个Characteristic 方法 :Service.getCharacteristic(UUID,Service)
  一个Characteristic中包括一个value和多个Descriptor 方法 :Characteristic.getDescriptor (UUID,Characteristic);
  注: 以上都是通过特定的UUID(和设备方约定key)来查找相应的对象事物
  

• 开发流程(简陋的流程关系图)

  
  
  

  BluetoothManager流程简略解析.png
  • 添加BLE权限
    • 蓝牙权限

- Android M(6.0)需要添加定位权限(动态判断)

这里是个坑,因为没有定位权限,根本不能扫描,而小米手机的权限系统被小米改了,定位权限根本拿不到拒绝的回调.弹出询问用户是否同意使用权限时,点了拒绝,小米的定位权限里也认为是同意了此全新,拿不到拒绝权限的回调,也就无法对用户拒绝时做出合理操作.我的做法是,判断是否是小米手机,如果是,则在扫描之前先弹出一个dialog提示框 ,提示用户一定要同意定位权限,不然这个app所有功能将使用不了

• 判断当前app版本是否支持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)) 
{  
 // 广播 或者eventBus 发出通知 做出不支持蓝牙的通知
}

• 获取BluetoothManager(BLE管理类)
  BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
• 获取BluetoothAdapter(控制扫描或者暂停或者设备信息的adapter)
  BluetoothAdapter bluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
• 开始搜寻蓝牙设备或者暂停搜索(由于扫描设备耗电量大,扫描设备时需要遵守如下原则)
  • 只要找到了所需要的设备,立刻停止扫描
  • 需要设定一个扫描时间,有可能设备已经离开可扫描到的范围,达到一定的时间没有扫描到,则停止扫描

private void scanLeDevice(final boolean enable) {   
// 如果当前是没有扫描状态,开始扫描
if (enable) {   
          //定位权限申请
          PermissionUtils.askLocationInfo(this,new PermissionUtils.PermissionListener() {        
             @Override       
               public void onGranted() {        
            //权限申请成功
                  //首先先发送延迟消息, SCAN_PERIOD=10000后停止扫描设备
                    handler.postDelayed(new Runnable() {       
                      @Override            
                       public void run() {             
                            scanning = false;               
                             // 停止扫描设备         
                           bleService.scanLeDevice(!enable);         
                      }          
                    } ,SCAN_PERIOD);      
                
                       scanning = true;      
                      // 开始扫描设备   leScanCallback 扫描设备的回调
                    bluetoothAdapter.startLeScan(leScanCallback);
   }        
                       @Override        
                     public void onDenied(String[] permissions, String permissionDesc, boolean isCancle, int requestCode) {     
                      // 权限申请失败, 弹出申请失败的提示框,提醒用户需要定位权限
              }                                      
 });  
              } else {   
                      // 如果当前处于扫描状态,停止扫描
                         scanning = false;  
                      // 停止扫描设备 
                     bluetoothAdapter.stopLeScan(leScanCallback);
           
        }   
     }
  }

• BluetoothAdapter. LeScanCallback(扫描/暂停设备的回调)

//设备扫描回调
private BluetoothAdapter.LeScanCallback leScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
           @Override  
           public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {
            // BluetoothDevice  BLE设备的对象 说明发现了设备, 来到这里就需要使用设备连接GATT Server 连接上之后就可以作出获取数据和传输数据的操作.
            }
}

• 连接设备.
  

  BluetoothDevice.connectGatt()方法,BluetoothDevice(即是扫描成功LeScanCallback拿到的device对象), 此方法需要三个参数:
  一个Context 对象，一个autoConnect（布尔值，表示是否自动连接到BLE装置）和BluetoothGattCallback
  此方法返回一个BluetoothGatt实例，应用程序可进行GATT client操作。调用者（Android应用程序）是GATT client。该 BluetoothGattCallback是用来提供结果给client，例如 设备连接GattServer 的成功失败,或者是读取写入GATT数据的回调
  

• 连接设备回调拿到BluetoothGatt GATTclient 对象

//设备连接成功后的回调
private final BluetoothGattCallback gattCallback = new BluetoothGattCallback() { 
      @Override  
      // 连接设备状态的改变
        public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {    

            if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {    
              // 连上了新的设备
              } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {   
               // 设备断开
              gatt.close();    
          }  
     }  
       @Override  
    // 发现了新的设备
         public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) { 
             if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {   
          //    发现新的设备,订阅Characteristic的值是否有改变,如果有改变则做出相应的处理
           // enableNotification(gatt, ServerUUID, 订阅的Characteristic的UUID) 视情况是否要实时监听某一种数据而决定是否订阅
            BluetoothGattService service = getService(ServerUUID, gatt);    
            BluetoothGattCharacteristic readChar = getCharacteristic(CharacteristicUUID, BluetoothGattService);
            gatt.setCharacteristicNotification(readChar, true);
            //返回一个boolean 表示是否订阅成功
         }  
       }  
         @Override 
        public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic,   int status) {         
            // 主动读取 Characteristic  里面的数据  ,来到这里则可以解析需要的数据了
               if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {  
           }   
}   
          @Override  
         public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic)    {            
                      //当Characteristic里面的数据发生改变的时候 走这个回调方法 也就是onServicesDiscovered在订阅Characteristic的监听 
                      // 比如一些需要实时知道的数据,气温,心跳等等
}};

**注意**

由于我这个工程的数据只存在Characteristic当中并且只关注 Characteristic当中的数据是否有发生变化,并没有关注Characteristic的Descriptor 的数据,如果开发同学需要用到Descriptor 当中的数据 BluetoothGattCallback 方法当中也有相应的回调,也有相应的订阅的监听数据变化的方法.

最后

当以上操作遇到任何一种异常时,必须要停止蓝牙的连接,以免造成ARM
开发流程相对简单.也是之前学习的时候收获的一些东西,花点时间分享出来,希望可以给予开发同学一些帮助,由于各个开发项目的不同的情况太多,这里也没有给出相应的代码,只是说明了一下流程和概念.下一篇写一下解析数据,和BLE空中升级.