iOS蓝牙开发之学习笔记(Bluetooth/CoreBluetooth) 附Demo

前言

其实最近一直在研究iOS蓝牙开发CoreBluetooth，网上有关于iOS蓝牙开发一堆一堆的，本人也是想写个学习笔记，基本阐述一些蓝牙的基本概念以及常规用法。

iOS蓝牙框架介绍 (CoreBluetooth介绍)

iOS蓝牙开发之学习笔记(Bluetooth/CoreBluetooth) 附Demo_第1张图片

CoreBluetooth.jpeg

在iOS开发中，实现蓝牙通信的方法有两种。分别是GameKit.framework以及CoreBluetooth.framework，前者在iOS5后基本被淘汰。

在苹果文档中，写了Communicate with Bluetooth 4.0 low-energy devices，也就是说仅支持蓝牙4.0低功耗协议(BLE)。

对于iOS10以上的设备，苹果注明以下信息:

An iOS app linked on or after iOS 10.0 must include in its Info.plist file the usage description keys for the types of data it needs to access or it will crash. To access Bluetooth peripheral data specifically, it must include NSBluetoothPeripheralUsageDescription.

也就是说需要声明并注册蓝牙权限的使用。

CoreBluetooth协议

首先提及蓝牙使用，在此引入两个概念：中心设备和外围设备。

中心设备(客服端)：作为中央管理器的设备，也就是本实例中的iOS设备。
外围设备(服务器)：也就是外部设备，扮演者产生数据的角色。许多传感器、蓝牙服务设备均是外围设备。本实例中小米手环就是外围设备。

外设、服务、特征间的关系

iOS蓝牙开发之学习笔记(Bluetooth/CoreBluetooth) 附Demo_第2张图片

外设、服务、特征间的关系.png

同时数据传输还涉及到以下几个值：

UUID：相当与使用这个模块对映的应用的标识。
RSSI：信号强度，利用此信息可进行蓝牙测距，后面将进行讲解。

CoreBluetooth中涉及以下对象类：

CBCentralManager：中心设备类
CBPeripheral：外围设备类
CBCharacteristic：设备特征类

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正文

我们得明确一下很重要的几个概念

1.当前ios中开发蓝牙所运用的系统库是
2.蓝牙外设必须为4.0及以上，否则无法开发，蓝牙4.0设备因为低耗电，所以也叫做BLE。
3.CoreBluetooth框架的核心其实是两个东西，peripheral和central, 可以理解成外设和中心，就是你的苹果手机就是中心，外部蓝牙称为外设。
4.服务和特征(service and characteristic)：简而言之，外部蓝牙中它有若干个服务service（服务你可以理解为蓝牙所拥有的能力），而每个服务service下拥有若干个特征characteristic（特征你可以理解为解释这个服务的属性）。
5.Descriptor（描述）用来描述characteristic变量的属性。例如，一个descriptor可以规定一个可读的描述，或者一个characteristic变量可接受的范围，或者一个characteristic变量特定的单位。
6.跟硬件亲测，iOS蓝牙每次最多接收155字节的数据，安卓5.0以下最大接收20字节，5.0以上可以更改最大接收量，能达到500多字节。

通过以上关键信息的解释，然后看一下蓝牙的开发流程：

建立中心管理者

扫描外设（discover）

连接外设(connect)

扫描外设中的服务和特征(discover)

4.1 获取外设的services

4.2 获取外设的Characteristics,获取Characteristics的值，

获取Characteristics的Descriptor和Descriptor的值

订阅Characteristic的通知

与外设做数据交互(explore and interact)

断开连接(disconnect)

具体实例：

1.创建一个中心管理者

/** 从这个代理方法中你可以看到所有的状态，其实我们需要的只有on和off连个状态*/
- (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central {
    switch (central.state) {
        case CBManagerStateUnknown:
            NSLog(@"__CBManagerStateUnknown__");
            break;
        case CBManagerStateResetting:
            NSLog(@"__CBManagerStateResetting__");
            break;
        case CBManagerStateUnsupported:
            NSLog(@"__CBManagerStateUnsupported__");
            break;
        case CBManagerStateUnauthorized:
            NSLog(@"__CBManagerStateUnauthorized__");
            break;
        case CBManagerStatePoweredOff:
            NSLog(@"__CBManagerStatePoweredOff__");
            break;
        case CBManagerStatePoweredOn:
            NSLog(@"__CBManagerStatePoweredOn__");
            break;
        default:
            break;
    }
}

当发现蓝牙状态是开启状态，你就可以利用中央设备进行扫描外设，如果为关闭状态，系统会自动弹出让用户去设置蓝牙，这个不需要我们开发者关心

2.利用中心去扫描外设

/** 两个参数为nil, 默认扫描所有的外设，可以设置一些服务，进行过滤搜索*/
[self.bluetoothManager scanForPeripheralsWithServices:nil
                                                  options:nil];

2.1当扫描到外设，触发以下代理方法

在这里需要说明的是，
一.当扫描到外设，我们可以读到相应外设广播信息，RSSI信号强度（可以利用RSSI计算中心和外设的距离）。
二.我们可以根据一定的规则进行连接，一般是默认名字或者名字和信号强度的规则来连接。
三.像我现在做的无钥匙启动车辆锁定车辆，就需要加密通讯，不能谁来连接都可以操作车辆，需要和外设进行加密通讯，但是一切的通过算法的校验都是在和外设连接上的基础上进行，例如连接上了，你发送一种和硬件约定好的算法数据，硬件接收到校验通过了就正常操作，无法通过则由硬件（外设）主动断开。

/** 这里默认扫到MI，主动连接，当然也可以手动触发连接*/
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI
{
    NSLog(@"扫描连接外设：%@ %@", peripheral.name, RSSI);
    
    if ([peripheral.name hasSuffix:@"MI"]) {
        /** 保存外设，并停止扫描，达到节电效果*/
        self.pripheral = peripheral;
        [central stopScan];
        /** 进行连接*/
        [central connectPeripheral:peripheral options:nil];
    }
}

3.当连接到外设，会调用以下代理方法

这里需要说明的是
当成功连接到外设，需要设置外设的代理，为了扫描服务调用相应代理方法

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral{
    
    NSLog(@"连接外设成功！%@", peripheral.name);
    [peripheral setDelegate:self];
    [peripheral discoverServices:nil];
}

/** 连接外设失败*/
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error
{
    NSLog(@"连接到外设 失败！名字：%@ 错误信息：%@", [peripheral name], [error localizedDescription]);
}

4.扫描外设中的服务和特征

/** 扫描到服务*/
-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error{
    if (error)
    {
        NSLog(@"扫描外设服务出错：%@-> %@", peripheral.name, [error localizedDescription]);
        return;
    }
    NSLog(@"扫描到外设服务：%@ -> %@",peripheral.name,peripheral.services);
    for (CBService *service in peripheral.services) {
        [peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
    }
    NSLog(@"开始扫描外设服务的特征 %@...",peripheral.name);
}

/** 扫描到特征*/
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error
{
    if (error)
    {
        NSLog(@"扫描外设的特征失败！%@->%@-> %@", peripheral.name, service.UUID, [error localizedDescription]);
        return;
    }
    
    NSLog(@"扫描到外设服务特征有：%@->%@->%@", peripheral.name, service.UUID, service.characteristics);
    //获取Characteristic的值
    for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics){
        
        //这里外设需要订阅特征的通知，否则无法收到外设发送过来的数据
        [peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:characteristic];
        
        //需要说明的是UUID是硬件定义好给你，如果硬件也是个新手，那你可以先打印出所有的UUID, 找出有用的
        //步数
        if ([characteristic.UUID.UUIDString isEqualToString:@"FF06"])
        {
            [peripheral readValueForCharacteristic:characteristic];
        }
        
        //电池电量
        else if ([characteristic.UUID.UUIDString isEqualToString:@"FF0C"])
        {
            [peripheral readValueForCharacteristic:characteristic];
        }
        
        else if ([characteristic.UUID.UUIDString isEqualToString:@"2A06"])
        {
            //震动
            self.characteristic = characteristic;
        }
    }
}


/** 扫描到具体的值->通讯主要的获取数据的方法*/
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error
{
    if (error) {
        NSLog(@"扫描外设的特征失败！%@-> %@", peripheral.name, [error localizedDescription]);
        return;
    }
    NSLog(@"%@ %@", characteristic.UUID.UUIDString, characteristic.value);
    if ([characteristic.UUID.UUIDString isEqualToString:@"FF06"]) {
        Byte *steBytes = (Byte *)characteristic.value.bytes;
        int steps = bytesValueToInt(steBytes);
        NSLog(@"%d", steps);
    } else if ([characteristic.UUID.UUIDString isEqualToString: @"FF0C"])
    {
        Byte *bufferBytes = (Byte *)characteristic.value.bytes;
        int buterys = bytesValueToInt(bufferBytes)&0xff;
        NSLog(@"电池：%d%%",buterys);
    } else if ([characteristic.UUID.UUIDString isEqualToString:@"2A06"])
    {
        Byte *infoByts = (Byte *)characteristic.value.bytes;
        NSLog(@"%s", infoByts);
        
        //这里解析infoByts得到设备信息
    }
}

5.与外设做数据交互

需要说明的是苹果官方提供发送数据的方法很简单,只需要调用下面的方法

- (void)writeValue:(NSData *)data forCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic type:(CBCharacteristicWriteType)type
{
    /**
     我们只需要在搜索每个服务的特征，记录这个特征，然后向这个特征发送数据就可以了。
     */
}

6.断开连接

调用以下代码,需要说明的是中心断开与外设的连接。

- (void)cancelPeripheralConnection:(CBPeripheral *)peripheral
{
    /*
      以上呢是整个蓝牙的开发过程，系统提供的框架api就这么多；
     */
}

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结语：目前先总结到这里。
扩展：正在研究iOS应用与Siri交互
例如：对着Siri说 “支付宝付款码” 会自动访问支付宝并且弹出付款码。或者对着Siri说“给xxx发送一条微信” 会弹出自定义UI页面然后可以直接操作，不需要在打开微信等相关功能

在之后会更新学习成果。

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前言

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CoreBluetooth协议

外设、服务、特征间的关系

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正文

我们得明确一下很重要的几个概念

通过以上关键信息的解释，然后看一下蓝牙的开发流程：

具体实例：

1.创建一个中心管理者

2.利用中心去扫描外设

3.当连接到外设，会调用以下代理方法

4.扫描外设中的服务和特征

5.与外设做数据交互

6.断开连接

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