Android - BlueTooth BLE 开篇

一. BLE

1. 认识BLE

   BLE 是Bluetooth Low Energy 的缩写，又叫蓝牙4.0，区别于蓝牙3.0和之前的技术。BLE前身是NOKIA开发的Wibree技术，主要用于实现移动智能终端与周边配件之间的持续连接，是功耗极低的短距离无线通信技术，并且有效传输距离被提升到了100米以上，同时只需要一颗纽扣电池就可以工作数年之久。

2. 认识单双模

   BLE是在蓝牙技术的基础上发展起来的，既同于蓝牙，又区别于传统蓝牙。BLE设备分单模和双模两种，双模简称BR，商标为Bluetooth Smart Ready，单模简称BLE或者LE,商标为Bluetooth Smart。Android是在4.3后才支持BLE，这可以解释不是所有蓝牙手机都支持BLE，而且支持BLE的蓝牙手机一般是双模的。

3. 单双模用途

   双模兼容传统蓝牙，可以和传统蓝牙通信，也可以和BLE通信，常用在手机上，android4.3和IOS4.0之后版本都支持BR，也就是双模设备。单模只能和BR和单模的设备通信，不能和传统蓝牙通信，由于功耗低，待机长，所以常用在手环的智能设备上。这可以解释手机上的BLE与手环等设备上的BLE的区别。

4. 支持

   不是所有手机都支持BLE，因为BLE不仅仅依靠软件实现，同时需要硬件支持，于是有很多手机不能联接智能手环等设备。Android4.3手机上安装的是双模BR，因此兼容蓝牙3.0之前的技术，既能与BLE设备通信，也能与传统蓝牙通信，比较耗电，能够像传统设备一样高速传输。大部分智能手环使用的单工BLE，不支持传统蓝牙，不能与之联结和通信，低功耗低速率设备。

https://www.bluetooth.com/
https://developer.android.google.cn/guide/topics/connectivity/bluetooth-le.html

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二. BLE 特征与传输概念

1. 特征
   BLE(Bluetooth Low Energy)，蓝牙4.0核心profile，主要特点是快速搜索，快速连接，超低功耗保持连接和数据传输，缺点：数据传输速率低，由于其具有低功耗特点，所以经常用在可穿戴设备之中。

2. 数据传输
   （1）Generic Attribute Profile (GATT)
   通过BLE连接，读写属性类小数据的Profile通用规范。现在所有的BLE应用Profile都是基于GATT的。

   （2）Attribute Protocol (ATT)
   GATT是基于ATT Protocol的。ATT针对BLE设备做了专门的优化，具体就是在传输过程中使用尽量少的数据。每个属性都有一个唯一的UUID，属性将以characteristics and services的形式传输。

   （3）Characteristic
   Characteristic可以理解为一个数据类型，它包括一个value和0至多个对次value的描述（Descriptor）。

   （4）Descriptor
   对Characteristic的描述，例如范围、计量单位等。

   （5）Service
   Characteristic的集合。例如一个service叫做“Heart Rate Monitor”，它可能包含多个Characteristics，其中可能包含一个叫做“heart rate measurement”的Characteristic。

3. 图说关系

   如下图所示，一个Service包含一个或多个Characteristic ; 一个Characteristic包含一个或多个Descriptor ;

   

4. 中心设备和外围设备（Central vs. peripheral）

   中心设备和外围设备的概念针对的是BLE连接本身。相关内容移步：

   Android - BlueTooth BLE 之 Central 与 Peripheral 理解

5. GATT server vs. GATT client:

   这两种角色取决于BLE连接成功后，两个设备间通信的方式。例如：当 连接建立后，它们之间就需要传输GATT数据。谁做server，谁做client，则取决于具体数据传输的情况；哪一方发送数据，那么它就是server端。

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三. Android BLE

在BLE支持上，Android 从 4.3 （API 18 ）才可以使用（android.bluetooth ），在Android 5.0 （API 21）版本中，新添加了android.bluetooth.le 包，方便开发BLE，新增 使用Scaner进行扫描蓝牙设备 与 Advertiser 相关 外围设备（Peripheral）开发包。

后面我将实现API实现 BLE设备扫描（（4.3~5.0与5.0以上）两种方式），连接，数据传输，最后将实现兼容性处理，封装为BleTooth 库，以便使用，后将使用手机作为外围，来体验使用android.bluetooth.le包下 Advertiser相关内容。

• AndroidManifest 权限配置

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

Android 5.0 及其之后，需要定位权限；
Android 6.0定位权限需要申请，在这里不实现；简单方法：将build.gradle 中 targetSdkVersion 修改为 22

• Android 5.0 之后权限配置

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

• 配置 Feature

Android 5.0及其以上配置 ：

　<uses-feature android:name="android.bluetooth.le" android:required="true"/> 

5.0以下 配置：

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

required 为true 时，应用将只能安装在支持BLE的设备上; 一般设置为false，这样都可以安装，就显得友好，不过这样做的话，需要进行代码判断:

// Use this check to determine whether BLE is supportedon the device. Then

// you can selectively disable BLE-related features.

if (!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)){
    // 不支持BLE设备
    finish();
}

• 判断蓝牙是否打开

通过BluetoothAdapter实现判断

    private void checkBlueToothDevice() {
        BluetoothAdapter defaultAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
        if (defaultAdapter == null) {
            //不支持蓝牙
        } else {
            if (!defaultAdapter.isEnabled()) {
                //蓝牙没有打开
            }
        }
    }

• 广播监听实现系统蓝牙状态（打开，关闭）

    //onCreate（）中注册广播
    private void registerBlueToothReceiver() {
        IntentFilter filter = new IntentFilter(BluetoothAdapter.ACTION_STATE_CHANGED);
        registerReceiver(blueToothReceiver, filter);
    }
    //onDestory() 中解注册广播
    private void unRegisterBlueToothReceiver() {
        unregisterReceiver(blueToothReceiver);
    }
    //状态监听广播
    private BroadcastReceiver blueToothReceiver = new BroadcastReceiver() {
        @Override
        public void onReceive(Context context, Intent intent) {
            switch (intent.getAction()) {
                case BluetoothAdapter.ACTION_STATE_CHANGED:
                    int blueState = intent.getIntExtra(BluetoothAdapter.EXTRA_STATE, 0);
                    switch (blueState) {
                        case BluetoothAdapter.STATE_TURNING_ON:
                            break;
                        case BluetoothAdapter.STATE_ON:
                            break;
                        case BluetoothAdapter.STATE_TURNING_OFF:
                            break;
                        case BluetoothAdapter.STATE_OFF:
                            showDialog("请先打开蓝牙,才可以使用！", 2);
                            break;
                    }
                    break;
            }
        }
    };

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四. 最后

新（这）的（是）一年（句），加（费）油（话）！