iOS开发之蓝牙4.0 BLE开发
原文链接: http://zh.5long.me/2015/bluetooth-for-iOS-developer/
前言
物联网时代的到来，智能硬件层出不穷。蓝牙低功耗技术（BLE，Bluetooth Low Energy）使得蓝牙4.0的应用越来越广泛，比如小米手环就是使用蓝牙4.0来传输数据。
在蓝牙4.0之前，iOS的蓝牙功能作为私有，开发者只能使用蓝牙开发联机游戏而不能和第三方蓝牙设备通信，当时要开发一个用iPhone通过蓝牙来控制硬件的APP是件非常复杂的事情。好在蓝牙4.0之后，苹果开放了蓝牙4.0开发接口。而TI公司也推出了两款蓝牙芯片：CC2540和CC2541。之后就涌现了一大批基于蓝牙4.0的硬件设备和APP。如Stick-N-Find和耐克数字运动手环 NIKE+。随后中国也出现了一大批类似设备，小米、华为都出了手环。
本人差不多也是在那时接触蓝牙4.0，做一个蓝牙通信的APP。在当时资料还不是那么丰富的情况下，整个开发过程也是个探索过程。由于最近又需要做一个蓝牙通信的APP，于是整理了之前写的代码，重新写了一份蓝牙通信的代码（之前写的他太乱了 : D）。
本文介绍iOS下开发蓝牙4.0通信程序的流程以及使用到相关的库。
相关资料
- iOS SDK蓝牙4.0相关的组件为CoreBluetooth，官方文档https://developer.apple.com/library/ios/documentation/CoreBluetooth/Reference/CoreBluetooth_Framework/index.html
- 蓝牙4.0苹果官方开发指南：https://developer.apple.com/library/ios/documentation/NetworkingInternetWeb/Conceptual/CoreBluetooth_concepts/AboutCoreBluetooth/Introduction.html
关键类
蓝牙4.0相关的组件为CoreBluetooth，所以要使用之前先引用’CoreBluetooth/CoreBluetooth.h’，其中有两个重要的类：
- ‘CBCentralManager’：蓝牙的控制中心，通过它来获知蓝牙状态、扫描周边蓝牙设备、发起连接等。
- ‘CBPeripheral’：和周边蓝牙设备对应的一个对象，每一个蓝牙设备对应一个CBPeripheral对象。通过它乡对应的蓝牙设备发送数据、读取数据、获取RSSI值等。
‘CBCentralManager’和’CBPeripheral’通过协议来交互，对应的两个协议为：
- ‘CBCentralManagerDelegate’：CBCentralManager’的协议。
- ‘CBPeripheralDelegate’：CBPeripheral’的协议。
比如当’CBCentralManager’发起扫描周边设备时，当发现了一个设备后就会调用CBCentralManagerDelegate’的’- (void)centralManager:(CBCentralManager*)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral*)peripheral advertisementData:(NSDictionary*)advertisementData RSSI:(NSNumber*)RSSI’，通过实现该方法就可做相应地处理。
关于协议，请参考iOS开发入门教程之Objective-C · 协议（Protocols）。
以下列出这两个协议常用的方法：
CBCentralManagerDelegate
@required
/*
本机设备（iPhone/iPad）蓝牙状态改变
*/
- (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central;
@optional
/*
扫描到了一个蓝牙设备peripheral
*/
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI;
/*
成功连接蓝牙设备peripheral
*/
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral;
/*
连接蓝牙设备peripheral失败
*/
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error;
/*
蓝牙设备peripheral已断开
*/
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error;CBPeripheralDelegate
@optional
/*
蓝牙设备peripheral的RSS值改变
*/
- (void)peripheralDidUpdateRSSI:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error NS_DEPRECATED(NA, NA, 5_0, 8_0);
/*
从peripheral成功读取到services
*/
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error;
/*
从peripheral的service成功读取到characteristics
*/
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error;
/*
从蓝牙设备peripheral接收到数据
*/
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error;
/*
乡蓝牙设备peripheral成功写入数据，写数据时需要以CBCharacteristicWriteWithResponse才会调用
*/
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error;蓝牙通信方式
蓝牙通信方式为service+characteristic，这和网络通信的IP+端口类似，service可理解为IP，characteristic可理解为端口号。service和characteristic都是一个数字编号，一般用16进制表示，如0xFFE0、0xFFE1。
需要注意的是发送方和接收方必须是在相同的service+characteristic下才能正常发送和接收数据，如发送方在service为0xFFE0，characteristic为0xFFE1下发送信息，接收方也应该在service为0xFFE0，characteristic为0xFFE1下接收信息，否则是接收不到数据的。
一个蓝牙设备可以有多个service，一个service也可以有多个characteristic。不同的service和characteristic组合可形成多个通信通道。
还有一点需要提醒的是，由于苹果的限制，iOS SDK并没有提供获取蓝牙设备MAC地址的方法，所以一般还是不要用MAC，使用CBPeripheral的UUID和name代替。
蓝牙通信开发流程
在此就已经了解了iOS开发蓝牙通信所需要的库了，下面进入开发流程。蓝牙通信流程一般是：
- 初始化
- 扫描周边的蓝牙设备。
- 连接某一设备。
- 发送/接收数据。
- 断开连接
当然，所有这些操作都默认iPhone/iPad已开启蓝牙功能：D
初始化
初始化一个CBCentralManager。
self.centralManager = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self queue:nil];扫描周边的蓝牙设备
调用CBCentralManager的scanForPeripheralsWithServices就能扫描周边的设备。
[self.centralManager scanForPeripheralsWithServices:nil options:nil];当扫描到一个蓝牙设备时，会调用CBCentralManagerDelegate的centralManager:(CBCentralManager *) didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *) advertisementData:(NSDictionary *) RSSI:(NSNumber *)方法，通过实现该协议方法，就可做相应地处理。
- (void)centralManager:(CBCentralManager*)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral*)peripheral advertisementData:(NSDictionary*)advertisementData RSSI:(NSNumber*)RSSI
{
NSLog(@"find new device:%@", peripheral.name);
}连接某一设备
通过调用CBCentralManager的connectPeripheral: options:方法就可向蓝牙设备发起连接，连接成功或失败会分别调用CBCentralManagerDelegate的centralManager:(CBCentralManager *) didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)和centralManager:(CBCentralManager *) didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *) error:(NSError *)方法。
如果连接成功，还应该读取peripheral的service和characteristic。
[self.centralManager connectPeripheral:peripheral options:nil];
- (void)centralManager:(CBCentralManager*)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral*)peripheral
{
peripheral.delegate = self;
[peripheral discoverServices:nil];
}
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error
{
[peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
}发送数据
发送数据只需要在指定的service和characteristic组合下发送即可，如果是以CBCharacteristicWriteWithResponse模式发送，发送完后还会调用CBPeripheralDelegate的peripheral:(CBPeripheral *) didWriteValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *) error:(NSError *)，实现该协议方法可判断发送是否成功。以CBCharacteristicWriteWithoutResponse模式则不会有回调。
[peripheral writeValue:data forCharacteristic:characteristic type:CBCharacteristicWriteWithResponse];
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
{
if (error)
{
NSLog(@"%@", error);
}
}接收数据
当接收到数据后，CBCentralManager会调用协议CBCentralManagerDelegate的peripheral:(CBPeripheral *) didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *) error:(NSError *)error方法，实现该方法就可获取接收到得数据。
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
{
NSString *msg=[[NSString alloc] initWithData:characteristic.value encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"message:%@", msg);
}断开连接
通过调用CBCentralManager的cancelPeripheralConnection:即可断开蓝牙连接，成功断开后，会调用CBCentralManagerDelegate的- (void)centralManager:(CBCentralManager *) didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *) error:(NSError *)方法。
[self.centralManager cancelPeripheralConnection:peripheral];
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error
{
}结语
本文介绍了开发iOS下蓝牙通信APP的必要知识及开发流程，给出了一个iOS蓝牙通信的框架。关于各个函数的详细说明，还需要查阅官方文档。结合官方文档，相信读者可以开发出一个蓝牙通信的模型来。