Android蓝牙开发（二） BLE4.0低功耗蓝牙
一、BLE4.0低功耗蓝牙
Bluetooth Low Energy,蓝牙低功耗，是从蓝牙4.0开始支持的技术。相较传统蓝牙，传输速度更快、覆盖范围广、安全性高、延时短、耗电低等特点。
二、关键术语
1.GATT（通用属性配置）：通用属性配置文件，用于ble链路上发送和接收“属性”的数据块。目前所有的ble应用都是基于GATT的，一个设备可以实现多个配置文件。2.ATT（属性协议）：GATT是构建于ATT上面的，每一个属性都是由唯一标识码（UUID）来唯一确定。
ble交互的桥梁是Service、Characteristic、Descriptor 三者都是由UUID作为唯一标识符
3.Characteristic(特征)：一个特征包含一个单一的值和0-n个描述符（Descriptor），描述符描述用于特征的值。一个特质可以被认为是一个数据类型，或一个类。
4.Descriptor(描述符)：对Characteristic的描述，如范围、单位等。
5.Service(服务):服务是特征的集合。可以包含多个Characteristic。一个ble终端可以包含多个Service，一个Characteristic可以包含一个Value和多个Descriptor。
三、权限申请
四、相关类
蓝牙4.0API的相关类在Framework的 frameworks/base/core/java/android/bluetooth/ 中其中主要的类有：1.BluetoothGatt：中央设备使用的类，处理数据
2.BluetoothGattCallback： 中央设备回调
3.BluetoothGattServer：周边设备提供数据
4.BluetoothGattServerCallback：周边设备的回调
5.BluetoothGattService：Gatt服务
6.BluetoothGattCharacteristic：Gatt特性
7.BuletoothGattDecriptor：Gatt描述
五、角色和职责
1.中央与周边： 中央设备，可以进行扫描和搜索周边设备发出的广播。 而周边设备，可以发出设备广播。2.GATT服务器与GATT客户端： 这两个 决定了建立连接后的通信方式。
六、配置BLE
在使用BLE之前，我们需要验证设备是否支持BLE4.0，如果支持，则需要验证蓝牙是否打开。而这些操作，都是使用BluetoothAdapter.1.获取BluetoothAdapter
BluetoothAdapter代表设备自身的蓝牙适配器，整个系统，只会有一个该适配器。我们需要通过获取系统服务来获取BluetoothAdapter。
Android 4.3(API 18)以后，才支持BluetoothManager
// Initializes Bluetooth adapter.
final BluetoothManager bluetoothManager =
(BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter(); 2.使用蓝牙
我们可以通过 BluetoothAdapter 的isEnable()方法来判断蓝牙是否打开。如果没打开，我们需要提醒用户打开蓝牙，又或者，直接调用enable()方法来开启蓝牙。
if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT);
}
七、中央扫描周边BLE设备
1.扫描设备：
//搜索附近所有的外围设备
mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
//搜索某些uuid的外围设备。 可指定uuid
mBluetoothAdapter.startLeScan(uuid[] ,mLeScanCallback);
停止扫描
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback); 2.扫描结果回调：
mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
public void onLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {
}
}八、发送链接请求，获取中央设备
根据第七步搜索到的外围设备，我们需要去链接它。链接，指的是链接到GATT服务器设备，
此处我们需要传进去三个参数：
1.context
2.false:直接立即链接 true：等待远端设备可用时自动链接
3.蓝牙链接回调 其中包括：链接状态改变、characteristic的read、write、change、和MTU change的监听
// Implements callback methods for GATT events that the app cares about. For example,
// connection change and services discovered.，所有函数的回调函数
private final BluetoothGattCallback mGattCallback = new BluetoothGattCallback() {
@Override
public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
String intentAction;
//收到设备notify值 （设备上报值） 链接状态改变回调方法，此处处理链接成功
if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
intentAction = ACTION_GATT_CONNECTED;
mConnectionState = STATE_CONNECTED;
broadcastUpdate(intentAction);
Log.i(TAG, "Connected to GATT server.");
// Attempts to discover services after successful connection.
Log.i(TAG, "Attempting to start service discovery:" +
mBluetoothGatt.discoverServices());
} else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
intentAction = ACTION_GATT_DISCONNECTED;
mConnectionState = STATE_DISCONNECTED;
Log.i(TAG, "Disconnected from GATT server.");
broadcastUpdate(intentAction);
}
}
@Override
public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) { //链接成功后，从下面获取service列表
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP){
if(MTU>20){
boolean ret = mBluetoothGatt.requestMtu(MTU);
Log.d("BLE","requestMTU "+MTU+" ret="+ret);
}
}
broadcastUpdate(ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED);
} else {
Log.w(TAG, "onServicesDiscovered received: " + status);
System.out.println("onServicesDiscovered received: " + status);
}
}
@Override
public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,
BluetoothGattCharacteristic characteristic,
int status) {
//读取从周边设备传递过来的数据值，在这里读数据
if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
broadcastUpdate(ACTION_DATA_AVAILABLE, characteristic);
}
}
@Override
public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt,
BluetoothGattCharacteristic characteristic) { //特征状态改变
broadcastUpdate(ACTION_DATA_AVAILABLE, characteristic);
}
@Override
public void onMtuChanged(BluetoothGatt gatt, int mtu, int status) {
super.onMtuChanged(gatt, mtu, status);
if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
Log.e(TAG, "onMtuChanged: "+mtu);
//local var to record MTU size
}
}
};2.从集合中找到我们需要的service后，可以调用该service中的getCharacteristics()方法，来获取List
3.再从指定的Characteristic中，我们可以通过getDescriptor()方法来获取该特征所包含的descriptor
以上的BluetoothGattService、BluetoothGattCharacteristic、BluetoothGattDescriptor。我们都可以通过其getUuid()方法，来获取其对应的Uuid，从而判断是否是自己需 要的。
九、中央设备写入和接收数据
1.写入特征值写入特征值，首先我们的特征值属性，满足BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITE或BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITE_NO_RESPONSE,如果 其property都不包含这两个，写特征值writeCharacteristic()函数直接返回false，什么都不做处理。
其次此characteristic权限应满足BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_WRITE,否则onCharacteristicWrite()回调收到GATT_WRITE_NOT_PERMITTED回应。
characteristic.setWriteType(BluetoothGattCharacteristic.WRITE_TYPE_DEFAULT);
characteristic.setValue(string);
boolean isSuccess = mBluetoothLeService.writeCharacteristic(characteristic); 如上代码，在写入特征之前，我们可以设置写入的类型，写入类型有三种
WRITE_TYPE_DEFAULT 默认类型，需要外围设备的确认，也就是需要外围设备的回应，这样才能继续发送写。
WRITE_TYPE_NO_RESPONSE 设置该类型不需要外围设备的回应，可以继续写数据。加快传输速率。
WRITE_TYPE_SIGNED 写特征携带认证签名
当外围设备收到中央写特征值的请求，会回调 onCharacteristicWriteRequest。
如果此次请求需要回应，则外围设备回应 mGattServer.sendResponse
中央设备收到响应，回调onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status)
2.读取特征值
读取特征值，需要调用BluetoothLeService的readCharacteristic(characteristic)方法。 读特征，也需要特征具有相应的权限和属性。
（1）该特征属性必须包含PROPERTY_READ，否则返回false.
（2）该特征属性必须满足BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_READ权限，否则onCharacteristicRead()回调收到GATT_READ_NOT_PERMITTED回应。
外围设备接收到中央设备读特征值请求时，则会调用onCharacteristicReadRequest()函数回调。
外围设备回应此请求，则调用sendResponse(BluetoothDevice device, int requestId, int status, int offset, byte[] value)。
而中央设备收到外围设备回应时，则会调用onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) 回调。
3.订阅
我们可以通过BluetoothLeService的setCharacteristicNotification(characteristic, true);（后面的第二个参数，true表示订阅 false表示取消订阅）方法来指定一个 Characteristic特征。当该特征发生变化时，会回调onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) 方法，通过参数 characteristic，可获得getValue获得其中的内容。
注意：如果该特征的属性没有设置value为：descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE); 则收不到订阅信息。
十、外围设备的设置
1.获取打开外围设备
mGattServer = mBluetoothManager.openGattServer(mContext, callback);
//其中callback是一个MyGattServerCallback（继承了BluetoothGattServerCallback）对象。 2.初始化特征
其中我们可以看到上面第八步所介绍的，外围设备的特征值的写入和读取的权限设置。
BluetoothGattCharacteristic characteristic = new BluetoothGattCharacteristic(
UUID.fromString("0000bbb1-0000-1000-8000-00805f9b34fb"),
BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_NOTIFY +BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITE +BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_READ ,
BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_WRITE+BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_READ );3.设置特征属性
第二行代码，是第九步介绍的，订阅步骤中所需要的特征属性值的设定。
BluetoothGattDescriptor descriptor = new BluetoothGattDescriptor(UUID.fromString("00002902-0000-1000-8000-00805f9b34fb"), BluetoothGattDescriptor.PERMISSION_WRITE);
descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);
characteristic.addDescriptor(descriptor); 4.设置服务
第二个参数为service type,
SERVICE_TYPE_PRIMARY 基础服务、主要服务。
SERVICE_TYPE_SECONDARY 辅助服务（由初级服务包含在内）。
BluetoothGattService 类中方法
addService(bluetoothGattService)，将辅助服务添加到主要服务中。
getIncludeedServices() 获取包含的服务列表。
getType() 获取服务的type。
getUuid() 获取服务的UUID。
final BluetoothGattService service = new BluetoothGattService(UUID.fromString("0000bbb0-0000-1000-8000-00805f9b34fb"),
BluetoothGattService.SERVICE_TYPE_PRIMARY);
service.addCharacteristic(characteristic); 5.添加服务
boolean isSuccess = gattServer.addService(service);
LogUtils.e(TAG," 添加service2："+isSuccess );6.开启广播
如何需要让其他中央设备搜索到我们的周边设备呢？ 这里我们需要开启广播
mGattServer.startAdvertising();//开始广播
mGattServer.stopAdvertising();//停止广播
首先我们需要判断设备是否支持广播的开启
private void startService() {
//判断你的设备到底支持不支持BLE Peripheral,不支持则返回空
mBluetoothLeAdvertiser = bluetoothAdapter.getBluetoothLeAdvertiser();
Log.e(TAG,"mBluetoothLeAdvertiser"+mBluetoothLeAdvertiser);
if(mBluetoothLeAdvertiser == null){
return;
}
startAdvertising(); //初始化BLE蓝牙广播
} public void startAdvertising() {
byte[] broadcastData = {0x34, 0x56};
String bleName = "小郎";
byte[] broadcastData = bleName.getBytes();
//广播设置参数，广播数据，还有一个是Callback
mBluetoothLeAdvertiser.startAdvertising(createAdvSettings(true, 0), createAdvertiseData(broadcastData), mAdvertiseCallback);
} 上面的开启广播中 有三个参数
（1）广播的基本设置
public AdvertiseSettings createAdvSettings(boolean connectable, int timeoutMillis) {
AdvertiseSettings.Builder mSettingsbuilder = new AdvertiseSettings.Builder();
mSettingsbuilder.setAdvertiseMode(AdvertiseSettings.ADVERTISE_MODE_LOW_LATENCY);
mSettingsbuilder.setConnectable(connectable);
mSettingsbuilder.setTimeout(timeoutMillis);
AdvertiseSettings mAdvertiseSettings = mSettingsbuilder.build();
return mAdvertiseSettings;
} （2）设置广播携带的参数
public AdvertiseData createAdvertiseData(byte[] data) {
AdvertiseData.Builder mDataBuilder = new AdvertiseData.Builder();
mDataBuilder.addManufacturerData(0x01AC, data);
mDataBuilder.addServiceUuid(ParcelUuid.fromString(uid));
mDataBuilder.setIncludeDeviceName(true); //设置是否携带设备名称
AdvertiseData mAdvertiseData = mDataBuilder.build();
return mAdvertiseData;
} 此处，我是在广播开启成功后，再初始化周边设备的
private AdvertiseCallback mAdvertiseCallback = new AdvertiseCallback() {
@Override
public void onStartSuccess(AdvertiseSettings settingsInEffect) {
super.onStartSuccess(settingsInEffect);
LogUtils.e(TAG, "开启广播成功");
ToastUtils.showToast(BLEConnectService.this, "开启广播成功", 2000);
initGattServer(); //初始化GATT服务
}
@Override
public void onStartFailure(int errorCode) {
super.onStartFailure(errorCode);
ToastUtils.showToast(BLEConnectService.this, "开启广播失败 errorCode：" + errorCode, 2000);
}
};其中第十步骤的第一小步 打开外围设备的回调方法 在第九步有介绍 此处就不再继续解释了
十一、开发中的注意事项 （有其他的欢迎补充）
1.中央和外围设备传输的数据 有20个字节长度的限制。 在5.0之后 我们可以通过中央设备 设置MTU值，来增大传输长度
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP){
if(MTU>20){
boolean ret = mBluetoothGatt.requestMtu(MTU);
Log.d("BLE","requestMTU "+MTU+" ret="+ret);
}
} 次代码可写入到onServicesDiscovered成功的回调中。 当我们设置MTU长度成功时，中央和外围设备都会回调onMtuChanged()。
如果我们的手机不是5.0的 目前我的解决方法是，通过数据拆分成多份，分多次传输的。