BLE4.0 实现蓝牙打印机

一 IOS 蓝牙介绍

蓝牙协议本身经历了从1.0到4.0的升级演变, 最新的4.0以其低功耗著称，所以一般也叫BLE(Bluetoothlow energy)。

iOS 有两个框架支持蓝牙与外设连接。一个是 ExternalAccessory。从ios3.0就开始支持，也是在iphone4s出来之前用的比较多的一种模式，但是它有个不好的地方，External Accessory需要拿到苹果公司的MFI认证。

另一个框架则是本文要介绍的CoreBluetooth,在iphone4s开始支持,专门用于与BLE设备通讯（因为它的API都是基于BLE的）。这个不需要MFI，并且现在很多蓝牙设备都支持4.0,所以也是在IOS比较推荐的一种开发方法。

 

二 CoreBluetooth介绍

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。对应他们分别有一组相关的API和类，如下图所示:

 

 

 如果你要编程的设备是central那么你大部分用到，反之亦然。在我们这个示例中，金融刷卡器是peripheral,我们的iphone手机是central,所以我将大部分使用上图中左边部分的类。使用peripheral编程的例子也有很多，比如像用一个ipad和一个iphone通讯，ipad可以认为是central，iphone端是peripheral,这种情况下在iphone端就要使用上图右边部分的类来开发了。

 

三 服务和特征

有个概念有必要先说明一下。什么是服务和特征呢(service and characteristic)?

每个蓝牙4.0的设备都是通过服务和特征来展示自己的，一个设备必然包含一个或多个服务，每个服务下面又包含若干个特征。特征是与外界交互的最小单位。比如说，一台蓝牙4.0设备，用特征A来描述自己的出厂信息，用特征B来与收发数据等。

 

服务和特征都是用UUID来唯一标识的，UUID的概念如果不清楚请自行google,国际蓝牙组织为一些很典型的设备(比如测量心跳和血压的设备)规定了标准的service UUID(特征的UUID比较多，这里就不列举了),如下:

 #define      BLE_UUID_ALERT_NOTIFICATION_SERVICE   0x1811
  #define     BLE_UUID_BATTERY_SERVICE   0x180F
  #define     BLE_UUID_BLOOD_PRESSURE_SERVICE   0x1810
  #define     BLE_UUID_CURRENT_TIME_SERVICE   0x1805
  #define     BLE_UUID_CYCLING_SPEED_AND_CADENCE   0x1816
  #define     BLE_UUID_DEVICE_INFORMATION_SERVICE   0x180A
  #define     BLE_UUID_GLUCOSE_SERVICE   0x1808
  #define     BLE_UUID_HEALTH_THERMOMETER_SERVICE   0x1809
  #define     BLE_UUID_HEART_RATE_SERVICE   0x180D
  #define     BLE_UUID_HUMAN_INTERFACE_DEVICE_SERVICE   0x1812
  #define     BLE_UUID_IMMEDIATE_ALERT_SERVICE   0x1802
  #define     BLE_UUID_LINK_LOSS_SERVICE   0x1803
  #define     BLE_UUID_NEXT_DST_CHANGE_SERVICE   0x1807
  #define     BLE_UUID_PHONE_ALERT_STATUS_SERVICE   0x180E
  #define     BLE_UUID_REFERENCE_TIME_UPDATE_SERVICE   0x1806
  #define     BLE_UUID_RUNNING_SPEED_AND_CADENCE   0x1814
  #define     BLE_UUID_SCAN_PARAMETERS_SERVICE   0x1813
  #define     BLE_UUID_TX_POWER_SERVICE   0x1804
  #define     BLE_UUID_CGM_SERVICE   0x181A

当然还有很多设备并不在这个标准列表里，比如我用的这个金融刷卡器。蓝牙设备硬件厂商通常都会提供他们的设备里面各个服务(service)和特征(characteristics)的功能，比如哪些是用来交互(读写)，哪些可获取模块信息(只读)等。

 

五 实现细节

作为一个中心要实现完整的通讯，一般要经过这样几个步骤：

建立中心角色—扫描外设（discover）—连接外设(connect)—扫描外设中的服务和特征(discover)—与外设做数据交互(explore and interact)—断开连接(disconnect)。

 

1建立中心角色

首先在我自己类的头文件中要包含CoreBluetooth的头文件，并继承两个协议，代码如下:

 #import
 CBCentralManager *manager;
 manager = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self queue:nil];

2扫描外设（discover）

代码如下:

 [manager scanForPeripheralsWithServices:nil options:options];

这个参数应该也是可以指定特定的peripheral的UUID,那么理论上这个central只会discover这个特定的设备，但是我实际测试发现，如果用特定的UUID传参根本找不到任何设备，我用的代码如下:

 NSArray *uuidArray = [NSArray arrayWithObjects:[CBUUID UUIDWithString:@"1800"],[CBUUID UUIDWithString:@"180A"],
 [CBUUID UUIDWithString:@"1CB2D155-33A0-EC21-6011-CD4B50710777"],[CBUUID UUIDWithString:@"6765D311-DD4C-9C14-74E1-A431BBFD0652"],nil];

 [manager scanForPeripheralsWithServices:uuidArray options:options];

 

目前不清楚原因，怀疑和设备本身在的广播包有关。

 

3连接外设(connect)

当扫描到4.0的设备后，系统会通过回调函数告诉我们设备的信息，然后我们就可以连接相应的设备，代码如下:

 - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI
 {

     if(![_dicoveredPeripherals containsObject:peripheral])
         [_dicoveredPeripherals addObject:peripheral];

     NSLog(@"dicoveredPeripherals:%@", _dicoveredPeripherals);
 }

 //连接指定的设备
 -(BOOL)connect:(CBPeripheral *)peripheral
 {
     NSLog(@"connect start");
     _testPeripheral = nil;

     [manager connectPeripheral:peripheral
                        options:[NSDictionary dictionaryWithObject:[NSNumber numberWithBool:YES] forKey:CBConnectPeripheralOptionNotifyOnDisconnectionKey]];

     //开一个定时器监控连接超时的情况
     connectTimer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:5.0f target:self selector:@selector(connectTimeout:) userInfo:peripheral repeats:NO];

     return (YES);
 }

 

4扫描外设中的服务和特征(discover)

同样的，当连接成功后，系统会通过回调函数告诉我们，然后我们就在这个回调里去扫描设备下所有的服务和特征，代码如下:

 

 - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral
 {
     [connectTimer invalidate];//停止时钟

     NSLog(@"Did connect to peripheral: %@", peripheral);
     _testPeripheral = peripheral;

     [peripheral setDelegate:self];
     [peripheral discoverServices:nil];


 }

一个设备里的服务和特征往往比较多，大部分情况下我们只是关心其中几个，所以一般会在发现服务和特征的回调里去匹配我们关心那些，比如下面的代码:

 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error
 {


     NSLog(@"didDiscoverServices");

     if (error)
     {
         NSLog(@"Discovered services for %@ with error: %@", peripheral.name, [error localizedDescription]);

         if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DidNotifyFailConnectService:withPeripheral:error:)])
             [self.delegate DidNotifyFailConnectService:nil withPeripheral:nil error:nil];

         return;
     }


     for (CBService *service in peripheral.services)
     {

         if ([service.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:UUIDSTR_ISSC_PROPRIETARY_SERVICE]])
         {
             NSLog(@"Service found with UUID: %@", service.UUID);
             [peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
             isVPOS3356 = YES;
             break;
         }


     }
 }

 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error
 {

     if (error)
     {
         NSLog(@"Discovered characteristics for %@ with error: %@", service.UUID, [error localizedDescription]);

         if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DidNotifyFailConnectChar:withPeripheral:error:)])
             [self.delegate DidNotifyFailConnectChar:nil withPeripheral:nil error:nil];

         return;
     }


     for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics)
     {
         if ([characteristic.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:UUIDSTR_ISSC_TRANS_TX]])
         {
             NSLog(@"Discovered read characteristics:%@ for service: %@", characteristic.UUID, service.UUID);

             _readCharacteristic = characteristic;//保存读的特征

             if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DidFoundReadChar:)])
                 [self.delegate DidFoundReadChar:characteristic];

             break;
         }
     }


     for (CBCharacteristic * characteristic in service.characteristics)
     {


         if ([characteristic.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:UUIDSTR_ISSC_TRANS_RX]])
         {

             NSLog(@"Discovered write characteristics:%@ for service: %@", characteristic.UUID, service.UUID);
             _writeCharacteristic = characteristic;//保存写的特征

             if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DidFoundWriteChar:)])
                 [self.delegate DidFoundWriteChar:characteristic];

             break;


         }
     }

     if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DidFoundCharacteristic:withPeripheral:error:)])
         [self.delegate DidFoundCharacteristic:nil withPeripheral:nil error:nil];

 }

相信你应该已经注意到了，回调函数都是以"did"开头的，这些函数不用你调用，达到条件后系统后自动调用。

 

 

5与外设做数据交互(explore and interact)

发送数据很简单：

   

接收数据：

   

接收数据操作要先监听，后发送指令，最后才能获取到数据，数据在didUpdateValueForCharacteristic代理事件里面

   

_peripheral ,_notifyPeripheral和_writeCharacteristic是前面我们保存的设备对象和可以读/写/订阅的特征。

效果图如下：