Android4.3 蓝牙BLE初步

一、关键概念:

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

二、角色和职责:

Android设备与BLE设备交互有两组角色:
 
中心设备和外围设备(Central vs. peripheral);
GATT server vs. GATT client.
 
Central vs. peripheral:
中心设备和外围设备的概念针对的是BLE连接本身。Central角色负责scan advertisement。而peripheral角色负责make advertisement。
 
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。
 
举例说明:
现 有一个活动追踪的BLE设备和一个支持BLE的Android设备。Android设备支持Central角色,而BLE设备支持peripheral角 色。创建一个BLE连接需要这两个角色都存在,都仅支持Central角色或者都仅支持peripheral角色则无法建立连接。
 
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。例如,如果活动追踪的BLE设备需要向 Android设备传输sensor数据,则活动追踪器自然成为了server端;而如果活动追踪器需要从Android设备获取更新信息,则 Android设备作为server端可能更合适。
 
 

三、权限及feature:

和经典蓝牙一样,应用使用蓝牙,需要声明BLUETOOTH权限,如果需要扫描设备或者操作蓝牙设置,则还需要BLUETOOTH_ADMIN权限:
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/>
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>
 
除了蓝牙权限外,如果需要BLE feature则还需要声明uses-feature:
<uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le" android:required="true"/>
 
按时required为true时,则应用只能在支持BLE的Android设备上安装运行;required为false时,Android设备均可正常安装运行,需要在代码运行时判断设备是否支持BLE feature:
 
// Use this check to determine whether BLE is supported on the device. Then
// you can selectively disable BLE-related features.
if (!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {
    Toast.makeText(this, R.string.ble_not_supported, Toast.LENGTH_SHORT).show();
    finish();
}
 
 

四、启动蓝牙:

在使用蓝牙BLE之前,需要确认Android设备是否支持BLE feature(required为false时),另外要需要确认蓝牙是否打开。 
如果发现不支持BLE,则不能使用BLE相关的功能。如果支持BLE,但是蓝牙没打开,则需要打开蓝牙。
 
打开蓝牙的步骤:
 
1、获取BluetoothAdapter
 
BluetoothAdapter是Android系统中所有蓝牙操作都需要的,它对应本地Android设备的蓝牙模块,在整个系统中BluetoothAdapter是单例的。当你获取到它的示例之后,就能进行相关的蓝牙操作了。
 
获取BluetoothAdapter代码示例如下:
// Initializes Bluetooth adapter.
final BluetoothManager bluetoothManager =
        (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
 
注:这里通过getSystemService获取BluetoothManager,再通过BluetoothManager获取BluetoothAdapter。BluetoothManager在Android4.3以上支持(API level 18)。
 
2、判断是否支持蓝牙,并打开蓝牙
 
获取到BluetoothAdapter之后,还需要判断是否支持蓝牙,以及蓝牙是否打开。
如果没打开,需要让用户打开蓝牙:
private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;
...
// Ensures Bluetooth is available on the device and it is enabled. If not,
// displays a dialog requesting user permission to enable Bluetooth.
if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
    Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
    startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT);
}
 
 

五、搜索BLE设备:

通过调用BluetoothAdapter的 startLeScan()搜索BLE设备。调用此方法时需要传入  BluetoothAdapter.LeScanCallback参数。
因此你需要实现  BluetoothAdapter.LeScanCallback接口,BLE设备的搜索结果将通过这个callback返回。
 
由于搜索需要尽量减少功耗,因此在实际使用时需要注意:
 
1、当找到对应的设备后,立即停止扫描;
2、不要循环搜索设备,为每次搜索设置适合的时间限制。避免设备不在可用范围的时候持续不停扫描,消耗电量。
 
搜索的示例代码如下:
/**
 * Activity for scanning and displaying available BLE devices.
 */
public class DeviceScanActivity extends ListActivity {

    private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;
    private boolean mScanning;
    private Handler mHandler;

    // Stops scanning after 10 seconds.
    private static final long SCAN_PERIOD = 10000;
    ...
    private void scanLeDevice(final boolean enable) {
        if (enable) {
            // Stops scanning after a pre-defined scan period.
            mHandler.postDelayed(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    mScanning = false;
                    mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
                }
            }, SCAN_PERIOD);

            mScanning = true;
            mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
        } else {
            mScanning = false;
            mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
        }
        ...
    }
...
}
 
如果你只需要搜索指定UUID的外设,你可以调用  startLeScan(UUID[], BluetoothAdapter.LeScanCallback)方法。
其中UUID数组指定你的应用程序所支持的GATT Services的UUID。
 
 
BluetoothAdapter.LeScanCallback的实现示例如下:
private LeDeviceListAdapter mLeDeviceListAdapter;
...
// Device scan callback.
private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback =
        new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
    @Override
    public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi,
            byte[] scanRecord) {
        runOnUiThread(new Runnable() {
           @Override
           public void run() {
               mLeDeviceListAdapter.addDevice(device);
               mLeDeviceListAdapter.notifyDataSetChanged();
           }
       });
   }
};
 
注意:搜索时,你只能搜索传统蓝牙设备或者BLE设备,两者完全独立,不可同时被搜索。
 
 

六、连接GATT Server:

两个设备通过BLE通信,首先需要建立GATT连接。这里我们讲的是Android设备作为client端,连接GATT Server。
连接GATT Server,你需要调用BluetoothDevice的 connectGatt()方法。此函数带三个参数:Context、autoConnect(boolean)和 BluetoothGattCallback对象。调用示例:
 
mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);
 
函数成功,返回 BluetoothGatt对象,它是GATT profile的封装。通过这个对象,我们就能进行GATT Client端的相关操作。 BluetoothGattCallback用于传递一些连接状态及结果。
 
BluetoothGatt常规用到的几个操作示例:
 
connect() :连接远程设备。
discoverServices() : 搜索连接设备所支持的service。
disconnect():断开与远程设备的GATT连接。
close():关闭GATT Client端。
readCharacteristic(characteristic) :读取指定的characteristic。
setCharacteristicNotification(characteristic, enabled) :设置当指定characteristic值变化时,发出通知。
getServices() :获取远程设备所支持的services。
 
等等。
 
注:
1、某些函数调用之间存在先后关系。例如首先需要connect上才能discoverServices。
2、 一些函数调用是异步的,需要得到的值不会立即返回,而会在BluetoothGattCallback的回调函数中返回。例如 discoverServices与onServicesDiscovered回调,readCharacteristic与 onCharacteristicRead回调,setCharacteristicNotification与 onCharacteristicChanged回调等。
 
http://www.blogjava.net/zh-weir/archive/2014/04/02/407373.html

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