Android BLE蓝牙详细解读

Posted 2021-02-12 demo例子集

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Android BLE蓝牙详细解读相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

代码地址如下：
http://www.demodashi.com/demo/15062.html

技术图片
随着物联网时代的到来，越来越多的智能硬件设备开始流行起来，比如智能手环、心率检测仪、以及各式各样的智能家具和玩具类产品。安卓4.3(API 18)为BLE的核心功能提供平台支持和API，App可以利用它来发现设备、查询服务和读写特性。相比传统的蓝牙，BLE更显著的特点是低功耗。本文主要讲解android低功耗蓝牙的api使用以及蓝牙扫描、连接、发送数据、接收数据等一系列操作，并主要介绍本人封装的BleLib蓝牙库，非常适合蓝牙初学者使用，只需要一行代码注入就OK了，而且用法也极其简单，下面会专门讲解BleLib库的使用。

在BLE协议中，有两个角色，周边（Periphery）和中央（Central）；周边是数据提供者，中央是数据使用/处理者，一个中央可以同时连接多个周边，但是一个周边某一时刻只能连接一个中央。
首先使用蓝牙就不得不说BluetoothGatt和BluetoothGattCallback这两个类，该类继承自BluetoothProfile，BluetoothGatt作为中央来使用和处理数据，通过BluetoothGatt可以连接设备（connect）,发现服务（discoverServices），并把相应地属性返回到BluetoothGattCallback，BluetoothGattCallback返回中央的状态和周边提供的数据。

1. 蓝牙开发流程：

我们蓝牙操作的主要目的就是为了拿到中央BluetoothGatt这个对象，进而进行接下来的所有一系列操作，如下：

1.先拿到BluetoothManager bluetoothManager 
        = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);

2.再拿到BluetoothAdapt btAdapter = bluetoothManager.getAdapter();

3.开始扫描：btAdapter.startLeScan( BluetoothAdapter.LeScanCallback);

4.从LeScanCallback中得到BluetoothDevice 
public void onLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {…..}

5.用BluetoothDevice得到BluetoothGatt：gatt = device.connectGatt(this, true, gattCallback);

这时总算拿到中央BluetoothGatt了，它有很多的方法，调用这些方法，你就可以通过BluetoothGattCallback和周边BluetoothGattServer交互了。

2. 主要类的大致理解：

BluetoothProfile：一个通用的规范，按照这个规范来收发数据。

BluetoothManager：通过BluetoothManager来获取BluetoothAdapter

如：BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);

BluetoothAdapter：一个Android系统只有一个BluetoothAdapter ，通过BluetoothManager 获取
```
BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
```
BluetoothGattDescriptor：可以看成是描述符，对Characteristic的描述，包括范围、计量单位等。
BluetoothGattService：服务，Characteristic的集合。

BluetoothGattCallback：已经连接上设备，对设备的某些操作后返回的结果。这里必须提醒下，已经连接上设备后的才可以返回，没有返回的认真看看有没有连接上设备。

private BluetoothGattCallback GattCallback = new BluetoothGattCallback() {

  // 这里有9个要实现的方法，看情况要实现那些，用到那些就实现那些

  public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState){};

  public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, 
                      BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status){

                      };            

          };
 BluetoothDevice device = mBluetoothAdapter.getRemoteDevice(address);

 BluetoothGatt gatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);

3. 上面所说的9个要实现的方法，所对应蓝牙交互的主要对应关系：

技术图片

(1) notification对应onCharacteristicChanged;

gatt.setCharacteristicNotification(characteristic, true);

该方法一般是在发现服务后，进行设置的，设置该方法的目的是让硬件在数据改变的时候，发送数据给app，app则通过onCharacteristicChanged方法回调给用户，从参数中可获取到回调回来的数据。

(2) readCharacteristic对应onCharacteristicRead;

gatt.readCharacteristic(characteristic);

(3) writeCharacteristic对应onCharacteristicWrite;

gatt.wirteCharacteristic(mCurrentcharacteristic);

(4) 连接蓝牙或者断开蓝牙对应 onConnectionStateChange;

bluetoothDevice.connectGatt(this, false, mGattCallback);
或
gatt.disconnect();(断开连接后务必记得gatt.close();)

(5) readDescriptor对应onDescriptorRead;

gatt.readDescriptor(descriptor);

(6) writeDescriptor对应onDescriptorWrite;

gatt.writeDescriptor(descriptor);

(7) readRemoteRssi对应onReadRemoteRssi;

gatt.readRemoteRssi();

(8) executeReliableWrite对应onReliableWriteCompleted;

 gatt.executeReliableWrite();

(9) discoverServices对应onServicesDiscovered

gatt.discoverServices();

开启蓝牙所具备的权限：

 <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/>
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION"/>
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION"/>
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>
<uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le" android:required="true"/>

如果 android.hardware.bluetooth_le设置为false,可以安装在不支持的设备上使用，判断是否支持蓝牙4.0用以下代码就可以了，如：

  if (!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {
          Toast.makeText(this, “设备不支持蓝牙4.0”, Toast.LENGTH_SHORT).show();
          finish();
    }

对蓝牙的启动关闭操作：

1、利用系统默认开启蓝牙对话框

if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
    Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
    startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT);
  }

2、后台打开蓝牙，不做任何提示，这个也可以用来自定义打开蓝牙对话框啦

mBluetoothAdapter.enable();

3、后台关闭蓝牙

mBluetoothAdapter.disable();

二、BleLib库的优点

最简洁的植入（近乎一行代码）

private void initBle() {
mBle = Ble.options()
.setLogBleExceptions(true)//设置是否输出打印蓝牙日志（非正式打包请设置为true，以便于调试）
.setThrowBleException(true)//设置是否抛出蓝牙异常
.setAutoConnect(true)//设置是否自动连接
.setConnectFailedRetryCount(3)
.setConnectTimeout(10 * 1000)//设置连接超时时长（默认101000 ms）
.setScanPeriod(12 1000)//设置扫描时长（默认10*1000 ms）
.setUuid_service(UUID.fromString("0000fee9-0000-1000-8000-00805f9b34fb"))//主服务的uuid
.setUuid_write_cha(UUID.fromString("d44bc439-abfd-45a2-b575-925416129600"))//可写特征的uuid
.create(getApplicationContext());
}
最大程度简化了代码量

技术图片

有对比才有伤害，那就来看下原生api调用蓝牙流程和该库之间的对比：

例如扫描设备

原生API写法：

private void scanLeDevice(final boolean enable) {  
        if (enable) {  
        // 经过预定扫描期后停止扫描  
        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);  
        }  
        ...  
    }  
       
然后在mLeScanCallback的回调中拿到扫描结果：

    // 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() {  
               ...
           }  
       });  
    }

BleLib中扫描的写法：

mBle.startScan(scanCallback);
回调结果：
BleScanCallback<BleDevice> scanCallback = new BleScanCallback<BleDevice>() {
        @Override
        public void onLeScan(final BleDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {
                ...
            }
        }
    };

提供了独一无二的OTA升级接口（即蓝牙硬件进行更新升级的接口）

这绝对是其他蓝牙库所没有的，具体API请看下面的库使用步骤

三、如何使用该库

1. 初始化蓝牙（动态授权蓝牙操作权限、打开蓝牙、判断设备是否支持蓝牙等操作请看DEMO）

    private void initBle() {
        mBle = Ble.options()
                .setLogBleExceptions(true)//设置是否输出打印蓝牙日志（非正式打包请设置为true，以便于调试）
                .setThrowBleException(true)//设置是否抛出蓝牙异常
                .setAutoConnect(true)//设置是否自动连接
                .setConnectFailedRetryCount(3)//设置连接失败的重试次数
                .setConnectTimeout(10 * 1000)//设置连接超时时长（默认10*1000 ms）
                .setScanPeriod(12 * 1000)//设置扫描时长（默认10*1000 ms）
                .setUuid_service(UUID.fromString("0000fee9-0000-1000-8000-00805f9b34fb"))//主服务的uuid
                .setUuid_write_cha(UUID.fromString("d44bc439-abfd-45a2-b575-925416129600"))//可写特征的uuid
                .create(getApplicationContext());
     }

2. 扫描周边设备

mBle.startScan(scanCallback);
//扫描回调
BleScanCallback<BleDevice> scanCallback = new BleScanCallback<BleDevice>() {
        @Override
        public void onLeScan(final BleDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {
            ...
            //获取到蓝牙设备对象，根据自身需求进行操作（库中已进行相同设备的过滤）
        }
    };

3.开始连接

mBle.connect(device, connectCallback);               
//连接回调
private BleConnCallback<BleDevice> connectCallback = new BleConnCallback<BleDevice>() {
        @Override
        public void onConnectionChanged(BleDevice device) {
            if (device.isConnected()) {
                //连接成功之后设置通知（切记，很重要）
                setNotify(device);
            }
            Log.e(TAG, "onConnectionChanged: " + device.isConnected());
        }

        @Override
        public void onConnectException(BleDevice device, int errorCode) {
            super.onConnectException(device, errorCode);
            Toast.makeText(BleActivity.this, "连接异常，异常状态码:" + errorCode, Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }
    };

连接异常状态码可参阅该项目的[wiki]

4.设置通知及回调

private void setNotify(BleDevice device) {
         /*连接成功后，设置通知*/
        mBle.startNotify(device, new BleNotiftCallback<BleDevice>() {
            @Override
            public void onChanged(BleDevice device, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
                Log.e(TAG, "onChanged: 表示返回硬件MCU发来的数据"+Arrays.toString(characteristic.getValue()));
            }

            @Override
            public void onReady(BleDevice device) {
                Log.e(TAG, "onReady: 表示一切准备就绪，可以进行读写(发送数据或者读取数据)的标志");
            }

            @Override
            public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt) {
                Log.e(TAG, "onServicesDiscovered is success ");
            }

            @Override
            public void onNotifySuccess(BluetoothGatt gatt) {
                Log.e(TAG, "onNotifySuccess is success ");
            }
        });
    }

当收到onChanged(BluetoothGattCharacteristic characteristic)回调时,则说明蓝牙设备的数据发生改变了，通知程序作出改变。还有很多回调，他们对应的情况不懂得可以参考上面的原生API的详细讲解。

5.读取远程Rssi

mBle.readRssi(mBle.getConnetedDevices().get(0), new BleReadRssiCallback<BleDevice>() {
                    @Override
                    public void onReadRssiSuccess(int rssi) {
                        super.onReadRssiSuccess(rssi);
                        Log.e(TAG, "onReadRssiSuccess: " + rssi);
                        Toast.makeText(BleActivity.this, "onReadRssiSuccess:"+ rssi, Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    }
                });

6.主动读取数据

public void read(BleDevice device) {
        boolean result = mBle.read(device, new BleReadCallback<BleDevice>() {
            @Override
            public void onReadSuccess(BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
                super.onReadSuccess(characteristic);
                byte[] data = characteristic.getValue();
                Log.w(TAG, "onReadSuccess: " + Arrays.toString(data));
            }
        });
        if (!result) {
            Log.d(TAG, "读取数据失败!");
        }

7.写入数据

boolean result = mBle.write(device, changeLevelInner(), new BleWriteCallback<BleDevice>() {
            @Override
            public void onWriteSuccess(BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
                Toast.makeText(BleActivity.this, "发送数据成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            }
        });
        if (!result) {
            Log.e(TAG, "changeLevelInner: " + "发送数据失败!");
        }

8.发送大数据包（如：文件等）

try {
        //获取整个文件的总字节
        byte[]data = toByteArray(getAssets().open("WhiteChristmas.bin"));
        //发送大数据量的包(参数请查阅Demo Code)
        mBle.writeEntity(mBle.getConnetedDevices().get(0), data, 20, 50, new BleWriteEntityCallback<BleDevice>() {
            @Override
            public void onWriteSuccess() {
                L.e("writeEntity", "onWriteSuccess");
            }

            @Override
            public void onWriteFailed() {
                L.e("writeEntity", "onWriteFailed");
            }
        });
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }

9.设置MTU(BLE4.2)

if(Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP){
        //此处第二个参数  不是特定的   比如你也可以设置500   但是如果设备不支持500个字节则会返回最大支持数
        mBle.setMTU(mBle.getConnetedDevices().get(0).getBleAddress(), 250, new BleMtuCallback<BleDevice>() {
            @Override
            public void onMtuChanged(BleDevice device, int mtu, int status) {
                super.onMtuChanged(device, mtu, status);
                ToastUtil.showToast("最大支持MTU："+mtu);
            }
        });
    }else {
        ToastUtil.showToast("设备不支持MTU");
    }

10.OTA升级

//找到你需要升级文件的路径(一般情况都是保存再服务器上，一旦有更新会自动提示，然后APP下载并保存到本地，生成对应的file对象)
File file = new File(...);
//读写SD卡权限，此处略（6.0及以上需添加)
OtaManager mOtaManager = new OtaManager(BleActivity.this);
boolean result = mOtaManager.startOtaUpdate(file, (BleDevice) mBle.getConnetedDevices().get(0), mBle);
Log.e("OTA升级结果:", result + "");

四、BleLib库封装的详细分析

分析之前先来张BleLib库API的结构图供大家参考（下图是1.x库的结构，API名称部分与当前有点不同）：

技术图片

1、我们先来看一下该库的结构，以及每个类的作用。如下图：

技术图片

Ble：

该类提供了几乎所有你需要用到的方法，包括蓝牙扫描、连接、断开、蓝牙当前连接状态等等，管理了蓝牙操作的所有接口和方法。

BleDevice：

该类的主要是来描述并记录蓝牙的属性和状态，如记录蓝牙名称、蓝牙MAC地址、蓝牙别名（即修改之后的名称）、蓝牙连接状态等。

技术图片

BleStatus：

该类是蓝牙状态类，定义了蓝牙扫描、连接、通知使能、发送、接收等状态的常量值（连接异常等状态码可参考该类）

BluetoothLeService：

该类是最重要的一个核心蓝牙处理类，主要是蓝牙操作中用到的各个方法的实现类，是整个蓝牙的核心功能实现，Ble是对外提供所有蓝牙操作接口的管理类。

在此要注意一些细节，比如大多数设备扫描的时候会重复扫描到相同蓝牙设备，必须要进行过滤，开发应用时，必须还要进行产品过滤，比如通过设备的广播包过滤，或者通过设备名过滤都是可以的，如下（注意：要根据自己产品提供的广播包进行过滤，下图是我们自己产品的）：

  /**
 * Verify the product broadcast parameters
 * @param data Parameter data
 * @return Whether the match
 */
public static boolean matchProduct(byte[] data) {
    if (data == null || data.length <= 0) {
        return false;
    }
    int i = 0;
    do {
        // Read packet size
        int len = data[i++] & 0xff;
        if (len > 0) {
            // Read packet data
            byte[] d = new byte[len];
            int j = 0;
            do {
                d[j++] = data[i++];
            } while (j < len);
            // Authentication Type and Length
            if (d.length > BROADCAST_SPECIFIC_PRODUCT.length && (d[0] & 0xFF) == BLE_GAP_AD_TYPE_MANUFACTURER_SPECIFIC_DATA) {
                // Matching product parameters
                boolean passed = true;
                for (int x = 0; x < BROADCAST_SPECIFIC_PRODUCT.length; x++) {
                    passed = passed && d[x + 1] == BROADCAST_SPECIFIC_PRODUCT[x];
                }
                //Match successful
                if (passed) {
                    return true;
                }
            }
        }

    } while (i < data.length);
    return false;
}

OK，要注意的细节问题已经介绍的差不多了，如果感兴趣的朋友可以去应用该库到自己的项目中。
Android BLE蓝牙详细解读

代码地址如下：
http://www.demodashi.com/demo/15062.html

注：本文著作权归作者，由demo大师代发，拒绝转载，转载需要作者授权

以上是关于Android BLE蓝牙详细解读的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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Android BLE蓝牙详细解读

目录

原生API的详细讲解

BleLib库的优点

如何使用该库

BleLib库的详细分析

一、原生API的详细讲解

1. 蓝牙开发流程：

2. 主要类的大致理解：

3. 上面所说的9个要实现的方法，所对应蓝牙交互的主要对应关系：

开启蓝牙所具备的权限：

二、BleLib库的优点

最简洁的植入（近乎一行代码）

最大程度简化了代码量

例如扫描设备

原生API写法：

BleLib中扫描的写法：

提供了独一无二的OTA升级接口（即蓝牙硬件进行更新升级的接口）

三、如何使用该库

1. 初始化蓝牙（动态授权蓝牙操作权限、打开蓝牙、判断设备是否支持蓝牙等操作请看DEMO）

2. 扫描周边设备

3.开始连接

4.设置通知及回调

5.读取远程Rssi

6.主动读取数据

7.写入数据

8.发送大数据包（如：文件等）

9.设置MTU(BLE4.2)

10.OTA升级

四、BleLib库封装的详细分析

1、我们先来看一下该库的结构，以及每个类的作用。如下图：

Ble：

BleDevice：

BleStatus：

BluetoothLeService：