深入了解Android蓝牙Bluetooth——《进阶篇》

Posted 2020-09-02 android 开发

在 [深入了解android蓝牙Bluetooth——《基础篇》](http://blog.csdn.net/androidstarjack/article/details/60468468)一篇中我们对蓝牙的各个版本的有了一个认识，蓝牙版本的历程及其优劣式介绍。那么接下来咱们就深入一点继续开车进入BLE的进及篇章。

蓝牙BLE4.x

BLE分为三部分：

• Service

• Characteristic

• Descriptor

  这三部分都用UUID作为唯一标识符。UUID为这种格式：0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb。比如有3个Service，那么就有三个不同的UUID与Service对应。这些UUID都写在硬件里，我们通过BLE提供的API可以读取到。

• 一个BLE终端可以包含多个Service， 一个Service可以包含多个Characteristic，一个Characteristic包含一个value和多个Descriptor，一个Descriptor包含一个Value。Characteristic是比较重要的，是手机与BLE终端交换数据的关键，读取设置数据等操作都是操作Characteristic的相关属性。

API相关介绍

• 1.先介绍一下关于蓝牙4.0中的一些名词吧：
  (1)GATT(Gneric Attibute Profile)

  通过ble连接，读写属性类小数据Profile通用的规范。现在所有的ble应用Profile 都是基于GATT

  • (2)ATT(Attribute Protocal) GATT是基于ATT Potocal的ATT针对BLE设备专门做的具体就是传输过程中使用尽量少的数据，每个属性都有个唯一的UUID，属性chartcteristics and Service的形式传输。
  • (3)Service是Characteristic的集合。
  • (4).Characteristic 特征类型。

  比如。有个蓝牙ble的血压计。他可能包括多个Servvice，每个Service有包括多个Characteristic

  注意：蓝牙ble只能支持Android 4.3以上的系统 SDK>=18

• 2.以下是开发的步骤：

• 2.1首先获取BluetoothManager

• 2.2获取BluetoothAdapter

• 2.3创建BluetoothAdapter.LeScanCallback

• 2.4.开始搜索设备。

• 2.5.BluetoothDevice 描述了一个蓝牙设备 提供了getAddress()设备Mac地址,getName()设备的名称。

• 2.6开始连接设备

• 2.7连接到设备之后获取设备的服务(Service)和服务对应的Characteristic。

• 2.8获取到特征之后，找到服务中可以向下位机写指令的特征，向该特征写入指令。

• 2.9写入成功之后，开始读取设备返回来的数据。

• 2.10、断开连接

• 2.11、数据的转换方法

大概整体就是如上的步骤。但是也是要具体根据厂家的协议来实现通信的过程。

那么具体要怎么使用呢？我们据需开车往下走。

一.添加权限

? 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();
}

第一步：开启蓝牙：

• 1.首先获取有BluetoothAdapter两种方式：

private BluetoothManager bluetoothManager;

bluetoothManager =   (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();

或者是：

mBluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();

两行方式都是可以的。

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.判断手机设备是否有蓝牙模块

// 检查设备上是否支持蓝牙
        if (mBluetoothAdapter == null) {
            showToast("没有发现蓝牙模块");
            return;
        }

• 3.开启蓝牙设备

  开启蓝牙设备有两种方式：

  • 第一种直接简单暴力不给用户进行提示:

  if (!mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
              mBluetoothAdapter.enable();
  }

  • 第二种直优雅的践行开启并且有弹框进行提示，隐式启动Intent:

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

• 4.扫描蓝牙设备

  我这里是把扫描到的BLE地址存放到List集合中去。这里我们可以写一个方法进行封装一下。

/***********
     * 扫描设备
     ********/
    private void scanLeDevice(final boolean enable) {
        if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2) {
            if (enable) {
                devices.clear();//清空集合
                // Stops scanning after a pre-defined scan period.
                mHandler.postDelayed(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2) {
                            mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
                        }
                    }
                }, INTERVAL_TIME);
                mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
            } else {
                try {
                    mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
                } catch (Exception e) {
                }
            }
        }
    }

在这个扫描方法中，我们在AndroidStudio或者是Eclipse中会看到startLeScan方法会有横线，表明这个方式显示过期的方法，那么

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。

那么LeScanCallback的初始化代码如下：

private void initCallBack(){
     if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2) {
            mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
                @Override
                public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {
                    runOnUiThread(new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            if (device != null) {
                                if (!TextUtils.isEmpty(device.getName())) {
                                   // devices.add(device);
                                    String name = device.getName();
                                    if (name.contains(BluetoothDeviceAttr.OYGEN_DEVICE_NAME)) {
                                        if (!devices.contains(device)) {
                                            devices.add(device);
                                        }
                                    }
                                }
                            }
                        }
                    });
                }
            };
        } else {
            getToast("设备蓝牙版本过低");
            return;
        }
}

那么如果在设备多的情况下我们讲搜出很多的设备。我们可以选择我们所需要的地址进行链接。但是这类要注意的是：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.

• 5.进行链接设备

final BluetoothDevice device = mBluetoothAdapter.getRemoteDevice(address);
        if (device == null) {
            Log.w(TAG, "Device not found.  Unable to connect.");
            return false;
        }
        // We want to directly connect to the device, so we are setting the autoConnect
        // parameter to false.
        mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);

这里调用的是device的connectGatt方法

/**
     * Connect to GATT Server hosted by this device. Caller acts as GATT client.
     * The callback is used to deliver results to Caller, such as connection status as well
     * as any further GATT client operations.
     * The method returns a BluetoothGatt instance. You can use BluetoothGatt to conduct
     * GATT client operations.
     * @param callback GATT callback handler that will receive asynchronous callbacks.
     * @param autoConnect Whether to directly connect to the remote device (false)
     *                    or to automatically connect as soon as the remote
     *                    device becomes available (true).
     * @throws IllegalArgumentException if callback is null
     */
    public BluetoothGatt connectGatt(Context context, boolean autoConnect,
                                     BluetoothGattCallback callback) {
        return (connectGatt(context, autoConnect,callback, TRANSPORT_AUTO));
    }

?api中阐述的是第一个参数是上下文对象Context，第二个参数是是否自动连接，第三个是蓝牙的GattCallback回调。

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
    //当连接状态发生改变的时候
    @Override
    public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState){
        
    };
    //回调响应特征写操作的结果。
    @Override
    public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status){
        
    };
    //回调响应特征读操作的结果。
    @Override
    public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
    }
    //当服务被发现的时候回调的结果
    @Override
    public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
    }
    当连接能被被读的操作
    @Override
   public void onDescriptorRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattDescriptor descriptor, int status) {
            
            super.onDescriptorRead(gatt, descriptor, status);
      }  
    ......
};

?连接的过程我们一个通过service来进行连接，也可以在activity中进行操作。 好，到此为止，一个BLE蓝牙连接设备的整个流程我们已经清楚完毕。

Android4.x的蓝牙不太成熟性

?但是在实际操作过程中难免会出现一些比较坑人的问题。比如我用一个地址进行蓝牙设备连接，偶尔会出现蓝牙连接不上或者是说连接上设备后不返回数据等问题。那么此时我们可能会重启一下蓝牙或手机就立马有成功了。此时我们千万不能蒙蔽，也不要怀疑自己的人生。这是因为Android4.x的蓝牙还是不太成熟。目前可以来说是个测试阶段。

• 手机可能会搜索不到蓝牙设备
• 有时候会在广播中接收不到数据
• 出现异常需要重新启动手机或者是重启才能恢复正常

这个时候我们怎么办呢？

此时不要抱怨什么，难到我们作为Android程序员就注定如此的苦逼吗？

答案是否定的。

如何去优化呢？那么我们就应该从UI界面，用户体验上进行操作来实现

• 做一个定时器，如果在在确定蓝牙设备一打开并且存在的情况系，可以在手机搜索5s内没有搜索到蓝牙设备时重启蓝牙，并且在广播中接收到蓝牙开启后再次搜索

• 可以在UI上进行对用户进行相对应的提示

  • 当蓝牙为启动时，提示用户去开启器蓝牙
  • 当蓝牙开启后，在处在开启状态后，提示用户蓝牙正在开启...
  • 蓝牙已开启，设备并没有连接上，提示用户去进行连接
  • 设备正在连接上手机，提示用户，正在连接，请等待...
  • 蓝牙设备连接上手机，正在读取，提示数据正在读取中...

  我们不能子在Android系统上来操作什么，我们在体验上做到了我们能做的就可以的。

手机蓝牙连接BLE设备要求

• 手机Android 4.3以上的系统 SDK>=18
• 蓝牙版本>=4.0

学习参考道demo下载地址： https://github.com/androidstarjack/Bluetooth_4.3-master

学到这里，关于AndroidBLE蓝牙连接我们已经基本上实现了蓝牙的搜索，连接，读取等。

大家项目中如果经常涉及到硬件比如手环，温度计，汗液仪，心电图，血压计等这些ble的蓝牙设备，就一定会用到蓝相关方面的知识。这里笔者先给大家提前踩一下坑，进行了总结，为后面的小伙伴在研究蓝牙方面尽量的少踩一些坑。如多对蓝牙的历程还未有清楚的认识，请参考深入了解Android蓝牙Bluetooth4.0——《基础篇》。

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