iOS蓝牙开发梳理：广播端和扫描端实现

Posted 2020-11-29 tangjianfeng

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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iOS蓝牙开发梳理：广播端和扫描端实现相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

【前言】

* 目前项目里有蓝牙支付功能，对于蓝牙开发功能，要求比较高，包括iOS与Android之间的通讯。

* 今天整理了下iOS蓝牙SDK开发流程中的知识点，总结了这篇文章，希望给各位开发蓝牙功能的同学带来帮助。

【功能目标】

开发移动设备的蓝牙功能，目的用来实现设备之间数据自由通讯（数据发，收），完成移动服务端和客服端场景交互。

【定义场景】

1: 广播端：服务端定义，用于被多台扫描设备同时识别并订阅；

2: 扫描端：客服端定义，用于扫描并订阅广播端设备；

【实现方案】

CoreBluetooth：ios原生SDK。

导入: <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h> 。

开始广播功能：

【第一步、开启广播】

（1）: 涉及的类

1: CBPeripheralManager；

外设管理器，管理设备广播状态。

2: CBUUID；

唯一标识，设备的服务，特性和特征描述符。

3: CBMutableService；

外设管理器的服务，用于设定服务特征。

4: CBMutableCharacteristic；

服务的特征，用于设定特征描述。

5: CBMutableDescriptor；

特征的描述。

（2）: 类调用时序图

时序图备注： CBPeripheralManager 添加服务是很重要的一步。

（3）: CoreBluetooth 原生函数

1: 蓝牙创建，用于权限判断：

- (void)peripheralManagerDidUpdateState:(CBPeripheralManager *)peripheral;

2: 外设管理器添加服务完成，回调结果：

- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didAddService:(CBService *)service error:(NSError *)error;

3: 广播开启完成，回调结果：

-(void)peripheralManagerDidStartAdvertising: (CBPeripheralManager *)peripheral error:(NSError *)error;

（4）: 广播开启失败，重启

1: 重置广播，目前重试次数： ADVERTISING_RETRY = 3；（注：根据自己需求设置）

2: 重置加载安全模块调用方法： [self setUpServiceSecurity]; (注：需要根据自己功能需求实现)

3: 重置外设管理器步骤： 1:关闭广播 2:清除设备 3:重置管理器

4: 重置创建服务和特征调用方法： [self setupServiceAndCharacteristics];(注：需要根据自己功能需求实现)

（5）: 蓝牙广播，参数配置

1: 广播设备名称：可通过CBPeripheralManager 函数：

- (void)startAdvertising:(nullable NSDictionary<NSString *, id> *)advertisementData;

进行设置：CBAdvertisementDataLocalNameKey 的值。

2: 信号强度： iOS不支持设置。

3: 广播频率： iOS不支持设置。

【第二步、广播被订阅】

（1）: 涉及的类

1: CBCentral：发起订阅的扫描设备；

2: CBCharacteristic：扫描设备的特性信息；

（2）: CoreBluetooth原生函数

1: 订阅成功回调，记录订阅扫描设备：

-(void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral central:(CBCentral *)central didSubscribeToCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic;

（3）: 被取消订阅函数

l 扫描设备取消订阅，移除相应记录的设备信息：

-(void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral central:(CBCentral *)central didUnsubscribeFromCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic;

（4）:完成订阅

注：当有扫描设备订阅了广播设备后，广播端可以给扫描设备发送数据。

【第三步、发送数据】

（1）: 涉及的类

DeviceInforModel：数据容器对象。（注：自定义对象，用来记录外设设备部信息和接，发数据的记录）

-属性- messageSentData：发送数据DATA；

-属性- sentStartIndex：发送数据开始下标；

-属性- diffLength：每个包最大字节；

（2）: 发送流程图

（流程图备注）：

1: Start：分包首个数据包字符串标示；

2: End：分包最后一个数据包字符串标示；

3: sentStartIndex：每个发送数据包的开始标示，默认等于0；

4: messageSentData：总数据中按照 sentStartIndex 截取的分包数据；

5: IsReady：外围设备已准备好发送特征值更新，有相应的回调函数；

6: sendMessagePart：进入数据分包流程；

（3）: CoreBluetooth原生函数

1: 发送：通过通知或指示将更新后的特征值发送给一个或多个中心。

- (BOOL)updateValue:(NSData *)value forCharacteristic:(CBMutableCharacteristic *)characteristic onSubscribedCentrals:(nullable NSArray<CBCentral *> *)centrals；

2: 发送结果：告诉委托本地外围设备已准备好发送特征值更新。

- (void)peripheralManagerIsReadyToUpdateSubscribers:(CBPeripheralManager *)peripheral；

【第四步、接收数据】

（1）: 涉及的类

1: CBATTRequest：写入数据的请求。

-属性- lastObject：目标数据；

2: DeviceInforModel：数据容器对象。（自定义对象，用来记录外设设备部信息和接，发数据的记录）

-属性- messageReceivedData：发送数据DATA；

-属性- isStart：开头标示；

-属性- startMsg：开头数据；

-属性- isEnd：结尾标示；

-属性- endMsg：结尾数据；

（2）: 接收流程图

（流程图备注）：

1: Start：分包首个数据包字符串标示，此时设置isStart=YES；

2: End：分包最后一个数据包字符串标示，此时设置isEnd=YES；

3: CBATTRequest.lastObject：每个包的数据源；

4: messageReceivedData：与历史数据进行合并；

5: hasPrefix:@"End"：这步判断结束标示，有End标示，合并数据，输出完整包；

6: CBATTRequest：没有End标示，等待分包数据；

（3）: CoreBluetooth原生函数

l 中心设备写入数据的时候，回调函数：

- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didReceiveWriteRequests:(NSArray<CBATTRequest *> *)requests;

【完成：广播功能】

完成上面步骤，此时广播端可以自由发送和接收数据。

开始扫描功能：

【第一步、开启扫描】

（1）: 涉及的类

1: CBCentralManager：中心设备管理器。

2: CBUUID：唯一标识，设备的服务，特性和特征描述符。

3: CBService：中心设备管理器的服务，用于扫描指定服务广播。

4: CBPeripheral：外设管理器，扫描到或连接的广播设备。

5: RSSI：外设型号强度值。

（2）: 类调用时序图

时序图备注：在识别到广播外设 CBPeripheral，并且完成记录后，就可以开启指定外设的连接请求，APP级外设标示通过 CBService 区分。

（3）: 扫描开启失败

注：蓝牙功能不可用，或者未开启，会导致开启失败。

未发现符合要求的外设时，会继续扫描。

（4）: 蓝牙扫描，参数配置

1: 扫描设备名称： iOS不支持设置，

备注：订阅广播端成功后，广播端区别扫描设备通过：central.identifier；

2: 扫描频率： iOS不支持设置。

【第二步、连接广播】

（1）: 涉及的对象

1: self. centralManager：中心设备管理器；

2: self.peripheral：中心设备管理器连接目标外设；

3: self.service：用于查找的服务特征；

4: service.characteristics：对应服务的特征集合；

（2）: CoreBluetooth原生函数

1: 发起连接外设，调用函数：

- (void)connectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral options:(nullable NSDictionary<NSString *, id> *)options;

2: 连接成功，回调函数：

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral；

3: 根据SERVICE_UUID来寻找服务，调用函数：

- (void)discoverServices:(nullable NSArray<CBUUID *> *)serviceUUIDs;

4: 寻找到特定服务，回调函数：

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

5：寻找特定服务特征，回调函数：

- (void)discoverCharacteristics:(nullable NSArray<CBUUID *> *)characteristicUUIDs forService:(CBService *)service;

6: 发现特征，回调函数：

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

7: 读取特征数据，调用函数：

[peripheral readValueForCharacteristic:self.characteristic];

8: 发送订阅通知，调用函数（广播端会收到被订阅消息）：

[peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:self.characteristic];

9: 连接失败，回调函数：

-(void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error;

10: 断开连接，回调函数：

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(nullable NSError *)error;

（3）: CoreBluetooth连接流程图

【第三步、发送数据】

注：扫描端处理发送数据流程，与广播端处理发送一致，详见广播端；

【第四步、接收数据】

注：扫描端处理接收数据流程，与广播端处理接收一致，详见广播端；

【第五步、断开连接】

1: self.centralManager 断开指定外设 self.peripheral;

[self.centralManager cancelPeripheralConnection:self.peripheral];

l 断开连接，回调函数：

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(nullable NSError *)error;

功能补充部分：

- 前面梳理了两端数据发送，接收流程，下面补充一下实现方案：

【一：广播端数据读，写方案】

CBMutableCharacteristic：广播端主要通过设置 CBMutableCharacteristic 特性值属性实现：

CBCharacteristicPropertyWrite：设置广播允许写入特性值，用于接收数据;

CBCharacteristicPropertyNotify：设置广播允许特征值更新的通知，用于发送数据；

（以下代码，案例）

CBMutableCharacteristic *characteristic = [

[CBMutableCharacteristic alloc]

initWithType:characteristicID

properties:

CBCharacteristicPropertyNotify| （注：特性支持通知方案）

CBCharacteristicPropertyWrite （注：特性支持写入方案）

value:nil

permissions:CBAttributePermissionsReadable|

CBAttributePermissionsWriteable];

CBUUID *UUID_Descriptor = [CBUUID UUIDWithString:DESCRIPTORUUID];

// 初始化一个特征的描述

CBMutableDescriptor *mDescriptor = [[CBMutableDescriptor alloc]initWithType:UUID_Descriptor value:[NSData data]];

[characteristic setDescriptors:@[mDescriptor]];

// 特征添加进服务

service.characteristics = @[characteristic];

// 服务加入管理

[self.peripheralManager addService:service];

---- 写入方案：

1: 通过更新自身特性值实现写入数据，调用函数：

- (BOOL)updateValue:(NSData *)value forCharacteristic:(CBMutableCharacteristic *)characteristic onSubscribedCentrals:(nullable NSArray<CBCentral *> *)centrals;

2: 当自身特性值准备更新时，回调函数（写入完成，会通知扫描端）：

- (void)peripheralManagerIsReadyToUpdateSubscribers:(CBPeripheralManager *)peripheral;

---- 读取方案：

1: 通过允许写入特性值，回调函数（扫描端写入特性值完成回调）：

- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didReceiveWriteRequests:(NSArray<CBATTRequest *> *)requests；

【第二：扫描端数据读，写方案】

---- 写入方案：

1: 扫描发送数据，调用函数（广播特性值需要支持writeValue: ）：

- (void)writeValue:(NSData *)data forCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic type:(CBCharacteristicWriteType)type;

2: 写入数据完成，回调结果：

- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(nonnull CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error;

---- 读取方案：

1:通过实现外设代理方案：CBPeripheralDelegate：

self.peripheral.delegate = self;

2: CBPeripheralDelegate代理回调函数：

- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error；