iOS蓝牙开发：蓝牙的连接和数据的读写

Posted 2023-05-11

参考技术A        蓝牙开发说简单也简单，说不简单也有点难，开发人员在首次开发蓝牙前首先需要搞清楚蓝牙开发的概念，还要了解掌握蓝牙开发的一整套流程，这样才能快速上手开发蓝牙。

      蓝牙开发分为两种模式：管理者模式和中心者模式。管理者模式基本很少用到，相当于iPhone手机作为外设，自己创建服务和特性，然后用其他设备连接iPhone手机；中心者模式一般是大部分情况下都会使用的，使用中心者模式开发相当于iPhone手机作为主机，连接蓝牙外设，下面介绍蓝牙开发的例子就是使用的中心者模式来讲解的。

在这里我还是要推荐下我自己建的ios开发学习群：680565220，群里都是学ios开发的，如果你正在学习ios ，我欢迎你加入，今天分享的这个案例已经上传到群文件，大家都是软件开发党，不定期分享干货（只有iOS软件开发相关的），包括我自己整理的一份2018最新的iOS进阶资料和高级开发教程

一、关于蓝牙开发的一些重要的理论概念：

1、服务（services）：蓝牙外设对外广播的时候一定会有一个服务，有些时候也可以是有多个服务，服务下面包含一些特性，服务可以理解成一个模块的窗口；

2、特征（characteristic）：特征存在于服务下面的，一个服务下面可以有多个特征，特征可以理解成具体实现功能的窗口，一般的特性都会有value，也就是特征值，是特征和外界交互的最小单位；

      3、UUID：蓝牙上的唯一标示符，为了区分不同服务和特征，就用UUID来表示。

二、蓝牙连接的主要步骤

     1、创建一个CBCentralManager实例来进行蓝牙管理；

     2、搜索扫描外围设备；

     3、连接外围设备；

     4、获得外围设备的服务；

     5、获得服务的特征；

     6、从外围设备读取数据；

     7、给外围设备发送（写入）数据。

三、蓝牙连接和数据读写的具体步骤

     1、导入苹果系统蓝牙框架

#import

     2、遵循两个蓝牙框架相关的协议

     3、新建两个实例属性，一个特征属性

@property (nonatomic, strong) CBCentralManager *centralManager; //中心管理者

@property (nonatomic, strong) CBPeripheral *peripheral; //连接到的外设

@property (nonatomic, strong) CBCharacteristic *characteristic; //特征

     4、初始化CBCentralManager，进行蓝牙管理

- (void)viewDidLoad

[super viewDidLoad];

self.centralManager = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self queue:dispatch_get_main_queue()];     //创建实例进行蓝牙管理



 //若中心管理者初始化之后 就会触发下面这个代理方法 该代理方法是用来判断手机蓝牙的状态的

- (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central

// 蓝牙可用，开始扫描外设

if (central.state == CBManagerStatePoweredOn)

NSLog(@"蓝牙可用");

//在中心管理者成功开启之后再进行一些操作

//搜索扫描外设

// 根据SERVICE_UUID来扫描外设，如果不设置SERVICE_UUID，则扫描所有蓝牙设备

// [self.centralManager startAdvertising:@CBAdvertisementDataServiceUUIDsKey:@[[CBUUID UUIDWithString:SERVICE_UUID]]];

[central scanForPeripheralsWithServices:nil options:nil];



if(central.state == CBManagerStateUnsupported)

NSLog(@"该设备不支持蓝牙");



if (central.state == CBManagerStatePoweredOff)

NSLog(@"蓝牙已关闭");



if (central.state == CBManagerStateUnknown)

NSLog(@"蓝牙当前状态不明确");



if (central.state == CBManagerStateUnauthorized)

NSLog(@"蓝牙未被授权");





      5、搜索外围设备

//执行扫描动作之后，如果扫描到外设了，就会自动回调下面的协议方法

/** 发现符合要求的外设，回调 */

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

NSLog(@"%@====",peripheral.name);

//根据外设名字有选择性的筛选连接蓝牙设备

if ([peripheral.name hasPrefix:@"TEAMOSA"])

//在这里对外设携带的广播数据进行进一步的处理

if ([self.peripheraNames containsObject:peripheral.name])

//如果数组中包含了就不再添加

return;



//添加到外设名字数组中

[self.peripheraNames addObject:peripheral.name];

//标记外设，让它的生命周期与控制器的一致

self.peripheral = peripheral;

// 可以根据外设名字来过滤外设

// [central connectPeripheral:peripheral options:nil];



// 连接外设

// [central connectPeripheral:peripheral options:nil];



    6、连接外围设备

//连接外围设备，中心管理者连接外设成功，如果连接成功就会回调这个协议方法

/** 连接成功 */

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

//连接成功之后，可以进行服务和特性的发现。 停止中心管理设备的扫描动作，要不然在你和已经连接好的外设进行数据沟通时，如果又有一个外设进行广播且符合你的连接条件，那么你的iOS设备也会去连接这个设备（因为iOS BLE4.0是支持一对多连接的），导致数据的混乱。

//停止扫描动作

[self.centralManager stopScan];

// 设置外设的代理

peripheral.delegate = self;

// 根据UUID来寻找服务

// [peripheral discoverServices:@[[CBUUID UUIDWithString:SERVICE_UUID]]];

//外设发现服务，传nil代表不过滤，一次性读出外设的所有服务

[peripheral discoverServices:nil];

NSLog(@"%s, line = %d, %@=连接成功", __FUNCTION__, __LINE__, peripheral.name);



//外设连接失败

/** 连接失败的回调 */

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

NSLog(@"%s, line = %d, %@=连接失败", __FUNCTION__, __LINE__, peripheral.name);



//丢失连接 掉线

/** 断开连接 */

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

NSLog(@"%s, line = %d, %@=断开连接", __FUNCTION__, __LINE__, peripheral.name);

// 断开连接可以设置重新连接

[central connectPeripheral:peripheral options:nil];



    7、获取外围设备服务和特征

/** 发现服务 */

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

// 遍历出外设中所有的服务

for (CBService *service in peripheral.services)

// NSLog(@"所有的服务：%@",service);



// 这里仅有一个服务，所以直接获取

CBService *service = peripheral.services.lastObject;

// 根据UUID寻找服务中的特征

// [peripheral discoverCharacteristics:@[[CBUUID UUIDWithString:CHARACTERISTIC_UUID]] forService:service];

// [peripheral discoverCharacteristics:@[service.UUID] forService:service];

[peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];



    8、从外围设备读取数据

// 更新特征的value的时候会调用 （凡是从蓝牙传过来的数据都要经过这个回调，简单的说这个方法就是你拿数据的唯一方法） 你可以判断是否 从外围设备读数据

/** 接收到数据回调 */

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

// if (characteristic == @"你要的特征的UUID或者是你已经找到的特征")

// //characteristic.value就是你要的数据

//

if ([peripheral.name hasPrefix:@"TEAMOSA"])

NSData *data = characteristic.value;

NSString *value = [self hexadecimalString:data];

// NSLog(@"characteristic(读取到的): %@, data : %@, value : %@", characteristic, data, value);



// 拿到外设发送过来的数据

// NSData *data = characteristic.value;

// self.textFild.text = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];



    9、向外围设备发送（写入）数据

//这个方法你可以放在button的响应里面，也可以在找到特征的时候就写入，具体看你业务需求怎么用

//[self.peripherale writeValue:_batteryData forCharacteristic:self.characteristic type:CBCharacteristicWriteWithResponse];//第一个参数是已连接的蓝牙设备； 第二个参数是要写入到哪个特征； 第三个参数是通过此响应记录是否成功写入 需要注意的是特征的属性是否支持写数据

/** 写入数据回调 */

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

/*

typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, CBCharacteristicProperties)

CBCharacteristicPropertyBroadcast = 0x01,

CBCharacteristicPropertyRead = 0x02,

CBCharacteristicPropertyWriteWithoutResponse = 0x04,

CBCharacteristicPropertyWrite = 0x08,

CBCharacteristicPropertyNotify = 0x10,

CBCharacteristicPropertyIndicate = 0x20,

CBCharacteristicPropertyAuthenticatedSignedWrites = 0x40,

CBCharacteristicPropertyExtendedProperties = 0x80,

CBCharacteristicPropertyNotifyEncryptionRequired NS_ENUM_AVAILABLE(NA, 6_0) = 0x100,

CBCharacteristicPropertyIndicateEncryptionRequired NS_ENUM_AVAILABLE(NA, 6_0) = 0x200

;

打印出特征的权限(characteristic.properties),可以看到有很多种,这是一个NS_OPTIONS的枚举,可以是多个值

常见的又read,write,noitfy,indicate.知道这几个基本够用了,前俩是读写权限,后俩都是通知,俩不同的通知方式

*/

// NSLog(@"%s, line = %d, char.pro = %d", __FUNCTION__, __LINE__, characteristic.properties);

// 此时由于枚举属性是NS_OPTIONS,所以一个枚举可能对应多个类型,所以判断不能用 = ,而应该用包含&

NSLog(@"write value success(写入成功) : %@", characteristic);



    10、具体调用给蓝牙外设写入数据方法，这里的例子是以按钮点击事件里面来调用处理

//发送按钮点击事件

- (void)sendClick

if (!self.characteristic)

return;



_tempValue = [NSString stringWithFormat:@"%.0f", progressView.centigradeDegree];

_timeValue = [NSString stringWithFormat:@"%.0ld", (long)progressView1.timeDegree];

NSString *ttData = [NSString stringWithFormat:@"%@,%@U", _tempValue, _timeValue];

// NSString *aaa = [DataCoverTool coverFromStringToHexStr:ttData];

// 用NSData类型来写入

// NSData *data = [NSKeyedArchiver archivedDataWithRootObject:arry];

NSData *data = [ttData dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];

// NSData *data = [self dataWithString:ttData];

// 根据上面的特征self.characteristic来写入数据

[self.peripheral writeValue:data forCharacteristic:self.characteristic type:CBCharacteristicWriteWithResponse];

Android-Ble蓝牙开发Demo示例–扫描,连接,发送和接收数据,分包解包(附源码)

参考技术A

万物互联的物联网时代的已经来临，ble蓝牙开发在其中扮演着举重若轻的角色。最近刚好闲一点，抽时间梳理下这块的知识点。

涉及ble蓝牙通讯的客户端(开启、扫描、连接、发送和接收数据、分包解包)和服务端(初始化广播数据、开始广播、配置Services、Server回调操作)整个环节以及一些常见的问题即踩过的一些坑。

比如
1、在Android不同版本或不同手机的适配问题，扫描不到蓝牙设备
2、如何避免ble蓝牙连接出现133错误？
3、单次写的数据大小有20字节限制，如何发送长数据

蓝牙有传统(经典)蓝牙和低功耗蓝牙BLE(Bluetooth Low Energy)之分，两者的开发的API不一样，本文主讲Ble蓝牙开发，传统蓝牙不展开，有需要的可以自行了解。

相对传统蓝牙，BLE低功耗蓝牙，主要特点是快速搜索，快速连接，超低功耗保持连接和数据传输。

客户端

服务端

Android4.3(API Level 18)开始引入BLE的核心功能并提供了相应的 API。应用程序通过这些 API 扫描蓝牙设备、查询 services、读写设备的 characteristics（属性特征）等操作。

BLE蓝牙协议是GATT协议, BLE相关类不多, 全都位于android.bluetooth包和android.bluetooth.le包的几个类:
android.bluetooth.
.BluetoothGattService 包含多个Characteristic(属性特征值), 含有唯一的UUID作为标识
.BluetoothGattCharacteristic 包含单个值和多个Descriptor, 含有唯一的UUID作为标识
.BluetoothGattDescriptor 对Characteristic进行描述, 含有唯一的UUID作为标识

.BluetoothGatt 客户端相关
.BluetoothGattCallback 客户端连接回调
.BluetoothGattServer 服务端相关
.BluetoothGattServerCallback 服务端连接回调

android.bluetooth.le.
.AdvertiseCallback 服务端的广播回调
.AdvertiseData 服务端的广播数据
.AdvertiseSettings 服务端的广播设置
.BluetoothLeAdvertiser 服务端的广播

.BluetoothLeScanner 客户端扫描相关(Android5.0新增)
.ScanCallback 客户端扫描回调
.ScanFilter 客户端扫描过滤
.ScanRecord 客户端扫描结果的广播数据
.ScanResult 客户端扫描结果
.ScanSettings 客户端扫描设置

BLE设备分为两种设备: 客户端(也叫主机/中心设备/Central), 服务端(也叫从机/外围设备/peripheral)
客户端的核心类是 BluetoothGatt
服务端的核心类是 BluetoothGattServer 和 BluetoothLeAdvertiser
BLE数据的核心类是 BluetoothGattCharacteristic 和 BluetoothGattDescriptor

下面详细讲解下客户端和服务端的开发步骤流程

安卓手机涉及蓝牙权限问题，蓝牙开发需要在AndroidManifest.xml文件中添加权限声明：

在搜索设备之前需要询问打开手机蓝牙：

注意: BLE设备地址是动态变化(每隔一段时间都会变化),而经典蓝牙设备是出厂就固定不变了！

通过扫描BLE设备，根据设备名称区分出目标设备targetDevice，下一步实现与目标设备的连接，在连接设备之前要停止搜索蓝牙；停止搜索一般需要一定的时间来完成，最好调用停止搜索函数之后加以100ms的延时，保证系统能够完全停止搜索蓝牙设备。停止搜索之后启动连接过程；

BLE蓝牙的连接方法相对简单只需调用connectGatt方法；

参数说明

与设备建立连接之后与设备通信，整个通信过程都是在BluetoothGattCallback的异步回调函数中完成；

BluetoothGattCallback中主要回调函数如下：

上述几个回调函数是BLE开发中不可缺少的；

当调用targetdDevice.connectGatt(context, false, gattCallback)后系统会主动发起与BLE蓝牙设备的连接，若成功连接到设备将回调onConnectionStateChange方法，其处理过程如下：

判断newState == BluetoothGatt.STATE_CONNECTED表明此时已经成功连接到设备；

mBluetoothGatt.discoverServices();

扫描BLE设备服务是安卓系统中关于BLE蓝牙开发的重要一步，一般在设备连接成功后调用，扫描到设备服务后回调onServicesDiscovered()函数，函数原型如下：

BLE蓝牙开发主要有负责通信的BluetoothGattService完成的。当且称为通信服务。通信服务通过硬件工程师提供的UUID获取。获取方式如下：

具体操作方式如下：

开启监听，即建立与设备的通信的首发数据通道，BLE开发中只有当客户端成功开启监听后才能与服务端收发数据。开启监听的方式如下：

BLE单次写的数据量大小是有限制的， 通常是20字节 ，可以尝试通过requestMTU增大，但不保证能成功。分包写是一种解决方案，需要定义分包协议，假设每个包大小20字节，分两种包，数据包和非数据包。对于数据包，头两个字节表示包的序号，剩下的都填充数据。对于非数据包，主要是发送一些控制信息。
监听成功后通过向 writeCharacteristic写入数据实现与服务端的通信。写入方式如下：

其中：value一般为Hex格式指令，其内容由设备通信的蓝牙通信协议规定；

若写入指令成功则回调BluetoothGattCallback中的onCharacteristicWrite()方法，说明将数据已经发送给下位机；

若发送的数据符合通信协议，则服务端会向客户端回复相应的数据。发送的数据通过回调onCharacteristicChanged()方法获取，其处理方式如下：

通过向服务端发送指令获取服务端的回复数据，即可完成与设备的通信过程；

当与设备完成通信之后之后一定要断开与设备的连接。调用以下方法断开与设备的连接：

源码上传在CSDN上了，有需要的可以借鉴。

=====> Android蓝牙Ble通讯Demo示例源码–扫描,连接,发送和接收数据,分包解包

BLE单次写的数据量大小是有限制的，通常是20字节，可以尝试通过requestMTU增大，但不保证能成功。分包写是一种解决方案，需要定义分包协议，假设每个包大小20字节，分两种包，数据包和非数据包。对于数据包，头两个字节表示包的序号，剩下的都填充数据。对于非数据包，主要是发送一些控制信息。
总体流程如下：
1、定义通讯协议，如下(这里只是个举例，可以根据项目需求扩展)

2、封装通用发送数据接口(拆包)
该接口根据会发送数据内容按最大字节数拆分(一般20字节)放入队列，拆分完后，依次从队列里取出发送

3、封装通用接收数据接口(组包)
该接口根据从接收的数据按协议里的定义解析数据长度判读是否完整包，不是的话把每条消息累加起来

4、解析完整的数据包，进行业务逻辑处理

5、协议还可以引入加密解密，需要注意的选算法参数的时候，加密后的长度最好跟原数据长度一致，这样不会影响拆包组包

一般都是Android版本适配以及不同ROM机型（小米/红米、华为/荣耀等）（EMUI、MIUI、ColorOS等）的权限问题

蓝牙开发中有很多问题，要静下心分析问题，肯定可以解决的，一起加油；