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本帖最后由 138***1595 于 2019-05-21编辑

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Android4.3(API级别18)引入内置平台支持BLE的central角色,同时提供API和app应用程序用来发现设备,查询服务,和读/写characteristics。与传统蓝牙(ClassicBluetooth)不同,蓝牙低功耗(BLE)的目的是提供更显著的低功耗。这使得Android应用程序可以和具有低功耗的要求BLE设备,如接近传感器,心脏速率监视器,健身设备等进行通信。

001 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。

002 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。

003 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:

除了蓝牙权限外,如果需要BLE feature则还需要声明uses-feature:

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();

}

004 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);

}

005 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。

006 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。

 

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沙发

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