前言
BLE是在Android 4.3上被引入的，并在android 5.0上加入了ble advertise的API支持。其時(shí)，IOS上的BLE已經(jīng)玩的風(fēng)生水起，其中IOS的ANCS服務(wù)就是基于BLE封裝的通知下發(fā)協(xié)議，而IBeacon是基于BLE廣播的單向傳輸?shù)膽?yīng)用。
Android上的BLE開發(fā)算是個(gè)后發(fā)者，但是android開放了對(duì)BLE的支持后，我們就可以又很多好玩的東西可以嘗試了，比如以前IOS的藍(lán)牙是無法與Android的藍(lán)牙進(jìn)行通信的，有了BLE這就有了可能，還有讀取IOS的下發(fā)通知，自己實(shí)現(xiàn)和android手表的通信，讀取手環(huán)的數(shù)據(jù)等等有趣的東西。
而中文社區(qū)中關(guān)于Android BLE的開發(fā)資料幾乎全是android官網(wǎng)上BLE開發(fā)指南的原版翻譯，但是該網(wǎng)站上的內(nèi)容是基于Android 4.3來寫的，其中的API已經(jīng)過時(shí)，最新的BLE API應(yīng)該是基于Android 5.0的，所以我根據(jù)官網(wǎng)的思路基于最新的API最簡單的方式介紹Android的BLE開發(fā)。
以后還會(huì)把跟BLE相關(guān)的內(nèi)容都整理下來，作為一個(gè)系列。
基本概念
想要進(jìn)行Ble相關(guān)的開發(fā)，我們必須具備一定的基礎(chǔ)知識(shí)，當(dāng)然基礎(chǔ)知識(shí)肯定是非常簡單的。
設(shè)備角色
首先要明白的是，這兩種角色的區(qū)分是硬件層面上，而且是成對(duì)出現(xiàn)的相對(duì)概念：
** 中心設(shè)備（Central device） **：功能相對(duì)強(qiáng)大，用來掃描和連接周邊設(shè)備的，例如手機(jī)、平板等
** 周邊設(shè)備（Central device） **：功能相對(duì)簡單，功耗較小，被中心設(shè)備連接以提供數(shù)據(jù)的，例如手環(huán)、智能體溫計(jì)等
其實(shí)從最根本上來講，它應(yīng)該是在對(duì)建立連接的過程不同角色的一種區(qū)分。我們知道藍(lán)牙設(shè)備要想讓別人知道自己的存在，是要不間斷的對(duì)外放松廣播的，而另外一方則需要掃描并回復(fù)該廣播包，這樣才能建立連接，在這個(gè)過程中，負(fù)責(zé)廣播的就是peripheral，而負(fù)責(zé)掃描的是Central。
關(guān)于兩者的連接過程需要注意：
- 中心設(shè)備可以同時(shí)連接多個(gè)周邊設(shè)備。
- 周邊設(shè)備一旦被連接上，立刻停止廣播，斷開后繼續(xù)廣播
- 任何時(shí)候只能一個(gè)設(shè)備嘗試連接，排隊(duì)連接。
GATT
BLE技術(shù)是基于GATT進(jìn)行通信的，GATT是一種屬性傳輸協(xié)議，簡單的講可以認(rèn)為是一種屬性傳輸?shù)膽?yīng)用層協(xié)議。
它的結(jié)構(gòu)非常簡單：
你可以把他看成xml來理解：
- 每個(gè)GATT由完成不同功能的Service組成；
- 每個(gè)Service由不同的Characteristic組成；
- 每個(gè)Characteristic由一個(gè)value和一個(gè)或者多個(gè)Descriptor組成；
- Service、Characteristic相當(dāng)于標(biāo)簽（Service相當(dāng)于他的類別，Characteristic相當(dāng)于它的名字），而value才真正的包含數(shù)據(jù)，Descriptor是對(duì)這個(gè)value進(jìn)行的說明和描述，當(dāng)然我們可以從不同角度來描述和說明，因此可以有多個(gè)Descriptor.
這樣子理解可能不夠準(zhǔn)確，下面我們來舉一個(gè)簡單的例子進(jìn)行說明：
常見的小米手環(huán)是一個(gè)BLE設(shè)備，（假設(shè)）它包含三個(gè)Service,分別是提供設(shè)備信息的Service、提供步數(shù)的Service、檢測心率的Service;
而設(shè)備信息的service中包含的characteristic包括廠商信息、硬件信息、版本信息等；而心率Service則包括心率characteristic等，而心率characteristic中的value則真正的包含心率的數(shù)據(jù)，而descriptor則是對(duì)該value的描述說明，比如value的單位啊，描述啊，權(quán)限啊等。
GATT C/S
對(duì)GATT有了初步的了解，我們知道GATT是一種典型的C/S模式，既然是C/S那么我們就有必要對(duì)Server和client進(jìn)行區(qū)分。
** GATT server ** vs. ** GATT client **。這兩種角色存在的階段則是建立連接之后，根據(jù)對(duì)話地位的不同進(jìn)行區(qū)分的，很容易理解的是，保有數(shù)據(jù)的那一方我們稱之為GATT server，訪問數(shù)據(jù)的那一方我們稱之為GATT client。
這和我們之前提到的設(shè)備角色是不同層面的概念，有必要加以區(qū)分，我們還是用一個(gè)簡單的例子進(jìn)行說明：
以手機(jī)和手表的例子來進(jìn)行說明，手機(jī)和手機(jī)建立連接之前，我們都是用手機(jī)的藍(lán)牙搜索功能去搜索手表的藍(lán)牙設(shè)備，這個(gè)過程中很明顯手表在進(jìn)行BLE廣播以便其他設(shè)備知道自己的存在，它在這個(gè)過程中就是peripheral的角色，而手機(jī)負(fù)責(zé)掃描的任務(wù)，自然扮演的就是Center了；兩者建立了GATT連接后，當(dāng)手機(jī)需要從手表中讀取步數(shù)等傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，兩者交互的數(shù)據(jù)是保存在手表中的，因此此時(shí)手表就是GATT server的角色，自然手機(jī)就作為GATT client；而當(dāng)手表想要從手機(jī)讀取短信電話等信息室，數(shù)據(jù)的保佑者又變成了手機(jī)，所以此時(shí)手機(jī)就是server ，而手表則是client。
Service/Characteristic
上面我們已經(jīng)對(duì)他們有了感性的理解，接下來我們來一些實(shí)用的信息：
- Characteristic是最小的數(shù)據(jù)邏輯單元。現(xiàn)在不難理解了吧。
- value、descriptor中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的解析由Server的工程師決定，并無規(guī)范，雙發(fā)按照約定開發(fā)。
- Service/Characteristic均有一個(gè)唯一的UUID標(biāo)識(shí)，UUID既有16位的也有128位的，我們需要了解的是16位的UUID是經(jīng)過藍(lán)牙組織認(rèn)證的，是需要購買的，當(dāng)然也有一些通用的16位UUID。
例如Heart Rate服務(wù)的UUID就是0X180D,代碼中表示為0X00001800-0000-1000-8000-00805f9b34fb,其他位為固定的。而128位的UUID則可以自定義。 - GATT連接是獨(dú)占的。
應(yīng)用開發(fā)
添加權(quán)限
進(jìn)行藍(lán)牙APP的開發(fā)，需要在manifest文件中加入如下的權(quán)限：
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/>
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>
BLUETOOTH權(quán)限使得你的APP可以使用藍(lán)牙的對(duì)話功能，例如建連和數(shù)據(jù)的傳輸。
BLUETOOTH_ADMIN權(quán)限允許APP啟動(dòng)設(shè)備的被發(fā)現(xiàn)以及操作藍(lán)牙的settings。
其他更詳細(xì)的查看官網(wǎng)上的說明BLE開發(fā)指南
獲得藍(lán)牙
要想進(jìn)行ble的開發(fā)首先要獲得設(shè)備上的藍(lán)牙適配器并保證藍(lán)牙是使能的，這樣才能進(jìn)一步的進(jìn)行ble的相關(guān)操作。
- 獲得藍(lán)牙適配器
系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候藍(lán)牙相關(guān)的系統(tǒng)服務(wù)已經(jīng)開啟，這時(shí)候我們首先要獲得系統(tǒng)的藍(lán)牙服務(wù)：
BluetoothManager bluetoothManager =
(BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
通過藍(lán)牙的系統(tǒng)服務(wù)得到藍(lán)牙適配器：
BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
得到藍(lán)牙適配器之后，我們就能進(jìn)行藍(lán)牙的相關(guān)操作，無論是經(jīng)典藍(lán)牙還是ble都可以，當(dāng)然進(jìn)行這些操作之前我們首先使能藍(lán)牙。
- 藍(lán)牙的使能
這個(gè)當(dāng)然是為了保證藍(lán)牙是開著的，給藍(lán)牙芯片使能。
if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT);
}
這段代碼是調(diào)用了系統(tǒng)提供的開啟藍(lán)牙的對(duì)話框，點(diǎn)擊即可使能藍(lán)牙，其實(shí)本質(zhì)也是調(diào)用BluetoothAdapter.enable()。
- 掃描Ble設(shè)備
//1. Android 4.3以上，Android 5.0以下
mBluetoothAdapter.startLeScan(BluetoothAdapter.LeScanCallback LeScanCallback)
//2. Android 5.0以上，掃描的結(jié)果在mScanCallback中進(jìn)行處理
mBluetoothLeScanner = mBluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();
mBluetoothLeScanner.startScan(ScanCallback mScanCallback);
注意傳入的callback參數(shù)是不同的。以下我們都按照5.0的API進(jìn)行。
- 得到掃描結(jié)果
在掃描結(jié)果的callback函數(shù)中將掃描到的設(shè)備的名稱和地址進(jìn)行打印。
@Override
public void onScanResult(int callbackType, ScanResult result) {
if(result != null){
System.out.println("掃面到設(shè)備：" + result.getDevice().getName() + " " + result.getDevice().getAddress());
}
}
因?yàn)閽呙璞旧硎莻€(gè)耗電操作，因此掃描到目標(biāo)設(shè)備后應(yīng)該立即體停止掃描
if(mTargetDeviceName.equal(result.getDevice().getName())){
mBluetoothLeScanner.stopScan(mScanCallback);
}
- 對(duì)目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行連接
result.getDevice().connectGatt(MainActivity.this, false, mGattCallback);
傳入的BluetoothGattCallback對(duì)象中對(duì)連接結(jié)果做處理，以及通過GATT進(jìn)行通信的絕大多數(shù)的操作都在這個(gè)對(duì)象中，至于后續(xù)BluetoothGattCallback的講解，我們將在demo以及后續(xù)的文章中進(jìn)行。
應(yīng)用demo之初識(shí)gatt
Android官網(wǎng)的例子中有BLE的示例，但是那個(gè)例子有些API已經(jīng)過時(shí)，沒有使用最新的5.0的API,而且也寫得過于麻煩，不便于開發(fā)新手入門，因此我寫了一個(gè)簡單的demo,僅僅包含整個(gè)掃描、連接、獲取service的過程，一眼便能看懂，當(dāng)然這個(gè)demo的目的是增進(jìn)GATT的認(rèn)識(shí)。
Demo的下載地址：
** Github Jiesean : BleDemo **
運(yùn)行Demo并連接小米手環(huán)1代得到的結(jié)果如下：
Services num:6
掃描到Service：00001800-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 00002a00-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 00002a01-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 00002a02-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 00002a04-0000-1000-8000-00805f9b34fb
掃描到Service：00001801-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 00002a05-0000-1000-8000-00805f9b34fb
掃描到Service：0000fee0-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff01-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff02-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff03-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff04-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff05-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff06-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff07-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff08-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff09-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff0a-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff0b-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff0c-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff0d-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff0e-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff0f-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000ff10-0000-1000-8000-00805f9b34fb
掃描到Service：0000fee1-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000fedd-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000fede-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000fedf-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000fed0-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000fed1-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000fed2-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000fed3-0000-1000-8000-00805f9b34fb
掃描到Service：0000fee7-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000fec7-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000fec8-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 0000fec9-0000-1000-8000-00805f9b34fb
掃描到Service：00001802-0000-1000-8000-00805f9b34fb
characteristic: 00002a06-0000-1000-8000-00805f9b34fb
我們可以看到總共得到了6個(gè)Service,分別是：
- 1800 Generic Access
- 1801 Generic Attribute
- fee0 安徽華米公司購買
- fee1 安徽華米公司購買
- fee7 騰訊公司購買
- 1802 Immediate Alert
下一篇文章我們將對(duì)小米手環(huán)進(jìn)行讀取和操作。
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