最近入職一家公司做物聯網模塊，我負責手機藍牙和設備通信模塊。經過幾天的摸索與實踐，做一下筆記和分享。
一、理解BLE，先上理論
1.1簡介
藍牙是一種近距離無線通信技術。它的特性就是近距離通信，典型距離是 10 米以內，傳輸速度最高可達 24 Mbps，支持多連接，安全性高，非常適合用智能設備上。
1.2 藍牙技術的版本演進
1999年發布1.0版本，目前市面上已很少見到；
2002年發布1.1版本，目前市面上已很少見到；
2004年發布2.0版本，目前市面上已很少見到；
2007年發布的2.1版本，是之前使用最廣的，也是我們所謂的經典藍牙。
2009年推出藍牙 3.0版本，也就是所謂的高速藍牙，傳輸速率理論上可高達24 Mbit/s；
2010年推出藍牙4.0版本，它是相對之前版本的集大成者，它包括經典藍牙、高速藍牙和藍牙低功耗協議。經典藍牙包括舊有藍牙協議，高速藍牙基于Wi-Fi，低功耗藍牙就是BLE。
2016年藍牙技術聯盟提出了新的藍牙技術標準，即藍牙5.0版本。藍牙5.0針對低功耗設備速度有相應提升和優化，結合wifi對室內位置進行輔助定位，提高傳輸速度，增加有效工作距離，主要是針對物聯網方向的改進。
1.3Android上BLE功能的逐步演進
在Android開發過程中，版本的碎片化一直是需要考慮的問題，再加上廠商定制及藍牙本身也和Android一樣一直在發展過程中，所以對于每一個版本支持什么功能，是我們需要知道的。
- Android 4.3 開始，開始支持BLE功能，但只支持Central Mode（中心模式）
- Android 5.0開始，開始支持Peripheral Mode（外設模式）
中心模式和外設模式是什么意思？
- Central Mode： Android端作為中心設備，連接其他外圍設備。
- Peripheral Mode：Android端作為外圍設備，被其他中心設備連接。在Android 5.0支持外設模式之后，才算實現了兩臺Android手機通過BLE進行相互通信。
1.4 理解GATT協議
大部分情況下，外設通過廣播自己來讓中心設備發現自己，并建立 GATT 連接，從而進行更多的數據交換。這里有且僅有兩個角色，發起連接的一方，叫做中心設備—Central，被連接的設備，叫做外設—Peripheral。
- 外圍設備：這一般就是非常小或者簡單的低功耗設備，用來提供數據，并連接到一個更加相對強大的中心設備，例如小米手環。
- 中心設備：中心設備相對比較強大，用來連接其他外圍設備，例如手機等。
GATT 連接需要特別注意的是：GATT 連接是獨占的。也就是一個 BLE 外設同時只能被一個中心設備連接。一旦外設被連接，它就會馬上停止廣播，這樣它就對其他設備不可見了。當設備斷開，它又開始廣播。中心設備和外設需要雙向通信的話，唯一的方式就是建立 GATT 連接。
GATT 通信的雙方是 C/S 關系。外設作為 GATT 服務端（Server），它維持了 ATT 的查找表以及 service 和 characteristic 的定義。中心設備是 GATT 客戶端（Client），它向 Server 發起請求。需要注意的是，所有的通信事件，都是由客戶端發起，并且接收服務端的響應。
1.5BLE通信基礎
BLE通信的基礎有兩個重要的概念，ATT和GATT。
ATT
全稱 attribute protocol，中文名“屬性協議”。它是 BLE 通信的基礎。ATT 把數據封裝，向外暴露為“屬性”，提供“屬性”的為服務端，獲取“屬性”的為客戶端。ATT 是專門為低功耗藍牙設計的，結構非常簡單，數據長度很短。GATT
全稱 Generic Attribute Profile， 中文名“通用屬性配置文件”。它是在ATT 的基礎上，對 ATT 進行的進一步邏輯封裝，定義數據的交互方式和含義。GATT是我們做 BLE 開發的時候直接接觸的概念。GATT 層級
GATT按照層級定義了4個概念：配置文件（Profile）、服務（Service）、特征（Characteristic）和描述（Descriptor）。他們的關系是這樣的：Profile 就是定義了一個實際的應用場景，一個 Profile包含若干個 Service，一個 Service 包含若干個 Characteristic，一個 Characteristic 可以包含若干 Descriptor。
Profile
Profile 并不是實際存在于 BLE 外設上的，它只是一個被 Bluetooth SIG 或者外設設計者預先定義的 Service 的集合。例如心率Profile（Heart Rate Profile）就是結合了 Heart Rate Service 和 Device Information Service。所有官方通過 GATT Profile 的列表可以從這里找到。Service
Service 是把數據分成一個個的獨立邏輯項，它包含一個或者多個 Characteristic。每個 Service 有一個 UUID 唯一標識。 UUID 有 16 bit 的，或者 128 bit 的。16 bit 的 UUID 是官方通過認證的，需要花錢購買，128 bit 是自定義的，這個就可以自己隨便設置。官方通過了一些標準 Service，完整列表在這里。以 Heart Rate Service為例，可以看到它的官方通過 16 bit UUID 是0x180D，包含 3 個 Characteristic：Heart Rate Measurement, Body Sensor Location 和 Heart Rate Control Point，并且定義了只有第一個是必須的，它是可選實現的。Characteristic
需要重點提一下Characteristic， 它定義了數值和操作，包含一個Characteristic聲明、Characteristic屬性、值、值的描述(Optional)。通常我們講的 BLE 通信，其實就是對 Characteristic 的讀寫或者訂閱通知。比如在實際操作過程中，我對某一個Characteristic進行讀，就是獲取這個Characteristic的value。-
UUID
Service、Characteristic 和 Descriptor 都是使用 UUID 唯一標示的。UUID 是全局唯一標識，它是 128bit 的值，為了便于識別和閱讀，一般以 “8位-4位-4位-4位-12位”的16進制標示，比如“12345678-abcd-1000-8000-123456000000”。
但是，128bit的UUID 太長，考慮到在低功耗藍牙中，數據長度非常受限的情況，藍牙又使用了所謂的 16 bit 或者 32 bit 的 UUID，形式如下：“0000XXXX-0000-1000-8000-00805F9B34FB”。除了 “XXXX” 那幾位以外，其他都是固定，所以說，其實 16 bit UUID 是對應了一個 128 bit 的 UUID。這樣一來，UUID 就大幅減少了，例如 16 bit UUID只有有限的 65536（16的四次方） 個。與此同時，因為數量有限，所以 16 bit UUID 并不能隨便使用。藍牙技術聯盟已經預先定義了一些 UUID，我們可以直接使用，比如“00001011-0000-1000-8000-00805F9B34FB”就一個是常見于BLE設備中的UUID。當然也可以花錢定制自定義的UUID。
1.6通訊原理
是一步步的通過uuid找到服務、在服務中通過uuid找Characteristic、再通過uuid找到Descriptor。
二、制定自己的通訊協議
Android要和設備通訊，要有自己的通訊協議，其實也是符合自己的傳輸規則。因為設備數據量特別小，都是以字節來衡量的。我們的制定的協議是參考“以太網”，當然沒有它們那么復雜，具體確定要和嵌入式軟件工程師協商確定，也是根據項目的業務。參考以太網：
三、代碼實踐
藍牙其實有很多坑，避免采坑，我找了開源項目，github有很多BLE開源的項目。
比如：
android-lite-bluetoothLE
FastBle
我使用的就是FastBle，閱讀http://www.lxweimin.com/p/795bb0a08beb文檔足以解決。
