因工作的需要, 前段時間整理了一下IOS藍牙通訊相關的東西，把整理的一個成果給大家分享一下。如果有不足的地方歡迎指正。
一、項目背景
簡單介紹一下我所做的東西，設備目前有四個，分別是體脂秤、血壓計、血糖儀、監護儀等。從名稱大家應該知道這些是什么東西了。對，沒錯，這些設備主要是用來測量人體的一些 數據，諸如血壓血糖，脂肪等等。通過這些數據來反應用戶的身體健康狀況。 通過藍牙與iphone手機通訊。手機端的app通過發送不同的指令(通過藍牙)控制相應的設備執行一些動作，比如讀取設備上的數據，待用戶測量完成后將用戶的數據發送到服務器，然后返回用戶的健康狀態到手機上等。 話不多說，下面讓我們開始吧。
二、IOS 藍牙介紹
藍牙協議本身經歷了從1.0到4.0的升級演變,最新的4.0以其低功耗著稱，所以一般也叫BLE(Bluetoothlow energy)。
ios中藍牙有四個框架，其中兩個支持與外設連接。一個是 ExternalAccessory。從ios3.0就開始支持，也是在iphone4s出來之前用的比較多的一種模式，但是它有個不好的地方，External Accessory需要拿到蘋果公司的MFI認證。另一個框架則是本文要介紹的CoreBluetooth,在iphone4s開始支持,專門用于與BLE設備通訊（因為它的API都是基于BLE的）。這個不需要MFI，并且現在很多藍牙設備都支持4.0,所以也是在IOS比較推薦的一種開發方法。
三、CoreBluetooth介紹
CoreBluetooth框架的核心其實是兩個東西，peripheral和central, 可以理解成外設和中心設備。對應他們分別有一組相關的API和類，如下圖所示:
CoreBluetooth的結構
如果你要編程的設備是central那么你大部分用到，反之亦然。在我們這個示例中，血壓計、體脂秤等等是peripheral,我們的iphone手機是central,所以我將大部分使用上圖中左邊部分的類。使用peripheral編程的例子也有很多，比如像用一個ipad和一個iphone通訊，ipad可以認為是central，iphone端是peripheral,這種情況下在iphone端就要使用上圖右邊部分的類來開發了。
四 、服務和特征
有個概念有必要先說明一下。什么是服務和特征呢(service and characteristic)?
每個藍牙4.0的設備都是通過服務和特征來展示自己的，一個設備必然包含一個或多個服務，每個服務下面又包含若干個特征。特征是與外界交互的最小單位。比如說，一臺藍牙4.0設備，用特征A來描述自己的出廠信息，用特征B來與收發數據等。
服務和特征都是用UUID來唯一標識的，UUID的概念如果不清楚請自行google,國際藍牙組織為一些很典型的設備(比如測量心跳和血壓的設備)規定了標準的service UUID(特征的UUID比較多，這里就不列舉了),如下:
#define BLE_UUID_ALERT_NOTIFICATION_SERVICE 0x1811
#define BLE_UUID_BATTERY_SERVICE 0x180F
#define BLE_UUID_BLOOD_PRESSURE_SERVICE 0x1810
#define BLE_UUID_CURRENT_TIME_SERVICE 0x1805
#define BLE_UUID_CYCLING_SPEED_AND_CADENCE 0x1816
#define BLE_UUID_DEVICE_INFORMATION_SERVICE 0x180A
#define BLE_UUID_GLUCOSE_SERVICE 0x1808
#define BLE_UUID_HEALTH_THERMOMETER_SERVICE 0x1809
#define BLE_UUID_HEART_RATE_SERVICE 0x180D
#define BLE_UUID_HUMAN_INTERFACE_DEVICE_SERVICE 0x1812
#define BLE_UUID_IMMEDIATE_ALERT_SERVICE 0x1802
#define BLE_UUID_LINK_LOSS_SERVICE 0x1803
#define BLE_UUID_NEXT_DST_CHANGE_SERVICE 0x1807
#define BLE_UUID_PHONE_ALERT_STATUS_SERVICE 0x180E
#define BLE_UUID_REFERENCE_TIME_UPDATE_SERVICE 0x1806
#define BLE_UUID_RUNNING_SPEED_AND_CADENCE 0x1814
#define BLE_UUID_SCAN_PARAMETERS_SERVICE 0x1813
#define BLE_UUID_TX_POWER_SERVICE 0x1804
#define BLE_UUID_CGM_SERVICE 0x181A
當然還有很多設備并不在這個標準列表里，比如我用的這個體脂秤血壓計等等。藍牙設備硬件廠商通常都會提供他們的設備里面各個服務(service)和特征(characteristics)的功能，比如哪些是用來交互(讀寫)，哪些可獲取模塊信息(只讀)等。
五、實現細節
作為一個中心要實現完整的通訊，一般要經過這樣幾個步驟：
建立中心角色—掃描外設（discover）—連接外設(connect)—掃描外設中的服務和特征(discover)—與外設做數據交互(explore and interact)—斷開連接(disconnect)。
1.建立中心角色
首先在我自己類的頭文件中要包含CoreBluetooth的頭文件，并繼承兩個協議<CBCentralManagerDelegate,CBPeripheralDelegate>，代碼如下:
#import <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h>
// 中心設備管理者
@property (nonatomic, strong) CBCentralManager *centerManager;
//在viewDidLoad中初始化中心設備并設置代理
self.centerManager = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self queue:nil options:nil];
2.掃描外設(discover)
[self.centerManager scanForPeripheralsWithServices:nil options:options];
這個參數應該也是可以指定特定的peripheral的UUID,那么理論上這個central只會discover這個特定的設備，但是我實際測試發現，如果用特定的UUID傳參根本找不到任何設備.可能是由于設備本身在的廣播包有關
3.連接外設(connect)
當掃描到4.0的設備后，系統會通過回調函數告訴我們設備的信息，然后我們就可以連接相應的設備，代碼如下:
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI
{
// _dicoveredPeripherals是用來存放已經掃描到的外部設備
// 如果發現了這個外圍設備我就把它添加到這個數組里面
if(![_dicoveredPeripherals containsObject:peripheral])
[_dicoveredPeripherals addObject:peripheral];
NSLog(@"dicoveredPeripherals:%@", _dicoveredPeripherals);
}
//連接指定的設備
-(BOOL)connect:(CBPeripheral *)peripheral
{
NSLog(@"connect start");
_testPeripheral = nil;
[self.centerManager connectPeripheral:peripheral
options:[NSDictionary dictionaryWithObject:[NSNumber numberWithBool:YES] forKey:CBConnectPeripheralOptionNotifyOnDisconnectionKey]];
//開一個定時器監控連接超時的情況
connectTimer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:5.0f target:self selector:@selector(connectTimeout:) userInfo:peripheral repeats:NO];
return (YES);
}
4.掃描外設中的服務和特征(discover)
同樣的，當連接成功后，系統會通過回調函數告訴我們，然后我們就在這個回調里去掃描設備下所有的服務和特征，代碼如下:
// 連接外設
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral
{
[connectTimer invalidate];//停止時鐘
NSLog(@"Did connect to peripheral: %@", peripheral);
_testPeripheral = peripheral;
[peripheral setDelegate:self];
[peripheral discoverServices:nil];
}
一個設備里的服務和特征往往比較多，大部分情況下我們只是關心其中幾個，所以一般會在發現服務和特征的回調里去匹配我們關心那些，比如下面的代碼:
// 發現外圍設備中的服務
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error
{
NSLog(@"didDiscoverServices");
if (error) {
NSLog(@"Discovered services for %@ with error: %@", peripheral.name, [error localizedDescription]);
if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DidNotifyFailConnectService:withPeripheral:error:)])
[self.delegate DidNotifyFailConnectService:nil withPeripheral:nil error:nil];
return;
}
// 遍歷外圍設備中的服務
for (CBService *service in peripheral.services) {
// 如果發現是我們需要的服務，那我們就去掃描特征值
if ([service.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:UUIDSTR_ELECTRONIC_SCALE_SERVICE]])
{
NSLog(@"Service found with UUID: %@", service.UUID);
[peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
break;
}
}
}
// 根據服務找到對應的特征值
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error
{
if (error)
{
NSLog(@"Discovered characteristics for %@ with error: %@", service.UUID, [error localizedDescription]);
if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DidNotifyFailConnectChar:withPeripheral:error:)])
[self.delegate DidNotifyFailConnectChar:nil withPeripheral:nil error:nil];
return;
}
// 遍歷服務中所有的特征值
for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics)
{
// 找到我們需要的特征
if ([characteristic.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:UUIDSTR_SCALE]])
{
NSLog(@"Discovered read characteristics:%@ for service: %@", characteristic.UUID, service.UUID);
_readCharacteristic = characteristic;//保存讀的特征
if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DidFoundReadChar:)])
[self.delegate DidFoundReadChar:characteristic];
break;
}
}
for (CBCharacteristic * characteristic in service.characteristics)
{
if ([characteristic.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:UUIDSTR_ISSC_TRANS_RX]])
{
NSLog(@"Discovered write characteristics:%@ for service: %@", characteristic.UUID, service.UUID);
_writeCharacteristic = characteristic;//保存寫的特征
if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DidFoundWriteChar:)])
[self.delegate DidFoundWriteChar:characteristic];
break;
}
}
if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(DidFoundCharacteristic:withPeripheral:error:)])
[self.delegate DidFoundCharacteristic:nil withPeripheral:nil error:nil];
}
相信你應該已經注意到了，回調函數都是以"did"開頭的，這些函數不用你調用，達到條件后系統后自動調用。
5.與外設做數據交互(explore and interact)
發送數據很簡單，我們可以封裝一個如下的函數:
// 寫數據
- (void)writeChar:(NSData *)data {
[_testPeripheral writeValue:data forCharacteristic:_writeCharacteristic type:CBCharacteristicWriteWithResponse];
}
_testPeripheral和_writeCharacteristic是前面我們保存的設備對象和可以讀寫的特征。
然后我們可以在外部調用它，比如當然我要測量體重時，先組好數據包，然后調用發送函數:
- (void)sendData {
NSData *data = _characteristic.value;
if (data) { //當有數據的時候, 才會對返回的數據進行處理,不然會拋異常
// 將NSData轉化成byte
Byte *byte = (Byte *)[data bytes];
// 取出其中用用的兩位
Byte b[] = {byte[5],byte[6]};
// 在轉化成NSData
NSData *adata = [[NSData alloc] initWithBytes:b length:sizeof(b)];
NSLog(@"adata = %@", adata);
// 轉化成字符串
NSString *str = [adata ConvertToNSString];
TSLog(@"%@",str);
}
}
數據的讀分為兩種,一種是直接讀(reading directly),另外一種是訂閱(subscribe)。從名字也能基本理解兩者的不同。實際使用中具體用一種要看具體的應用場景以及特征本身的屬性。前一個好理解，特征本身的屬性是指什么呢？特征有個properties字段(characteristic.properties),它是一個整型值,有如下幾個定義:
enum {
CBCharacteristicPropertyBroadcast = 0x01,
CBCharacteristicPropertyRead = 0x02,
CBCharacteristicPropertyWriteWithoutResponse = 0x04,
CBCharacteristicPropertyWrite = 0x08,
CBCharacteristicPropertyNotify = 0x10,
CBCharacteristicPropertyIndicate = 0x20,
CBCharacteristicPropertyAuthenticatedSignedWrites = 0x40,
CBCharacteristicPropertyExtendedProperties = 0x80,
};
比如說，你要交互的特征，它的properties的值是0x10,表示你只能用訂閱的方式來接收數據。我這里是用訂閱的方式，啟動訂閱的代碼如下:
//監聽設備
-(void)startSubscribe {
[_testPeripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:_readCharacteristic];
}
當設備有數據返回時，同樣是通過一個系統回調通知我，如下所示:
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
{
if (error)
{
NSLog(@"Error updating value for characteristic %@ error: %@", characteristic.UUID, [error localizedDescription]);
if ([_mainMenuDelegate respondsToSelector:@selector(DidNotifyReadError:)])
[_mainMenuDelegate DidNotifyReadError:error];
return;
}
[_recvData appendData:characteristic.value];
if ([_recvData length] >= 5)//已收到長度
{
unsigned charchar *buffer = (unsigned charchar *)[_recvData bytes];
int nLen = buffer[3]*256 + buffer[4];
if ([_recvData length] == (nLen+3+2+2))
{
//接收完畢，通知代理做事
if ([_mainMenuDelegate respondsToSelector:@selector(DidNotifyReadData)])
[_mainMenuDelegate DidNotifyReadData];
}
}
}
6 斷開連接(disconnect)
這個比較簡單，只需要一個API就行了,代碼如下:
//主動斷開設備
- (void)disConnect {
if (_testPeripheral != nil) {
NSLog(@"disConnect start");
[self.centerManager cancelPeripheralConnection:_testPeripheral];
}
}
六、小結
至此一個簡單的藍牙開發流程就走完了。在這里補充一點如何判斷藍牙的開啟和關閉狀態。（不好意思，這個應該是寫在開頭才對。 不管啦，就寫在這里吧）。直接上代碼嘍。
//中心服務器狀態更新后調用此方法
- (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central {
switch (central.state) {
case CBCentralManagerStatePoweredOff:
// 如果是關閉狀態就提示用戶藍牙是關閉的，請打開
_msg = BLE_OFF;
break;
case CBCentralManagerStatePoweredOn:
_msg = BLE_ON;
// 藍牙開啟了,就可以掃描外部設備了.
//掃描外圍設備
[central scanForPeripheralsWithServices:nil options:@{CBCentralManagerScanOptionAllowDuplicatesKey:@YES}];
break;
default:
break;
}
if(_msg!=nil&&_msg.length!=0) {
TSLog(@"_msg == %@",self.msg);
}
}
為了使交互更好，我添加了一個提示框UIAlertController。因為你要使用這些硬件與手機連接是需要開啟藍牙服務的。 當用戶沒有打開藍牙的時候，引用提示用戶“你的應用需要打開藍牙” 。只有當手機的藍牙開啟后，才可以掃描連接等等。 這里當我們點擊允許的時候，就跳轉到系統的藍牙設置里面。代碼如下：
// 檢查藍牙是否開啟
[self centralManagerDidUpdateState:_centerManager];
if (_centerManager.state == CBCentralManagerStatePoweredOff) {
// 彈出提示框
UIAlertController *alertController = [UIAlertController alertControllerWithTitle:nil message:@"你的應用想要打開藍牙" preferredStyle:UIAlertControllerStyleAlert];
UIAlertAction *cancelAction = [UIAlertAction actionWithTitle:@"拒絕" style:UIAlertActionStyleDefault handler:^(UIAlertAction * _Nonnull action) {
TSLog(@"拒絕");
// 拒絕不作任何處理
}];
UIAlertAction *otherAction = [UIAlertAction actionWithTitle:@"允許" style:UIAlertActionStyleDefault handler:^(UIAlertAction * _Nonnull action) {
TSLog(@"允許");
// 允許用戶打開藍牙就會跳轉到藍牙設置頁面
// 關于系統的各個服務設置的url會在結尾給出
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"prefs:root=Bluetooth"];
if ([[UIApplication sharedApplication] canOpenURL:url]) {
[[UIApplication sharedApplication] openURL:url];
}
}]；
[alertController addAction:cancelAction];
[alertController addAction:otherAction];
[self presentViewController:alertController animated:YES completion:nil];
ios系統中各種設置項的url鏈接
http://blog.csdn.net/ouyangtianhan/article/details/22041121
