1 前言

當前有越來越多的可穿戴裝置使用了藍芽4.0 BLE（Bluetooth Low Energy)。對於iOS開發而言，Apple之前專門推出CoreBluetooth的Framework來支援BLE的開發。對於硬體開發有了解的朋友應該知道，在之前使用低版本的藍芽的裝置，要連線到iOS裝置上，需要註冊MFI，擁有MFI協議才能進行相應的開發。如果大家關注我之前對LEGO EV3的研究，就可以發現，EV3是使用了藍芽2.1，因此需要MFI協議來進行開發。

本文將一步一步講解如何使用CoreBluetooth框架來與各種可穿戴裝置進行通訊，使用 小米手環 來進行基本的測試。

2 開發環境

1 Macbook Pro Mac OS X 10.10
2 Xcode 6.3.2
3 iPhone 5s v8.1
4 小米手環

3 基本流程

要開發藍芽，需要對整個通訊過程有個基本瞭解。這裡我摘錄一些Apple官方的文件Core Bluetooth Programming Guide的圖片來加以說明。這個文件其實對於開發的流程寫的是非常的清楚，大家最好可以看一下。

3.1 可穿戴裝置與iOS互聯方式

從上面這幅圖可以看到，我們的iOS裝置是Central，用來接收資料和傳送命令，而外設比如小米手環是Peripheral，向外傳輸資料和接收命令。我們要做的就是通過Central來連線Peripheral，然後實現資料的接收和控制指令的傳送。在做到這一步之後，再根據具體的硬體，對接收到的資料進行parse解析。

3.2 可穿戴裝置藍芽的資料結構

這裡用的是心率裝置來做說明，每個外設Peripheral都有對應的服務Service，比如這裡是心率Service。一個外設可以有不止一個s、Service。每個service裡面可以有多個屬性Characteristic，比如這裡有兩個Characteristic，一個是用來測量心率，一個是用來定位位置。

那麼很關鍵的一點是每個Service，每個Characteristic都是用UUID來確定的。UUID就是每個Service或Characteristic的identifier。

大家可以在iPhone上下載LightBlue這個應用。可以在這裡檢視一些裝置的UUID。

在實際使用中，我們都是要通過UUID來獲取資料。這點非常重要。
在CoreBluetooth中，其具體的資料結構圖如下：

4 Step-By-Step 上手BLE開發

4.1 Step 1 建立CBCentralManager

從名字上大家可以很清楚的知道，這個類是用來管理BLE的。我們也就是通過這個類來實現連線。

先建立一個：

@property (nonatomic,strong) CBCentralManager *centralManager;

dispatch_queue_t centralQueue = dispatch_queue_create("com.manmanlai", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
        self.centralManager = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self queue:centralQueue];

然後關鍵在於CBCentralManagerDelegate的使用。這個之後再講。

4.2 Step 2 尋找CBPeripheral外設

有了CBCentralManager，接下來就是尋找CBPeripheral外設，方法很簡單：

[self.centralManager scanForPeripheralsWithServices:@[] options:nil];

這裡的Service就是對應的UUID，如果為空，這scan所有service。

4.3 Step 3 連線CBPeripheral

在上一步中，如果找到了裝置，則CBCentralManager的delegate會呼叫下面的方法：

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI
{
    NSLog(@"name:%@",peripheral);
    if (!peripheral || !peripheral.name || ([peripheral.name isEqualToString:@""])) {
        return;
    }

    if (!self.peripheral || (self.peripheral.state == CBPeripheralStateDisconnected)) {
        self.peripheral = peripheral;
        self.peripheral.delegate = self;
        NSLog(@"connect peripheral");
        [self.centralManager connectPeripheral:peripheral options:nil];
    }

}

我們在這裡建立了一個CBPeripheral的物件，然後直接連線
CBPeripheral的物件也需要設定delegate.

4.4 Step 4 尋找Service

如果Peripheral連線成功的話，就會呼叫delegate的方法：

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral
{
    if (!peripheral) {
        return;
    }

    [self.centralManager stopScan];

    NSLog(@"peripheral did connect");
    [self.peripheral discoverServices:nil];


}

我們這裡先停止Scan，然後讓Peripheral外設尋找其Service。

4.5 Step 5 尋找Characteristic

找到Service後會呼叫下面的方法：

- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error
{
    NSArray *services = nil;

    if (peripheral != self.peripheral) {
        NSLog(@"Wrong Peripheral.\n");
        return ;
    }

    if (error != nil) {
        NSLog(@"Error %@\n", error);
        return ;
    }

    services = [peripheral services];
    if (!services || ![services count]) {
        NSLog(@"No Services");
        return ;
    }

    for (CBService *service in services) {
        NSLog(@"service:%@",service.UUID);
        [peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];

    }

}

我們根據找到的service尋找其對應的Characteristic。

4.6 Step 6 找到Characteristic後讀取資料

找到Characteristic後會呼叫下面的delegate方法：

- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error
{
    NSLog(@"characteristics:%@",[service characteristics]);
    NSArray *characteristics = [service characteristics];

    if (peripheral != self.peripheral) {
        NSLog(@"Wrong Peripheral.\n");
        return ;
    }

    if (error != nil) {
        NSLog(@"Error %@\n", error);
        return ;
    }

    self.characteristic = [characteristics firstObject];
    //[self.peripheral readValueForCharacteristic:self.characteristic];
    [self.peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:self.characteristic];

這裡我們可以使用readValueForCharacteristic:來讀取資料。如果資料是不斷更新的，則可以使用setNotifyValue:forCharacteristic:來實現只要有新資料，就獲取。

4.7 Step 7 處理資料

讀到資料後會呼叫delegate方法：

- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
{
   NSData *data = characteristic.value;
   // Parse data ...

}

4.8 Step 8 向裝置寫資料

這個很簡單，只要使用：

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

data是NSData型別。

5 實驗

使用小米手環實驗，得到如下結果：

2015-06-10 16:52:31.607 KetherDemo[13786:1792995] scaning device
2015-06-10 16:52:33.474 KetherDemo[13786:1793032] name:<CBPeripheral: 0x1700e4380, identifier = 6FF833E3-93C1-28C6-CBC0-74A706AAAE31, name = LS_SCA16, state = disconnected>
2015-06-10 16:52:33.475 KetherDemo[13786:1793032] connect peripheral
2015-06-10 16:52:37.538 KetherDemo[13786:1793031] peripheral did connect
2015-06-10 16:52:37.984 KetherDemo[13786:1793031] service:FEE7
2015-06-10 16:52:37.985 KetherDemo[13786:1793031] service:Device Information
2015-06-10 16:52:38.099 KetherDemo[13786:1793032] characteristics:(
    "<CBCharacteristic: 0x17409c250, UUID = FEC8, properties = 0x20, value = (null), notifying = NO>",
    "<CBCharacteristic: 0x17409c200, UUID = FEC7, properties = 0x8, value = (null), notifying = NO>"
)
2015-06-10 16:52:38.100 KetherDemo[13786:1793032] Kether did connect
2015-06-10 16:52:38.101 KetherDemo[13786:1793032] Kether did connect
2015-06-10 16:52:38.280 KetherDemo[13786:1793031] characteristics:(
    "<CBCharacteristic: 0x17009f270, UUID = Manufacturer Name String, properties = 0x2, value = (null), notifying = NO>",
    "<CBCharacteristic: 0x17009f2c0, UUID = Model Number String, properties = 0x2, value = (null), notifying = NO>",
    "<CBCharacteristic: 0x17009f310, UUID = Serial Number String, properties = 0x2, value = (null), notifying = NO>",
    "<CBCharacteristic: 0x17009eb90, UUID = Hardware Revision String, properties = 0x2, value = (null), notifying = NO>",
    "<CBCharacteristic: 0x17009f0e0, UUID = Firmware Revision String, properties = 0x2, value = (null), notifyi``

 = NO>",

6 小結

通過上面的方法，我們就可以輕鬆的對BLE進行開發。實際上比想象的要簡單。

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