Android藍芽開發—BLE（低功耗）藍芽詳細開發流程
Android藍芽開發前，首先要區分是經典藍芽開發還是BLE（低功耗）藍芽開發，它們的開發是有區別的，如果還分不清經典藍芽和BLE（低功耗）藍芽的小夥伴，可以先看Android藍芽開發—經典藍芽和BLE（低功耗）藍芽的區別
注意：藍芽4.0只有android4.3或4.3以上才支援
簡單介紹
基本概念
1、Generic Access Profile(GAP)
用來控制裝置連線和廣播，GAP使你的裝置被其他裝置可見，並決定了你的裝置是否可以或者怎樣與合同裝置進行互動。
2、Generic Attribute Profile(GATT)
通過BLE連線，讀寫屬性類資料的Profile通用規範，現在所有的BLE應用Profile都是基於GATT的。
3、Attribute Protocol (ATT)
GATT是基於ATTProtocol的，ATT針對BLE裝置做了專門的優化，具體就是在傳輸過程中使用盡量少的資料，每個屬性都有一個唯一的UUID，屬性將以characteristics and services的形式傳輸。
4、Characteristic
Characteristic可以理解為一個數據型別，它包括一個value和0至多個對次value的描述（Descriptor）。
5、Descriptor
對Characteristic的描述，例如範圍、計量單位等。
6、Service
Characteristic的集合。例如一個service叫做“Heart Rate Monitor”，它可能包含多個Characteristics，其中可能包含一個叫做“heart ratemeasurement”的Characteristic。
7、UUID
唯一標示符，每個Service，Characteristic，Descriptor，都是由一個UUID定義。
Android ble api
1、BluetoothManager
通過BluetoothManager來獲取BluetoothAdapter。
2、BluetoothAdapter
代表了移動裝置的本地的藍芽介面卡, 通過該藍芽介面卡可以對藍芽進行基本操作，一個Android系統只有一個BluetoothAdapter，通過BluetoothManager獲取。
3、BluetoothDevice
掃描後發現可連線的裝置，獲取已經連線的裝置，通過它可以獲取到BluetoothGatt。
4、BluetoothGatt
繼承BluetoothProfile，通過BluetoothGatt可以連線裝置（connect）,發現服務（discoverServices），並把相應地屬性返回到BluetoothGattCallback，可以看成藍芽裝置從連線到斷開的生命週期。
5、BluetoothGattService
服務，Characteristic的集合。
6、BluetoothGattCharacteristic
相當於一個數據型別，可以看成一個特徵或能力，它包括一個value和0~n個value的描述（BluetoothGattDescriptor）。
7、BluetoothGattDescriptor
描述符，對Characteristic的描述，包括範圍、計量單位等。
8、BluetoothProfile
一個通用的規範，按照這個規範來收發資料。
9、BluetoothGattCallback
已經連線上裝置，對裝置的某些操作後返回的結果。
簡單總結：當我們掃描後發現多個裝置BluetoothDevice，每個裝置下會有很多服務BluetoothGattService，這些服務通過service_uuid（唯一識別符號）來區分，每個服務下又會有很多特徵BluetoothGattCharacteristic，這些特徵通過uuid來區分的，它是手機與BLE終端裝置交換資料的關鍵。而BluetoothGatt可以看成手機與BLE終端裝置建立通訊的一個管道，只有有了這個管道，才有了通訊的前提。
開發流程
開發的流程和經典藍芽是一樣的，都需要以下這幾個步驟。
- 開啟藍芽
- 掃描藍芽
- 繫結藍芽
- 連線藍芽
- 通訊
開啟藍芽
1.獲取BluetoothAdapter物件
這裡有兩種方法可以獲取到BluetoothAdapter物件（區別在於版本不同而已，沒有太大的區別）
第一種通過BluetoothManager物件獲取
final BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) context.getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
第二種通過單例獲取
mBluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
2.判斷是否有藍芽功能模組
if (getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {
//有藍芽功能模組
}
3.判斷裝置是否支援藍芽
/**
* 裝置是否支援藍芽 true為支援
* @return
*/
public boolean isSupportBlue(){
return mBluetoothAdapter != null;
}
4.判斷藍芽是否開啟
/**
* 藍芽是否開啟 true為開啟
* @return
*/
public boolean isBlueEnable(){
return isSupportBlue() && mBluetoothAdapter.isEnabled();
}
5.開啟藍芽
- 非同步自動開啟藍芽
/**
* 自動開啟藍芽（非同步：藍芽不會立刻就處於開啟狀態）
* 這個方法開啟藍芽不會彈出提示
*/
public void openBlueAsyn(){
if (isSupportBlue()) {
mBluetoothAdapter.enable();
}
}
- 同步提示開啟藍芽
/**
* 自動開啟藍芽（同步）
* 這個方法開啟藍芽會彈出提示
* 需要在onActivityResult 方法中判斷resultCode == RESULT_OK true為成功
*/
public void openBlueSync(Activity activity, int requestCode){
Intent intent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
activity.startActivityForResult(intent, requestCode);
}
6.許可權處理
- 處理6.0以下版本的許可權
在AndroidManifest裡面新增許可權
<!-- 使用藍芽的許可權 -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
<!-- 掃描藍芽裝置或者操作藍芽設定 -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />
- 處理6.0及以上版本的許可權
（1）在AndroidManifest裡面新增許可權
<!-- 使用藍芽的許可權 -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
<!-- 掃描藍芽裝置或者操作藍芽設定 -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />
<!--模糊定位許可權，僅作用於6.0+-->
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" />
<!--精準定位許可權，僅作用於6.0+-->
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />
（2）動態檢查許可權
/**
* 檢查許可權
*/
private void checkPermissions() {
String[] permissions = {Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION};
List<String> permissionDeniedList = new ArrayList<>();
for (String permission : permissions) {
int permissionCheck = ContextCompat.checkSelfPermission(this, permission);
if (permissionCheck == PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
onPermissionGranted(permission);
} else {
permissionDeniedList.add(permission);
}
}
if (!permissionDeniedList.isEmpty()) {
String[] deniedPermissions = permissionDeniedList.toArray(new String[permissionDeniedList.size()]);
ActivityCompat.requestPermissions(this, deniedPermissions, REQUEST_CODE_PERMISSION_LOCATION);
}
}
/**
* 許可權回撥
* @param requestCode
* @param permissions
* @param grantResults
*/
@Override
public final void onRequestPermissionsResult(int requestCode,
@NonNull String[] permissions,
@NonNull int[] grantResults) {
super.onRequestPermissionsResult(requestCode, permissions, grantResults);
switch (requestCode) {
case REQUEST_CODE_PERMISSION_LOCATION:
if (grantResults.length > 0) {
for (int i = 0; i < grantResults.length; i++) {
if (grantResults[i] == PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
onPermissionGranted(permissions[i]);
}
}
}
break;
}
}
（3）開啟GPS
/**
* 開啟GPS
* @param permission
*/
private void onPermissionGranted(String permission) {
switch (permission) {
case Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION:
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M && !checkGPSIsOpen()) {
new AlertDialog.Builder(this)
.setTitle("提示")
.setMessage("當前手機掃描藍芽需要開啟定位功能。")
.setNegativeButton("取消",
new DialogInterface.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(DialogInterface dialog, int which) {
finish();
}
})
.setPositiveButton("前往設定",
new DialogInterface.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(DialogInterface dialog, int which) {
Intent intent = new Intent(Settings.ACTION_LOCATION_SOURCE_SETTINGS);
startActivityForResult(intent, REQUEST_CODE_OPEN_GPS);
}
})
.setCancelable(false)
.show();
} else {
//GPS已經開啟了
}
break;
}
}
（4）檢查GPS是否開啟
/**
* 檢查GPS是否開啟
* @return
*/
private boolean checkGPSIsOpen() {
LocationManager locationManager = (LocationManager) this.getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE);
if (locationManager == null)
return false;
return locationManager.isProviderEnabled(android.location.LocationManager.GPS_PROVIDER);
}
掃描藍芽
1.掃描周圍藍芽裝置（配對上的裝置有可能掃描不出來）
呼叫BluetoothAdapter的startLeScan()方法來實現開始搜尋。此方法時需要傳入 BluetoothAdapter.LeScanCallback引數。搜尋到的藍芽裝置都會通過這個回撥返回。
private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;
private boolean isScanning;//是否正在搜尋
private Handler mHandler;
//15秒搜尋時間
private static final long SCAN_PERIOD = 15000;
private void scanLeDevice(final boolean enable) {
if (enable) {//true
//15秒後停止搜尋
mHandler.postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
isScanning = false;
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
}
}, SCAN_PERIOD);
isScanning = true;
mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback); //開始搜尋
} else {//false
isScanning = false;
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);//停止搜尋
}
}
2.BluetoothAdapter.LeScanCallback回撥
private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
@Override
public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {
//這裡是個子執行緒，下面把它轉換成主執行緒處理
runOnUiThread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//在這裡可以把搜尋到的裝置儲存起來
//device.getName();獲取藍芽裝置名字
//device.getAddress();獲取藍芽裝置mac地址
//這裡的rssi即訊號強度，即手機與裝置之間的訊號強度。
}
});
}
};
3.停止掃描裝置
掃描裝置是一個耗能的操作，在我們連線藍芽之前如果掃描沒有結束，應該先停止掃描。
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);//停止搜尋
繫結藍芽
繫結藍芽是在我們呼叫連線方法時去繫結的，不用我們手動的去調方法繫結。
連線藍芽
1.呼叫BluetoothDevice的connectGatt()方法，此函式帶三個引數：Context、autoConnect(boolean)和 BluetoothGattCallback 物件。呼叫後返回BluetoothGatt物件
//這個方法需要三個引數：一個Context物件，自動連線（boolean值,表示只要BLE裝置可用是否自動連線它），和BluetoothGattCallback呼叫。
BluetoothGatt mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mBluetoothGattCallback);
2.BluetoothGattCallback的回撥
BluetoothGattCallback mBluetoothGattCallback = new BluetoothGattCallback() {
@Override
public void onPhyUpdate(BluetoothGatt gatt, int txPhy, int rxPhy, int status) {
super.onPhyUpdate(gatt, txPhy, rxPhy, status);
}
@Override
public void onPhyRead(BluetoothGatt gatt, int txPhy, int rxPhy, int status) {
super.onPhyRead(gatt, txPhy, rxPhy, status);
}
//當連線狀態發生改變
@Override
public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
super.onConnectionStateChange(gatt, status, newState);
}
//發現新服務，即呼叫了mBluetoothGatt.discoverServices()後，返回的資料
@Override
public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
super.onServicesDiscovered(gatt, status);
}
//呼叫mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic)讀取資料回撥，在這裡面接收資料
@Override
public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
super.onCharacteristicRead(gatt, characteristic, status);
}
//傳送資料後的回撥
@Override
public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
super.onCharacteristicWrite(gatt, characteristic, status);
}
@Override
public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
super.onCharacteristicChanged(gatt, characteristic);
}
@Override
public void onDescriptorRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattDescriptor descriptor, int status) {//descriptor讀
super.onDescriptorRead(gatt, descriptor, status);
}
@Override
public void onDescriptorWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattDescriptor descriptor, int status) {//descriptor寫
super.onDescriptorWrite(gatt, descriptor, status);
}
@Override
public void onReliableWriteCompleted(BluetoothGatt gatt, int status) {
super.onReliableWriteCompleted(gatt, status);
}
//呼叫mBluetoothGatt.readRemoteRssi()時的回撥，rssi即訊號強度
@Override
public void onReadRemoteRssi(BluetoothGatt gatt, int rssi, int status) {//讀Rssi
super.onReadRemoteRssi(gatt, rssi, status);
}
@Override
public void onMtuChanged(BluetoothGatt gatt, int mtu, int status) {
super.onMtuChanged(gatt, mtu, status);
}
};
3.斷開連線
mBluetoothGatt.disconnect(); //主動斷開連線
通訊
1.寫入資料，通過mBluetoothGatt.writeCharacteristic(characteristic)
/**
* 向藍芽傳送資料
*/
public void dataSend(){
//byte[] send={(byte) 0xaa,0x01,0x01,(byte)0x81,(byte) 0xff};
byte[] send = new byte[20];
send = hexStringToBytes(et_send.getText().toString());
byte[] sendData=new byte[send.length+2];
sendData[0]=(byte) 0xaa;
sendData[sendData.length-1]=(byte) 0xff;
for(int i=1;i<sendData.length-1;i++){
sendData[i]=send[i-1];
}
Log.e("dataSend", bytesToHexString(sendData));
Log.e("dataSend", linkLossService +"");
mCharacteristic.setValue(sendData);
boolean status = mBluetoothGatt.writeCharacteristic(mCharacteristic);
Log.e("dataSend", status+"");
}
注意：寫入的資料長度是有限制的，如果要改變這個限制，可以通過MTU來改變。
2.讀取資料，通過mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic)，在BluetoothGattCallback 回撥方法onCharacteristicRead中獲取到資料。
//讀取資料時呼叫這個方法，資料會在回撥介面中（BluetoothGattCallback ）獲取到
mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic)
BluetoothGattCallback mBluetoothGattCallback = new BluetoothGattCallback() {
//呼叫mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic)讀取資料回撥，在這裡面接收資料
@Override
public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
super.onCharacteristicRead(gatt, characteristic, status);
//這裡面就是資料
characteristic.getValue();
}
}
總結
首先，我們要判斷手機是否支援BLE，並且獲得各種許可權，才能讓我們之後的程式能正常執行。
然後，我們去搜索BLE裝置，得到它的MAC地址。
其次，我們通過這個MAC地址去連線，連線成功後，去遍歷得到Characteristic的uuid。
在我們需要傳送資料的時候，通過這個uuid找到Characteristic，去設定其值，最後通過writeCharacteristic(characteristic)方法傳送資料。
如果我們想知道手機與BLE裝置的距離，則可以通過readRemoteRssi()去得到rssi值，通過這個訊號強度，就可以換算得到距離。
只要我們連線上，我們就可以用BluetoothGatt的各種方法進行資料的讀取等操作。
以上就是BLE（低功耗）藍芽的開發流程和部分程式碼，後期會提供demo下載。若有不當之處，請留言討論，一起學習進步。