android專題-藍牙掃描、連接、讀寫

概念

外圍設備

可以被其他藍牙設備連接的外部藍牙設備，不斷廣播自身的藍牙名及其資料，如小米手環、共享單車、藍牙體重秤

中央設備

可以搜索并連接周邊的外圍設備，并與之進行資料讀寫通訊，如手機

日常生活中常見的場景是手機app通過藍牙開啟共享單車，手機app通過藍牙獲取藍牙體重秤的體重結果，這時候共享單車、藍牙體重秤就稱為外圍設備，而手機就稱為中央設備

經典藍牙BT

泛指支持藍牙協議在4.0以下的模塊，一般用于資料量比較大的傳輸，如：語音、音樂等較高資料量的傳輸，經典藍牙模塊又可細分為：傳統藍牙和高速藍牙模塊，傳統藍牙模塊在2004年推出，主要代表是支持藍牙2.1協議的模塊，在智能手機爆發的時期得到了廣泛的使用，高速藍牙模塊在2009年推出，速率提高到約24Mbps，傳輸速率是經典藍牙的八倍，可以輕松的應用于錄像機到電視、PC到PMP、UMPC到列印機之間的資料傳輸，

低功耗藍牙BLE

是指支持藍牙協議4.0或者以上的模塊，也被稱為BLE模塊，最大的特點就是成本和功耗的降低，可以應用于實時性要求較高的產品當中，比如：智能家居類（藍牙鎖、藍牙燈）、傳感設備的資料發送（血壓計、溫度傳感器）、消費類電子（電子煙、遙控玩具）等，

目前市面上大部分的藍牙都是4.0以上的低功耗藍牙，經典藍牙已經很少見到了，

通訊程序

一個外圍設備可以發布多個服務service，每個服務可以包含多個特征值characteristic，每個特征值都有他的屬性，例如長度（size）,權限（permission），值（value）,描述（descriptor）,讀寫通訊都是通過Characteristic進行的，
每個service、characteristic都含有一個對應的UUID,通過和外圍設備藍牙約定UUID來進行讀寫通訊，

整個通訊流程為：

常用業務API

1.判斷當前藍牙是否已經開啟，如果沒有開啟提示用戶開啟
2.實時掃描周邊藍牙，獲取藍牙名給用戶選擇
3.決議藍牙廣播資料處理業務
4.監聽外圍設備發送給app的資料，處理對應業務
5.app發送資料給外圍設備以處理業務

Android常用的第三方藍牙框架：okble、Android-BluetoothKit

以okble為例：

package com.wrs.project.module.app.common.bluetooth;
import android.content.Context;
import android.util.Log;

import com.a1anwang.okble.client.core.OKBLEDevice;
import com.a1anwang.okble.client.core.OKBLEDeviceImp;
import com.a1anwang.okble.client.core.OKBLEDeviceListener;
import com.a1anwang.okble.client.core.OKBLEOperation;
import com.a1anwang.okble.client.scan.BLEScanResult;
import com.a1anwang.okble.client.scan.DeviceScanCallBack;
import com.a1anwang.okble.client.scan.OKBLEScanManager;
import com.a1anwang.okble.common.OKBLECharacteristicModel;
import com.a1anwang.okble.common.OKBLEServiceModel;
import com.wrs.project.module.app.common.AppMgr;

import java.util.List;

public class Bluetooth implements DeviceScanCallBack, OKBLEDeviceListener{
    private OKBLEScanManager scanManager;
    private OKBLEDevice okbleDevice;// 當前連接的藍牙設備
    private OKBLECharacteristicModel writeCharacteristicModel; // 藍牙可寫的Characteristic
    private Context context = AppMgr.context;

    private String tag = "Bluetooth";

    public Bluetooth() {
        scanManager = new OKBLEScanManager(context);
        scanManager.setScanCallBack(this);
    }

    /**
     * 掃描到藍牙設備
     * @param device
     * @param rssi
     */
    @Override
    public void onBLEDeviceScan(BLEScanResult device, int rssi) {
        Log.e(tag, "掃描到藍牙設備:" + device.toString());
        String localName = device.getCompleteLocalName();
        if (null != localName && localName.startsWith("ABC-")) {
            stopScanBluetooth();
            connectBluetoothDevice(device);
        }
    }

    /**
     * 掃描失敗
     * @param code
     */
    @Override
    public void onFailed(int code) {

    }

    @Override
    public void onStartSuccess() {

    }

    /**
     * 藍牙是否已經開啟
     * @return
     */
    public boolean bluetoothIsEnable() {
        if (null != scanManager) {
            scanManager.bluetoothIsEnable();
        }
        return false;
    }

    /**
     * 關閉手機藍牙
     */
    public void disableBluetooth() {
        if (null != scanManager) {
            scanManager.disableBluetooth();
        }
    }

    /**
     * 打開手機藍牙
     */
    public void enableBluetooth() {
        if (null != scanManager) {
            scanManager.enableBluetooth();
        }
    }

    /**
     * 開始掃描藍牙
     */
    public void startScanBluetooth() {
        if (null != scanManager) {
            if (!scanManager.isScanning()) {
                scanManager.startScan();
            }
        }
    }

    /**
     * 停止掃描藍牙
     */
    public void stopScanBluetooth() {
        if (null != scanManager) {
            if (scanManager.isScanning()) {
                scanManager.stopScan();
            }
        }
    }

    /**
     * 斷開藍牙連接
     */
    public void disConnect() {
        if (null != okbleDevice) { // 如果當前已經連接其他設備，先斷開連接
            okbleDevice.removeDeviceListener(this);
            okbleDevice.disConnect(false);
            okbleDevice = null;
        }
    }

    /**
     * 發送資料給藍牙設備
     * @param data
     */
    public void writeData(byte[] data) {
        if (null != okbleDevice && null != writeCharacteristicModel && null != data && data.length > 0) {
            okbleDevice.addWriteOperation(writeCharacteristicModel.getUuid(), data, new OKBLEOperation.WriteOperationListener() {
                @Override
                public void onWriteValue(byte[] value) {
                    Log.e(tag, "藍牙寫資料成功");
                }

                @Override
                public void onFail(int code, String errMsg) {
                    Log.e(tag, "藍牙寫資料失敗:" + code + " " + errMsg);
                }

                @Override
                public void onExecuteSuccess(OKBLEOperation.OperationType type) {

                }
            });
        } else {
            Log.e(tag, "藍牙寫資料失敗: 藍牙沒有連接或沒發現可寫Characteristic");
        }
    }

    public void connectBluetoothDevice(BLEScanResult device) {
        // 先斷開當前連接
        disableBluetooth();
        okbleDevice = new OKBLEDeviceImp(context, device);
        okbleDevice.addDeviceListener(this);
        okbleDevice.connect(true);//true表示連接斷開后OKBLE的會自動重連
    }

    /**
     * 藍牙設備連接成功
     * @param deviceTAG
     */
    @Override
    public void onConnected(String deviceTAG) {
        Log.e(tag, "設備連接成功 " + deviceTAG);

        // 連上藍牙后，獲取藍牙的WriteCharacteristic用后面給藍牙設備發送資料，獲取藍牙的ReadCharacteristic用來監聽藍牙設備發送過來的資料
        List<OKBLEServiceModel> serviceModels = okbleDevice.getServiceModels();
        if (null != serviceModels && serviceModels.size() > 0) {
            for (int i = 0; i < serviceModels.size(); i++) {
                OKBLEServiceModel serviceModel = serviceModels.get(i);
                String serviceUUID = serviceModel.getUuid();
                if (serviceUUID.startsWith("aaaaaaa-")) { // 匹配找到讀寫的服務
                    List<OKBLECharacteristicModel> characteristicModels = serviceModel.getCharacteristicModels();
                    if (null != characteristicModels && characteristicModels.size() > 0) {
                        for (int j = 0; j < characteristicModels.size(); j++) {
                            OKBLECharacteristicModel characteristicModel = characteristicModels.get(j);
                            String characteristicUUID = characteristicModel.getUuid();
                            if (characteristicUUID.startsWith("bbbbbbbbb") && characteristicModel.isCanWrite() && characteristicModel.isCanWriteNoResponse()) { // 匹配找到寫的Characteristic
                                findWriteCharacteristic(characteristicModel);
                            } else if (characteristicUUID.startsWith("8653000b-") && characteristicModel.isCanNotify()) { // 匹配找到讀的Characteristic
                                findReadCharacteristic(characteristicModel);
                            }
                        }
                    }
                    break;
                }
            }
        }
    }

    @Override
    public void onDisconnected(String deviceTAG) {

    }

    @Override
    public void onReadBattery(String deviceTAG, int battery) {

    }

    /**
     * 接收到藍牙發送的資料
     * @param deviceTAG
     * @param uuid
     * @param value
     */
    @Override
    public void onReceivedValue(String deviceTAG, String uuid, byte[] value) {

    }

    @Override
    public void onWriteValue(String deviceTAG, String uuid, byte[] value, boolean success) {

    }

    @Override
    public void onReadValue(String deviceTAG, String uuid, byte[] value, boolean success) {

    }

    @Override
    public void onNotifyOrIndicateComplete(String deviceTAG, String uuid, boolean enable, boolean success) {

    }

    private void findWriteCharacteristic(OKBLECharacteristicModel characteristic) {
        if (null != okbleDevice && null != characteristic) {
            writeCharacteristicModel = characteristic;
        }
    }

    private void findReadCharacteristic(OKBLECharacteristicModel characteristic) {
        if (null != okbleDevice && null != characteristic) {
            String uuid = characteristic.getUuid();
            boolean enableNotifyEnable = okbleDevice.isNotifyEnabled(uuid);
            if (enableNotifyEnable) {
                Log.e(tag, "打開讀屬性成功");
            } else {
                okbleDevice.addNotifyOrIndicateOperation(uuid, true, new OKBLEOperation.NotifyOrIndicateOperationListener() {

                    @Override
                    public void onFail(int code, String errMsg) {
                        Log.e(tag, "打開讀屬性失敗");

                    }

                    @Override
                    public void onExecuteSuccess(OKBLEOperation.OperationType type) {
                        Log.e(tag, "打開讀屬性成功");

                    }

                    @Override
                    public void onNotifyOrIndicateComplete() {
                        Log.e(tag, "打開讀屬性成功");
                    }
                });

            }

        }
    }
}

藍牙廣播資料包決議

廣播包有兩種：廣播包（Advertising Data）和回應包（Scan Response），其中廣播包是每個設備必須廣播的，而回應包是可選的，
每個包都是 31 位元組，分為有效資料和無效資料兩部分，

有效資料部分：包含若干個廣播資料單元，稱為 AD Structure ，

AD Structure 的組成是：
第一個位元組是長度值 Len ，表示接下來的 Len 個位元組是資料部分，
資料部分的第一個位元組表示資料的型別 AD Type ，剩下的 Len - 1 個位元組是真正的資料 AD data ，其中 AD type 非常關鍵，決定了 AD Data 的資料代表的是什么和怎么決議，
無效資料部分：因為廣播包的長度必須是 31 個 byte，如果有效資料部分不到 31 自己，剩下的就用 0 補全，這部分的資料是無效的，解釋的時候，忽略即可，在 Android 中，系統會把這兩個資料拼接在一起，回傳一個 62 位元組的陣列，

例如：

第一個位元組代表廣播資料單元的長度，02 轉為10進制就是 2代表其資料長度為2 ，而資料單元的第一個位元組代表型別，
01 代表代表物理連接功能為普通發現模式 06代表其資料類容
緊接著下一個資料單元：
0B代表資料長度為11 ，資料型別為 02 即Serviceuuid代表是非完整的16bit uuid, 所以緊接著的后10位就是其uuid，
接下來就是下一個資料單元
首位是13轉為二進制就是19，其長度就是19，型別就是09 ，代表設備名稱，30-》字符0，65代表字符e，61代表字符a，73代表字符s,79代表字符y，4E代表N,65代表e，57代表W，44代表D，43代表C，53代表S ，00 代表字符null，01代表字符soh（SOH是序始字符(Start Of Header),它表示標題的開始），56代表V ，31代表字符1，2E代表字符.，30代表字符0，44代表D所有其設備名稱就是0easyNewDCS V1.0D，
接下來的一個資料單元長度是5，廣播型別12 連接間隔范圍，有四個位元組，接下來資料長度是02，型別是0A代表信號強度剩余都是00000都是補位的無效資料，

廣播資料型別：
（1）Flags: TYPE = 0x01，這個資料用來標識設備 LE 物理連接的功能，DATA 是 0 到多個位元組的 Flag 值，每個 bit 上用 0 或者 1 來表示是否為 True，如果有任何一個 bit 不為 0，并且廣播包是可連接的，就必須包含此資料，各 bit 的定義如下： bit 0: LE 有限發現模式 bit 1: LE 普通發現模式 bit 2: 不支持 BR/EDR bit 3: 對 Same Device Capable(Controller) 同時支持 BLE 和 BR/EDR bit 4: 對 Same Device Capable(Host) 同時支持 BLE 和 BR/EDR bit 5…7: 預留
（2）Service UUID: 廣播資料中一般都會把設備支持的 GATT Service 廣播出來，用來告訴外面本設備所支持的 Service，有三種型別的 UUID：16 bit, 32bit, 128 bit，廣播中，每種型別型別有有兩個類別：完整和非完整的，這樣就共有 6 種 AD Type，
非完整的 16 bit UUID 串列： TYPE = 0x02;
完整的 16 bit UUID 串列： TYPE = 0x03;
非完整的 32 bit UUID 串列： TYPE = 0x04;
完整的 32 bit UUID 串列： TYPE = 0x05;
非完整的 128 bit UUID 串列： TYPE = 0x06;
完整的 128 bit UUID 串列： TYPE = 0x07;
（3） Local Name: 設備名字，DATA 是名字的字串， Local Name 可以是設備的全名，也可以是設備名字的縮寫，其中縮寫必須是全名的前面的若干字符，設備全名： TYPE = 0x08 設備簡稱： TYPE = 0x09
（4）TX Power Level: TYPE = 0x0A，表示設備發送廣播包的信號強度，DATA 部分是一個位元組，表示 -127 到 + 127 dBm，
（5）帶外安全管理（Security Manager Out of Band）：TYPE = 0x11，DATA 也是 Flag，每個 bit 表示一個功能： bit 0: OOB Flag，0 表示沒有 OOB 資料，1 表示有 bit 1: 支持 LE bit 2: 對 Same Device Capable(Host) 同時支持 BLE 和 BR/EDR bit 3: 地址型別，0 表示公開地址，1 表示隨機地址，
（6）外設（Slave）連接間隔范圍：TYPE = 0x12，資料中定義了 Slave 最大和最小連接間隔，資料包含 4 個位元組：
前 2 位元組：定義最小連接間隔，取值范圍：0x0006 ~ 0x0C80，而 0xFFFF 表示未定義；后 2 位元組：定義最大連接間隔，同上，不過需要保證最大連接間隔大于或者等于最小連接間隔，
（7）服務搜尋：外圍設備可以要請中心設備提供相應的 Service，其資料定義和前面的 Service UUID 類似：
16 bit UUID 串列： TYPE = 0x14
32 bit UUID 串列： TYPE = 0x??
128 bit UUID 串列： TYPE = 0x15
（8） Service Data: Service 對應的資料，
16 bit UUID Service: TYPE = 0x16, 前 2 位元組是 UUID，后面是 Service 的資料；
32 bit UUID Service: TYPE = 0x??, 前 4 位元組是 UUID，后面是 Service 的資料；
128 bit UUID Service: TYPE = 0x??, 前 16 位元組是 UUID，后面是 Service 的資料；
（9）公開目標地址：TYPE = 0x17，表示希望這個廣播包被指定的目標設備處理，此設備系結了公開地址，DATA 是目標地址串列，每個地址 6 位元組，
（10）隨機目標地址：TYPE = 0x18，定義和前一個類似，表示希望這個廣播包被指定的目標設備處理，此設備系結了隨機地址，DATA 是目標地址串列，每個地址 6 位元組，
（11） Appearance：TYPE = 0x19，DATA 是表示了設備的外觀，
（12）廠商自定義資料: TYPE = 0xFF，廠商自定義的資料中，前兩個位元組表示廠商 ID，剩下的是廠商自己按照需求添加，里面的資料內容自己定義，

專案原始碼：https://codechina.csdn.net/android1/projectbasic
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