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參考 :
-- 官方文档 : ;
1. 概述
BLE 概述 :
-- 版本号支持 : Android 4.3 (API Level 18) 内置框架引入了 蓝牙低功耗方案 (Bluetooth Low Energy, BLE) 支持;
-- 角色支持 : Android 手机仅仅能作为 主设备 (central role), 开发人员开发的 APP 能够使用其提供的 API 接口, 用于 发现设备, 遍历服务 (services), 读写服务中的特性 (characteristics).
-- 传统蓝牙对照 : 与传统的蓝牙对照, 蓝牙低功耗方案 (Bluetooth Low Energy) 是出于更低的电量消耗考虑而设计的. 这能够使 Android 应用能够与 BLE 设备进行交流, 这些设备须要非常低的电量, 如 近距离传感器, 心率測量设备, 健康设备 等等.
2. 关键术语 和 概念
(1) Generic Attribute Profile (GATT) 通用属性规范
Generic Attribute Profile (GATT) 通用属性规范 :
-- GATT 作用 : GATT 规范是一个针对 在 BLE 连接上的, 发送 和 接收 少量数据的一个规范, 全部的现有的低功耗应用的规范都是基于这个 GATT 规范制定的.
-- 制定者 : 蓝牙技术联盟 (Bluetooth SIG) 为低功耗设备定义了很多规范, 一个 规范 (Profile) 就是 设备怎样在特定的应用中工作的详述.
-- 设备规范相应关系 : 此外, 一个设备能够实现多个规范, 如 : 一个设备能够包括一个心率检測器, 和 电量检測器.
(2) Attribute Protocol (ATT) 属性协议
Attribute Protocol (ATT) 属性协议 :
-- ATT 与 GATT 关系 : GATT 规范是建立在 ATT 的上一层的, 这套改改通常被称为 GATT/ATT.
-- ATT 作用 : ATT 被用于优化 BLE 设备的执行, 为了这个目的, ATT (属性协议) 使用尽可能少的字节.
-- ATT 唯一标识 : ATT 中的每一个属性都被 一个 UUID (Universally Unique Identifier) 独一无二的进行标识, UUID 是一个 128 比特的标准的字符串 ID, 用于信息的唯一标识.
-- ATT 属性 : ATT 中定义的属性就是 Charicteristics (特性) 和 Services (服务);
(3) Characteristic 特性
Characteristic 特性 :
-- Characteristic 概念 : 一个 Characteristic 特性包括了一个值 和 多个 Descriptor (描写叙述符) 用于描写叙述这个特性的值.
-- 本质 : 一个特性能够被觉得是一个类型, 相似于一个类.
(4) Descriptor 描写叙述符
Descriptor 描写叙述符 :
-- 作用 : 描写叙述符 被定义为一些属性, 这些属性用于描写叙述 Characteristic (特性) 的值.
-- 演示样例 : 比如, 一个 描写叙述符 能够说明一个 可读的描写叙述, 一个 特性值的可接受范围, 或者 一个特性值的測量单元.
(5) Service 服务
Service 服务 :
-- 服务本质 : 服务是 Characteristic (特性) 的集合.
-- 演示样例 : 如, 你能够有一个 名称为 "Heart Rate Monitor (心率监控)" 的服务, 包括了特性 "Heart Rate Measurement (心率測量)".
-- 參考资料 : 你能够在 bluetooth.org 官网查询到一个基于 GATT 服务 和 规范的列表.
3. 角色 和 职责
(1) 四种角色
Android 设备 与 BLE 设备互动时, 设备的角色 和 职责 :
-- 中心设备 和 外围设备 : 这个角色体系适用于 BLE 连接. 中心设备角色 能够扫描, 查找广播. 外围设备角色 发送广播.
-- GATT server 和 GATT client : 这个决定了两个设备之间, 一旦建议连接后, 怎样进行互相通信.
(2) 中心设备 和 外围设备
BLE 连接须要两种设备都存在 : 为了理解当中的差别, 想象一下 你有一个 Android 设备 和 一个激活的 智能腕表 蓝牙设备. 手机支持作为 中心设备 角色, 智能腕表 蓝牙设备支持作为外围设备角色, 为了建立 BLE 连接, 仅仅有外围设备 或者 仅仅有 中心设备 都不能建立 BLE 连接.
(3) GATT server 和 GATT client
GATT server 和 GATT client 简单介绍 :
-- GATT server 和 GATT client 角色不是固定的 : 一旦手机 和 智能腕表 设备建立了 BLE 连接, 它们開始互相交换 GATT 元数据. 依据它们之间传输的数据类型, 当中的一个会扮演 GATT server的角色.
-- 角色改变演示样例 : 假设 智能腕表 设备想要向手机报告传感器数据, 那么智能腕表必须当做 GATT server. 假设智能腕表 想要从手机上接受更新数据, 那么 Android 手机就是 GATT server.
-- 手机 和 设备 都能够作为 GATT server 和 client : 在本文档中使用的演示样例代码, 在 Android 设备上执行的 Android APP 就是 GATT client, BLE 外围设备 就是 GATT server. Android APP 从 GATT server上获取数据, server的 BLE "heart rate monitor (心率监測)" 支持 "Heart Rate Profile (心率规范 - 一种 BLE 蓝牙标准规范)". Android APP 也能够作为 GATT server;
4. BLE 权限
(1) 蓝牙权限简单介绍
Android 蓝牙权限简单介绍 :
-- 权限作用 : 为了在应用中使用蓝牙功能, 必须在 AndroidManifest.xml 中 声明蓝牙权限. 全部的蓝牙通信操作都须要 蓝牙权限 来同意执行, 比如 搜索蓝牙, 蓝牙连接, 数据交互等操作.
-- 搜索设置蓝牙权限 : 假设 APP 要发起设备搜索 或者 管理 蓝牙设置, 须要 提前声明 BLUETOOTH_ADMIN 权限.
-- 注意 : 使用 BLUETOOTH_ADMIN 权限的前提是 必须声明 BLUETOOTH 权限.
(2) 蓝牙权限简单介绍
蓝牙权限演示样例 :
-- AndroidManifest.xml 声明蓝牙权限演示样例 :
-- 充当 BLE 设备权限 : 假设你的 APP 仅仅须要胜任 BLE 设备的工作, 仅仅须要例如以下配置 :
(3) 动态控制 BLE 功能是否使用
动态控制 BLE 是否可用 : 无论怎样, 假设你想要让你的 APP 能够当做 BLE 设备, 可是手机不支持这个操作, 你仍然能够进行例如以下配置, 仅仅是将当中的 android:required 设置成 false. 此时在执行时, 你能够使用 "PackageManager.hasSystemFeature()" 方法决定 BLE 是否可用.
//使用以下的函数决定 设备上的 BLE 功能 是否可用//此时你能够选择性的关闭 BLE 相关的功能if (!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) { Toast.makeText(this, R.string.ble_not_supported, Toast.LENGTH_SHORT).show(); finish();}
5. 创建 BLE
(1) 创建 BLE 简单介绍
创建 BLE 简单介绍 :
-- 验证 BLE 功能 : 在应用能够通过 BLE 交互之前, 你须要验证设备是否支持 BLE 功能, 假设支持, 确定它是能够使用的.
-- 注意 : 这个检查仅仅有在 以下的配置 设置为 false 时才是必须的;
-- 不支持 BLE 关闭相关功能 : 假设 Android 手机不支持 BLE 功能, 你应该优雅的 关闭 BLE 相关功能.
-- 支持 BLE 打开蓝牙 : 假设 BLE 支持 BLE 功能, 可是设备的蓝牙是关闭的, 你能够在应用中请求打开设备的蓝牙模块.
-- 步骤总结 : 创建 BLE 蓝牙的过程分成两个步骤, 1. 获取 BluetoothAdapter, 2. 打开 设备的蓝牙模块.
(2) 获取 BluetoothAdapter (蓝牙适配器)
获取 BluetoothAdapter 蓝牙适配器 :
-- BluetoothAdapter 类作用 : 全部的蓝牙活动都须要 BluetoothAdapter, BluetoothAdapter 代表了设备本身的蓝牙适配器 (蓝牙无线设备). 整个系统中仅仅有一个 蓝牙适配器, 应用能够使用 BluetoothAdapter 对象与 蓝牙适配器硬件进行交互.
-- 获取 BluetoothAdapter 代码演示样例 :
// 初始化蓝牙适配器final BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
-- 注意 : 这种方法使用了 getSystemService() 方法, 返回了一个 BluetoothManager 实例对象, 从 BluetoothManager 实例对象中能够获取 BluetoothAdapter 对象;
(3) 打开蓝牙功能
打开蓝牙 :
-- 检查是否可用 : 为了保证 蓝牙功能是打开的, 调用 BluetoothAdapter 的 isEnable() 方法, 检查蓝牙在当前是否可用. 假设返回 false, 说明当前蓝牙不可用.
-- 演示样例代码 :
private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;...// 确认当前设备的蓝牙是否可用, // 假设不可用, 弹出一个对话框, 请求打开设备的蓝牙模块if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) { Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE); startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT);}
6. 查找 BLE 设备
(1) 查找全部的 BLE 设备
查找 BLE 设备 :
-- 查找方法參数 : 为了搜索到 BLE 设备, 调用 BluetoothAdapter 的 startLeScan() 方法, 该方法须要一个 BluetoothAdapter.LeScanCallback 类型的參数. 你必须实现这个 LeScanCallback 接口, 由于 BLE 蓝牙设备扫描结果在这个接口中返回.
-- 查找策略 : 蓝牙搜索是非常耗电的, 你须要遵守以下的 中断策略 和 不循环策略.
-- 中断策略 : 仅仅要一发现蓝牙设备, 立即中断扫描.
-- 不循环策略 : 不要循环扫描, 设置一个扫描的最大时间限制. 一个设备在之前可用, 继续扫描可能会使设备不可用, 此外继续扫描会持续浪费电池电量.
-- 源代码演示样例 :
/** * 搜索 和 展示 可用的蓝牙设备 的 Activity 界面 */public class DeviceScanActivity extends ListActivity { private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter; private boolean mScanning; private Handler mHandler; // 10 秒后停止搜索 private static final long SCAN_PERIOD = 10000; ... private void scanLeDevice(final boolean enable) { if (enable) { // 在一个预先定义的时间段后停止扫描. mHandler.postDelayed(new Runnable() { @Override public void run() { mScanning = false; //開始扫描 mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback); } }, SCAN_PERIOD); mScanning = true; mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback); } else { mScanning = false; mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback); } ... }...}
(2) 查找特定 BLE 设备
查找特定 BLE 设备 :
-- 方法调用 : 查找特定类型的外围设备, 能够调用以下的方法, 这种方法须要提供一个 UUID 对象数组, 这个 UUID 数组是 APP 支持的 GATT 服务的特殊标识.
-- 演示样例 :
startLeScan(UUID[], BluetoothAdapter.LeScanCallback)
(3) BluetoothAdapter.LeScanCallback 回调接口
扫描回调接口 :-- 接口作用 : BluetoothAdapter.LeScanCallback 实现类, 在这个实现类的接口中返回 BLE 设备扫描结果;
-- 源代码演示样例 :
private LeDeviceListAdapter mLeDeviceListAdapter;...// 设备扫描回调接口private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() { @Override public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) { runOnUiThread(new Runnable() { @Override public void run() { mLeDeviceListAdapter.addDevice(device); mLeDeviceListAdapter.notifyDataSetChanged(); } }); }};
(4) 设备扫描类型
设备扫描类型 : 蓝牙设备扫描 在同一个时间扫描时, 仅仅能扫描 BLE 设备 或者 SPP 设备中的一种, 不能同一时候扫描两种设备.
7. 连接到 GATT 服务
(1) 连接指定 BluetoothDevice 蓝牙设备
连接指定设备 :
-- 连接到 GATT 服务 : 与 BLE 设备交互的第一步是 连接到 BLE 设备中的 GATT 服务.
-- 实现方法 : 调用 BluetoothDevice 的 connectGatt() 方法能够连接到 BLE 设备的 GATT 服务.
-- 參数解析 : connectGatt() 方法须要三个參数, 參数一 Context 上下文对象, 參数二 boolean autoConnect 是否自己主动连接扫描到的蓝牙设备, 參数三 BluetoothGattCallback 接口实现类.
-- 使用方法演示样例 :
mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);
-- 获取 BluetoothGatt 对象 : 调用 connectGatt() 方法能够连接到 BLE 设备上的 GATT 服务, 返回一个 BluetoothGatt 实例对象, 你能够使用这个对象去 管理 GATT client操作.
-- GATT client操作 : Android APP 能够调用 GATT Client (client). BluetoothGattCallback 能够用于传递结果到 GATT client, 如 连接状态 和 更进一步的 GATT Client 操作.
(2) GATT 数据交互演示样例
BLE 蓝牙数据交互 :
-- 界面 : 在以下的演示样例中, BLE 应用提供了一个 Activity 界面, 该 Activity 界面用于 连接, 展示数据, 展示 GATT 服务 和 设备支持的特性.
-- BLE 蓝牙服务类 : 基于用户的输入, 这个 Activity 界面能够与一个 BluetoothLeService 的服务进行交流, 该交流的本质就是 BLE 设备的 GATT 服务 与 Android 的 BLE API 进行交流.
-- BLE 蓝牙服务类 演示样例代码 :
// BLE 设备能够通过该服务 与 Android 的 BLE API 进行互动public class BluetoothLeService extends Service { private final static String TAG = BluetoothLeService.class.getSimpleName(); private BluetoothManager mBluetoothManager; private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter; private String mBluetoothDeviceAddress; private BluetoothGatt mBluetoothGatt; private int mConnectionState = STATE_DISCONNECTED; private static final int STATE_DISCONNECTED = 0; private static final int STATE_CONNECTING = 1; private static final int STATE_CONNECTED = 2; public final static String ACTION_GATT_CONNECTED = "com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_CONNECTED"; public final static String ACTION_GATT_DISCONNECTED = "com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_DISCONNECTED"; public final static String ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED = "com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED"; public final static String ACTION_DATA_AVAILABLE = "com.example.bluetooth.le.ACTION_DATA_AVAILABLE"; public final static String EXTRA_DATA = "com.example.bluetooth.le.EXTRA_DATA"; public final static UUID UUID_HEART_RATE_MEASUREMENT = UUID.fromString(SampleGattAttributes.HEART_RATE_MEASUREMENT); // BLE API 中定义的不同的回调方法. private final BluetoothGattCallback mGattCallback = new BluetoothGattCallback() { @Override // BLE 设备的状态改变 连接 断开 public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) { String intentAction; if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) { intentAction = ACTION_GATT_CONNECTED; mConnectionState = STATE_CONNECTED; broadcastUpdate(intentAction); Log.i(TAG, "连接到了 GATT 服务."); Log.i(TAG, "尝试搜索服务:" + mBluetoothGatt.discoverServices()); } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) { intentAction = ACTION_GATT_DISCONNECTED; mConnectionState = STATE_DISCONNECTED; Log.i(TAG, "于 GATT 服务断开连接."); broadcastUpdate(intentAction); } } @Override // BLE 设备中 新的 GATT 服务被发现 public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) { if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) { broadcastUpdate(ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED); } else { Log.w(TAG, "发现 GATT 服务 : " + status); } } @Override // 特性读取操作返回的数据 public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) { if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) { broadcastUpdate(ACTION_DATA_AVAILABLE, characteristic); } } ... };...} -- 广播发送 : 当一个特定的回调被触发, 它调用适当的 broadcastUpdate() 帮助方法, 将其当做一个 Action 操作传递出去.
-- 注意蓝牙心率 : 这部分的数据解析 与 蓝牙心率測量 是一起被执行的.
-- 广播发送 演示样例代码 :
private void broadcastUpdate(final String action) { final Intent intent = new Intent(action); sendBroadcast(intent);}private void broadcastUpdate(final String action, final BluetoothGattCharacteristic characteristic) { final Intent intent = new Intent(action); // This is special handling for the Heart Rate Measurement profile. Data // parsing is carried out as per profile specifications. // 心率监測规范的特殊处理 // 数据解析在每一个规范中完毕 if (UUID_HEART_RATE_MEASUREMENT.equals(characteristic.getUuid())) { int flag = characteristic.getProperties(); int format = -1; if ((flag & 0x01) != 0) { format = BluetoothGattCharacteristic.FORMAT_UINT16; Log.d(TAG, "心率格式 UINT16."); } else { format = BluetoothGattCharacteristic.FORMAT_UINT8; Log.d(TAG, "心率格式 UINT8."); } final int heartRate = characteristic.getIntValue(format, 1); Log.d(TAG, String.format("接收到心跳检測 : %d", heartRate)); intent.putExtra(EXTRA_DATA, String.valueOf(heartRate)); } else { // 对于其他的规范, 写出 HEX 十六进制格式的数据 final byte[] data = characteristic.getValue(); if (data != null && data.length > 0) { final StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(data.length); for(byte byteChar : data) stringBuilder.append(String.format("%02X ", byteChar)); intent.putExtra(EXTRA_DATA, new String(data) + "\n" + stringBuilder.toString()); } } sendBroadcast(intent);} -- 处理广播事件 : 在 DeviceControlActivity 中处理广播事件, 演示样例代码 :
// 处理 Service 发起的的不同事件// ACTION_GATT_CONNECTED: 连接到 GATT 服务.// ACTION_GATT_DISCONNECTED: 与 GATT 服务断开.// ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED: 发现 GATT 服务.// ACTION_DATA_AVAILABLE: 从 BLE 设备中接收数据, 数据能够是 read 或者 notification 操作的结果.private final BroadcastReceiver mGattUpdateReceiver = new BroadcastReceiver() { @Override public void onReceive(Context context, Intent intent) { final String action = intent.getAction(); if (BluetoothLeService.ACTION_GATT_CONNECTED.equals(action)) { mConnected = true; updateConnectionState(R.string.connected); invalidateOptionsMenu(); } else if (BluetoothLeService.ACTION_GATT_DISCONNECTED.equals(action)) { mConnected = false; updateConnectionState(R.string.disconnected); invalidateOptionsMenu(); clearUI(); } else if (BluetoothLeService. ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED.equals(action)) { // 在用户界面 显示全部支持的服务 和 特性. displayGattServices(mBluetoothLeService.getSupportedGattServices()); } else if (BluetoothLeService.ACTION_DATA_AVAILABLE.equals(action)) { displayData(intent.getStringExtra(BluetoothLeService.EXTRA_DATA)); } }};
8. 读取 BLE 属性
读写属性简单介绍 :
-- 读写属性前提 : Android 应用连接到了 设备中的 GATT 服务, 而且发现了 各种服务 (特性集合), 能够读写当中的属性.
-- 读写属性代码演示样例 : 遍历服务 (特性集合) 和 特性, 将其展示在 UI 界面中.
public class DeviceControlActivity extends Activity { ... // 示范怎样通过其所支持的 GATT 遍历 服务 (Services) 和 特性 (Characteristics) // 在这个演示样例中, 我们将查询出的数据填充到 UI 界面中的 ExpandableListView 中 private void displayGattServices(List gattServices) { if (gattServices == null) return; String uuid = null; String unknownServiceString = getResources(). getString(R.string.unknown_service); String unknownCharaString = getResources(). getString(R.string.unknown_characteristic); ArrayList > gattServiceData = new ArrayList >(); ArrayList >> gattCharacteristicData = new ArrayList >>(); mGattCharacteristics = new ArrayList >(); // 遍历 GATT 服务 for (BluetoothGattService gattService : gattServices) { HashMap currentServiceData = new HashMap (); uuid = gattService.getUuid().toString(); currentServiceData.put( LIST_NAME, SampleGattAttributes. lookup(uuid, unknownServiceString)); currentServiceData.put(LIST_UUID, uuid); gattServiceData.add(currentServiceData); ArrayList > gattCharacteristicGroupData = new ArrayList >(); // 获取服务中的特性集合 List gattCharacteristics = gattService.getCharacteristics(); ArrayList charas = new ArrayList (); // 循环遍历特性集合 for (BluetoothGattCharacteristic gattCharacteristic : gattCharacteristics) { charas.add(gattCharacteristic); HashMap currentCharaData = new HashMap (); uuid = gattCharacteristic.getUuid().toString(); currentCharaData.put( LIST_NAME, SampleGattAttributes.lookup(uuid, unknownCharaString)); currentCharaData.put(LIST_UUID, uuid); gattCharacteristicGroupData.add(currentCharaData); } mGattCharacteristics.add(charas); gattCharacteristicData.add(gattCharacteristicGroupData); } ... }...}
9. 接收 GATT 通知
GATT 通知简单介绍 : -- 特性改变通知 : 当 BLE 设备中的一些特殊的特性改变, 须要通知与之连接的 Android BLE 应用.-- 代码演示样例 : 使用 setCharacteristicNotification() 方法为特性设置通知.
private BluetoothGatt mBluetoothGatt;BluetoothGattCharacteristic characteristic;boolean enabled;...// 设置是否监听某个特性改变mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, enabled);...BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristic.getDescriptor( UUID.fromString(SampleGattAttributes.CLIENT_CHARACTERISTIC_CONFIG));descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor);-- 特性改变回调 : 一但特性开启了改变通知监听, 假设特性发生了改变, 就会回调 BluetoothGattCallback 接口中的 onCharacteristicChanged() 方法.
@Override// 特性通知public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) { broadcastUpdate(ACTION_DATA_AVAILABLE, characteristic);}
10. 关闭 APP 中的 BLE 连接
关闭 BLE 设备连接 :
-- 关闭方法 : 一旦结束了 BLE 设备的使用, 调用 BluetoothGatt 的 close() 方法, 关闭 BLE 连接, 释放相关的资源.
-- 关闭演示样例 :
public void close() { if (mBluetoothGatt == null) { return; } mBluetoothGatt.close(); mBluetoothGatt = null;} 转载请注明出处 :