Android低功耗蓝牙（蓝牙4.0）——BLE开发（上）

段时间，公司项目用到了手机APP和蓝牙设备的通讯开发，这里也正好对低功耗蓝牙（蓝牙4.0及以后标准）的开发，做一个总结。

蓝牙技术联盟在2010年6月30号公布了蓝牙4.0标准，4.0标准在蓝牙3.0+HS标准的基础上增加了对低功耗蓝牙(BLE)的支持。相比原有的普通蓝牙和高速蓝牙，BLE最大的特点就是低功耗，低延时，快速的搜索和连接速度，但数据传输速度相比传统蓝牙低。接下去将从BLE的概念以及代码两个方面介绍Android下的BLE。

先来说说基本概念：

1.BLE相关概念

1.1 GATT、Service、Characteristic、Descriptor

BLE开发，经常会与四个概念发生关系：GATT、Service、Characteristic、Descriptor

• GATT：是蓝牙4.0特有的Profile通用规范，BLE应用的Profile均基于GATT。Gatt定义了一个服务框架规范，该框架包括对蓝牙服务(Service)和服务特性(Characteristic)的定义和规范，和其中读写、通知的特性等。可以将GATT理解成BLE框架，我们在GATT上面实现BLE功能。
• Service：是完成一个特定功能的数据和行为集合。在Gatt中，一个Service可能包含Service引用以及强制或者可选的Characteristic。
• Characteristic：也叫特征值，一个Characteristic的定义包含了Characteristic本身，数值以及描述(Descriptor)的声明。Characteristic是完成BLE具体功能的基本单位。

• Descriptor：Descriptor定义了Characteristic中数据的具体含义。

　　总的来说，一个蓝牙4.0的终端可以包含多个Service，一个Service可以包含多个Characteristic，一个Characteristic包含一个Value和多个Descriptor，一个Descriptor包含一个Value

 

1.2 中央（Central）与周边（Periphery）

在BLE协议中，有两个角色，周边（Periphery）和中央（Central）：

周边是数据提供者，中央是数据使用/处理者；在iOS SDK里面，可以把一个iOS设备作为一个周边，也可以作为一个中央；但是在Android SDK里面，Android手机只能作为中央来使用和处理数据；那数据从哪儿来？从BLE设备来，现在的很多可穿戴设备都是用BLE来提供数据的。

一个中央可以同时连接多个周边，但是一个周边某一时刻只能连接一个中央。

那么问题来了，如何定义周边和中央？

关于周边和中央，涉及到四个类：

• BluetoothGattServer：作为周边来提供数据
• BluetoothGattServerCallback：返回周边的状态
• BluetoothGatt：作为中央来使用和处理数据
• BluetoothGattCallback：返回中央的状态和周边提供的数据。、

关系如图下：

2. 开发Ble

了解了那些基础概念后，我们就正式开始开发ble。

Ble的Android开发，主要是以下的几个步骤：

1、添加权限

2、扫描Ble设备

3、连接Ble设备

4、数据通讯

那么现在，开始一步步来完成。

2.1 添加权限：

在AndroidManifest.xml中添加Ble需要的权限，其实就两个：

<!-- 应用使用蓝牙的权限 -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
<!-- 扫描蓝牙设备或者操作蓝牙设置 -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />

2.2 检查是否设备是否支持蓝牙，并打开蓝牙

检查设备是否支持蓝牙

     /**
     * 检查该设备是否支持蓝牙
     */
    public void isBle(Context context) {
        //手机硬件支持蓝牙
        if (!context.getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {
            ViewUtils.getInstance().showToast("该设备不支持BLE，即将离开改页面");
        }
    }

打开手机蓝牙开关

    private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;//蓝牙适配器

    //打开蓝牙权限
    if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
         Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
         startActivityForResult(enableBtIntent, What.Bluetooth.bluetoothEnable);
   }

2.3 扫描设备

开始扫描和停止扫描，只需要调用对应的startLeScan()和stopLeScan()即可，但是需要将LeScanCallBack作为参数：

    // 超时时间
    private static final long SCAN_PERIOD = 10000;
    ...
    private void scanLeDevice(final boolean enable) {
        if (enable) {
            // 达到超时时间，停止扫描
            mHandler.postDelayed(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    mScanning = false;
                    mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
                }
            }, SCAN_PERIOD);
            //开始扫描
            mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
        } else {
            //停止扫描
            mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
        }
        ...
    }

LeScanCallBack的实现：

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() {
               // TODO: 2017/9/18
           }
       });
   }
};

上面的代码中：

• SCAN_PERIOD：扫描时长，毫秒数，需要注意的是，蓝牙设备扫描很耗电，这个时间不易设置太长，在扫描成功后就要停止设备扫描。
• BluetoothDevice：蓝牙设备的相关类，通过他，可以获取蓝牙设备的很多信息

如果只想扫描指定类型的外围设备，你可以调用startLeScan(UUID[], BluetoothAdapter.LeScanCallback)，提供一个指定了你app支持的GATT服务的UUID数组对象。

2.3 连接GATT服务端

与BLE设备通讯的前提就是连接GATT服务端，GATT概念之前已经讲过了，调用connectGatt()就可以了，不过需要三个参数：这个方法需要三个参数，一个Context对象，autoConnect（一个指示是否自动连接到BLE设备--当它一旦可用的时候--的布尔值），和一个 BluetoothGattCallback的引用：

mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);

这个方法会返回一个BluetoothGatt，用它可以对GATT进行操作。

具体怎么操作呢？下篇博客再说。

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