Android －BLE蓝牙小DEMO

一、ble简单介绍

BLE: Bluetooth Low Energy,即蓝牙低功耗，它是一种技术，从蓝牙4.0开始支持。蓝牙低功耗芯片有两种模式：单模和双模。

单模：只能执行低功耗协议栈，也就是只支持ble。
双模：支持传统蓝牙以及ble的使用。

较传统蓝牙：传输速度更快，覆盖范围更广，安全性更高，延迟更短，耗电低等优点。

关键术语和概念：
Gatt：(Generic Attribute Profile)—通用属性配置文件，用于在ble链路上发送和接收被称为“属性”的数据块。目前所有的ble应用都是基于GATT的。一个设备可以实现多个配置文件。

ble交互的桥梁是Service、Characteristic、Desciptor。
Characteristic：可以理解为一个数据类型，它包括一个value和0至多个对此characteristic的描述（Descriptor）。

Descriptor：对Characterisctic的描述，如范围、单位等。

Service：Characteristic的集合。它可以包含多个Characteristic。

一个ble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。其中Characteristic比较重要，用的比较多。
这三部分都由UUID作为唯一标示符，以此区分。
UUID（Universally Unique Identifier），含义是通用唯一识别码，它是在一定范围内唯一的机器生成的标识符。标准的UUID格式为：xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx (8-4-4-4-12)。

ble中有四个角色：
广播者（Braodcaster）：广播发送者，是不可连接的设备。
观察者（Observer）：扫描广播，不能够启动连接。
广播者和观察者不能建立连接。应用：温度传感器和温度显示器。
外围（periphery）：广播发送者，可连接的设备，在单一链路层作为从机。
中央（central）：扫描广播，启动连接，在单一或多链路层作为主机。

中央和外围可以进行配对、连接、数据通信。应用：手机和手表。
一个中央可以同时连接多个周边，但是一个周边只能连接一个中央(但是我测试，周边可以连接多个中央设备，并且能正常通信)。

二、Android

注意：Android 4.3（API 18）引入ble相关接口。
相关类
目录：frameworks/base/core/java/android/bluetooth/
BluetoothGatt：中央使用和处理数据；
BluetoothGattCallback：中央的回调。

BluetoothGattServer：周边提供数据；

BluetoothGattServerCallback：周边的回调

BluetoothGattService：Gatt服务

BluetoothGattCharacteristic：Gatt特性

BluetoothGattDescriptor：Gatt描述

2.1 中央设备

搜索ble设备

	
	

		//搜索附近所有的外围设备
	

	

		mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
	

	

		//搜索某些uuid的外围设备。
	

	

		mBluetoothAdapter.startLeScan(uuid[] ,mLeScanCallback);
	

	

		停止扫描
	

	

		mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
	

监听扫描结果。

	
	

		mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
	

	

		 public void onLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {
	

	

		 }
	

	

		};
	

device 搜索到的ble设备。
rssi 信号强度
scanRecord 远程设备广告记录的内容（蓝牙名称）

发起连接请求，获得中央。

mBluetoothGatt = device.connectGatt(mContext, false,mGattCallback);
第二个参数：

如果为false，则直接立即连接。
如果为true，则等待远程设备可用时（在范围内，。。）连接。并不是断开后重新连接。

第三个参数：连接回调
private BluetoothGattCallback mGattCallback = new BluetoothGattCallback() {};
BluetoothGattCallback 类中提供了许多回调，包括：连接状态改变、characteristic的read、write、change，mtu change等。根据需要实现即可。

连接成功后，发送 gatt服务发现请求。mBluetoothGatt.discoverServices().
发现服务成功会失败都会回调onServicesDiscovered()函数。通过mBluetoothGatt.getServices()获取连接的ble设备所提供的服务列表，返回值类型为List。

	
	

		//连接状态改变回调
	

	

		onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState){
	

	

		 if(newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED){
	

	

		 //连接成功后，发送发现服务请求。
	

	

		 mBluetoothGatt.discoverServices();
	

	

		 }
	

	

		}
	

	

		//发现服务回调。
	

	

		public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
	

	

		 if(status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS){
	

	

		 //发现成功后，则可以通过下面方法获取service 列表。
	

	

		 mBluetoothGatt.getServices();
	

	

		 }
	

	

		}
	

获得Characteristic和Descriptor。

通过服务列表中的BluetoothGattService，可以获取到服务所包含的characteristic（getCharacteristics()返回值类型为List）。

通过BluetoothGattCharacteristic可以获取特征所包含的descriptor（getDescriptors()返回值类型是List）。

BluetoothGattService、BluetoothGattCharacteristic和BluetoothGattDescriptor三个类中都提供了一个方法getUuid()，通过该方法可以获取其对应的uuid，从而可以判断是否是自己需要的service、characteristic或者descriptor。

通过获取的特征值，可以进行下操作：

写入特性值

读取特性值

订阅特性值。

写入特征值：

characteristic.setValue(data.getBytes());

mBluetoothGatt.writeCharacteristic(characteristic);

要想成功写入特征值：

首先此characteristic属性满足BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITY或BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITY_NO_RESPONSE,如果其property都不包含这两个，写特征值writeCharacteristic()函数直接返回false，什么都不做处理（具体可以看BluetoothGatt源码）。
其次此characteristic权限应满足BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_WRITE,否则onCharacteristicWrite()回调收到GATT_WRITE_NOT_PERMITTED回应。
写特征值前可以设置写的类型setWriteType()，写类型有三种，如下：

WRITE_TYPE_DEFAULT 默认类型，需要外围设备的确认，也就是需要外围设备的回应，这样才能继续发送写。
WRITE_TYPE_NO_RESPONSE 设置该类型不需要外围设备的回应，可以继续写数据。加快传输速率。
WRITE_TYPE_SIGNED 写特征携带认证签名，具体作用不太清楚。

外围设备收到中央写特征值的请求，会回调 onCharacteristicWriteRequest
如果此次请求需要回应，则外围设备回应 mGattServer.sendResponse
中央设备收到响应，回调onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt,
BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status)

读取特征值：

mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic);
读特征值与写类似，也需要响应的权限和属性。
该characteristic属性需包含PROPERTY_READ，否则直接返回false（具体可以看BluetoothGatt源码）。
该characteristic权限应满足BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_READ，否则onCharacteristicRead()回调收到GATT_READ_NOT_PERMITTED回应。

外围设备接收到中央设备的读特征值请求，则会回调 onCharacteristicReadRequest（）函数，
外围设备应该回应此请求 sendResponse。
中央设备收到响应回调
onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status)

订阅：

//第二个参数：true则订阅该特征，false则取消订阅。
mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, true);
当指定Characteristic值发生变化时，是否接收通知。
当设为true，如果Characteristic发生变化时，会回调方法：
onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic)
通过参数characteristic，可获得getValue获得其中的内容。
注意：虽然订阅了该特征，并且该特征属性也满足PROPERTY_NOTIFY，但是并没有收到特征值改变的回调。这是为什么呢？查看sdk中的demo，发现需要写一下Descriptor。这样就可以正常监听特征值的改变了。

	
	

		//CLIENT_CHARACTERISTIC_CONFIG = "00002902-0000-1000-8000-00805f9b34fb"
	

	

		BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristic.getDescriptor( UUID.fromString(SampleGattAttributes.CLIENT_CHARACTERISTIC_CONFIG));
	

	

		descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);
	

	

		mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor);
	

中央设备的其他一些方法
readDescriptor(descriptor) 读取描述
writeDescriptor(descriptor) 写描述
readRemoteRssi() 读取连接设备的rssi。
disconnect(); 断开bel连接。
close(); 关闭中央设备。（不用时及时关闭，否则有的手机重连连不上。）

2.2 外围设备

获取/打开周边（外围）

	
	

		mGattServer = mBluetoothManager.openGattServer(mContext, callback);
	

	

		//其中callback是一个MyGattServerCallback（继承了BluetoothGattServerCallback）对象。
	

初始化描述、特性和服务。

	
	

		//描述: 
	

	

		new BluetoothGattDescriptor(UUID.fromString(DESC_UUID), descPermissions);
	

	

		//特性 :
	

	

		final int properties = BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_READ
	

	

		| BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITE 
	

	

		| BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_NOTIFY; 
	

	

		final int permissions = BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_READ;
	

	

		| BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_WRITE;
	

	

		new BluetoothGattCharacteristic(UUID.fromString(CHAR_UUID), properties, permissions);
	

	

		gattChar.addDescriptor(gattDesc);
	

property 表示属性。permission 表示权限。这两个都和权限相关。
如果property未设置PROPERTY_READ，permission设置PERMISSION_READ，则中央设备readCharacteristic主动读取特征值方法返回false，此操作失败。
而如果property设置PROPERTY_READ，permission未设置PERMISSION_READ，则中央设备readCharacteristic主动读取特征值方法返回true，此操作成功，外围设备发送响应，中央设备收到响应 GATT_READ_NOT_PERMITTED。
所以说如果想要characteristic可读，则这两个都要设置。
PROPERTY_WRITE和PERMISSION_WRITE也和上面类似。
PROPERTY_NOTIFY 表示支持notification。

	
	

		//服务：
	

	

		BluetoothGattService bs = new BluetoothGattService( UUID.fromString(SERV_UUID),
	

	

		BluetoothGattService.SERVICE_TYPE_PRIMARY);
	

	

		bs.addCharacteristic(gattChar);
	

第二个参数为service type,
SERVICE_TYPE_PRIMARY 基础服务、主要服务。
SERVICE_TYPE_SECONDARY 辅助服务（由初级服务包含在内）。
BluetoothGattService 类中方法
addService(bluetoothGattService)，将辅助服务添加到主要服务中。
getIncludeedServices() 获取包含的服务列表。
getType() 获取服务的type。
getUuid() 获取服务的UUID。

添加服务
mGattServer.addService(bs);
设置广播数据
开始广播
这在android4.3没有提供，在android5.0才提供了设置广播数据，发送广告包等方法。我们开发是基于android4.3的，按理说我们是不可以作为外围设备的，不过我们framework以及底层都进行了修改，提供了这些方法，说以我们的android4.3设备可以作为外围。

mGattServer.startAdvertising();//开始广播
mGattServer.stopAdvertising();//停止广播
收到central扫描请求，回应扫描请求。
这个不需要我们管理，此时会广播之前的设置的广播数据。

收到central连接请求，建立连接。

连接成功后 外围可以断开连接。
mGattServer.cancelConnection(device);
响应central发起的gatt服务发现请求，回应服务信息。
响应central发起的gatt特性发现请求，回应特性信息。
响应central发起的gatt描述发现请求，回应描述信息。
这三个不需要我们去操作，系统底层会处理。

对central的读写做响应。
回应特性值
更新特性值。

回应特征值：
MyGattServerCallback extends BluetoothGattServerCallback.
其中有几个常用的方法：
onConnectionStateChange(BluetoothDevice device, int status, int newState)
监听设备连接状态。
  device远程设备
  newStateble连接状态，只能为BluetoothProfile.STATE_CONNECTED和BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED。

onCharacteristicReadRequest(BluetoothDevice device, int requestId, int offset,
BluetoothGattCharacteristic characteristic)
监听中心设备读Characteristic的请求，
  requestId 请求的标识。
  offset 特性值偏移量。
 Characteristic 要读的特性。
此方法要求作出响应。
mGattServer.sendResponse(device, requestId,
BluetoothGatt.GATT_SUCCESS, offset, null);
 最后一个参数可以设置传的数据，byte［］类型的。

onCharacteristicWriteRequest(BluetoothDevice device, int requestId, BluetoothGattCharacteristic characteristic,
boolean preparedWrite, boolean responseNeeded, int offset, byte[] value)
监听中心设备写Characteristic的请求，
 preparedWrite true则写操作必须排队等待稍后执行。
 responseNeeded 是否需要响应。
 value 写的数据。
需要响应则必须sendResponse.

更新特征值：
外围设备向中心设备不能发送数据，必须通过notify 或者indicate的方式，andorid只发现notify接口。
characteristic.setValue(res.getBytes());
mGattServer.notifyCharacteristicChanged(device,
characteristic, false);
最后一个参数表示是否需要客户端确认。

/**
 * Automatically generated file. DO NOT MODIFY
 */
package com.example.bluetooth.le.test;

public final class BuildConfig {
  public static final boolean DEBUG = Boolean.parseBoolean（“true“）;
  public static final String APPLICATION_ID = “com.example.bluetooth.le.test“;
  public static final String BUILD_TYPE = “debug“;
  public static final String FLAVOR = ““;
  public static final int VERSION_CODE = -1;
  public static final String VERSION_NAME = ““;
}

 属性            大小     日期    时间   名称
----------- ---------  ---------- -----  ----
     目录           0  2018-08-23 08:02  BluetoothLeGatt_AS\
     文件        8063  2018-08-23 08:02  BluetoothLeGatt_AS\BluetoothLeGatt.iml
     文件        1252  2018-08-23 07:20  BluetoothLeGatt_AS\build.gradle
     文件         513  2018-08-23 07:15  BluetoothLeGatt_AS\local.properties
     文件        2404  2018-08-23 07:14  BluetoothLeGatt_AS\gradlew.bat
     文件        5080  2018-08-23 07:14  BluetoothLeGatt_AS\gradlew
     文件         563  2018-08-23 06:35  BluetoothLeGatt_AS\project.properties
     文件        2118  2017-04-19 03:59  BluetoothLeGatt_AS\AndroidManifest.xml
     文件         376  2017-04-19 03:59  BluetoothLeGatt_AS\Android.mk
     文件         818  2017-04-19 03:59  BluetoothLeGatt_AS\.project
     文件         466  2017-04-19 04:00  BluetoothLeGatt_AS\.classpath
     目录           0  2018-08-23 07:14  BluetoothLeGatt_AS\gradle\
     目录           0  2017-04-06 09:28  BluetoothLeGatt_AS\src\
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     文件       96395  2018-08-23 08:11  BluetoothLeGatt_AS\.idea\workspace.xml
     文件         564  2018-08-23 07:15  BluetoothLeGatt_AS\.idea\runConfigurations.xml
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     文件         577  2018-08-23 07:20  BluetoothLeGatt_AS\.idea\gradle.xml
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     文件       44604  2018-08-23 06:35  BluetoothLeGatt_AS\bin\BluetoothLeGatt.apk
     文件       48443  2017-04-06 09:47  BluetoothLeGatt_AS\bin\DeviceScanActivity.apk
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     文件       29549  2018-08-23 06:35  BluetoothLeGatt_AS\bin\resources.ap_
     文件        2118  2018-08-23 06:35  BluetoothLeGatt_AS\bin\AndroidManifest.xml
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     目录           0  2017-04-06 09:30  BluetoothLeGatt_AS\assets\
     目录           0  2017-04-06 09:30  BluetoothLeGatt_AS\.settings\
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............此处省略664个文件信息