iOS CoreBluetooth 蓝牙4.0学习接入笔记
2017-03-30 本文已影响173人
CoderSJun
最近公司的项目中提到了蓝牙开发，而且现在市面上的蓝牙分为普通蓝牙和低功耗蓝牙(BLE)也就是蓝牙4.0
iOS 提供了 <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h> 这个框架专门针对蓝牙4.0 下面就是我对这个框架查的一些总结和记录。
话不多说，让我们进入正题吧：
蓝牙常见名称和缩写
-
BLE:(Bluetooth low energy)蓝牙4.0设备因为低耗电,也叫BLE
-
peripheral,central:外设和中心设备,发起链接的是central(一般是指手机),被链接的设备是peripheral(比如运动手环)
-
service and characteristic:(服务和特征)每个设备会提供服务和特征,类似于服务端的API,但是结构不同.每个设备会有很多服务,每个服务中包含很多字段,这些字段的权限一般分为读(read),写(write),通知(notify)几种,就是我们连接设备后具体需要操作的内容
-
Description:每个characteristic可以对应一个或者多个Description用于描述characteristic的信息或属性(eg.范围,计量单位)
关于上边的名称详情可以参考
Central 和 Peripheral 在蓝牙交互中的角色
Core Bluetooth Programming Guide
服务和特征(service and characteristic)
- 每个设备都会有1个or多个服务
- 每个服务里都会有1个or多个特征
- 特征就是具体键值对,提供数据的地方
- 每个特征属性分为:读,写,通知等等
外设,服务,特征的关系
BLE中心模式流程
1.建立中心角色
2.扫描外设(Discover Peripheral)
3.连接外设(Connect Peripheral)
4.扫描外设中的服务和特征(Discover Services And Characteristics)
4.1 获取外设的services
4.2 获取外设的Characteristics,获取characteristics的值,,获取Characteristics的Descriptor和Descriptor的值
5.利用特征与外设做数据交互(Explore And Interact)
6.订阅Characteristic的通知
7.断开连接(Disconnect)
BLE外设模式流程
1.启动一个Peripheral管理对象
2.本地peripheral设置服务,特征,描述,权限等等
3.peripheral发送广告
4.设置处理订阅,取消订阅,读characteristic,写characteristic的代理方法
蓝牙和版本使用限制
- 蓝牙2.0:越狱设备
- BLE:iOS6以上
- MFI认证设备:无限制
这里我把手机作为central 周围蓝牙的设备作为peripheral 根据BLE中心模式的流程 相关代码步骤如下:
1.首先导入我们需要的蓝牙框架 定义一些需要的宏
#import <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h>
#define kServiceUUID @"590A" //服务的UUID
#define kCharacteristicUUID @"590B" //特征的UUID
2.建立中心管理者
- (CBCentralManager *)cMgr
{
if (!_cMgr) {
/*
设置主设备的代理,CBCentralManagerDelegate
必须实现的：
- (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central;//主设备状态改变调用，在初始化CBCentralManager的适合会打开设备，只有当设备正确打开后才能使用
其他选择实现的代理中比较重要的：
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI; //找到外设
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral;//连接外设成功
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error;//外设连接失败
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error;//断开外设
*/
_cMgr = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self
queue:dispatch_get_main_queue() options:nil];
}
return _cMgr;
}
调用懒加载
- (void)viewDidLoad
{
[super viewDidLoad];
// 调用get方法,先将中心管理者初始化
[self cMgr];
}
3.扫描外设 (这里注意 在中心管理者成功开启后再扫描)
// 只要中心管理者初始化,就会触发此代理方法
- (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central
{
/*
CBCentralManagerStateUnknown = 0,
CBCentralManagerStateResetting,
CBCentralManagerStateUnsupported,
CBCentralManagerStateUnauthorized,
CBCentralManagerStatePoweredOff,
CBCentralManagerStatePoweredOn,
*/
switch (central.state) {
case CBCentralManagerStateUnknown:
NSLog(@"CBCentralManagerStateUnknown");
break;
case CBCentralManagerStateResetting:
NSLog(@"CBCentralManagerStateResetting");
break;
case CBCentralManagerStateUnsupported:
NSLog(@"CBCentralManagerStateUnsupported");
break;
case CBCentralManagerStateUnauthorized:
NSLog(@"CBCentralManagerStateUnauthorized");
break;
case CBCentralManagerStatePoweredOff:
NSLog(@"CBCentralManagerStatePoweredOff");
break;
case CBCentralManagerStatePoweredOn:
{
NSLog(@"CBCentralManagerStatePoweredOn");
// 在中心管理者成功开启后再进行一些操作
// 搜索外设
[self.cMgr scanForPeripheralsWithServices:nil // 通过某些服务筛选外设
options:nil]; // dict,条件
// 搜索成功之后,会调用我们找到外设的代理方法
// - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI; //找到外设
}
break;
default:
break;
}
}
4.连接外设
#pragma mark - CBCentralManagerDelegate
// 发现外设后调用的 CBCentralManagerDelegate 方法
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central // 中心管理者
didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral // 外设
advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData // 外设携带的数据
RSSI:(NSNumber *)RSSI // 外设发出的蓝牙信号强度
{
//NSLog(@"%s, line = %d, cetral = %@,peripheral = %@, advertisementData = %@, RSSI = %@", __FUNCTION__, __LINE__, central, peripheral, advertisementData, RSSI);
/*
peripheral = <CBPeripheral: 0x1742e1800, identifier = 8CAC092C-9D81-47CA-940E-CD705F967A20, name = 27010010, state = disconnected>, advertisementData = {
kCBAdvDataIsConnectable = 1;
kCBAdvDataLocalName = 27010010;
kCBAdvDataServiceUUIDs = (
590A
);
}, RSSI = -92
根据打印结果,我们可以得到车锁设备 它的名字叫 27010010
*/
// 需要对连接到的外设进行过滤
// 1.信号强度(40以上才连接, 80以上连接)
// 2.通过设备名(设备字符串27010010)
// 在此时我们的过滤规则是:有OBand前缀并且信号强度大于35
// 通过打印,我们知道RSSI一般是带-的
if ([peripheral.name isEqualToString:@"27010010"] && (ABS(RSSI.integerValue) > 35)) {
// 在此处对我们的 advertisementData(外设携带的广播数据) 进行一些处理
// 通常通过过滤,我们会得到一些外设,然后将外设储存到我们的可变数组中,
// 这里由于附近只有1个运动手环, 所以我们先按1个外设进行处理
// 标记我们的外设,让他的生命周期 = vc
self.peripheral = peripheral;
// 发现完之后就是进行连接
[self.cMgr connectPeripheral:self.peripheral options:nil];
NSLog(@"%s, line = %d", __FUNCTION__, __LINE__);
}
}
连接外设成功或者失败 会调用代理方法
// 中心管理者连接外设成功
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central // 中心管理者
didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral // 外设
{
NSLog(@"%s, line = %d, %@=连接成功", __FUNCTION__, __LINE__, peripheral.name);
// 连接成功之后,可以进行服务和特征的发现
// 4.1 获取外设的服务
// 4.1.1 设置外设的代理
self.peripheral.delegate = self;
// 4.1.2 外设发现服务,传nil代表不过滤
// 这里会触发外设的代理方法 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error
[self.peripheral discoverServices:nil];
}
// 外设连接失败
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error
{
NSLog(@"%s, line = %d, %@=外设连接失败", __FUNCTION__, __LINE__, peripheral.name);
}
// 丢失连接
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error
{
NSLog(@"%s, line = %d, %@=外设断开连接", __FUNCTION__, __LINE__, peripheral.name);
}
5.扫描外设中的服务和特征(Discover Services And Characteristics)
#pragma mark - 外设代理
// 发现外设的服务后调用的方法
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error
{
NSLog(@"%s, line = %d", __FUNCTION__, __LINE__);
// 判断没有失败
if (error) {
NSLog(@"%s, line = %d, error = %@", __FUNCTION__, __LINE__, error.localizedDescription);
return;
#warning 下面的方法中凡是有error的在实际开发中,都要进行判断
}
for (CBService *service in peripheral.services) {
// 发现服务后,让设备再发现服务内部的特征们 didDiscoverCharacteristicsForService
[peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
}
}
6.获取外设的services
获取外设的Characteristics,获取characteristics的值,,获取Characteristics的Descriptor和Descriptor的值
利用特征与外设做数据交互(Explore And Interact)
订阅Characteristic的通知
// 发现外设服务里的特征的时候调用的代理方法
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error
{
//根据自己的需要筛选ServiceUUID]
if ([service.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:kServiceUUID]]) {
for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics) {
NSLog(@"特征UUID:%@",characteristic.UUID);
if ([characteristic.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:kCharacteristicUUID]]) {
NSLog(@"监听特征:%@",characteristic);//监听特征
self.openLockCharacteristic = characteristic;
}
if (self.openLockCharacteristic) {
//characteristic 包含了 service 要传输的数据。例如温度设备中表达温度的 characteristic，就可能包含着当前温度值。这时我们就可以通过读取 characteristic，来得到里面的数据。
//可以直接获取特征的值 使用下面的方法
//[peripheral readValueForCharacteristic:self.openLockCharacteristic];
//当调用上面这方法后，会回调peripheral:didUpdateValueForCharacteristic:error:方法，其中包含了要读取的数据。如果读取正确，在该方法中获取到值
//也可以订阅通知
//其实使用readValueForCharacteristic:方法并不是实时的。考虑到很多实时的数据，比如心率这种，那就需要订阅 characteristic 了。
//当订阅成功以后，那数据便会实时的传回了，数据的回调依然和之前读取 characteristic 的回调相同
[self.peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:self.openLockCharacteristic];//拿到读特征
//向openLockCharacteristic 发送数据 这里的数据根据自己硬件的实际情况发送
[self sj_peripheral:self.peripheral didWriteData:[self stringToByte:@""] forCharacteristic:self.openLockCharacteristic];
}
}
}
}
获取外设发来的数据
// 更新特征的value的时候会调用
//中心接受外设信息,外设通知手机连接成功的时候并不会调用这个函数;手机向外设发送消息后，外设回应数据，这个函数会接受到数据。
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
{
NSLog(@"%s, line = %d", __FUNCTION__, __LINE__);
NSString *value = [[NSString alloc] initWithData:characteristic.value encoding:NSASCIIStringEncoding];
NSLog(@"收到蓝牙的消息=======%@",value);//这个就是蓝牙给我们发的数据；
}
// 更新特征的描述的值的时候会调用
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForDescriptor:(CBDescriptor *)descriptor error:(NSError *)error
{
NSLog(@"%s, line = %d, descriptor.UUID = %@ ,descriptor.value = %@", __FUNCTION__, __LINE__,descriptor.UUID ,descriptor.value);
// 这里当描述的值更新的时候,直接调用此方法即可
[peripheral readValueForDescriptor:descriptor];
}
//如果是订阅，成功与否的回调是peripheral:didUpdateNotificationStateForCharacteristic:error:，读取中的错误会以 error 形式传回：
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral
didUpdateNotificationStateForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic
error:(NSError *)error {
if (error) {
NSLog(@"Error changing notification state: %@", [error localizedDescription]);
}else{
NSLog(@"订阅成功");
}
}
//用于检测中心向外设写数据是否成功
-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
{
if (error) {
NSLog(@"=======%@",error.userInfo);
[self updateLog:[error.userInfo JSONString]];
}else{
NSLog(@"发送数据成功");
[self updateLog:@"发送数据成功"];
}
/* When a write occurs, need to set off a re-read of the local CBCharacteristic to update its value */
[peripheral readValueForCharacteristic:characteristic];
}
还有一些自定义方法 向外设写数据 通知订阅 断开连接
#pragma mark - 自定义方法
//外设写数据到特征中
// 需要注意的是特征的属性是否支持写数据
- (void)sj_peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteData:(NSData *)data forCharacteristic:(nonnull CBCharacteristic *)characteristic
{
/*
typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, CBCharacteristicProperties) {
CBCharacteristicPropertyBroadcast = 0x01,
CBCharacteristicPropertyRead = 0x02,
CBCharacteristicPropertyWriteWithoutResponse = 0x04,
CBCharacteristicPropertyWrite = 0x08,
CBCharacteristicPropertyNotify = 0x10,
CBCharacteristicPropertyIndicate = 0x20,
CBCharacteristicPropertyAuthenticatedSignedWrites = 0x40,
CBCharacteristicPropertyExtendedProperties = 0x80,
CBCharacteristicPropertyNotifyEncryptionRequired NS_ENUM_AVAILABLE(NA, 6_0) = 0x100,
CBCharacteristicPropertyIndicateEncryptionRequired NS_ENUM_AVAILABLE(NA, 6_0) = 0x200
};
打印出特征的权限(characteristic.properties),可以看到有很多种,这是一个NS_OPTIONS的枚举,可以是多个值
常见的又read,write,noitfy,indicate.知道这几个基本够用了,前俩是读写权限,后俩都是通知,俩不同的通知方式
*/
NSLog(@"%s, line = %d, char.pro = %lu", __FUNCTION__, __LINE__, (unsigned long)characteristic.properties);
// 此时由于枚举属性是NS_OPTIONS,所以一个枚举可能对应多个类型,所以判断不能用 = ,而应该用包含&
if (characteristic.properties & CBCharacteristicPropertyWrite) {
// 核心代码在这里
[peripheral writeValue:data // 写入的数据
forCharacteristic:characteristic // 写给哪个特征
type:CBCharacteristicWriteWithResponse];// 通过此响应记录是否成功写入
}
}
// 6.通知的订阅和取消订阅
// 实际核心代码是一个方法
// 一般这两个方法要根据产品需求来确定写在何处
- (void)sj_peripheral:(CBPeripheral *)peripheral regNotifyWithCharacteristic:(nonnull CBCharacteristic *)characteristic
{
// 外设为特征订阅通知 数据会进入 peripheral:didUpdateValueForCharacteristic:error:方法
[peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:characteristic];
}
- (void)sj_peripheral:(CBPeripheral *)peripheral CancleRegNotifyWithCharacteristic:(nonnull CBCharacteristic *)characteristic
{
// 外设取消订阅通知 数据会进入 peripheral:didUpdateValueForCharacteristic:error:方法
[peripheral setNotifyValue:NO forCharacteristic:characteristic];
}
// 7.断开连接
- (void)sj_dismissConentedWithPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral
{
// 停止扫描
[self.cMgr stopScan];
// 断开连接
[self.cMgr cancelPeripheralConnection:peripheral];
}
再次连接 peripheral
Core Bluetooth 提供了三种再次连接 peripheral 的方式：
调用 retrievePeripheralsWithIdentifiers: 方法，重连已知的 peripheral 列表中的 peripheral（以前发现的，或者以前连接过的）。
调用 retrieveConnectedPeripheralsWithServices: 方法，重新连接当前【系统】已经连接的 peripheral。
调用 scanForPeripheralsWithServices:options: 方法，连接搜索到的 peripheral。
