android蓝牙BLE(一) —— 扫描
nRF Connect 官方有开源BLE基础框架,具体查看 这里
前序
Google
在android 4.3(API Level 18)
的android
版本中引入了低功耗蓝牙BLE核心API。低功耗蓝牙BLE
也就是我们经常说的蓝牙4.0, 该技术拥有极低的运行和待机功耗,使用一粒纽扣电池甚至可连续工作数年之久。先不讲蓝牙协议与蓝牙模块一些类的作用与之间的关系,本章仅仅记录android Ble
开发中的扫描模块及其一些细节。
一、声明蓝牙权限和定位权限
<!--蓝牙权限-->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/>
<!--让应用启动设备发现或操纵蓝牙设置-->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>
<!-- LE Beacons位置相关权限-->
<!-- 如果设配Android9及更低版本,可以申请 ACCESS_COARSE_LOCATION -->
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />
<!--ble模块 设置为true表示只有支持ble的手机才能安装-->
<uses-feature
android:name="android.hardware.bluetooth_le"
android:required="true" />
由于蓝牙扫描需要用到模糊定位权限( Android10
后需要精准定位权限 ),所以android6.0
之后,除了在 AndroidManifest.xml
中 申明权限之外,还需要动态申请定位权限,才可进行蓝牙扫描,否则不会扫描到任何Ble设备。
可依据
PackageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)
获知该手机是否支持BLE
二、中心设备与外围设备
Ble
开发中,存在着两个角色:中心设备角色和外围设备角色。粗略了解下:
- 外围设备:一般指非常小或者低功耗设备,更强大的中心设备可以连接外围设备为中心设备提供数据。外设会不停的向外广播,让中心设备知道它的存在。 例如小米手环。
- 中心设备:可以扫描并连接多个外围设备,从外设中获取信息。
外围设备会设定一个广播间隔,每个广播间隔中,都会发送自己的广播数据。广播间隔越长,越省电。一个没有被连接的Ble
外设会不断发送广播数据,这时可以被多个中心设备发现。一旦外设被连接,则会马上停止广播。
android 4.3
时引入的Ble
核心Api
只支持android手机作为中心设备角色,当android 5.0
更新Api
后,android手机支持充当作为外设角色和中心角色。即 android 5.0
引入了外设角色的Api
,同时也更新了部分中心角色的Api
。比如:中心角色中,更新了蓝牙扫描的Api
。
三、打开蓝牙
//初始化ble设配器
BluetoothManager manager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = manager.getAdapter();
//判断蓝牙是否开启,如果关闭则请求打开蓝牙
if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
//方式一:请求打开蓝牙
Intent intent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
startActivityForResult(intent, 1);
//方式二:半静默打开蓝牙
//低版本android会静默打开蓝牙,高版本android会请求打开蓝牙
//mBluetoothAdapter.enable();
}
mBluetoothAdapter.isEnabled()
判断当前蓝牙是否打开,如果蓝牙处于打开状态返回true。
同时可以在activity
层通过广播监听蓝牙的关闭与开启,进行自己的逻辑处理:
new BroadcastReceiver() {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
//获取蓝牙广播 本地蓝牙适配器的状态改变时触发
String action = intent.getAction();
if (action.equals(BluetoothAdapter.ACTION_STATE_CHANGED)) {
//获取蓝牙广播中的蓝牙新状态
int blueNewState = intent.getIntExtra(BluetoothAdapter.EXTRA_STATE, 0);
//获取蓝牙广播中的蓝牙旧状态
int blueOldState = intent.getIntExtra(BluetoothAdapter.EXTRA_STATE, 0);
switch (blueNewState) {
//正在打开蓝牙
case BluetoothAdapter.STATE_TURNING_ON:
break;
//蓝牙已打开
case BluetoothAdapter.STATE_ON:
break;
//正在关闭蓝牙
case BluetoothAdapter.STATE_TURNING_OFF:
break;
//蓝牙已关闭
case BluetoothAdapter.STATE_OFF:
break;
}
}
}
};
四、扫描
android 4.3 扫描
在android 4.3
和 android 4.4
进行蓝牙扫描,可使用BluetoothAdapter.startLeScan(BluetoothAdapter.LeScanCallback)
进行蓝牙扫描。
//开始扫描
mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
//停止扫描
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
android 5.0以上 扫描
在 android 5.0
之后的版本(包括 5.0)建议使用新的Api进行蓝牙扫描:
BluetoothLeScanner.startScan(ScanCallback)
BluetoothLeScanner.startScan(List<ScanFilter>, ScanSettings, ScanCallback)。
//获取 5.0 的扫描类实例
mBLEScanner = mBluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();
//开始扫描
//可设置过滤条件,在第一个参数传入,但一般不设置过滤。
mBLEScanner.startScan(null,mScanSettings,mScanCallback);
//停止扫描
mBLEScanner.stopScan(mScanCallback);
蓝牙扫描示例
//如果没打开蓝牙,不进行扫描操作,或请求打开蓝牙。
if(!mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
return;
}
//处于未扫描的状态
if (!mScanning){
//android 5.0后
if(android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 21) {
//标记当前的为扫描状态
mScanning = true;
//获取5.0新添的扫描类
if (mBLEScanner == null){
//mBLEScanner是5.0新添加的扫描类,通过BluetoothAdapter实例获取。
mBLEScanner = mBluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();
}
//开始扫描
//mScanSettings是ScanSettings实例,mScanCallback是ScanCallback实例,后面进行讲解。
mBLEScanner.startScan(null,mScanSettings,mScanCallback);
} else {
//标记当前的为扫描状态
mScanning = true;
//5.0以下 开始扫描
//mLeScanCallback是BluetoothAdapter.LeScanCallback实例
mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
}
//设置结束扫描
mHandler.postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//停止扫描设备
if(android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 21) {
//标记当前的为未扫描状态
mScanning = false;
mBLEScanner.stopScan(mScanCallback);
} else {
//标记当前的为未扫描状态
mScanning = false;
//5.0以下 停止扫描
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
}
}
},SCAN_TIME);
}
扫描代码如上述所示,当扫描到所需要的设备的时候,就要手动马上停止蓝牙扫描,因为蓝牙扫描是耗电操作。
注意事项
-
android 6.0
以上需要获取到定位权限。否则会报如下运行时异常:
-
android 7.0
后不能在30秒内扫描+停止超过5次。(官网没特意说明,可自行测试,设置扫描时长为3秒,连续扫描10次,稳定复现5次后不能扫描到任何设备。android 蓝牙模块会打印当前应用扫描太频繁的log日志,并在android 5.0
的ScanCallback
回调中触发onScanFailed(int)
,返回错误码:ScanCallback.SCAN_FAILED_APPLICATION_REGISTRATION_FAILED
,表示app无法注册,无法开始扫描)。
五、扫描回调
android 4.3 扫描回调:LeScanCallback
android 4.3
的扫描回调接口BluetoothAdapter.LeScanCallback
:
回调接口中只有一个回调函数
onLeScan
,扫描到的设备会通过该方法返回。参数:
-
BluetoothDevice
扫描到的设备实例,可从实例中获取到相应的信息。如:名称,mac地址 -
rssi
可理解成设备的信号值。该数值是一个负数,越大则信号越强。 -
scanRecord
远程设备提供的广播数据的内容。
//5.0以下
mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
@Override
public void onLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {
//对扫描到的设备进行操作。如:获取设备信息。
}
};
获取BluetoothDevice
中的信息
image
可以从中获取到设备的mac地址,设备名称,绑定状态和设备类型等信息,并作相应的保存。
-
mac可用于再创建
BluetoothDevice
对象进行gatt
连接。 -
绑定状态:
-
BOND_NONE
:数值 10
表示远程设备未绑定,没有共享链接密钥,因此通信(如果允许的话)将是未经身份验证和未加密的。(扫描到未绑定的小米手环) -
BOND_BONDING
:数值 11 表示正在与远程设备进行绑定; -
BOND_BONDED
:数值 12 表示远程设备已绑定,远程设备本地存储共享连接的密钥,因此可以对通信进行身份验证和加密。(扫描到已绑定的小米手环)
-
-
设备类型:一般是2,表示LE设备
android 5.0 扫描回调:ScanCallback
mScanCallback = new ScanCallback() {
//当一个蓝牙ble广播被发现时回调
@Override
public void onScanResult(int callbackType, ScanResult result) {
super.onScanResult(callbackType, result);
//扫描类型有开始扫描时传入的ScanSettings相关
//对扫描到的设备进行操作。如:获取设备信息。
}
//批量返回扫描结果
//@param results 以前扫描到的扫描结果列表。
@Override
public void onBatchScanResults(List<ScanResult> results) {
super.onBatchScanResults(results);
}
//当扫描不能开启时回调
@Override
public void onScanFailed(int errorCode) {
super.onScanFailed(errorCode);
//扫描太频繁会返回ScanCallback.SCAN_FAILED_APPLICATION_REGISTRATION_FAILED,表示app无法注册,无法开始扫描。
}
};
ScanCallback
扫描回调存在三个回调函数:
-
onScanResult(int,ScanResult)
:类似于BluetoothAdapter.LeScanCallback
中的onLeScan()
,可在ScanResult
实例中获取到BluetoothDevice
蓝牙设备对象,rssi
信号值等信息。一般都是在该函数中回调获取扫描到蓝牙设备和信号值,在本函数中执行和onLeScan()
中相同的逻辑处理即可。 -
onBatchScanResults(List)
批量返回扫描结果。 -
onScanFailed(int)
扫描失败返回错误码。
注意事项
- 回调函数中尽量不要做耗时操作!
- 一般蓝牙设备对象都是通过
onScanResult(int,ScanResult)
返回,而不会在onBatchScanResults(List)
方法中返回,除非手机支持批量扫描模式并且开启了批量扫描模式。批处理的开启请查看ScanSettings
。
六、扫描设置
ScanSettings
实例对象是通过ScanSettings.Builder
构建的。通过Builder
对象为ScanSettings
实例设置扫描模式、回调类型、匹配模式等参数,用于配置android 5.0
的扫描参数。
//创建ScanSettings的build对象用于设置参数
ScanSettings.Builder builder = new ScanSettings.Builder()
//设置高功耗模式
.setScanMode(SCAN_MODE_LOW_LATENCY);
//android 6.0添加设置回调类型、匹配模式等
if(android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= 23) {
//定义回调类型
builder.setCallbackType(ScanSettings.CALLBACK_TYPE_ALL_MATCHES)
//设置蓝牙LE扫描滤波器硬件匹配的匹配模式
builder.setMatchMode(ScanSettings.MATCH_MODE_STICKY);
}
//芯片组支持批处理芯片上的扫描
if (bluetoothadapter.isOffloadedScanBatchingSupported()) {
//设置蓝牙LE扫描的报告延迟的时间(以毫秒为单位)
//设置为0以立即通知结果
builder.setReportDelay(0L);
}
builder.build();
配置描述:
-
setScanMode()
设置扫描模式。可选择模式主要三种( 从上到下,会越来越耗电,但扫描间隔越来越短,即扫描速度会越来越快。):-
ScanSettings.SCAN_MODE_LOW_POWER
低功耗模式(默认扫描模式,如果扫描应用程序不在前台,则强制使用此模式。) -
ScanSettings.SCAN_MODE_BALANCED
平衡模式 -
ScanSettings.SCAN_MODE_LOW_LATENCY
高功耗模式(建议仅在应用程序在前台运行时才使用此模式。)
-
-
setCallbackType()
设置回调类型。可选择模式主要三种:-
ScanSettings.CALLBACK_TYPE_ALL_MATCHES
数值: 1。寻找符合过滤条件的蓝牙广播,如果没有设置过滤条件,则返回全部广播包
-
ScanSettings.CALLBACK_TYPE_FIRST_MATCH
数值: 2仅针对与筛选条件匹配的第一个广播包触发结果回调。
-
ScanSettings.CALLBACK_TYPE_MATCH_LOST
数值: 4回调类型一般设置
ScanSettings.CALLBACK_TYPE_ALL_MATCHES
,有过滤条件时过滤,返回符合过滤条件的蓝牙广播。无过滤条件时,返回全部蓝牙广播。
-
-
setMatchMode()
设置蓝牙LE扫描滤波器硬件匹配的匹配模式-
ScanSettings.MATCH_MODE_STICKY
粘性模式,在通过硬件报告之前,需要更高的信号强度和目击阈值 -
MATCH_MODE_AGGRESSIVE
激进模式,即使信号强度微弱且持续时间内瞄准/匹配的次数很少,hw也会更快地确定匹配。
-
-
Bluetoothadapter.isOffloadedScanBatchingSupported()
判断当前手机蓝牙芯片是否支持批处理扫描。- 如果支持扫描则使用批处理扫描,可通过
ScanSettings.Builder
对象调用setReportDelay(Long)
方法来设置蓝牙LE扫描的报告延迟的时间(以毫秒为单位)来启动批处理扫描模式。
- 如果支持扫描则使用批处理扫描,可通过
-
ScanSettings.Builder.setReportDelay(Long)
;- 当设备蓝牙芯片支持批处理扫描时,用来设置蓝牙LE扫描的报告延迟的时间(以毫秒为单位)。
- 该参数默认为 0,如果不修改它的值,则默认只会在
onScanResult(int,ScanResult)
中返回扫描到的蓝牙设备,不会触发不会触发onBatchScanResults(List)
方法。(onScanResult(int,ScanResult)
和onBatchScanResults(List)
是互斥的。 ) - 设置为0以立即通知结果,不开启批处理扫描模式。即
ScanCallback
蓝牙回调中,不会触发onBatchScanResults(List)
方法,但会触发onScanResult(int,ScanResult)
方法,返回扫描到的蓝牙设备。 - 当设置的时间大于0L时,则会开启批处理扫描模式。即触发
onBatchScanResults(List)
方法,返回扫描到的蓝牙设备列表。但不会触发onScanResult(int,ScanResult)
方法。
提示
-
Android 10 进行BLE扫描时需要打开GPS。
-
具体源码可参考Ble实战BleScanHelper.kt
-
Android 8
更新了一个扫描API,系统层为你提供后台持续扫描的能力。(即便APP已被杀死,扫描仍会继续。但如果用户重启或关闭蓝牙后,该扫描停止)。 具体可查看官网: BluetoothLeScanner#startScan。
public int startScan (List<ScanFilter> filters,
ScanSettings settings,
PendingIntent callbackIntent)