iOS CoreBluetooth开发

2016-07-18  本文已影响456人  Realank

本文主要参考如下链接：
http://blog.csdn.net/pony_maggie/article/details/26740237
http://blog.csdn.net/VictorMoKai/article/details/42395669
http://blog.csdn.net/m372897500/article/details/50662976

iOS 蓝牙介绍

蓝牙协议本身经历了从1.0到4.0的升级演变, 最新的4.0以其低功耗著称，所以一般也叫BLE(Bluetoothlow energy)。

iOS 有两个框架支持蓝牙与外设连接。一个是 ExternalAccessory。从iOS3.0就开始支持，也是在iPhone4S出来之前用的比较多的一种模式，但是它有个不好的地方，External Accessory需要拿到苹果公司的MFI认证。

另一个框架则是本文要介绍的CoreBluetooth,在iphone4s开始支持,专门用于与BLE设备通讯（因为它的API都是基于BLE的）。这个不需要MFI，并且现在很多蓝牙设备都支持4.0,所以也是在IOS比较推荐的一种开发方法。

CoreBluetooth介绍

CoreBluetooth框架的核心其实是两个东西，Peripheral和Central, 可以理解成外设和中心。其中Peripheral外设相当于Socket编程中的Server服务端，Central中心相当于Client客户端。


你可以理解外设是一个广播数据的设备，它开始告诉外面的世界说它这儿有一些数据，并且能提供一些服务。另一边中心开始扫描周边有没有合适的设备，如果发现后，会和外设做连接请求，一旦连接确定后，两个设备就可以传输数据了。

在iOS6之后，iOS 设备可以是外设，也可以是中心，就像Socket编程中一样，你可以是服务端也可以是客户端，但与Socket不同的是不能在同时间扮演两个角色。

服务(service)和特征(characteristic)

每个蓝牙4.0的设备都是通过服务和特征来展示自己的，一个设备必然包含一个或多个服务，每个服务下面又包含若干个特征。特征是与外界交互的最小单位。比如说，智能音响设备，用服务A标识播放模块，特征A1来表示播放上一首，特征A2来表示播放下一首；服务B标识设置模块，特征B1设置彩灯颜色。这样做的目的主要为了模块化。

服务和特征都是用UUID来唯一标识的，UUID的概念如果不清楚请自行google,国际蓝牙组织为一些很典型的设备(比如测量心跳和血压的设备)规定了标准的service UUID。

CoreBluetooth框架的核心其实是两个东西，peripheral和central, 可以理解成外设和中心。对应他们分别有一组相关的API和类，如下图所示:


上面说了设备可以是外设，也可以是中心，也就是 本地中心->远程外设 、本地外设->远程中心，
不过在智能家居开发中，大部分硬件蓝牙都是担任外设的角色，也就是说我们应用只要扮演中心即可了。

本地中心与远程外设

在中心这边，由CBCentralManager对象管理本地中心，来发现或连接远程外设。此时
正在连接的外设用CBPeripheral 对象表示。

远程外设的数据由CBService和CBCharacteristic对象表示
当你与远程外设CBPeripheral对象进行数据交互时，是由一个服务与特征操作的。


实现细节

作为一个中心要实现完整的通讯，一般要经过这样几个步骤：

  1. 建立中心角色
  1. 扫描外设（discover）
  2. 连接外设(connect)
  3. 扫描外设中的服务和特征(discover)
    -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
  4. 与外设做数据交互(explore and interact)
  5. 订阅Characteristic的通知
  6. 断开连接(disconnect)
1.导入CoreBluetooth头文件，建立主设备管理类，设置主设备委托

首先在我自己类的头文件中要包含CoreBluetooth的头文件，并继承两个协议<CBCentralManagerDelegate,CBPeripheralDelegate>，代码如下:

#import <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h>  
@interface ViewController (){  
        //系统蓝牙设备管理对象，可以把他理解为主设备，通过他，可以去扫描和链接外设  
        CBCentralManager *manager;  
}  
  
- (void)viewDidLoad {  
        [super viewDidLoad];  
        /* 
         设置主设备的委托,CBCentralManagerDelegate 
            必须实现的： 
            - (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central;//主设备状态改变的委托，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 
            其他选择实现的委托中比较重要的： 
            - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI; //找到外设的委托 
            - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral;//连接外设成功的委托 
            - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error;//外设连接失败的委托 
            - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error;//断开外设的委托 
        */  
         //初始化并设置委托和线程队列，最好一个线程的参数可以为nil，默认会就main线程  
         manager = [[CBCentralManager alloc]initWithDelegate:self queue:dispatch_get_main_queue()];  
}
2. 扫描外设（discover），扫描外设的方法我们放在centralManager成功打开的委托中，因为只有设备成功打开，才能开始扫描，否则会报错。

-(void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central{
    switch (central.state){
        case CBCentralManagerStateUnknown:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStateUnknown");
            _statusLabel.text = @"CBCentralManagerStateUnknown";
            break;
        case CBCentralManagerStateResetting:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStateResetting");
            _statusLabel.text = @"CBCentralManagerStateResetting";
            break;
        case CBCentralManagerStateUnsupported:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStateUnsupported");
            _statusLabel.text = @"CBCentralManagerStateUnsupported";
            break;
        case CBCentralManagerStateUnauthorized:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStateUnauthorized");
            _statusLabel.text = @"CBCentralManagerStateUnauthorized";
            break;
        case CBCentralManagerStatePoweredOff:
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStatePoweredOff");
            _statusLabel.text = @"CBCentralManagerStatePoweredOff";
            break;
        case CBCentralManagerStatePoweredOn:
        {
            NSLog(@">>>CBCentralManagerStatePoweredOn");
            _statusLabel.text = @"CBCentralManagerStatePoweredOn";
            //开始扫描周围的外设
            /*第一个参数nil就是扫描周围所有的外设，扫描到外设后会进入
             - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI;
          */
            NSDictionary * dic = [NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:[NSNumber numberWithBool:false],CBCentralManagerScanOptionAllowDuplicatesKey, nil];
            [manager scanForPeripheralsWithServices:nil options:dic];
        }
            break;
        default:
            break;
    }
    
}

- (BOOL)addBtPeripheralToArray:(CBPeripheral*)peripheral{
    if (![_btPeripheralsArray containsObject:peripheral] && peripheral.name.length > 0) {
        for (CBPeripheral* existPeripheral in _btPeripheralsArray) {
            if ([existPeripheral.identifier.UUIDString isEqualToString:peripheral.identifier.UUIDString]) {
                return NO;
            }
        }
        
        [_btPeripheralsArray addObject:peripheral];
        return YES;
    }
    return NO;
}

//扫描到设备会进入方法
-(void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI{
    
    NSLog(@"扫描到设备:%@",peripheral.name);
    if ([self addBtPeripheralToArray:peripheral]) {
        [_btListView reloadData];
    }

    
}
3. 连接外设(connect)

在刚刚存入数组的外设中选择一个外设，然后调用tryToConnectPeripheral方法

- (void)tryToConnectPeripheral:(CBPeripheral*)peripheral{
    //接下来可以连接设备
    //接下连接我们的测试设备，如果你没有设备，可以下载一个app叫lightbule的app去模拟一个设备

    /*
     一个主设备最多能连7个外设，每个外设最多只能给一个主设备连接,连接成功，失败，断开会进入各自的委托
     - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral;//连接外设成功的委托
     - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error;//外设连接失败的委托
     - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error;//断开外设的委托
     */
    //连接设备
    _statusLabel.text = @"连接中。。。";
    [manager connectPeripheral:peripheral options:nil];

}

尝试连接后，CoreBluetooth会把连接状态通过代理发送给调用者

//连接到Peripherals-成功
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral
{
    NSLog(@">>>连接到名称为（%@）的设备-成功",peripheral.name);
    
    //设置的peripheral委托CBPeripheralDelegate
    //@interface ViewController : UIViewController
    [peripheral setDelegate:self];
    //扫描外设Services，成功后会进入方法：-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error{
    [peripheral discoverServices:nil];
    
}

//连接到Peripherals-失败
-(void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error
{
    NSLog(@">>>连接到名称为（%@）的设备-失败,原因:%@",[peripheral name],[error localizedDescription]);
}

//Peripherals断开连接
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error{
    NSLog(@">>>外设连接断开连接 %@: %@\n", [peripheral name], [error localizedDescription]);
    
}
4. 扫描外设中的服务和特征(discover)

设备连接成功后，就可以扫描设备的服务了，同样是通过委托形式，扫描到结果后会进入委托方法。
但是这个委托已经不再是主设备的委托（CBCentralManagerDelegate），而是外设的委托（CBPeripheralDelegate）,这个委托包含了主设备与外设交互的许多回调方法，包括获取services，获取characteristics，获取characteristics的值，获取characteristics的Descriptor，和Descriptor的值，写数据，读rssi，用通知的方式订阅数据等等。

4.1 获取外设的services
//扫描到Services
-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error{
    NSLog(@">>>扫描到服务：%@",peripheral.services);
    NSLog(@"***begin<%s>***",__func__);
    if (error)
    {
        NSLog(@">>>Discovered services for %@ with error: %@", peripheral.name, [error localizedDescription]);
        return;
    }
    
    for (CBService *service in peripheral.services) {
        NSLog(@"UUID: %@",service.UUID);
        //扫描每个service的Characteristics，扫描到后会进入方法： -(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error
        [peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
    }
    NSLog(@"***end***");
    
}
4.2 获取外设的Characteristics,获取Characteristics的值，获取Characteristics的Descriptor和Descriptor的值
//扫描到Characteristics
-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error{
    
    
    if (error)
    {
        NSLog(@"error Discovered characteristics for %@ with error: %@", service.UUID, [error localizedDescription]);
        return;
    }
    
    //获取Characteristic的值，读到数据会进入方法：-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
    for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics){
        {
            [peripheral readValueForCharacteristic:characteristic];
        }
    }
    
    //搜索Characteristic的Descriptors，读到数据会进入方法：-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverDescriptorsForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
    for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics){
        [peripheral discoverDescriptorsForCharacteristic:characteristic];
    }

}

//获取的charateristic的值
-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error{
    //打印出characteristic的UUID和值
    //!注意，value的类型是NSData，具体开发时，会根据外设协议制定的方式去解析数据

    NSLog(@"characteristic uuid:%@  value:%@",characteristic.UUID,characteristic.value);

}

//搜索到Characteristic的Descriptors
-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverDescriptorsForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error{
    
    //打印出Characteristic和他的Descriptors

    NSLog(@"characteristic uuid:%@",characteristic.UUID);
    for (CBDescriptor *d in characteristic.descriptors) {
        NSLog(@"Descriptor uuid:%@",d.UUID);
    }

    
}
//获取到Descriptors的值
-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForDescriptor:(CBDescriptor *)descriptor error:(NSError *)error{
    //打印出DescriptorsUUID 和value
    //这个descriptor都是对于characteristic的描述，一般都是字符串，所以这里我们转换成字符串去解析

    NSLog(@"characteristic uuid:%@  value:%@",[NSString stringWithFormat:@"%@",descriptor.UUID],descriptor.value);

}
5. 把数据写到Characteristic中

//写数据
-(void)writeCharacteristic:(CBPeripheral *)peripheral
            characteristic:(CBCharacteristic *)characteristic
                     value:(NSData *)value{
    
    //打印出 characteristic 的权限，可以看到有很多种，这是一个NS_OPTIONS，就是可以同时用于好几个值，常见的有read，write，notify，indicate，知知道这几个基本就够用了，前连个是读写权限，后两个都是通知，两种不同的通知方式。
    /*
     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
     };
     
     */
    NSLog(@"%lu", (unsigned long)characteristic.properties);
    
    
    //只有 characteristic.properties 有write的权限才可以写
    if(characteristic.properties & CBCharacteristicPropertyWrite){
        /*
         最好一个type参数可以为CBCharacteristicWriteWithResponse或type:CBCharacteristicWriteWithResponse,区别是是否会有反馈
         */
        [peripheral writeValue:value forCharacteristic:characteristic type:CBCharacteristicWriteWithResponse];
    }else{
        NSLog(@"该字段不可写！");
    }
    
    
}
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error{

    NSLog(@"characteristic uuid:%@ error:%@",characteristic.UUID,error);
    
}
6 订阅Characteristic的通知

通常，与蓝牙设备的交互是这样进行的：
监听A特性（订阅Characteristic的通知）->写B特性来请求数据－>请求的数据从A特性返回。
这时，就需要我们订阅通知，订阅通知以后，如果有数据更新，didUpdateValueForCharacteristic就会被调用


//设置通知
-(void)notifyCharacteristic:(CBPeripheral *)peripheral
             characteristic:(CBCharacteristic *)characteristic{
    //设置通知，数据通知会进入：didUpdateValueForCharacteristic方法
    [peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:characteristic];
    
}

//取消通知
-(void)cancelNotifyCharacteristic:(CBPeripheral *)peripheral
                   characteristic:(CBCharacteristic *)characteristic{
    
    [peripheral setNotifyValue:NO forCharacteristic:characteristic];
}
7 断开连接(disconnect)
//停止扫描并断开连接
-(void)disconnectPeripheral:(CBCentralManager *)centralManager
                 peripheral:(CBPeripheral *)peripheral{
    //停止扫描
    [centralManager stopScan];
    //断开连接
    [centralManager cancelPeripheralConnection:peripheral];
}
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