Android BLE 连接及数据传输详解
本文将展开对蓝牙低功耗从扫描蓝牙设备，建立连接到蓝牙数据通信的详细介绍，以及详细介绍GATT Profile(Generic Attribute Profile，通用属性协议)的组成结构。
权限和feature
和经典蓝牙一样，使用低功耗蓝牙，需要声明BLUETOOTH权限，如果需要扫描设备或者操作蓝牙设置，则还需要BLUETOOTH_ADMIN权限：
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/>
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>
除了蓝牙权限外，如果需要BLE feature则还需要声明uses-feature：
<uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le" android:required="true"/>
当required为true时，则应用只能在支持BLE的Android设备上安装运行；required为false时，Android设备均可正常安装运行，需要在代码中判断设备是否支持BLE feature：
if(!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {
Toast.makeText(this, R.string.ble_not_supported, Toast.LENGTH_SHORT).show();
finish();
}
创建BLE
在应用可以通过 BLE 交互之前, 你需要验证设备是否支持 BLE 功能, 如果支持, 确定它是可以使用的. 这个检查只有在 下面的配置 设置为 false 时才是必须的。
<uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le" android:required="true"/>
获取蓝牙适配器（BluetoothAdapter）
所有的蓝牙活动都需要 BluetoothAdapter, BluetoothAdapter 代表了设备本身的蓝牙适配器 (蓝牙无线设备). 整个系统中只有一个 蓝牙适配器, 应用可以使用 BluetoothAdapter 对象与 蓝牙适配器硬件进行交互.
// Initializes a Bluetooth adapter. For API level 18 and above, get a reference to
// BluetoothAdapter through BluetoothManager.
final BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
打开蓝牙功能
为了保证 蓝牙功能是打开的, 调用 BluetoothAdapter 的 isEnable() 方法, 检查蓝牙在当前是否可用. 如果返回 false, 说明当前蓝牙不可用.
// 确认当前设备的蓝牙是否可用,
// 如果不可用, 弹出一个对话框, 请求打开设备的蓝牙模块
if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT);
}
查找设备
搜索 BLE 设备, 调用 BluetoothAdapter 的 startLeScan() 方法, 该方法需要一个 BluetoothAdapter.LeScanCallback 类型的参数. 你必须实现这个 LeScanCallback 接口, 因为 BLE 蓝牙设备扫描结果在这个接口中返回.蓝牙搜索是一个耗电的操作，因此蓝牙搜索提供了两种搜索模式：
中断搜索：一搜索到设备就中断搜索
不循环搜索：给搜索设置一个合适的扫描周期
扫描设备：
private void scanLeDevice(final boolean enable) {
if (enable) {
// Stops scanning after a pre-defined scan period.
mHandler.postDelayed(new Runnable() {
public void run() {
isScanned = false;
refreshLayout.setRefreshing(false);
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
}
}, SCAN_PERIOD);
isScanned = true;
mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
} else {
if (refreshLayout.isRefreshing()){
refreshLayout.setRefreshing(false);
}
isScanned = false;
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
}
}
回调代码：
private final LeScanCallback mLeScanCallback = new LeScanCallback() {
public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {
runOnUiThread(new Runnable() {
public void run() {
if (!devices.contains(device)){
devices.add(device);
adapter.notifyDataSetChanged();
}
}
});
}
};
查找特定设备
查找特定类型的外围设备, 可以调用下面的方法, 这个方法需要提供一个 UUID 对象数组, 这个 UUID 数组是 APP 支持的 GATT 服务的特殊标识.
startLeScan(UUID[], BluetoothAdapter.LeScanCallback)
连接到GATT服务
调用 BluetoothDevice 的 connectGatt() 方法可以连接到 BLE 设备的 GATT 服务. 参数一 Context 上下文对象, 参数二 boolean autoConnect 是否自动连接扫描到的蓝牙设备, 参数三 BluetoothGattCallback 接口实现类.
mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);
GATT数据交互
这段代码的本质就是 BLE 设备的 GATT 服务 与 Android 的 BLE API 进行交流. 当一个特定的回调被触发, 它调用适当的 broadcastUpdate() 帮助方法, 将其当做一个 Action 操作传递出去.
/**
* Implements callback methods for GATT events that the app cares about.
* For example,connection change and services discovered.
*/
private final BluetoothGattCallback mGattCallback = new BluetoothGattCallback() {
@Override
public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
String intentAction;
if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
intentAction = ACTION_GATT_CONNECTED;
broadcastUpdate(intentAction);
Log.i(TAG, "Connected to GATT server.");
// Attempts to discover services after successful connection.
Log.i(TAG, "Attempting to start service discovery:" + mBluetoothGatt.discoverServices());
} else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
intentAction = ACTION_GATT_DISCONNECTED;
Log.i(TAG, "Disconnected from GATT server.");
broadcastUpdate(intentAction);
}else if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTING){
intentAction = ACTION_GATT_CONNECTING;
Log.i(TAG, "connecting from GATT server.");
broadcastUpdate(intentAction);
}else{
intentAction = ACTION_GATT_DISCONNECTING;
Log.i(TAG, "Disconnecting from GATT server.");
broadcastUpdate(intentAction);
}
}
读取 BLE 属性
到了这里我就要详细的讲解一下BLE GATT PROFILE的组织结构了。每个蓝牙设备都有一个Profile（就把这个Profile想象成是一个蓝牙模块），每个Profile有多个service（服务）如电量信息服务、系统信息服务等，每个service有多个Characteristic（特征），每个特征里面包括属性（properties）和值（value）和若干个descriptor（描述符）。我们刚才提到的service和characteristic，都需要一个唯一的uuid来标识，如图：
[图片上传失败...(image-89e748-1514968778904)]
Android 应用连接到了 设备中的 GATT 服务, 并且发现了 各种服务 (特征集合), 可以读写其中的属性,遍历服务 (特征集合) 和 特征, 将其展示在 UI 界面中.
// 遍历 GATT 服务
for (BluetoothGattService gattService : gattServices) {
HashMap<String, String> currentServiceData =
new HashMap<String, String>();
uuid = gattService.getUuid().toString();
currentServiceData.put(
LIST_NAME, SampleGattAttributes.
lookup(uuid, unknownServiceString));
currentServiceData.put(LIST_UUID, uuid);
gattServiceData.add(currentServiceData);
ArrayList<HashMap<String, String>> gattCharacteristicGroupData =
new ArrayList<HashMap<String, String>>();
// 获取服务中的特征集合
List<BluetoothGattCharacteristic> gattCharacteristics =
gattService.getCharacteristics();
ArrayList<BluetoothGattCharacteristic> charas =
new ArrayList<BluetoothGattCharacteristic>();
// 循环遍历特征集合
for (BluetoothGattCharacteristic gattCharacteristic :
gattCharacteristics) {
charas.add(gattCharacteristic);
HashMap<String, String> currentCharaData =
new HashMap<String, String>();
uuid = gattCharacteristic.getUuid().toString();
currentCharaData.put(
LIST_NAME, SampleGattAttributes.lookup(uuid,
unknownCharaString));
currentCharaData.put(LIST_UUID, uuid);
gattCharacteristicGroupData.add(currentCharaData);
}
mGattCharacteristics.add(charas);
gattCharacteristicData.add(gattCharacteristicGroupData);
}
接收GATT通知
当 BLE 设备中的一些特殊的特征改变, 需要通知与之连接的 Android BLE 应用，使用 setCharacteristicNotification() 方法为特征设置通知.
private BluetoothGatt mBluetoothGatt;
BluetoothGattCharacteristic characteristic;
boolean enabled;
...
// 设置是否监听某个特征改变
mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, enabled);
...
BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristic.getDescriptor(
UUID.fromString(SampleGattAttributes.CLIENT_CHARACTERISTIC_CONFIG));
descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);
mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor);
一旦特征开启了改变通知监听, 如果特性发生了改变, 就会回调 BluetoothGattCallback 接口中的 onCharacteristicChanged() 方法.
@Override
// 特性通知
public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt,
BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
broadcastUpdate(ACTION_DATA_AVAILABLE, characteristic);
}
关闭APP中的BLE连接
一旦结束了 BLE 设备的使用, 调用 BluetoothGatt 的 close() 方法, 关闭 BLE 连接, 释放相关的资源.
public void close() {
if (mBluetoothGatt == null) {
return;
}
mBluetoothGatt.close();
mBluetoothGatt = null;
}
完整项目链接，访问我的开源中国账号osgit
