简述Android Bluetooth Low Energy

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[TOC]

Bluetooth Low Energy

简介：
- 与传统蓝牙相比，低功耗蓝牙的设计对电量消耗更低。
- 只支持Android 4.3以上的系统版本，即 API Level>=18。

蓝牙开发对象

BluetoothManager
- 获取对象：
```
  BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
```
- 注意：BluetoothManager仅在Android4.3以上的系统版本支持，即 API Level>=18。
BluetoothAdapter
- 获取对象：
```
  BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = BluetoothManager.getAdapter();
  // 或者
  BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
```
  - 注意：一个Android系统只有一个BluetoothAdapter。
- 方法描述：
  - 蓝牙状态
    - isEnabled()
      - 判断系统蓝牙是否打开
    - disable()
      - 隐式关闭系统蓝牙
    - enable()
      - 隐式打开系统蓝牙
  - 蓝牙设备搜索
    - startDiscovery()/cancelDiscovery()
      - 开始/取消搜索设备（经典蓝牙和低功耗蓝牙）
      - 执行过程（耗时12秒）：
        
        系统发送 BluetoothAdapter.ACTIOIN_DISCOVERY_STARTED 的广播
        
        搜索蓝牙设备...
        
        只要找到一个设备就发送一个 BluetoothDevice.ACTION_FOUND 的广播
        
        从广播接收器中就可以得到这个BluetoothDevice对象
        
        系统发送 BluetoothAdapter.ACTION_FINISHED 的广播
    - startLeScan()/stopLeScan()
      - 开始/取消搜索设备（低功耗蓝牙）
      - 注意：
        
        在API Level-21以上被标记废弃使用
BluetoothLeScanner
- 获取对象：
```
  BluetoothLeScanner mBluetoothLeScanner= BluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();
```
- 方法描述：
  - startScan()/stopScan()
    - 开始/取消搜索设备（低功耗蓝牙）
    - 注意：
      - 在API Level-21以上使用

BluetoothDevice

代表了一个远程的蓝牙设备, 通过这个类可以查询远程设备的物理地址, 名称, 连接状态等信息，

获取对象：

物理地址对应的Device：

  BluetoothAdapter.getRemoteDevice(address);

已经配对的Device集合：

  BluetoothAdapter.getBoundedDevices();

扫描结果回调中的Device：

  BluetoothAdapter.LeScanCallback leScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
      @Override
      public void onLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {
      }
  };

BluetoothGatt
- BluetoothGatt继承BluetoothProfile，
- 通过BluetoothGatt可以连接设备（connect）,发现服务（discoverServices），并把相应地属性返回到 BluetoothGattCallback，
- 获取对象：
  - BluetoothGattCallback回调方法中获取。
BluetoothProfile
- 一个通用的规范，按照这个规范来收发数据。
连接成功后，我们首先需要获得服务，然后是该服务所包含的特征，最后是特征的描述符。
服务（Service）：
- BluetoothGattService
  - 一个 Service 可以包含多个 Characteristic，
  - 获取对象：
    - 通过指定的 UUID 从 BluetoothGatt 实例中获得：
```
  BluetoothGattService service = BluetoothGatt.getService(UUID.fromString(BLE_SERVICE));
```
特征（Characteristic）：
- BluetoothGattCharacteristic
  - 一个 Characteristic 包含一个 Value 和多个 Descriptor，
  - 相当于一个数据类型，它包括一个value和0~n个value的描述（Descriptor），
  - 获取对象：
    - 通过指定的 UUID 从 BluetoothGattService 中得到：
```
  BluetoothGattCharacteristic characteristic = BluetoothGattService.getCharacteristic(UUID.fromString(BLE_CHARACTERISTIC))
```
描述符（Descriptor）：
- BluetoothGattDescriptor
  - 一个 Descriptor 包含一个 Value，
  - 对 Characteristic 的描述，包括范围、计量单位等，
  - 获取对象：
    - 通过指定的 UUID 从 BluetoothGattCharacteristic 对象中获得：
```
  List<BluetoothGattDescriptor> descriptorList = BluetoothGattCharacteristic.getDescriptors();
  // 或者
  BluetoothGattDescriptor descriptor = BluetoothGattCharacteristic.getDescriptor(UUID.fromString("BLE_DESCRIPTOR"));
```

低功耗蓝牙开发基本流程

申请权限

基础权限：

  <!-- 执行所有的蓝牙通信，如请求连接，接受连接和传输数据 -->
  <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/>
  <!-- 初始化设备发现或者操纵蓝牙设置 -->
  <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>

注意：

如果应用仅支持低功耗蓝牙

在 AndroidManifest.xml 添加以下声明：

  <uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le" android:required="true"/>

动态判断：

  if (!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {
      Toast.makeText(this, "该设备不支持低功耗蓝牙", Toast.LENGTH_SHORT).show();
  }

在 Android 6.0 及以上的系统版本，需动态申请位置权限。
如果应用没有位置权限，蓝牙扫描功能不能使用（其它蓝牙操作例如连接蓝牙设备和写入数据不受影响）。

在 AndroidManifest.xml 添加以下声明：

<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION"/>
或
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />

动态申请：

if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {
    if (this.checkSelfPermission(Manifest.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
        requestPermissions(new String[]{Manifest.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION}, PERMISSION_REQUEST_COARSE_LOCATION);
    }
}

@Override
public void onRequestPermissionsResult(int requestCode, String[] permissions, int[] grantResults) {
    switch (requestCode) {
        case PERMISSION_REQUEST_COARSE_LOCATION:
            if (grantResults[0] == PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
                // 权限申请成功，处理业务逻辑
            }
            break;
        default:
            break;
    }
}

是否支持蓝牙

  BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
  
  if (bluetoothManager.getAdapter() == null) {
      Toast.makeText(Context, "没有发现蓝牙模块", Toast.LENGTH_SHORT).show();
  }

开启/关闭蓝牙

检查蓝牙是否开启
```
  BluetoothAdapter.isEnabled();
```

开启

隐式开启
```
  BluetoothAdapter.enable();
```
- 注意：
  - 需要注册权限：
```
  <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>
```
  - 在 Android 6.0 及以上的系统版本，隐式开启依旧会提示用户。

显示开启

  Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
  startActivityForResult(enableBtIntent, REQUESTCODE_BLUETOOTH);

确认结果：

方法一：注册广播

  IntentFilter intentFilter = new IntentFilter();  
  intentFilter.addAction(BluetoothAdapter.ACTION_STATE_CHANGED);//蓝牙状态
  intentFilter.addAction(BluetoothAdapter.ACTION_DISCOVERY_STARTED);// 扫描开始
  intentFilter.addAction(BluetoothAdapter.ACTION_DISCOVERY_FINISHED);// 扫描结束
  registerReceiver(new BluetoothReceiver(), intentFilter);

  private class BluetoothReceiver extends BroadcastReceiver {

      @Override
      public void onReceive(Context context, Intent intent) {

          String action = intent.getAction();
          if (BluetoothAdapter.ACTION_STATE_CHANGED.equals(action)) {
              switch (BluetoothAdapter.getDefaultAdapter().getState()) {
                  case BluetoothAdapter.STATE_ON:// 打开
                      break;
                  case BluetoothAdapter.STATE_OFF:// 关闭
                      break;
                  case BluetoothAdapter.STATE_TURNING_OFF:// 蓝牙处于关闭过程中
                      break;
                  case BluetoothAdapter.STATE_TURNING_ON:// 蓝牙处于打开过程中
                      break;
                  default:
                      break;
              }
          }
      }
  }

方法二：重写onActivityResult()

  @Override
  protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) {
      super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data);
      if (resultCode == RESULT_OK) {//蓝牙开启成功
          switch (requestCode) {
              case REQUESTCODE_BLUETOOTH:
                  break;
              default:
                  break;
          }
      } else if (resultCode == RESULT_CANCELED) {//蓝牙开启失败
          ToastUtils.showShort("蓝牙开启失败，请手动开启蓝牙");
      }
  }

前往系统设置界面

  startActivity(new Intent(Settings.ACTION_BLUETOOTH_SETTINGS));

关闭

隐式关闭
```
  BluetoothAdapter.disable();
```

前往系统设置界面

  startActivity(new Intent(Settings.ACTION_BLUETOOTH_SETTINGS));

扫描蓝牙设备

开启/关闭扫描设备

开启

扫描全部蓝牙设备

  BluetoothAdapter.startLeScan(BluetoothAdapter.LeScanCallback callback)

只扫描含有特定 UUID Service 的蓝牙设备

  BluetoothAdapter.startLeScan(UUID[] serviceUuids, BluetoothAdapter.LeScanCallback callback)

关闭

  BluetoothAdapter.stopLeScan(BluetoothAdapter.LeScanCallback callback)

连接设备
```
  BluetoothGatt BluetoothDevice.connectGatt(Context context, boolean autoConnect, BluetoothGattCallback callback) {}
```
- autoConnect：表示是否需要自动连接。
  - 设置为 true 表示如果设备断开了，会不断的尝试自动连接。
  - 设置为 false 表示只进行一次连接尝试。
- BluetoothGattCallback：表示连接后进行的一系列操作的回调，共计9个回调方法，以下列举常用的5个。
  - 连接状态变化
```
  void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {}
```
  - 执行BluetoothGatt.discoverServices();后回调，发现服务
```
  void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {}
```
  - 执行BluetoothGatt.writeCharacteristic();后回调，写入数据执行结果
```
  void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {}
```
  - 执行BluetoothGatt.setCharacteristicNotification();后回调，Characteristic值发生改变
```
  void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {}
```
  - 执行BluetoothGatt.writeDescriptor();后回调
```
  void onDescriptorWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattDescriptor descriptor, int status) {}
```

发现服务

在onConnectionStateChange()中，判断连接状态，连接成功，搜索连接设备所支持的service

  @Override
  public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
      super.onConnectionStateChange(gatt, status, newState);

      if (newState == BluetoothGatt.STATE_CONNECTED) {//连接成功

          gatt.discoverServices();//搜索连接设备所支持的service

      } else if (newState == BluetoothGatt.STATE_DISCONNECTED) {//连接断开
      }
  }

discoverServices()被执行后，在onServicesDiscovered()中，获取指定UUID Service，存下BluetoothGatt对象

  @Override
  public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
      super.onServicesDiscovered(gatt, status);

      BluetoothGattService service = gatt.getService(UUID.fromString(BLE_SERVICE));

      if (service != null) {
          mBluetoothGatt = gatt;
      }
  }

读写数据

写：

获取指定 UUID Serivce 的 BluetoothGattService 对象，
从而得到指定 UUID Characteristic 的 BluetoothGattCharacteristic 对象，将数据设置进去，

最后用 BluetoothGatt 对象向蓝牙设备写入数据

  public void writeCharacteristic() {
      
      byte[] data = {0x00};//封包数据，根据硬件协议填写
      
      BluetoothGattCharacteristic characteristic = mBluetoothGatt.getService(UUID.fromString(BLE_SERVICE)).getCharacteristic(UUID.fromString(BLE_WRITE));
      characteristic.setValue(data);//设置数据

      mBluetoothGatt.writeCharacteristic(characteristic);//写入设备
  }

读：

在 writeCharacteristic() 调用后，
会走 onCharacteristicChanged() 回调，
在 BluetoothGattCharacteristic 对象中获取蓝牙设备传回的数据，

通过蓝牙硬件协议判断并做出相应处理。

  @Override
  public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
      super.onCharacteristicChanged(gatt, characteristic);
      
      byte[] value = characteristic.getValue();

      switch (value[0]) {//判断协议，对应处理
          case 0x00:
              break;
          default:
              break;
      }
  }

断开连接

  BluetoothGatt.disconnect();
  BluetoothGatt.close();

简述Android Bluetooth Low Energy

Bluetooth Low Energy

蓝牙开发对象

低功耗蓝牙开发基本流程

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