本文主要讲述使用CoreBluetooth框架实现蓝牙连接和通信
一、相关概念
蓝牙: 蓝牙技术是一种无线数据和语音通信开放的全球规范，它是基于低成本的近距离无线连接，为固定和移动设备建立通信环境的一种特殊的近距离无线技术连接.
中心设备: 就是用来主动扫描, 主动连接周围蓝牙硬件的设备，比如通过你手机的蓝牙来扫描并连接智能手环，这时候你的手机就是中心设备
外设: 被扫描, 被连接的设备. 比如当你用手机的蓝牙扫描并连接智能手环的时候, 智能手环就是外设, 当手机a被手机b连接时, 手机a也是外设, 手机b是中心设备.但是一般的,外设都是蓝牙手环、蓝牙心跳监视器、蓝牙打印机之类的
广播: 就是外设会不停的发出蓝牙信号, 可以让中心设备扫描到, 中心设备就是通过扫描外设的广播, 来找到外设, 之后再进行连接
服务(services): 外设广播和运行的时候会有服务, 可以理解成一个功能模块，中心设备可以读取服务. 外设可以有多个服务。
特征(characteristic): 在服务中的一个单位, 一个服务可以有多个特征，特征会有一个value, 一般读写的数据就是这个value. 我们操作中心设备指令外设, 就是往某个特征里面写数据, 然后发给外设. 外设给我们返回数据也是在某个特征的value里面.
UUID: 区分不同的服务和特征，可以理解为服务和特征的身份证. 我们可以用UUID来挑选需要的服务和特征
二、iPhone作为中心设备连接外设
连接蓝牙的过程, 其实就是实现一系列系统代理方法的过程,一般的,只要硬件没有问题, 且是BLE4.0以上, 都可以根据下面的步骤成功顺畅的走到蓝牙连接成功
1.导入CoreBluetooth框架
#import <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h>
2.遵守CBCentralManagerDelegate和CBPeripheralDelegate协议
@interface ViewController () <CBCentralManagerDelegate,CBPeripheralDelegate>
3.创建中心管理者,并用属性记录
//中心管理者的事件将在提供的队列上分派, 传nil会自动选择主队列
self.centralManager = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self queue:nil)];
创建中心管理对象后就是实现一系列的系统回调方法, 也就是CBCentralMana gerDelegate的代理方法和CBPeripheralDelegate的代理方法
4.处理第一个系统回调方法, 返回当前中心设备的蓝牙状态
可以在这里拿到蓝牙状态. 根据不同的蓝牙状态做不同的处理, 当蓝牙处于关闭状态时, 会自动弹框提示打开蓝牙. 当蓝牙处于开启状态时，可以根据外设服务的UUID来扫描需要的外设, 不设置就扫描所有外设
- (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central {
switch (central.state) {
case CBCentralManagerStateUnknown:
case CBCentralManagerStateUnsupported:
NSLog(@"模拟器不支持蓝牙调试");
case CBCentralManagerStateUnauthorized:
case CBCentralManagerStatePoweredOff:
NSLog(@"蓝牙处于关闭状态");
case CBCentralManagerStateResetting:
NSLog(@"蓝牙处于重置状态");
break;
case CBCentralManagerStatePoweredOn:
NSLog(@"蓝牙已开启");
//可以设置根据UUID来扫描外设,如果不设置,就扫描所有蓝牙设备
[_centralManager scanForPeripheralsWithServices:nil options:nil];
break;
}
}
5.处理第二个系统回调方法, 返回扫描到的外设
在这个方法里, 我可以选择需要连接的外设, 调用连接外设的方法进行连接, 比如下面就是根据名字进行的连接
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary<NSString *,id> *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI {
NSString *name = peripheral.name;
if ([_managerCode isEqualToString:name]) {
[self.centralManager connectPeripheral:peripheral options:nil];
}
}
6.处理第三个系统回调方法, 连接成功后的回调
在连接成功的回调里, 可以停止蓝牙扫描, 节约资源. 将这个连接成功的外设保存在属性里, 并设置代理, 接下来就是寻找外设里的服务了, 我们可以根据指定的UUID来寻找我们想要的服务, 也可以寻找所有的服务
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral {
//保存当前连接的外设
self.curPeripheral = peripheral;
//停止扫描
[self.centralManager stopScan];
//设置代理
peripheral.delegate = self;
//根据UUID来寻找服务, 传nil则寻找所有服务
[peripheral discoverServices:nil];
}
有时因为各种原因, 我们有可能连接失败, 苹果也为我们提供了连接失败的回调
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error {
NSLog(@"连接失败");
}
除了连接失败外, 还有一种情况, 就是连接成功后, 可能会断开连接(一般跟硬件有关, 主要跟信号有关,有可能是信号不稳定), 断开连接也有回调, 我们可以在断开连接后重新进行连接
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error {
NSLog(@"断开连接");
//重新连接
[central connectPeripheral:peripheral options:nil];
}
到这里, 我们iPhone作为中心设备已经成功连上了外设, 这个时候我们可以不做任何事,iPhone还是会保持跟外设的连接, 当然我们使用iPhone连接外设, 肯定是要做事情的.
接下来,我们要做的事情就是使用跟硬件工程师约定好的方式来读写数据. 上面的代理方法都是CBCentralManagerDelegate的代理方法, 下面则是CBPerip heralDelegate的代理方法
三、iPhone作为中心设备对外设进行读写操作
7.处理连接成功后的第一个代理方法, 返回获取到的服务
一般的, 我们会跟硬件工程师约定好, 使用哪个服务里面的哪个特征读数据, 哪个写数据,比如0XFFF1和0XFFF2, 我们可以根据这两个UUID去服务里找特征.
下面的代码中,在for循环里, 我们是通过UUID进入{}处理的, 所以在调用discoverCharacteristics方法的时候, 可以直接传nil, 去找我们想要的特征, 即使没有判断也会找到我们想要的特征, 做个判断是为了节约资源, 不要的特征我们就不去找它了
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error {
if (error) {
//错误处理
return;
}
for (CBService *service in peripheral.services) {
if ([service.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:@"0xFFF1"]] || [service.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:@"0xFFF2"]]) {
//已经判断了UUID, 可以直接传nil,
[peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
}
}
}
8.处理连接成功后的第二个代理方法, 返回获取到的特征
在这里, 会根据我们上一步的处理, 返回我们需要的特征. 接着, 我们需要以下几件事, 根据和硬件工程师的约定的UUID, 比如0XFFF3和0XFFF4, 通过for循环找到我们需要的读写数据的特征. 将找到的读写特征分别保存到属性中, 后面的读写操作会用到它. 订阅这个特征的通知, 订阅成功之后，就可以监控外设中这个特征值的变化了, 这样当它发生改变的时候, 我们就可以去里面拿我们要的数据了
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error {
if (error) {
//错误处理
return;
}
//根据UUID找到我们需要的特征
for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics) {
if ([characteristic.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:@"0xFFF3"]]) {
//记录读数据的特征
self.readCharacteristic = characteristic;
//订阅读数据特征的通知
[self.curPeripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:self.readCharacteristic];
} else if ([characteristic.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:@"0xFFF4"]]) {
//记录写数据的特征
self.writeCharacteristic = characteristic;
//订阅写数据特征的通知
[self.curPeripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:self.writeCharacteristic];
}
}
//拿到读写特征后, 我们就可以按照需要进行读写操作了
if (self.readCharacteristic && self.writeCharacteristic) {
//获取设备相关数据
[self.delegate getDeviceData];
}
}
我们对特征进行了订阅, 当订阅状态发生变化的时候, 系统也会告诉我们
//当订阅状态发生变化的时候会回调
-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateNotificationStateForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error {
if (error) {
NSLog(@"订阅失败");
}
if (characteristic.isNotifying) {
NSLog(@"订阅成功");
} else {
NSLog(@"取消订阅");
}
}
9.到了这一步, 我们一般可能会先获取外设的一些信息, 我们可以使用正在连接的外设对象来调用readValueForCharacteristic方法, 并且把将要读取数据的特征作为参数, 这样就可以主动拿一次数据了, 在返回数据的回调方法中，在特征的value属性中拿到这次的数据。
//主动读取数据
- (void)getDeviceData {
[self.peripheral readValueForCharacteristic:self.readCharacteristic];
}
接收到外设数据会回调这个方法
//接收到数据回调
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error {
// 拿到外设发送过来的 NSData 数据
NSData *data = characteristic.value;
NSString *string = [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
}
也有可能, 我们是通过给外设发送指令的方式, 来获取它的信息.这跟后面给外设发送其他指令, 让外设做一些事情是一样的. 写入数据成功后, 会有写入成功的回调.
//写入数据
- (void)writeData {
NSString *string = @"指令";
// 用NSData类型来写入
NSData *data = [string dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
// 根据之前记录的写数据特征self.writeCharacteristic来写入数据
[self.peripheral writeValue:data forCharacteristic:self.writeCharacteristic type:CBCharacteristicWriteWithResponse];
}
//写入数据回调
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(nonnull CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error {
NSLog(@"写入成功");
}
四、iPhone作为中心设备与外设之间的各种通信数据转换
我们最终都是把数据转成NSData进行传输, 在这之前, 我们可以跟后台工程师, 硬件工程师约定好, 如何对数据进行加密,以及基于各种需要做各种处理.
持续优化更新中，待续...
