androi蓝牙4.0的基本使用——了解一下

一前言

新进的公司是做智能家居的，接手的第一个项目就是蓝牙锁了。下面进入正题。　　
　　BLE分为三部分：Service，Characteristic，Descriptor。这三部分都用UUID作为唯一标识符。UUID为这种格式：0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb。比如有3个Service，那么就有三个不同的UUID与Service对应。这些UUID都写在硬件里，我们通过BLE提供的API可以读取到。

Service

一个设备包含很多service，类似多个功能模块，每个service下面有多个characteristic,

Characteristic

特征值，一个特征值包含一个value和多个Descriptor。它其实就相当于一个bundle。我们读取数据和写入数据都依靠它来传递内容。

Descriptor

描述，用来描述charateristic的属性，例如它的范围，。度量单位。(ps:我还没用过这东西，不理解)

蓝牙操作的基本步骤

  1. 开启蓝牙
  2. 扫描设备
  3. 进行配对（外接设备一般不需要）
  4. 建立连接
  5. 数据传输

相关权限

     <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
    <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />
    <uses-permission-sdk-23 android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" />

一.开启蓝牙

BluetoothAdapter   bluetoothAdapter=BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
      if (!bluetoothAdapter.isEnabled()) {
            bluetoothAdapter.enable();
        }

如果需要判断当前设备是否支持蓝牙功能可调用
getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)
不过我们做Android的，现在的手机没有不支持的吧。

二.扫描设备

在蓝牙4.0之前，扫描设备是通过广播方式来的，这里就不说了，毕竟要跟上时代的步伐。下面是4.0之后的：

 /**
     * 扫描Bluetooth LE
     *
     * @param enable
     */
    private void scanBleDevice(boolean enable) {
        //android 5.0 以前
        if (Build.VERSION.SDK_INT < 21) {
            if (enable) {
                mHandler.postDelayed(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        isScaning = false;
                        mBluetoothAdapter.stopLeScan(leScanCallback);
                        Log.d(TAG, "run: 结束扫描");
                    }
                }, 10000);
                isScaning = true;
                mBluetoothAdapter.startLeScan(leScanCallback);
            } else {
                isScaning = false;
                mBluetoothAdapter.stopLeScan(leScanCallback);
            }
        } else {
            bluetoothLeScanner = mBluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();
            bluetoothLeScanner.startScan(scanCallback);
            mHandler.postDelayed(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    //5.0以后
                    if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) {
                        bluetoothLeScanner.stopScan(scanCallback);
                        Log.d(TAG, "run: 结束扫描");
                    }

                }
            }, 10000);
        }
    }

在上面的方法中分了两种情况，前者是在android4.0之后的，主要是通过mBluetoothAdapter.startLeScan(leScanCallback);方法来扫描（重载方法startLeScan(LeScanCallback callback)），leScanCallback是一个回调，扫描后的操作都在这里。其实我们点开源码看的时候

* @deprecated use {@link BluetoothLeScanner#startScan(List, ScanSettings, ScanCallback)}
     *             instead.
     */

意思就是这个方法被弃用了，使用BluetoothLeScanner类的startScan(List<ScanFilter> filters, ScanSettings settings, final ScanCallback callback)代替。

我们先了解下5.0的。

filters是过滤条件，可以通过设备名称，设备UUID，设备地址等进行筛选。例如

  List<ScanFilter> bleScanFilters = new ArrayList<>();  
        bleScanFilters.add(  
                new ScanFilter.Builder().setServiceUuid(SAMPLE_UUID).build()  
        );

settings是扫描设置，例如：

  ScanSettings.Builder builder=new ScanSettings.Builder();
                        //最高占空比模式，建议应用在前台的时候使用此模式
                        builder.setScanMode(ScanSettings.SCAN_MODE_LOW_POWER);
                        ScanSettings scanSettings=builder.build();

callback就是扫描的回调了。看下它的回调方法

    private ScanCallback scanCallback = new ScanCallback() {
        @Override
        public void onScanResult(int callbackType, ScanResult result) {
            //发现新设备回调该方法
            Log.d(TAG, "onScanResult: 发现新设备");
            if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= android.os.Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) {
                BluetoothDevice device = result.getDevice();
                if (device != null) {
                    //过滤掉其他设备
                    if (device.getName() != null&&!deviceList.contains(device)) {
                        deviceList.add(device);
                        deviceAdapter.setData(deviceList);
                    }
                }
            }

        }

        @Override
        public void onBatchScanResults(List<ScanResult> results) {
//            super.onBatchScanResults(results);
            Log.d(TAG, "onBatchScanResults: 看看什么时候回调");
        }

        @Override
        public void onScanFailed(int errorCode) {
//            super.onScanFailed(errorCode);
            Log.d(TAG, "onScanFailed: 无法启动扫描");
        }
    };

在 onScanResult中我们通过result.getDevice()得到扫描到的设备BluetoothDevice

4.0的扫描回调
  //4.0的回调
    private BluetoothAdapter.LeScanCallback leScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
        @Override
        public void onLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {
            //过滤掉名字为空的
            if (device.getName() != null) {
                if (!deviceList.contains(device)) {
                    deviceList.add(device);
                    deviceAdapter.setData(deviceList);
                }
            }
        }
        
    };

这里回调方法只有一个，而且一眼就看到了我们需要的device。

三.配对

注:配对并不是必须的，只是双方做一个安全验证而已，不然谁都能连你蓝牙这不安全吧，像手机与手机之间通过蓝牙都需要配对，我 目前对接的蓝牙设备是不需要配对的。（ps:但是我要做连接验证，连接成功后要发送密码给设备，否则设备会自动断开。）

    /**
     * 配对
     * @param device
     */
    public void createBond(BluetoothDevice device){
        //关闭扫描
        BluetoothAdapter.getDefaultAdapter().cancelDiscovery();
        try {
            //配对
            Method method= BluetoothDevice.class.getMethod("createBond");
            method.invoke(device);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

配对之前先取消搜索，这样成功的概率大点，后面的连接也是一样。
"createBond" 这个就是配对，如果取消配对里面传入"removeBond"

四.建立连接。

连接主要涉及到BluetoothGatt这个类，这个类很重要，后面的读写操作都需要用到。

   /**
     * 连接设备
     * @param context 上下文
     * @param device  BLE设备
     */
    public void connection(final Context context, BluetoothDevice device) {
        mContext=context;
        if (mBluetoothGatt != null) {
            //多次创建gatt连接对象的直接结果是创建过6个以上gatt后就会再也连接不上任何设备，原因应该是Android中对BLE限制了同时连接的数量为6个
            //即使连上了也会获取不到服务
            mBluetoothGatt.disconnect();
            mBluetoothGatt.close();
        }
        mBluetoothGatt = device.connectGatt(context, false,new GattCallback());
    }

上面判断的原因:多次创建gatt连接对象的直接结果是创建过6个以上gatt后就会再也连接不上任何设备，原因应该是Android中对BLE限制了同时连接的数量为6个,即使连上了也会获取不到服务

其实主要就是这一行，其他都是业务封装的。
mBluetoothGatt = device.connectGatt(context, false,new GattCallback());
重点在于这第三个参数的Callback.(注意看注释)

 class  GattCallback extends BluetoothGattCallback{
// gatt为管理GATT客户端的对象             
            @Override // status为变化前状态，newState为变化后状态，由connect()和disconnect()方法引起
            public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
                super.onConnectionStateChange(gatt, status, newState);
                // TODO: 当GATT客户端与服务端连接状态发生改变时触发，执行连接状态相关业务
            }

            @Override // status为是否发现成功，由discoverServices()方法引起
            public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
                super.onServicesDiscovered(gatt, status);
                // TODO: 当GATT客户端从服务端发现新的支持服务时触发，执行GATT数据解析，为读写更新提供对象
            }

            @Override // characteristic发生改变的特征，由setCharacteristicNotification()方法设置
            public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
                super.onCharacteristicChanged(gatt, characteristic);
                // TODO: 当GATT服务端被指定的特征发生改变而发送通知时触发，更新UI或执行处理业务
            }

            @Override // characteristic读取的特征，status读取状态，由readCharacteristic()方法引起
            public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
                super.onCharacteristicRead(gatt, characteristic, status);
                // TODO: 当GATT客户端读取指定特征时触发，判断并执行显示或处理业务
            }

            @Override // characteristic写入的特征，status写入状态，由writeCharacteristic()方法引起
            public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
                super.onCharacteristicWrite(gatt, characteristic, status);
                // TODO: 当GATT客户端向指定特征写入时触发，判断并检测写入的值是否正确
            }

            @Override // descriptor读取的描述，status读取状态，由readDescriptor()方法引起
            public void onDescriptorRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattDescriptor descriptor, int status) {
                super.onDescriptorRead(gatt, descriptor, status);
                // TODO: 当GATT客户端读取指定描述时触发，判断并执行显示或处理业务
            }

            @Override // descriptor写入的描述，status写入状态，由writeDescriptor()方法引起
            public void onDescriptorWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattDescriptor descriptor, int status) {
                super.onDescriptorWrite(gatt, descriptor, status);
                // TODO: 当GATT客户端向指定描述写入时触发，判断并检测写入的值是否正确
            }
        };

五.数据交互

数据的交互都是一问一答的形式，告诉对方要什么数据，对方就返回给你什么数据
数据的载体一般都为BluetoothGattCharacteristic ，前面说过一个Service下面有多个BluetoothGattCharacteristic ，然后每个BluetoothGattCharacteristic 都对应不同的能力、职责。有的只能写，有的只能读，有的可以读写。


image.png

我们看上图，BluetoothGattCharacteristic 就相当于一根管道，对于APP来说，有的管道我只能从里面取数据（只读），
有的不能取只能放（只写），

读取数据

方式1（被动接收 ）

必须要先开启通知。前面已经说过了

 readCharacteristic = readMnotyGattService.getCharacteristic(UUID.fromString("0000ffe4-0000-1000-8000-00805f9b34fb"));
                //开启新数据接收通知
                gatt.setCharacteristicNotification(readCharacteristic, true);

当有新数据来的时候会走
public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic)：

    @Override
            public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
                  super.onCharacteristicChanged(gatt, characteristic);
                Log.e(TAG, "onCharacteristicChanged: "+characteristic.getUuid());
                //判断下当前特征值是不是 读取数据得
                if ("0000ffe4-0000-1000-8000-00805f9b34fb".equals(characteristic.getUuid())){
                    final byte[] data = characteristic.getValue();
                    if (data != null && data.length > 0) {
                        final StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(data.length);
                        for (byte byteChar : data) {
                            stringBuilder.append(String.format("%02X ", byteChar));
                        }
                        Log.d(TAG, "收到对方设备发来的消息---: " + stringBuilder.toString());
                        isResponcel = true;
                        Intent intent = new Intent(DATA_ACTION);
                        intent.putExtra("data", stringBuilder.toString());
                        context.sendBroadcast(intent);
                    }
                }
            }

首先判断了下服务是不是读取服务，这一串UUID是蓝牙公共的。不用纠结我怎么知道。然后通过characteristic得到byte数组，转成String输出。

方式2(主动请求，这个用的比较少)

gatt.readCharacteristic(readCharacteristic);
对应回调
public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status)
解析就不再说了，

写数据

    /**
     * 写命令
     *
     * @param data
     */
    public void write(final String data) {
        if (!connectionState) {
            return;
        }
        final int charaProp = writeCharacteristic.getProperties();
        if ((charaProp | BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_NOTIFY) > 0) {
            mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(
                    readCharacteristic, true);
        }
        Log.e(TAG, "run: ");
        //如果该char可写
        if ((charaProp | BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITE) > 0) {
            //蓝牙传输具有字节限制的，一般一次发送的数据不超过20个字节。
            byte[] value = new byte[20];
            value[0] = (byte) 0x00;
            writeCharacteristic.setValue(value[0],
                    BluetoothGattCharacteristic.FORMAT_UINT8, 0);
            writeCharacteristic.setValue(hex2byte(data.getBytes()));
            mBluetoothGatt.writeCharacteristic(writeCharacteristic);
        }
    }

主要就是把你写的16进制字符转成byte数组，给writeCharacteristic 是指value。然后通过
mBluetoothGatt.writeCharacteristic(writeCharacteristic);写入。写入成功后会回调我上面说的
public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status）；方法

参考 https://blog.csdn.net/chenliqiang12345678/article/details/50504406
https://blog.csdn.net/lansefeiyang08/article/details/46482073
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