利用CoreBluetooth原生框架做蓝牙4.0开发

简介

最近做了一个智能门锁利用蓝牙与app交互的项目。整理一下相关蓝牙知识。下面要讲的是利用原生<CoreBluetooth.framework>框架封装demo，且支持蓝牙4.0。蓝牙官方文档

背景

蓝牙分为两种形式： 1）中心者模式 2）管理者模式，一般绝大部分我们都是使用第一种模式，中心者模式是我们手机作为主机，连接蓝牙外设，而管理者模式是我们手机自己作为外设，自己创建服务和特征，然后有其他的设备连接我们的手机。

接下来我们就是围绕第一种模式：中心者模式来讲解。

步骤

蓝牙连接可以大致分为以下几个步骤：
1.建立一个Central Manager实例进行蓝牙管理
2.搜索外围设备
3.连接外围设备
4.获得外围设备的服务
5.获得服务的特征
6.从外围设备读数据、给外围设备发送数据

简言之：就是我们的app创建一个蓝牙中心管理者对象，调用SDK的方法去搜索周围可发现的设备，搜索成功并发现有可用的设备后，进行连接，连接成功后再获取设备的服务与特征，最后进行数据的交互。
疑问：什么是服务？什么是特征？
下面用一张图进行讲解~

各层级关系

简言之：就是一个外设有几个服务，每一个服务又有几个特征，我们可以通过服务判断这个外设是不是我们要连接的外设，通过特征获取想要的数据。在特征有一个叫做UUID的属性，这个属性可以作为判断该特征是否是我们想要的特征的依据，这个跟硬件工程师要对接好UUID的值。

代码

在.h文件中定义一些全局属性：

//中心管理者
@property (nonatomic, strong) CBCentralManager *centralManager;
//外围设备
@property (nonatomic, strong) CBPeripheral *peripheral;
//读取设备信息的特征
@property (nonatomic, strong) CBCharacteristic *readCharteristic;
//收取消息的特征
@property (nonatomic, strong) CBCharacteristic *notifyCharteristic;
//发送消息的特征
@property (nonatomic, strong) CBCharacteristic *writeCharacteristic;

首先，我们要创建一个中心管理者单例

  //queue中传入nil默认就是在主线程
  self.centralManager = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self queue:nil options:nil];
  //设置代理
  self.centralManager.delegate = self;

实例化一个中心管理者之后，会自动调用下面代理方法：

-(void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central{
    
    switch (central.state) {
            
        case CBManagerStatePoweredOff:{
   
            NSLog(@"蓝牙关闭")；
            break;
            
        case CBManagerStatePoweredOn:{
            NSLog(@"蓝牙已打开");
            [central scanForPeripheralsWithServices:nil options:nil];
        }
            break;
            
        case CBManagerStateResetting:

            break;

        case CBManagerStateUnauthorized:
            NSLog(@"系统蓝未被授权");
            break;

        case CBManagerStateUnknown:
            NSLog(@"系统蓝牙当前状态不明确");
            break;

        case CBManagerStateUnsupported:
             NSLog(@"系统蓝牙设备不支持");
            break;
            
        default:
            break;     
    }  
}

这个代理方法是判断系统的蓝牙状态，如果蓝牙已经打开，则调用下面的代码：

 //在给services和options都传入nil则是代表扫描所有条件的外围设备
 [central scanForPeripheralsWithServices:nil options:nil];

当扫描到外围设备后，会调用下面这个代理方法：（扫描到多少个外设就执行多少次）

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central // 中心管理
didDiscoverPeripheral:(nonnull CBPeripheral *)peripheral  // 外设
advertisementData:(nonnull NSDictionary<NSString *,id> *)advertisementData // 外设携带的数据 
RSSI:(nonnull NSNumber *)RSSI// 外设发出的蓝牙信号强度
{
         //注意：这里可以获取到扫描到外设的Mac地址，
         NSString *mac = advertisementData[@"kCBAdvDataManufacturerData"]
        //这里也可以过滤掉不需要的服务
        //接下来可以把我们想要连接的Mac地址与扫描到的外设的Mac地址进行匹配，如果一致就获取
            if ([self.peripheralMac isEqualToString:mac]) {
                   //这里就是我们要连接的外设
                   //获取外部设备
                   self.peripheral = peripheral;
                   //用中心管理者去调用连接获取到的外设的方法
                   [self.centralManager connectPeripheral:peripheral options:nil];    
                   //停止搜索
                   [self.centralManager stopScan];
            }
}

注意：代理方法是不会直接给我们返回外设的Mac地址的，我们可以通过advertisementData[@"kCBAdvDataManufacturerData"]去得到Mac地址，这个要跟硬件工程师沟通好怎么返回，以什么形式去返回。

连接成功后会自动执行下面这个代理方法：

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral{

    //获取到已经连接上的外设之后，设置代理
    self.peripheral.delegate = self;
    //用外设去获取服务
    [peripheral discoverServices:nil];
}

如果连接失败，会调用下面这个方法：

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error{
    NSLog(@"连接失败%@",error.localizedDescription);
}

如果两个已经上的设置突然断开了连接，会自动调用下面的方法：

- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error
        //这种情况一般是，你蓝牙不稳定或者蓝牙断开等一些外部环境问题
        NSLog(@"已经断开蓝牙连接");
{

连接外设成功并调用获取外设服务的方法后，获取外设服务成功后会调用下面的方法：

- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error{

   for (CBService *service in peripheral.services){
        NSLog(@"外设服务号：%@",service.UUID.UUIDString);
        if ([service.UUID.UUIDString isEqualToString:kServiceUUID]) {
            //外围设备查找指定服务中的特征，characteristics为nil，表示寻找所有特征
            [peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
            break;
        }
        
    }
}

当获取外设服务的特征成功后，自动执行下面的代理方法：在这个方法中，就根据

-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error{

//kWriteCharacteristicUUID、kNotifyCharacteristicUUID、kReadCharacteristicUUID是与硬件对接好的特征的UUID，
 for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics)
        
    {
        //写入特征
        if ([characteristic.UUID.UUIDString isEqualToString:kWriteCharacteristicUUID]  ) {
            
            self.writeCharacteristic = characteristic;
        }
        //通知特征
        if ([characteristic.UUID.UUIDString isEqualToString:kNotifyCharacteristicUUID]) {
            
            self.notifyCharteristic = characteristic;
            /* 设置是否向特征订阅数据实时通知，YES表示会实时多次会调用代理方法读取数据 */
             [peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:characteristic];
        }
        //读取特征
        if ([characteristic.UUID.UUIDString isEqualToString:kReadCharacteristicUUID]) {
            
            self.readCharteristic = characteristic;
            /* 读取特征的数据，调用此方法后会调用一次代理方法读取数据 */
            [peripheral readValueForCharacteristic:characteristic];
        }
        
    }
}

注意：kWriteCharacteristicUUID、kNotifyCharacteristicUUID、kReadCharacteristicUUID是与硬件对接好的特征的UUID，用来判断是不是我们想要的特征，这里分为写入特征、读取特征、通知特征，分别是代表app想设备发送信息、app从设备获取信息、app获取设备的信息。

来到这里就已经获取到我们想要的特征了，接下来我们开始最后一步，写入信息和读取信息了。
下面的这个代理方法是，设备所有的数据都是从中这个代理方法返回的：

- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error{
   
      //从我们想要的特征中获取返回的数据
      if ([self.notifyCharteristic isEqual:characteristic]) {
           NSLog(@"设备爱返回的数据：%@",characteristic.value);
       }

}

当我们想向设备写入数据的时候，调用下面这个方法：

 if(self.characteristic.properties & CBCharacteristicPropertyWriteWithoutResponse)
    {
        //手机向外设发送数据，写数据
        [self.peripheral writeValue:data forCharacteristic:self.characteristic type:CBCharacteristicWriteWithResponse];
}

注意：这里写入的data是一个二进制形式

写到这里就结束了，上面就是讲解了开头的6个步骤的实现方法，利用原生的api去封装一个蓝牙通讯的SDK不难，关键是这个蓝牙通讯的SDK结合自己的项目穿插各种逻辑的时候，就需要谨慎思考了。

谢谢~