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随着物联网时代的到来,越来越多的智能硬件设备开始流行起来,比如智能手环、心率检测仪、以及各式各样的智能家具和玩具类产品。安卓4.3(API 18)为BLE的核心功能提供平台支持和API,App可以利用它来发现设备、查询服务和读写特性。相比传统的蓝牙,BLE更显著的特点是低功耗。本文主要讲解Android低功耗蓝牙的api使用以及蓝牙扫描、连接、发送数据、接收数据等一系列操作,并主要介绍本人封装的BleLib蓝牙库,非常适合蓝牙初学者使用,只需要一行代码注入就OK了,而且用法也极其简单,下面会专门讲解BleLib库的使用。目录
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原生API的详细讲解
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BleLib库的优点
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如何使用该库
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BleLib库的详细分析
废话不说,先来看下Demo中的效果图:
一、原生API的详细讲解
在BLE协议中,有两个角色,周边(Periphery)和中央(Central);周边是数据提供者,中央是数据使用/处理者,一个中央可以同时连接多个周边,但是一个周边某一时刻只能连接一个中央。 首先使用蓝牙就不得不说BluetoothGatt和BluetoothGattCallback这两个类,该类继承自BluetoothProfile,BluetoothGatt作为中央来使用和处理数据,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,BluetoothGattCallback返回中央的状态和周边提供的数据。
1. 蓝牙开发流程:
我们蓝牙操作的主要目的就是为了拿到中央BluetoothGatt这个对象,进而进行接下来的所有一系列操作,如下:
1.先拿到BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);2.再拿到BluetoothAdapt btAdapter = bluetoothManager.getAdapter();3.开始扫描:btAdapter.startLeScan( BluetoothAdapter.LeScanCallback);4.从LeScanCallback中得到BluetoothDevice public void onLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {…..}5.用BluetoothDevice得到BluetoothGatt:gatt = device.connectGatt(this, true, gattCallback);复制代码
这时总算拿到中央BluetoothGatt了,它有很多的方法,调用这些方法,你就可以通过BluetoothGattCallback和周边BluetoothGattServer交互了。
2. 主要类的大致理解:
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BluetoothProfile: 一个通用的规范,按照这个规范来收发数据。
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BluetoothManager:通过BluetoothManager来获取BluetoothAdapter
如:BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);复制代码
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BluetoothAdapter:一个Android系统只有一个BluetoothAdapter ,通过BluetoothManager 获取
BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();复制代码
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BluetoothGattDescriptor:可以看成是描述符,对Characteristic的描述,包括范围、计量单位等。
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BluetoothGattService:服务,Characteristic的集合。
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BluetoothGattCallback:已经连接上设备,对设备的某些操作后返回的结果。这里必须提醒下,已经连接上设备后的才可以返回,没有返回的认真看看有没有连接上设备。
private BluetoothGattCallback GattCallback = new BluetoothGattCallback() { // 这里有9个要实现的方法,看情况要实现那些,用到那些就实现那些 public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState){}; public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status){ }; }; BluetoothDevice device = mBluetoothAdapter.getRemoteDevice(address); BluetoothGatt gatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);复制代码
3. 上面所说的9个要实现的方法,所对应蓝牙交互的主要对应关系:
(1) notification对应onCharacteristicChanged;
gatt.setCharacteristicNotification(characteristic, true);复制代码
该方法一般是在发现服务后,进行设置的,设置该方法的目的是让硬件在数据改变的时候,发送数据给app,app则通过onCharacteristicChanged方法回调给用户,从参数中可获取到回调回来的数据。
(2) readCharacteristic对应onCharacteristicRead;
gatt.readCharacteristic(characteristic);复制代码
(3) writeCharacteristic对应onCharacteristicWrite;
gatt.wirteCharacteristic(mCurrentcharacteristic);复制代码
(4) 连接蓝牙或者断开蓝牙 对应 onConnectionStateChange;
bluetoothDevice.connectGatt(this, false, mGattCallback);或gatt.disconnect();(断开连接后务必记得gatt.close();)复制代码
(5) readDescriptor对应onDescriptorRead;
gatt.readDescriptor(descriptor);复制代码
(6) writeDescriptor对应onDescriptorWrite;
gatt.writeDescriptor(descriptor);复制代码
(7) readRemoteRssi对应onReadRemoteRssi;
gatt.readRemoteRssi();复制代码
(8) executeReliableWrite对应onReliableWriteCompleted;
gatt.executeReliableWrite();复制代码
(9) discoverServices对应onServicesDiscovered
gatt.discoverServices();复制代码
开启蓝牙所具备的权限:
复制代码
如果 android.hardware.bluetooth_le设置为false,可以安装在不支持的设备上使用,判断是否支持蓝牙4.0用以下代码就可以了,如:
if (!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) { Toast.makeText(this, “设备不支持蓝牙4.0”, Toast.LENGTH_SHORT).show(); finish(); }复制代码
对蓝牙的启动关闭操作:
1、利用系统默认开启蓝牙对话框
if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) { Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE); startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT); }复制代码
2、后台打开蓝牙,不做任何提示,这个也可以用来自定义打开蓝牙对话框啦
mBluetoothAdapter.enable();复制代码
3、后台关闭蓝牙
mBluetoothAdapter.disable();复制代码
二、BleLib库的优点
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最简洁的植入(近乎一行代码)
private void initBle() { mBle = Ble.options() .setLogBleExceptions(true)//设置是否输出打印蓝牙日志(非正式打包请设置为true,以便于调试) .setThrowBleException(true)//设置是否抛出蓝牙异常 .setAutoConnect(true)//设置是否自动连接 .setConnectFailedRetryCount(3) .setConnectTimeout(10 * 1000)//设置连接超时时长(默认10*1000 ms) .setScanPeriod(12 * 1000)//设置扫描时长(默认10*1000 ms) .setUuid_service(UUID.fromString("0000fee9-0000-1000-8000-00805f9b34fb"))//主服务的uuid .setUuid_write_cha(UUID.fromString("d44bc439-abfd-45a2-b575-925416129600"))//可写特征的uuid .create(getApplicationContext()); } 复制代码
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最大程度简化了代码量
有对比才有伤害,那就来看下原生api调用蓝牙流程和该库之间的对比:
例如扫描设备
原生API写法:
private void scanLeDevice(final boolean enable) { if (enable) { // 经过预定扫描期后停止扫描 mHandler.postDelayed(new Runnable() { @Override public void run() { mScanning = false; mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback); } }, SCAN_PERIOD); mScanning = true; mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback); } else { mScanning = false; mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback); } ... } 然后在mLeScanCallback的回调中拿到扫描结果: // Device scan callback. private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() { @Override public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) { runOnUiThread(new Runnable() { @Override public void run() { ... } }); } 复制代码
BleLib中扫描的写法:
mBle.startScan(scanCallback);回调结果:BleScanCallbackscanCallback = new BleScanCallback () { @Override public void onLeScan(final BleDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) { ... } } };复制代码
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提供了独一无二的OTA升级接口(即蓝牙硬件进行更新升级的接口)
这绝对是其他蓝牙库所没有的,具体API请看下面的库使用步骤复制代码
三、如何使用该库
首先buidl.gradle中添加依赖(最新版本请参阅Demo中的README文件):
compile 'cn.com.superLei:blelibrary:2.5.2-beta'复制代码
1. 初始化蓝牙(动态授权蓝牙操作权限、打开蓝牙、判断设备是否支持蓝牙等操作请看DEMO)
private void initBle() { mBle = Ble.options() .setLogBleExceptions(true)//设置是否输出打印蓝牙日志(非正式打包请设置为true,以便于调试) .setThrowBleException(true)//设置是否抛出蓝牙异常 .setAutoConnect(true)//设置是否自动连接 .setConnectFailedRetryCount(3)//设置连接失败的重试次数 .setConnectTimeout(10 * 1000)//设置连接超时时长(默认10*1000 ms) .setScanPeriod(12 * 1000)//设置扫描时长(默认10*1000 ms) .setUuid_service(UUID.fromString("0000fee9-0000-1000-8000-00805f9b34fb"))//主服务的uuid .setUuid_write_cha(UUID.fromString("d44bc439-abfd-45a2-b575-925416129600"))//可写特征的uuid .create(getApplicationContext()); } 复制代码
2. 扫描周边设备
mBle.startScan(scanCallback);//扫描回调BleScanCallbackscanCallback = new BleScanCallback () { @Override public void onLeScan(final BleDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) { ... //获取到蓝牙设备对象,根据自身需求进行操作(库中已进行相同设备的过滤) } };复制代码
3.开始连接
mBle.connect(device, connectCallback); //连接回调private BleConnCallbackconnectCallback = new BleConnCallback () { @Override public void onConnectionChanged(BleDevice device) { if (device.isConnected()) { //连接成功之后设置通知(切记,很重要) setNotify(device); } Log.e(TAG, "onConnectionChanged: " + device.isConnected()); } @Override public void onConnectException(BleDevice device, int errorCode) { super.onConnectException(device, errorCode); Toast.makeText(BleActivity.this, "连接异常,异常状态码:" + errorCode, Toast.LENGTH_SHORT).show(); } };复制代码
连接异常状态码可参阅该项目的
4.设置通知及回调
private void setNotify(BleDevice device) { /*连接成功后,设置通知*/ mBle.startNotify(device, new BleNotiftCallback() { @Override public void onChanged(BleDevice device, BluetoothGattCharacteristic characteristic) { Log.e(TAG, "onChanged: 表示返回硬件MCU发来的数据"+Arrays.toString(characteristic.getValue())); } @Override public void onReady(BleDevice device) { Log.e(TAG, "onReady: 表示一切准备就绪,可以进行读写(发送数据或者读取数据)的标志"); } @Override public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt) { Log.e(TAG, "onServicesDiscovered is success "); } @Override public void onNotifySuccess(BluetoothGatt gatt) { Log.e(TAG, "onNotifySuccess is success "); } }); }复制代码
当收到onChanged(BluetoothGattCharacteristic characteristic)回调时,则说明蓝牙设备的数据发生改变了,通知程序作出改变。还有很多回调,他们对应的情况不懂得可以参考上面的原生API的详细讲解。
5.读取远程Rssi
mBle.readRssi(mBle.getConnetedDevices().get(0), new BleReadRssiCallback() { @Override public void onReadRssiSuccess(int rssi) { super.onReadRssiSuccess(rssi); Log.e(TAG, "onReadRssiSuccess: " + rssi); Toast.makeText(BleActivity.this, "onReadRssiSuccess:"+ rssi, Toast.LENGTH_SHORT).show(); } });复制代码
6.主动读取数据
public void read(BleDevice device) { boolean result = mBle.read(device, new BleReadCallback() { @Override public void onReadSuccess(BluetoothGattCharacteristic characteristic) { super.onReadSuccess(characteristic); byte[] data = characteristic.getValue(); Log.w(TAG, "onReadSuccess: " + Arrays.toString(data)); } }); if (!result) { Log.d(TAG, "读取数据失败!"); }复制代码
7.写入数据
boolean result = mBle.write(device, changeLevelInner(), new BleWriteCallback() { @Override public void onWriteSuccess(BluetoothGattCharacteristic characteristic) { Toast.makeText(BleActivity.this, "发送数据成功", Toast.LENGTH_SHORT).show(); } }); if (!result) { Log.e(TAG, "changeLevelInner: " + "发送数据失败!"); }复制代码
8.发送大数据包(如:文件等)
try { //获取整个文件的总字节 byte[]data = toByteArray(getAssets().open("WhiteChristmas.bin")); //发送大数据量的包(参数请查阅Demo Code) mBle.writeEntity(mBle.getConnetedDevices().get(0), data, 20, 50, new BleWriteEntityCallback() { @Override public void onWriteSuccess() { L.e("writeEntity", "onWriteSuccess"); } @Override public void onWriteFailed() { L.e("writeEntity", "onWriteFailed"); } }); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }复制代码
9.设置MTU(BLE4.2)
if(Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP){ //此处第二个参数 不是特定的 比如你也可以设置500 但是如果设备不支持500个字节则会返回最大支持数 mBle.setMTU(mBle.getConnetedDevices().get(0).getBleAddress(), 250, new BleMtuCallback() { @Override public void onMtuChanged(BleDevice device, int mtu, int status) { super.onMtuChanged(device, mtu, status); ToastUtil.showToast("最大支持MTU:"+mtu); } }); }else { ToastUtil.showToast("设备不支持MTU"); }复制代码
10.OTA升级
//找到你需要升级文件的路径(一般情况都是保存再服务器上,一旦有更新会自动提示,然后APP下载并保存到本地,生成对应的file对象)File file = new File(...);//读写SD卡权限,此处略(6.0及以上需添加)OtaManager mOtaManager = new OtaManager(BleActivity.this);boolean result = mOtaManager.startOtaUpdate(file, (BleDevice) mBle.getConnetedDevices().get(0), mBle);Log.e("OTA升级结果:", result + "");复制代码
四、BleLib库封装的详细分析
分析之前先来张BleLib库API的结构图供大家参考(下图是1.x库的结构,API名称部分与当前有点不同):
1、我们先来看一下该库的结构,以及每个类的作用。如下图:
Ble:
该类提供了几乎所有你需要用到的方法,包括蓝牙扫描、连接、断开、蓝牙当前连接状态等等,管理了蓝牙操作的所有接口和方法。
BleDevice:
该类的主要是来描述并记录蓝牙的属性和状态,如记录蓝牙名称、蓝牙MAC地址、蓝牙别名(即修改之后的名称)、蓝牙连接状态等。
BleStatus:
该类是蓝牙状态类,定义了蓝牙扫描、连接、通知使能、发送、接收等状态的常量值(连接异常等状态码可参考该类)
BluetoothLeService:
该类是最重要的一个核心蓝牙处理类,主要是蓝牙操作中用到的各个方法的实现类,是整个蓝牙的核心功能实现,Ble是对外提供所有蓝牙操作接口的管理类。
在此要注意一些细节,比如大多数设备扫描的时候会重复扫描到相同蓝牙设备,必须要进行过滤,开发应用时,必须还要进行产品过滤,比如通过设备的广播包过滤,或者通过设备名过滤都是可以的,如下(注意:要根据自己产品提供的广播包进行过滤,下图是我们自己产品的):
/** * Verify the product broadcast parameters * @param data Parameter data * @return Whether the match */public static boolean matchProduct(byte[] data) { if (data == null || data.length <= 0) { return false; } int i = 0; do { // Read packet size int len = data[i++] & 0xff; if (len > 0) { // Read packet data byte[] d = new byte[len]; int j = 0; do { d[j++] = data[i++]; } while (j < len); // Authentication Type and Length if (d.length > BROADCAST_SPECIFIC_PRODUCT.length && (d[0] & 0xFF) == BLE_GAP_AD_TYPE_MANUFACTURER_SPECIFIC_DATA) { // Matching product parameters boolean passed = true; for (int x = 0; x < BROADCAST_SPECIFIC_PRODUCT.length; x++) { passed = passed && d[x + 1] == BROADCAST_SPECIFIC_PRODUCT[x]; } //Match successful if (passed) { return true; } } } } while (i < data.length); return false;}复制代码
OK,要注意的细节问题已经介绍的差不多了,如果感兴趣的朋友可以去应用该库到自己的项目中。文章末尾顺带宣传下自己的一个Android开源库分享的小程序,当前版本暂时只有Android的开源库分享,后续会增加Java、iOS、前端等不同语言的分类,感兴趣的可以去关注下我们的小程序,小程序源码地址:。请扫描这个二维码登陆GitClub小程序参观。