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Android 蓝牙开发（二）蓝牙Ble 开发（android4.3）

Android,蓝牙,Ble,中央和外围2016-07-19

一、ble简单介绍

BLE:  Bluetooth Low Energy,即蓝牙低功耗，它是一种技术，从蓝牙4.0开始支持。蓝牙低功耗芯片有两种模式：单模和双模。

  • 单模：只能执行低功耗协议栈，也就是只支持ble。
  • 双模：支持传统蓝牙以及ble的使用。

较传统蓝牙：传输速度更快，覆盖范围更广，安全性更高，

延迟更短，耗电低等优点。

关键术语和概念：

Gatt：(Generic Attribute Profile)—通用属性配置文件，用于在ble链路上发送和接收被称为“属性”的数据块。目前所有的ble应用都是基于GATT的。一个设备可以实现多个配置文件。

ble交互的桥梁是Service、Characteristic、Desciptor。

Characteristic：可以理解为一个数据类型，它包括一个value和0至多个对此characteristic的描述（Descriptor）。

Descriptor：对Characterisctic的描述，如范围、单位等。

Service：Characteristic的集合。它可以包含多个Characteristic。

一个ble终端可以包含多个Service，一个Service可以包含多个Characteristic，一个Characteristic包含一个value和多个Descriptor，一个Descriptor包含一个value。其中Characteristic比较重要，用的比较多。
这三部分都由UUID作为唯一标示符，以此区分。
UUID（Universally Unique Identifier），含义是通用唯一识别码，它是在一定范围内唯一的机器生成的标识符。标准的UUID格式为：xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx (8-4-4-4-12)。


ble中有四个角色：

广播者（Braodcaster）：广播发送者，是不可连接的设备。

观察者（Observer）：扫描广播，不能够启动连接。

广播者和观察者不能建立连接。应用：温度传感器和温度显示器。

外围（periphery）：广播发送者，可连接的设备，在单一链路层作为从机。

中央（central）：扫描广播，启动连接，在单一或多链路层作为主机。

中央和外围可以进行配对、连接、数据通信。应用：手机和手表。

网上说：（一个中央可以同时连接多个周边，但是一个周边只能连接一个中央。）

但是我测试周边可用连接多个中央设备，并且能正常通信。


二、Android 

注意：Android 4.3（API 18）引入ble相关接口。
相关类
目录：frameworks/base/core/java/android/bluetooth/
BluetoothGatt：中央使用和处理数据；
BluetoothGattCallback：中央的回调。

BluetoothGattServer：周边提供数据；

BluetoothGattServerCallback：周边的回调

BluetoothGattService：Gatt服务

BluetoothGattCharacteristic：Gatt特性

BluetoothGattDescriptor：Gatt描述

外围设备

主要步骤：

获取/打开周边（外围）

mGattServer = mBluetoothManager.openGattServer(mContext, callback);
//其中callback是一个MyGattServerCallback（继承了BluetoothGattServerCallback）对象。

初始化描述、特性和服务。

//描述: 
new BluetoothGattDescriptor(UUID.fromString(DESC_UUID), descPermissions);
//特性 :
final int properties = BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_READ
| BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITE  
| BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_NOTIFY; 
final int permissions = BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_READ;
| BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_WRITE;
new BluetoothGattCharacteristic(UUID.fromString(CHAR_UUID), properties, permissions);
gattChar.addDescriptor(gattDesc);

property 表示属性。permission 表示权限。这两个都和权限相关。

如果property未设置PROPERTY_READ，permission设置PERMISSION_READ，则中央设备readCharacteristic主动读取特征值方法返回false，此操作失败。

而如果property设置PROPERTY_READ，permission未设置PERMISSION_READ，则中央设备readCharacteristic主动读取特征值方法返回true，此操作成功，外围设备发送响应，中央设备受到响应 GATT_READ_NOT_PERMITTED。

所以说如果想要characteristic可读，则这两个都要设置。

PROPERTY_WRITE和PERMISSION_WRITE也和上面类似。

PROPERTY_NOTIFY 表示支持notification。

除此之外，还有WRITE_TYPE,

WRITE_TYPE_DEFAULT  中央设备写特征，默认由远程设备请求确认。

WRITE_TYPE_NO_RESPONSE   不需要请求确认

WRITE_TYPE_SIGNED写特征包括认证签名。

//服务：
BluetoothGattService bs = new BluetoothGattService( UUID.fromString(SERV_UUID),
BluetoothGattService.SERVICE_TYPE_PRIMARY);
bs.addCharacteristic(gattChar);

第二个参数为service type,

SERVICE_TYPE_PRIMARY   基础服务、主要服务。

SERVICE_TYPE_SECONDARY  辅助服务（由初级服务包含在内）。

BluetoothGattService 类中方法

addService(bluetoothGattService)，将辅助服务添加到主要服务中。

getIncludeedServices() 获取包含的服务列表。

getType() 获取服务的type。

getUuid() 获取服务的UUID。

添加服务

mGattServer.addService(bs);

设置广播数据

开始广播

这在android4.3没有提供，在android5.0才提供了设置广播数据，发送广告包等方法。我们开发是基于android4.3的，按理说我们是不可以作为外围设备的，不过我们framework以及底层都进行了修改，提供了这些方法，说以我们的android设备可以作为外围。

mGattServer.startAdvertising();//开始广播
mGattServer.stopAdvertising();//停止广播

收到central扫描请求，回应扫描请求。

这个不需要我们管理，此时会广播之前的设置的广播数据。

收到central连接请求，建立连接。

连接成功后 外围可以断开连接。

mGattServer.cancelConnection(device);

响应central发起的gatt服务发现请求，回应服务信息。

响应central发起的gatt特性发现请求，回应特性信息。

响应central发起的gatt描述发现请求，回应描述信息。

这三个不需要我们去操作，系统底层会处理。

对central的读写做响应。
回应特性值
更新特性值。

响应特征值：

MyGattServerCallback extends BluetoothGattServerCallback.
其中有几个常用的方法：
onConnectionStateChange(BluetoothDevice device, int status,  int newState)

监听设备连接状态。device远程设备，newStateble连接状态，只能为BluetoothProfile.STATE_CONNECTED和BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED。


onCharacteristicReadRequest(BluetoothDevice device,  int requestId, int offset,
BluetoothGattCharacteristic characteristic)
监听中心设备读Characteristic的请求，
requestId 请求的标识。
offset 特性值偏移量。
Characteristic  要读的特性。
此方法要求作出响应。
mGattServer.sendResponse(device, requestId,

BluetoothGatt.GATT_SUCCESS, offset, null);

最后一个参数可以设置传的数据，byte［］类型的。


onCharacteristicWriteRequest(BluetoothDevice device,  int requestId, BluetoothGattCharacteristic characteristic,

boolean preparedWrite, boolean responseNeeded, int offset, byte[] value)

监听中心设备写Characteristic的请求，

preparedWrite true则写操作必须排队等待稍后执行。
responseNeeded 是否需要响应。

value 写的数据。

需要响应则必须sendResponse.


更新特征值：

外围设备向中心设备不能发送数据，必须通过下面这个方法。

characteristic.setValue(res.getBytes());

mGattServer.notifyCharacteristicChanged(device,

                                        characteristic, false);

最后一个参数表示是否需要客户端确认。


中央设备

主要步骤：

搜索正在广播的外围设备。
发起扫描请求
这两步我们在上层只需要一步就可以了。
搜索ble设备 
//搜索附近所有的外围设备
mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
//搜索某些uuid的外围设备。
mBluetoothAdapter.startLeScan(uuid[] ,mLeScanCallback);
停止扫描
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);

监听扫描结果。

mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {

public void onLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord) {

}

};

device           搜索到的bye设备。

rssi                信号强度

scanRecord   远程设备广告记录的内容（蓝牙名称）

发起连接请求，获得中央。

mBluetoothGatt = device.connectGatt(mContext, false,mGattCallback);

第二个参数autoConnect  如果为false直接立即连接。

true  等待远程设备可用时（在范围内，。。）连接。并不是断开后重新连接。
第三个参数 Gatt callback。

private BluetoothGattCallback mGattCallback = new BluetoothGattCallback() {};

连接成功后，发送 gatt服务发现请求。

//连接状态改变回调
onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState){
 if(newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED){
    //连接成功后，发送发现服务请求。
  mBluetoothGatt.discoverServices();
 }
}
//发现服务回调。
public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
 if(status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS){
  //发现成功后，则可以通过下面方法获取service 列表。
  mBluetoothGatt.getServices();
 }
}

获得Characteristic和Descriptor。
gattSer.getCharacteristics();
gattChar.getDescriptors();

通过获取的特性值，可以进行下操作：

写入特性值

读取特性值

订阅特性值。

写入：

characteristic.setValue(data.getBytes());

mBluetoothGatt.writeCharacteristic(characteristic);
此时 外围设备会收到回调 onCharacteristicWriteRequest
外围设备回应 mGattServer.sendResponse
中央设备收到响应，回调
onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt,

BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) 

读取：
mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic);
外围设备回调 onCharacteristicReadRequest
并响应此请求 sendResponse
中央设备收到响应回调
onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status)
订阅：
setCharacteristicNotification(characteristic, true);
当指定Characteristic值发生变化时，是否接收通知。
当设为true，并且Characteristic发生变化时，回调方法：
onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt,   BluetoothGattCharacteristic characteristic)

通过参数characteristic，可获得getValue获得其中的内容。

中央设备的其他一些方法

readDescriptor(descriptor)  读取描述

writeDescriptor(descriptor)  写描述

readRemoteRssi()            读取连接设备的rssi。

disconnect();       断开bel连接。

close();                 关闭中央设备。（不用时及时关闭，否则有的手机重连连不上。）