Android 蓝牙开发（2）——低功耗蓝牙

2022-08-21 14:37:39

低功耗蓝牙官方文档

本文章是参考官网，然后加入自己实践中的理解完成！没有看上一篇的读者，可以先阅读一下前一篇，这是一个系列。
官网地址：https://developer.android.com/guide/topics/connectivity/bluetooth-le

Android 4.3 （API 18 ）引入了低功耗蓝牙，应用可以查询周围设备、查询设备的服务、传输信息。

关键术语和概念

通用属性配置文件（GATT Generic Attribute Profile）

GATT 配置文件是一种传输数据规范，用于在 BLE 链路上发送和接受被称为属性的短数据的通用规范。目前所有低功耗应用配置文件基本都是基于 GATT
Bluetooth SIG (蓝牙技术联盟)

是为低功耗设备定义了许多配置文件。配置文件是设备在特定应用程序中的工作方式的规范。设备可以实现多个配置文件。例如，设备可以包含心率监测器和电池水平检测器。

定义规范的
属性协议（ATT Attribute Protocol）

GATT 是建立在属性协议（ATT）之上的。也被称为 GATT/ATT 。ATT 经过优化，可在 BLE 设备上使用。为此，它使用了尽可能少的字节。每个属性由通用唯一标识符（UUID）来唯一标识。ATT 传输的属性被格式化为特征和服务
特征

特征包含单个值和描述特征值的 0 ~ n 个描述符。特征值可以被称为类型。类似于类。（是在和 BLE 设备进行通信的时候主要的操作内容）
描述符

是用来定义特征值的已定义属性。用来描述特征值的。例如：描述符可以指定人类可读的描述，特征值的可接受范围或者特征值特定的度量单位
服务

服务中包含一系列的特征值。例如，我们可以使用名为 “心率监测器”的服务，其中包括"心率测量"等特征。可以在 bluetooh.org 上找到基于 GATT 的现有配置文件的服务的列表。

角色和责任

Android 设备和 BLE 设备交互时应用的角色和职责

*与外围设备。
GATT 服务器和 GATT 客户端。确定了两个设备建立连接后如何进行相互通信

BLE 权限

应用在使用蓝牙设备的时候必须要声明蓝牙权限 BLUETOOTH 需要这个权限才可以进行蓝牙通信，例如：请求连接、接受连接、和传输数据。

如果还需要发现或者操作蓝牙设置，则需要声明 BLUETOOTH_ADMIN 权限。使用这个权限的前提是要有 BLUETOOTH 权限。

如果要声明我们的应用仅适用于支持 BLE 的设备，需要清单文件中做如下声明

<uses-feature android:name = "android.hardware.bluetooth_le" android:required = true />

如果我们希望我们的应用程序在不支持 BLE 的设备上也可以运行的时候，只需要将 true 修改成 false 就可以了。

还可以在代码中作出判断

if(!getPackageManager().hasSystemFeature(PackgeManger.FEATURE_BLUETOOTH_LE)){
    // 不支持 BLE 设备
}

BLE 通常和位置有关系，因此还需要声明位置权限 ACCESS_COARSE_LOCATION 或者 ACCESS_FINE_LOCATION 没有这些权限扫描将不会返回任何结果。

设置 BLE

获得 BluetoothAdapter

BluetoothAdapter 代表设备自己的蓝牙适配器，整个系统只有一个蓝牙适配器，我们的应用程序可以使用此对象与其交互。

这里的获取方法是通过 BluetoothManager 来获取的
```
BluetoothManager bluetoothManger = getSystemSerive(Context.BULETOOTH_SERVIcE);
BluetoothAdapter bluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
```
启用蓝牙设备

其实这些和普通蓝牙的启动都是一样的。

isEnable() 查看当前是否启用了蓝牙

通过 BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE 来启动

查找 BLE 设备

这一点和发现普通的蓝牙设备是不一样的

// 通过 Adapter 的 startLeScan(callBack); 方法来开启扫描
// 如果我们有指定的蓝牙设备可以使用
sartLeScan(UUID[],BluetoothAdapter.LeScanCallBakc) 通过 UUID 来指定 BLe
// 这个方法已经过时了，官方文档最新支持的扫描蓝牙的方法是通过一个专门的对象 BluetoothLeScanner 用来开启扫描低功耗蓝牙
BluetoothLeScanner scanner = bluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();
// 这个方法可以有参数，用来过滤要扫描的低功耗蓝牙的，具体的后面讲
scanner.startScan();

只能单独扫描普通蓝牙设备或者 BLE 设备，没有方法同时执行

连接到 GATT 服务器

与 BLE 设备通信，第一步就是要连接到它，就是连接到该设备的 GATT 服务。使用方法 connectGatt()有三个参数：Context 对象 autoConnect （表示是否在可用的时候自己连接到 BLE 设备）还有一个回调，所有的交互都在这个回调里面完成。

调用这个方法会返回一个 BluetoothGatt对象，通过这个对象进行和 BLE 设备的交互。交互的结果会在回调方法中触发。

public class BluetoothLeService extends Service{
    private final static String TAG = BluetoothLeService.class.getSimpleName();
    private BluetoothManger bluetoothManger;
    private BluetoothAdapter bluetoothAdapter;
    private String bluetoothDeviceAddress;
    private BluetoothGatt bluetoothGatt;
    private int connectionState = STATE_DISCONNECTED;
    
    private static final int STATE_DISCONNECTED = 0;
    private static final int STATE_CONNETING = 1;
    private static final int STATE_CONNECTED = 2;
    
    public final static String ACTION_GATT_CONNECTED = "com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_CONNECTED";
    public final static String ACTION_GATT_DISCONNECTED = "com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_DISCONNECTED";
    public final static String ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED = "com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED";
    public final satic String ACTION_DATA_AVAILABLE = "com.example.bluetooth.le.ACTION_DATA_AVAILABLE";
    public final static String EXTRA_DATA = "com.example.bluetooth.le.EXTRA_DATA";
    
    public final static UUID UUID_HEART_RATE_MEASUREMENT = UUID.formString(SampleGattAttributes.HEART_RATE_MEASURMENT);
    
    private final BluetoothGattCallback gattCallback = new BluetoothGattCallback(){
        // 你的*设备连接上 ble 设备后，会回调这个这方法。
        @Override
        public viod onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt,int status,int newState){
            String intenAction;
            if(newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED){
                intentaction = ACTION_GATT_CONNECTED;
                connectionState = STATE_CONNECTED;
                broadcastUpdate(intentAction);
                // 连接上后，紧接着就是要寻找里面 Service
                bluetoothGatt.discoverServices();
            }else if(newState = BluetoothProfile.STATE_STATE_DISCONNECTED{
                intentAction = ACTION_GATT_DISCONNECTED;
                connectionState = STATE_DISCONNECTED;
                broadcastUpdate(intentAction);
                
            }
           
        }
        @Override
        // service 发现后就会触发这个方法，然后你就需要找到你和 ble 约定好的 service
        public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt,int status){
            if(status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS){
                broadcastUpdate(ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED);
            }            
        }
        
        public void onCharacteristicREad(。。。){
                         
        } 
        .......
                 
        
        
    }
    
}

当触发特定的回调的时候，会调用适当的 broadcastUpdate() 辅助方法并向其传递操作。具体的数据解析格式是根据配置文件规范执行的（是你和你的BLE 设备共同约定好的规范）

大体的过程中：开启连接，然后会触发对应的连接回调，然后发现服务，触发发现服务回调，获取服务内部的特征值，对其读写命令（和 BLE 共同约束的规范）。就是这么一个过程，很简单。

读 BLE 属性

一旦我们的 Android 设备连接到了 GATT 服务器并发现了服务，我们就可以在支持的位置读取或者写入属性了。

完成后要记得关闭设备 bluetoothGatt.close();

关于蓝牙框架的一个库：https://github.com/Alex-Jerry/Android-BLE