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低功耗蓝牙 BLE 通讯篇

继续研究安卓上面蓝牙BLE编程,一部安卓设备模拟服务端,一部安卓手机模拟客户端,看着官方文档摸索如何用BLE在两部安卓设备之间交换数据。

0.客户端与服务端连接

在客户端通过扫描得到了服务端的BluetoothDevice对象之后,在BluetoothGattCallback对象里面定义以下回调:

@Override
public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
    if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS
            && newState == BluetoothGatt.STATE_CONNECTED){
        //通知服务端准备服务
        gatt.discoverServices();
    }
}

即连接上之后立即扫描服务端服务,服务端准备就绪之后,会在客户端触发以下回调:

@Override
public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
    //这里可以通过gatt获取到BluetoothGattService对象
    //通过BluetoothGattService可以获取BluetoothGattCharacteristic对象
}

至此,客户端与服务端的通讯必要对象就准备完毕了。

1.客户端向服务端发送数据

  • writeCharacteristic向服务端发送数据

客户端:

//data为byte[]数组,大小不能超过512Byte
characteristic.setValue(data);
//characteristic为要更新的BluetoothGattCharacteristic对象
writeCharacteristic(BluetoothGattCharacteristic)

方法来发送一个更新Characteristic的请求。
服务端会触发

onCharacteristicWriteRequest(BluetoothDevice device, int requestId, BluetoothGattCharacteristic characteristic, boolean preparedWrite, boolean responseNeeded, int offset, byte[] value){
    //characteristic为要更新的BluetoothGattCharacteristic,但是其中的value并不是要更新的value
    //value才是新的值,客户端发送的数值
    characteristic.setValue(value);//服务端和客户端同步
    //要告诉客户端数据已经更新了
    //server是BluetoothGattServer实例
    server.sendResponse(device,requestId, BluetoothGatt.GATT_SUCCESS,offset,value);
}

接着,会在客户端触发

onCharacteristicWrite (BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status){
    //如果在writeCharacteristic方法之前调用了
    //BluetoothGatt对象的beginReliableWrite()方法
    //此时服务端不会触发上述方法,但是会返回收到的数据
    //可以用之前的value在这里和characteristic的value比较,相同则数据完整
    //调用executeReliableWrite()才会触发服务端的回调
    //do Something...
}

至此,客户端向服务端发送数据的流程结束。

2.服务端向客户端发送数据

  • notifyCharacteristicChanged向客户端发送数据

首先在客户端注册characteristic的变化监听

gatt.setCharacteristicNotification(characteristic,true);

之后实现回调:

public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
    Log.d("WDS","Notify");
    //characteristic已经是更改后的了,直接读取value即可
    Log.d("WDS",new String(characteristic.getValue()));
    //doSomething...
}

客户端即可收到服务端的特性改变通知。
服务端要通知的时候:

characteristic.setValue("2256".getBytes());
//server是BluetoothGattServer实例,device为客户端对象
server.notifyCharacteristicChanged(device,characteristic,true);

客户端获取到通知之后,会触发服务端的回调:

@Override
public void onNotificationSent(BluetoothDevice device, int status) {
    if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS){
        //通知发送成功
    }
}

至此,服务端向客户端发送数据的流程结束。

由于某些原因,直接下载gradle文件很容易失败。我们可以手动下载工程对应版本的gradle文件
之后打开

C:\Users\用户名\.gradle\wrapper\dists\gradle-x.x-all\一串数字字母文件夹\ 

然后将下载的zip包放进去(不用改名)
重启Android Studio即可正常分析、编译工程了~

最近忙着折腾智能手表Android Wear2.0的开发,由于国内用不了play服务,所以谷歌为wear提供的一套和手机通信的API都不能用。为了在手机和手表之间传递数据,我不得不考虑使用蓝牙来建立手机和手表之间的通讯。在这个过程中被坑了许多次,所以记录下来方便自己查阅。
(PS: 国内有的教程使用的API已被弃用,许多东西是我自己看着官方文档总结出来的,如有不对的地方请帮我指出来。)


1.准备工作

工欲善其事,必先利其器。Android Wear2.0时的目标SDK版本已经在23以上了,安卓在6.0的时候加入了运行时权限系统,所以想开发蓝牙客户端的第一步,就是拿到应用所需要的必要权限。

需要的权限如下:

  • android.permission.BLUETOOTH
  • android.permission.BLUETOOTH_ADMIN
  • android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION

对于前两个权限,比较好理解,一个用于连接蓝牙设备,一个用于搜索蓝牙设备。可是这最后一个模糊地理位置权限是什么鬼?原来谷歌认为扫描周围蓝牙4.0设备可以获取用户的大概位置,所以要求开发者申请模糊位置权限。没有这个权限的话虽然能正常开始扫描蓝牙BLE设备,但是一个结果都不会返回,一点儿用都没有。

首先在AndroidManifest.xml之中声明权限:

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

接着,需要在运行时申请权限:

//首先判断是否是安卓6.0以上,然后申请权限
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {
        this.requestPermissions(new String[]{
                Manifest.permission.BLUETOOTH_ADMIN,
                Manifest.permission.BLUETOOTH,
                Manifest.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION
    },0);
}

之后在onRequestPermissionsResult(int requestCode,String[] permissions,int[] grantResults) 回调方法中确认用户是否同意了权限。


2.开启蓝牙BLE服务监听

开启蓝牙服务的步骤比较多,相比于客户端复杂了不少,感谢谷歌提供的全套文档,自己慢慢折腾也写出来了。
蓝牙服务端需要分别配置以下的类:

  • BluetoothGattCharacteristic 特性,最小的部分
  • BluetoothGattService 服务,里面包含特性
  • BluetoothGattServer 服务器,里面包含服务
  • BluetoothGattServerCallback 服务器回调,负责收发数据的方法写在里面

建立一个BLE服务器,需要设置好Service以及Service所包含的Characteristic。
这里只演示建立Service,通过Service的addCharacteristic方法可以添加Characteristic。

//服务的UUID
UUID SERVICE_UUID = UUID.fromString("…………自己的UUID…………");
//用UUID创建一个主服务
BluetoothGattService service = 
new BluetoothGattService(SERVICE_UUID,BluetoothGattService.SERVICE_TYPE_PRIMARY);
//创建服务的特性(characteristic)
characteristic = new BluetoothGattCharacteristic(
            CHARACTERISTIC_UUID,
            BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITE |
                    BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_NOTIFY,
            BluetoothGattCharacteristic.PERMISSION_WRITE
            );
//为服务添加特性
gattService.addCharacteristic(characteristic);

接着创建服务器Server

//bm为BluetoothManager的实例。gattsCallback为服务器回调
BluetoothGattServer gattServer = bm.openGattServer(this,gattsCallback);
//添加服务
gattServer.addService(service);

这样就得到了一个gattServer对象,并且已经开始监听了,里面包含一个服务。


3.开启蓝牙BLE广播

单单开启服务监听并没有用,别人不知道你的设备是哪一个,所以需要开启广播,BLR服务端才能被别人发现。
开启BLE服务端广播需要以下几个类:

  • BluetoothLeAdvertiser 广播器,用于开始广播和停止广播。
  • AdvertiseSettings 广播的相关设置
  • AdvertiseData 广播的数据
  • AdvertiseCallback 广播的回调,用于通知开启广播是成功了还是失败了

首先创建AdvertiseSettings对象,这里用AdvertiseSettings.Builder来创建新的实例:

AdvertiseSettings.Builder settingBuilder = new AdvertiseSettings.Builder();
settingBuilder.setAdvertiseMode(AdvertiseSettings.ADVERTISE_MODE_LOW_LATENCY)
//^这里将功率设置为最大,请根据需要选择合适的模式^
            .setConnectable(true)
//^广播出来自然是可连接的了,除非真是要根据周围蓝牙来确定用户模糊位置= =……^
            .setTimeout(0)
//^设置永不超时,直到手动停止广播^
            .setTxPowerLevel(AdvertiseSettings.ADVERTISE_TX_POWER_HIGH);
//^同第一条,这里设置为最大功率方便查找^
AdvertiseSettings setting = settingBuilder.build();

然后设置AdvertiseData对象,用AdvertiseData.Builder来创建:

//bm: BluetootnManager实例
bm.getAdapter().setName("WATCH BLE");//设置设备名,用于广播识别
AdvertiseData.Builder dataBuilder = new AdvertiseData.Builder();
dataBuilder.setIncludeDeviceName(true)
//^包含设备名称,adapter.setName()方法才能起作用^
            .setIncludeTxPowerLevel(false);
//^由于数据大小限制,不要广播无用数据,所以false^
AdvertiseData data = dataBuilder.build();

最后开始广播:

BluetoothLeAdvertiser advertiser = bm.getAdapter().getBluetoothLeAdvertiser();
//advertiseCallback是广播回调
advertiser.startAdvertising(setting,data,advertiseCallback);

这样就开启了BLE服务广播,可以被扫描到了,记得在BluetoothGattServerCallback回调连接成功之后,关闭广播。

低功耗蓝牙 BLE 客户端篇

最近忙着折腾智能手表Android Wear2.0的开发,由于国内用不了play服务,所以谷歌为wear提供的一套和手机通信的API都不能用。为了在手机和手表之间传递数据,我不得不考虑使用蓝牙来建立手机和手表之间的通讯。在这个过程中被坑了许多次,所以记录下来方便自己查阅。
(PS: 国内有的教程使用的API以被弃用,许多东西是我自己看着官方文档总结出来的,如有不对的地方请帮我指出来。)


1.准备工作

工欲善其事,必先利其器。Android Wear2.0时的目标SDK版本已经在23以上了,安卓在6.0的时候加入了运行时权限系统,所以想开发蓝牙客户端的第一步,就是拿到应用所需要的必要权限。

需要的权限如下:

  • android.permission.BLUETOOTH
  • android.permission.BLUETOOTH_ADMIN
  • android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION

对于前两个权限,比较好理解,一个用于连接蓝牙设备,一个用于搜索蓝牙设备。可是这最后一个模糊地理位置权限是什么鬼?原来谷歌认为扫描周围蓝牙4.0设备可以获取用户的大概位置,所以要求开发者申请模糊位置权限。没有这个权限的话虽然能正常开始扫描蓝牙BLE设备,但是一个结果都不会返回,一点儿用都没有。

首先在AndroidManifest.xml之中声明权限:

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

接着,需要在运行时申请权限:

//首先判断是否是安卓6.0以上,然后申请权限
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {
        this.requestPermissions(new String[]{
                Manifest.permission.BLUETOOTH_ADMIN,
                Manifest.permission.BLUETOOTH,
                Manifest.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION
    },0);
}

之后在onRequestPermissionsResult(int requestCode,String[] permissions,int[] grantResults) 回调方法中确认用户是否同意了权限。


2.查找蓝牙BLE设备

查找蓝牙设备要用到这样几个类:

  • BluetoothManager 蓝牙管理器
  • BluetoothAdapter 这个是我们本机的蓝牙设备
  • BluetoothLeScanner 低功耗蓝牙BLE扫描器
  • ScanCallback 扫描器需要使用的回调

基本过程就是,首先获取BluetoothManager,然后通过BluetoothManager获取到BluetoothAdapter,BluetoothAdapter获取到BluetoothLeScanner,用BluetoothLeScanner来注册回调并扫描蓝牙BLE设备。

BluetoothManager bm = (BluetoothManager) getSystemService(BLUETOOTH_SERVICE);
BluetoothAdapter adapter = bm.getAdapter();
BluetoothLeScanner scanner = adapter.getBluetoothLeScanner();
scanner.startScan(scanCallback);  //scanCallback是回调

如此便开始了扫描进程。接下来扫描的结果,会通过ScanCallback里面的
onScanResult(int callbackType, ScanResult result)方法返回,
result.getDevice()方法可以返回扫描到的蓝牙设备BluetoothDevice对象,这个就是我们下一步连接用的必要对象。


3.连接蓝牙BLE设备

连接蓝牙设备要用到这样几个类:

  • BluetoothDevice 蓝牙设备
  • BluetoothGatt 手机和蓝牙设备连接的“通道”
  • BluetoothGattCallback 和蓝牙设备通讯的回调,收发数据相关的代码都在这里实现

连接蓝牙BLE设备就比较容易了:

bluetoothDevice.connectGatt(this,false,gattCallback);

接着在gattCallback里面重写
onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState)方法
判断当连接成功时,就可以保存gatt引用,使用方法传入的gatt对象和蓝牙BLE设备通讯了。
不过这里有个坑,gattCallback里面的回调并不是运行在主线程上面的,也就是说在回调之中不能直接操作UI对象,需要通知主线程来更改UI。