android专题-蓝牙扫描、连接、读写

概念

外围设备

可以被其他蓝牙设备连接的外部蓝牙设备，不断广播自身的蓝牙名及其数据，如小米手环、共享单车、蓝牙体重秤

中央设备

可以搜索并连接周边的外围设备，并与之进行数据读写通讯，如手机

日常生活中常见的场景是手机app通过蓝牙开启共享单车，手机app通过蓝牙获取蓝牙体重秤的体重结果，这时候共享单车、蓝牙体重秤就称为外围设备，而手机就称为中央设备

经典蓝牙BT

泛指支持蓝牙协议在4.0以下的模块，一般用于数据量比较大的传输，如：语音、音乐等较高数据量的传输。经典蓝牙模块又可细分为：传统蓝牙和高速蓝牙模块。传统蓝牙模块在2004年推出，主要代表是支持蓝牙2.1协议的模块，在智能手机爆发的时期得到了广泛的使用。高速蓝牙模块在2009年推出，速率提高到约24Mbps，传输速率是经典蓝牙的八倍，可以轻松的应用于录像机到电视、PC到PMP、UMPC到打印机之间的资料传输。

低功耗蓝牙BLE

是指支持蓝牙协议4.0或者以上的模块，也被称为BLE模块，最大的特点就是成本和功耗的降低，可以应用于实时性要求较高的产品当中，比如：智能家居类（蓝牙锁、蓝牙灯）、传感设备的数据发送（血压计、温度传感器）、消费类电子（电子烟、遥控玩具）等。

目前市面上大部分的蓝牙都是4.0以上的低功耗蓝牙，经典蓝牙已经很少见到了。

通讯过程

一个外围设备可以发布多个服务service，每个服务可以包含多个特征值characteristic，每个特征值都有他的属性，例如长度（size）,权限（permission），值（value）,描述（descriptor）,读写通讯都是通过Characteristic进行的。
每个service、characteristic都含有一个对应的UUID,通过和外围设备蓝牙约定UUID来进行读写通讯。

整个通讯流程为：

创建蓝牙实例 搜索扫描外围设备 连接外围设备 获取外围设备的服务service 获取服务的特征characteristic 从外围设备读取数据,即读数据 给外围设备发送数据写数据,即写数据 断开连接

常用业务API

1.判断当前蓝牙是否已经开启，如果没有开启提示用户开启
2.实时扫描周边蓝牙，获取蓝牙名给用户选择
3.解析蓝牙广播数据处理业务
4.监听外围设备发送给app的数据，处理对应业务
5.app发送数据给外围设备以处理业务

Android常用的第三方蓝牙框架：okble、Android-BluetoothKit

以okble为例：

package com.wrs.project.module.app.common.bluetooth;
import android.content.Context;
import android.util.Log;

import com.a1anwang.okble.client.core.OKBLEDevice;
import com.a1anwang.okble.client.core.OKBLEDeviceImp;
import com.a1anwang.okble.client.core.OKBLEDeviceListener;
import com.a1anwang.okble.client.core.OKBLEOperation;
import com.a1anwang.okble.client.scan.BLEScanResult;
import com.a1anwang.okble.client.scan.DeviceScanCallBack;
import com.a1anwang.okble.client.scan.OKBLEScanManager;
import com.a1anwang.okble.common.OKBLECharacteristicModel;
import com.a1anwang.okble.common.OKBLEServiceModel;
import com.wrs.project.module.app.common.AppMgr;

import java.util.List;

public class Bluetooth implements DeviceScanCallBack, OKBLEDeviceListener{ 
    private OKBLEScanManager scanManager;
    private OKBLEDevice okbleDevice;// 当前连接的蓝牙设备
    private OKBLECharacteristicModel writeCharacteristicModel; // 蓝牙可写的Characteristic
    private Context context = AppMgr.context;

    private String tag = "Bluetooth";

    public Bluetooth() { 
        scanManager = new OKBLEScanManager(context);
        scanManager.setScanCallBack(this);
    }

    
    @Override
    public void onBLEDeviceScan(BLEScanResult device, int rssi) { 
        Log.e(tag, "扫描到蓝牙设备:" + device.toString());
        String localName = device.getCompleteLocalName();
        if (null != localName && localName.startsWith("ABC-")) { 
            stopScanBluetooth();
            connectBluetoothDevice(device);
        }
    }

    
    @Override
    public void onFailed(int code) { 

    }

    @Override
    public void onStartSuccess() { 

    }

    
    public boolean bluetoothIsEnable() { 
        if (null != scanManager) { 
            scanManager.bluetoothIsEnable();
        }
        return false;
    }

    
    public void disableBluetooth() { 
        if (null != scanManager) { 
            scanManager.disableBluetooth();
        }
    }

    
    public void enableBluetooth() { 
        if (null != scanManager) { 
            scanManager.enableBluetooth();
        }
    }

    
    public void startScanBluetooth() { 
        if (null != scanManager) { 
            if (!scanManager.isScanning()) { 
                scanManager.startScan();
            }
        }
    }

    
    public void stopScanBluetooth() { 
        if (null != scanManager) { 
            if (scanManager.isScanning()) { 
                scanManager.stopScan();
            }
        }
    }

    
    public void disConnect() { 
        if (null != okbleDevice) {  // 如果当前已经连接其他设备，先断开连接
            okbleDevice.removeDeviceListener(this);
            okbleDevice.disConnect(false);
            okbleDevice = null;
        }
    }

    
    public void writeData(byte[] data) { 
        if (null != okbleDevice && null != writeCharacteristicModel && null != data && data.length > 0) { 
            okbleDevice.addWriteOperation(writeCharacteristicModel.getUuid(), data, new OKBLEOperation.WriteOperationListener() { 
                @Override
                public void onWriteValue(byte[] value) { 
                    Log.e(tag, "蓝牙写数据成功");
                }

                @Override
                public void onFail(int code, String errMsg) { 
                    Log.e(tag, "蓝牙写数据失败:" + code + " " + errMsg);
                }

                @Override
                public void onExecuteSuccess(OKBLEOperation.OperationType type) { 

                }
            });
        } else { 
            Log.e(tag, "蓝牙写数据失败: 蓝牙没有连接或没发现可写Characteristic");
        }
    }

    public void connectBluetoothDevice(BLEScanResult device) { 
        // 先断开当前连接
        disableBluetooth();
        okbleDevice = new OKBLEDeviceImp(context, device);
        okbleDevice.addDeviceListener(this);
        okbleDevice.connect(true);//true表示连接断开后OKBLE的会自动重连
    }

    
    @Override
    public void onConnected(String deviceTAG) { 
        Log.e(tag, "设备连接成功 " + deviceTAG);

        // 连上蓝牙后，获取蓝牙的WriteCharacteristic用后面给蓝牙设备发送数据，获取蓝牙的ReadCharacteristic用来监听蓝牙设备发送过来的数据
        List<OKBLEServiceModel> serviceModels = okbleDevice.getServiceModels();
        if (null != serviceModels && serviceModels.size() > 0) { 
            for (int i = 0; i < serviceModels.size(); i++) { 
                OKBLEServiceModel serviceModel = serviceModels.get(i);
                String serviceUUID = serviceModel.getUuid();
                if (serviceUUID.startsWith("aaaaaaa-")) {  // 匹配找到读写的服务
                    List<OKBLECharacteristicModel> characteristicModels = serviceModel.getCharacteristicModels();
                    if (null != characteristicModels && characteristicModels.size() > 0) { 
                        for (int j = 0; j < characteristicModels.size(); j++) { 
                            OKBLECharacteristicModel characteristicModel = characteristicModels.get(j);
                            String characteristicUUID = characteristicModel.getUuid();
                            if (characteristicUUID.startsWith("bbbbbbbbb") && characteristicModel.isCanWrite() && characteristicModel.isCanWriteNoResponse()) {  // 匹配找到写的Characteristic
                                findWriteCharacteristic(characteristicModel);
                            } else if (characteristicUUID.startsWith("8653000b-") && characteristicModel.isCanNotify()) {  // 匹配找到读的Characteristic
                                findReadCharacteristic(characteristicModel);
                            }
                        }
                    }
                    break;
                }
            }
        }
    }

    @Override
    public void onDisconnected(String deviceTAG) { 

    }

    @Override
    public void onReadBattery(String deviceTAG, int battery) { 

    }

    
    @Override
    public void onReceivedValue(String deviceTAG, String uuid, byte[] value) { 

    }

    @Override
    public void onWriteValue(String deviceTAG, String uuid, byte[] value, boolean success) { 

    }

    @Override
    public void onReadValue(String deviceTAG, String uuid, byte[] value, boolean success) { 

    }

    @Override
    public void onNotifyOrIndicateComplete(String deviceTAG, String uuid, boolean enable, boolean success) { 

    }

    private void findWriteCharacteristic(OKBLECharacteristicModel characteristic) { 
        if (null != okbleDevice && null != characteristic) { 
            writeCharacteristicModel = characteristic;
        }
    }

    private void findReadCharacteristic(OKBLECharacteristicModel characteristic) { 
        if (null != okbleDevice && null != characteristic) { 
            String uuid = characteristic.getUuid();
            boolean enableNotifyEnable = okbleDevice.isNotifyEnabled(uuid);
            if (enableNotifyEnable) { 
                Log.e(tag, "打开读属性成功");
            } else { 
                okbleDevice.addNotifyOrIndicateOperation(uuid, true, new OKBLEOperation.NotifyOrIndicateOperationListener() { 

                    @Override
                    public void onFail(int code, String errMsg) { 
                        Log.e(tag, "打开读属性失败");

                    }

                    @Override
                    public void onExecuteSuccess(OKBLEOperation.OperationType type) { 
                        Log.e(tag, "打开读属性成功");

                    }

                    @Override
                    public void onNotifyOrIndicateComplete() { 
                        Log.e(tag, "打开读属性成功");
                    }
                });

            }

        }
    }
}

蓝牙广播数据包解析

广播包有两种： 广播包 （Advertising Data）和 响应包 （Scan Response），其中广播包是每个设备必须广播的，而响应包是可选的。
每个包都是 31 字节，分为有效数据和无效数据两部分。

有效数据部分 ：包含若干个广播数据单元，称为 AD Structure 。

AD Structure 的组成是：
第一个字节是长度值 Len ，表示接下来的 Len 个字节是数据部分。
数据部分的第一个字节表示数据的类型 AD Type ，剩下的 Len - 1 个字节是真正的数据 AD data 。其中 AD type 非常关键，决定了 AD Data 的数据代表的是什么和怎么解析。
无效数据部分 ：因为广播包的长度必须是 31 个 byte，如果有效数据部 分不到 31 自己，剩下的就用 0 补全。这部分的数据是无效的，解释的时候，忽略即可。在 Android 中，系统会把这两个数据拼接在一起，返回一个 62 字节的数组。

例如：

第一个 字节代表广播数据单元的长度 ，02 转为10进制就是 2代表其数据长度为2 ， 而数据单元的第一个字节代表类型 。
01 代表 代表物理连接功能为普通发现模式 06代表其数据类容
紧接着下一个数据单元：
0B代表数据长度为11 ，数据类型为 02 即Serviceuuid代表是非完整的16bit uuid, 所以紧接着的后10位就是其uuid。
接下来就是下一个数据单元
首位是13转为二进制就是19，其长度就是19，类型就是09 ，代表设备名称，30-》字符0，65代表字符e，61代表字符a，73代表字符s,79代表字符y，4E代表N,65代表e，57代表W，44代表D，43代表C，53代表S ，00 代表字符null，01代表字符soh（SOH是序始字符(Start Of Header),它表示标题的开始），56代表V ，31代表字符1，2E代表字符.，30代表字符0，44代表D所有其设备名称就是0easyNewDCS V1.0D。
接下来的一个数据单元长度是5，广播类型12 连接间隔范围，有四个字节，接下来数据长度是02，类型是0A代表信号强度 剩余都是00000都是补位的无效数据。

广播数据类型：
（1）Flags: TYPE = 0x01。这个数据用来标识设备 LE 物理连接的功能。DATA 是 0 到多个字节的 Flag 值，每个 bit 上用 0 或者 1 来表示是否为 True。如果有任何一个 bit 不为 0，并且广播包是可连接的，就必须包含此数据。各 bit 的定义如下： bit 0: LE 有限发现模式 bit 1: LE 普通发现模式 bit 2: 不支持 BR/EDR bit 3: 对 Same Device Capable(Controller) 同时支持 BLE 和 BR/EDR bit 4: 对 Same Device Capable(Host) 同时支持 BLE 和 BR/EDR bit 5…7: 预留
（2）Service UUID: 广播数据中一般都会把设备支持的 GATT Service 广播出来，用来告诉外面本设备所支持的 Service。有三种类型的 UUID：16 bit, 32bit, 128 bit。广播中，每种类型类型有有两个类别：完整和非完整的。这样就共有 6 种 AD Type。
非完整的 16 bit UUID 列表： TYPE = 0x02;
完整的 16 bit UUID 列表： TYPE = 0x03;
非完整的 32 bit UUID 列表： TYPE = 0x04;
完整的 32 bit UUID 列表： TYPE = 0x05;
非完整的 128 bit UUID 列表： TYPE = 0x06;
完整的 128 bit UUID 列表： TYPE = 0x07;
（3） Local Name: 设备名字，DATA 是名字的字符串。 Local Name 可以是设备的全名，也可以是设备名字的缩写，其中缩写必须是全名的前面的若干字符。 设备全名： TYPE = 0x08 设备简称： TYPE = 0x09
（4）TX Power Level: TYPE = 0x0A，表示设备发送广播包的信号强度。DATA 部分是一个字节，表示 -127 到 + 127 dBm。
（5） 带外安全管理（Security Manager Out of Band）：TYPE = 0x11。DATA 也是 Flag，每个 bit 表示一个功能： bit 0: OOB Flag，0 表示没有 OOB 数据，1 表示有 bit 1: 支持 LE bit 2: 对 Same Device Capable(Host) 同时支持 BLE 和 BR/EDR bit 3: 地址类型，0 表示公开地址，1 表示随机地址 。
（6）外设（Slave）连接间隔范围：TYPE = 0x12。数据中定义了 Slave 最大和最小连接间隔，数据包含 4 个字节：
前 2 字节：定义最小连接间隔，取值范围：0x0006 ~ 0x0C80，而 0xFFFF 表示未定义； 后 2 字节：定义最大连接间隔，同上，不过需要保证最大连接间隔大于或者等于最小连接间隔。
（7） 服务搜寻：外围设备可以要请中心设备提供相应的 Service。其数据定义和前面的 Service UUID 类似：
16 bit UUID 列表： TYPE = 0x14
32 bit UUID 列表： TYPE = 0x??
128 bit UUID 列表： TYPE = 0x15
（8） Service Data: Service 对应的数据。
16 bit UUID Service: TYPE = 0x16, 前 2 字节是 UUID，后面是 Service 的数据；
32 bit UUID Service: TYPE = 0x??, 前 4 字节是 UUID，后面是 Service 的数据；
128 bit UUID Service: TYPE = 0x??, 前 16 字节是 UUID，后面是 Service 的数据；
（9） 公开目标地址：TYPE = 0x17，表示希望这个广播包被指定的目标设备处理，此设备绑定了公开地址，DATA 是目标地址列表，每个地址 6 字节。
（10） 随机目标地址：TYPE = 0x18，定义和前一个类似，表示希望这个广播包被指定的目标设备处理，此设备绑定了随机地址，DATA 是目标地址列表，每个地址 6 字节。
（11） Appearance：TYPE = 0x19，DATA 是表示了设备的外观。
（12） 厂商自定义数据: TYPE = 0xFF，厂商自定义的数据中，前两个字节表示厂商 ID，剩下的是厂商自己按照需求添加，里面的数据内容自己定义。

项目源码：https://codechina.csdn.net/android1/projectbasic
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