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一步一步实现Android低功耗蓝牙(BLE)基本开发

一步一步实现Android低功耗蓝牙(BLE)基本开发

作者: 山水相逢z | 来源:发表于2018-09-13 18:33 被阅读11次

    项目需要接入两个低功耗蓝牙设备(BLE),并且与之交互(读/写)数据,所以看了下官方对于这块儿的介绍,总结了一下BLE开发中一些需要注意的地方以及基本流程。

    BLE开发需要Android 4.3 (API level 18) 及以上

    一.添加权限
    为了能正常使用蓝牙相关功能(扫描等),首先需要添加以下权限:

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

    在Android6.0及以上系统中,我们需要动态申请权限,这里推荐使用RxPermissions

    简单介绍下RxPermissions如何引入。

    1.在根build文件中添加代码:

    ...
    allprojects {
        repositories {
            maven { url 'https://jitpack.io' }
        }
    }
    ...
    

    2.在对应moudle的build文件中添加依赖:

    ...
    dependencies {
        implementation 'com.github.tbruyelle:rxpermissions:0.10.2'
    }
    ...
    

    3.使用:

    RxPermissions rxPermissions=new RxPermissions(this);
    rxPermissions.request(Manifest.permission.BLUETOOTH,
                    Manifest.permission.BLUETOOTH_ADMIN,
                    Manifest.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION,
                    Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION)
                    .subscribe(granted -> {
                        if (granted) {
                            //权限允许成功
                        }
                    });
    

    如果想了解RxPermissions更多用法,戳这里

    二.判断设备是否支持蓝牙
    这里有两种处理方式:

    • 如果你想让只有支持BLE的手机才能安装你的应用程序的话,可以在清单文件中添加如下内容,这样的话如果设备不支持BLE的话你的应用都装不上,当然这种方式不太友好:
    <uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le" android:required="true"/>
    
    • 在代码中判断当前设备是否支持BLE,以对用户做出反馈。
      首先,在清单文件中声明需要使用BLE特性,不过required这里设置为false,然后在app运行时通过 PackageManager.hasSystemFeature()来判断设备是否支持ble:
    <uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le" android:required="true"/>
    
    
    // Use this check to determine whether BLE is supported on the device. Then
    // you can selectively disable BLE-related features.
    if (!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {
        Toast.makeText(this, R.string.ble_not_supported, Toast.LENGTH_SHORT).show();
        finish();
    }
    

    三.扫描蓝牙设备
    BLE设备的扫描由BluetoothManager对象提供方法来实现,有两个扫描方法:

    
        public boolean startLeScan(BluetoothAdapter.LeScanCallback callback) {
            throw new RuntimeException("Stub!");
        }
    
        public boolean startLeScan(UUID[] serviceUuids, BluetoothAdapter.LeScanCallback callback) {
            throw new RuntimeException("Stub!");
        }
    

    第二个方法允许我们提供特定的UUID,来扫描特定的设备,扫描结果通过BluetoothAdapter.LeScanCallback接口回调给我们:

     public interface LeScanCallback {
            /**
             * Callback reporting an LE device found during a device scan initiated
             * by the {@link BluetoothAdapter#startLeScan} function.
             *
             * @param device Identifies the remote device
             * @param rssi The RSSI value for the remote device as reported by the
             *             Bluetooth hardware. 0 if no RSSI value is available.
             * @param scanRecord The content of the advertisement record offered by
             *                   the remote device.
             */
            public void onLeScan(BluetoothDevice device, int rssi, byte[] scanRecord);
        }
    

    四.获取远程BLE设备
    在扫描出设备以后,我们一般会选择某个扫描出来的设备,通过其地址获取一个远程的蓝牙设备对象。

    BluetoothDevice device = mBluetoothAdapter.getRemoteDevice(address)
    

    五.连接BLE设备的GATT服务
    与BLE设备交互的第一步是连接到它,更具体地说,连接到设备上的GATT服务。要在BLE设备上连接到GATT服务,可以使用connectGatt()方法。该方法接受三个参数:一个上下文对象、autoConnect(布尔值表示是否在BLE设备可用时自动连接到该设备),以及对BluetoothGattCallback的引用:

    mBluetoothGatt = device.connectGatt(context, true, mGattCallback);
    

    以上代码可以连接到由BLE设备托管的GATT服务,并返回一个BluetoothGatt实例,然后可以使用它来执行GATT客户端操作,例如写数据等。呼叫者(Android应用程序)是GATT客户端。连接状态,以及GATT的数据变化等通过BluetoothGattCallback接口回调给客户端(APP)。

    一般使用BluetoothGattCallback的这些回调方法:

    1.获取连接状态,在连接成功时扫描设备服务

    @Override
            public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
                if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
                    if (connectChangedListener != null) {
                        connectChangedListener.onConnected();
                    }
                    mConnectionState = STATE_CONNECTED;
                    mBluetoothGatt.discoverServices();
    
                } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
                    if (connectChangedListener != null) {
                        connectChangedListener.onDisconnected();
                    }
                    mConnectionState = STATE_DISCONNECTED;
                }
            }
    
    

    2.获取服务,特性等
    一个BLE设备可能有多个服务BluetoothGattService,同样每个服务可以有多个BluetoothGattCharacteristic特性。

    @Override
            public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
                if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
                    List<BluetoothGattService> services = mBluetoothGatt.getServices();
                    for (int i = 0; i < services.size(); i++) {
                        HashMap<String, BluetoothGattCharacteristic> charMap = new HashMap<>();
                        BluetoothGattService bluetoothGattService = services.get(i);
                        String serviceUuid = bluetoothGattService.getUuid().toString();
                        List<BluetoothGattCharacteristic> characteristics = bluetoothGattService.getCharacteristics();
                        for (int j = 0; j < characteristics.size(); j++) {
                            charMap.put(characteristics.get(j).getUuid().toString(), characteristics.get(j));
                        }
                        servicesMap.put(serviceUuid, charMap);
                    }
                    BluetoothGattCharacteristic bluetoothGattCharacteristic = getBluetoothGattCharacteristic(UUID_SERVICE, UUID_CHARACTERISTIC);
                    if (bluetoothGattCharacteristic == null)
                        return;
                    enableGattServicesNotification(bluetoothGattCharacteristic);
                } else {
                    Log.w(TAG, " --------- onServicesDiscovered received: " + status);
                }
            }
    

    在上面的代码中,我们将BLE设备的所有BluetoothGattServiceBluetoothGattCharacteristic全部保存下来,但是在实际需求中,我们一般只会与某个特定BluetoothGattService中的某个特性BluetoothGattCharacteristic进行数据读写。判断条件就是这里的UUID_SERVICEUUID_CHARACTERISTIC,这两个UUID一般提供BLE设备的时候会一并提供给我们。

    找到这个特定的BluetoothGattCharacteristic后,我们希望它发生改变时可以得到通知,可以使用setCharacteristicNotification()方法为特性设置通知:

    BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristic.getDescriptor(UUID.fromString(UUID_DESCRIPTOR));
    descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);
    mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor);
    

    3.监听数据变化
    经过以上设置,我们就可以在onCharacteristicChanged回调方法中获取BLE设备发过来的数据了:

    @Override
            public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
                //解析数据
                parseData(characteristic);
            }
    

    当然,我们也可以用第五步中获取的mBluetoothGatt来向BLE设备发送数据:

    mBleGattCharacteristic.setValue(HexUtil.hexStringToBytes(value));
    boolean b=mBluetoothGatt.writeCharacteristic(mBleGattCharacteristic);
    
    

    以上,就是Android端与BLE设备通信的基本开发流程,这里我抽成了一个Demo,项目目录如下:


    几点说明:

    • 因为我这里需求是接入两个BLE设备,所以我抽取了一个BluetoothLeDeviceBase,代表基类设备,将一些通用的属性和操作封装在了这里
    • BluetoothLeDeviceA,BluetoothLeDeviceB代表具体的某个BLE设备,每个设备可能有不同之处,例如数据解析方式等。

    完整代码地址:https://github.com/SolveBugs/BlogPracticeDems,目前只是基本的封装,后续会继续完善。

    选择bluetoothbledemo这个moudle运行即可,界面如下:


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