iOS CoreBluetooth 蓝牙4.0学习接入笔记

作者: CoderSJun | 来源:发表于2017-03-30 15:50 被阅读173次

最近公司的项目中提到了蓝牙开发，而且现在市面上的蓝牙分为普通蓝牙和低功耗蓝牙(BLE)也就是蓝牙4.0

iOS 提供了 <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h> 这个框架专门针对蓝牙4.0 下面就是我对这个框架查的一些总结和记录。

话不多说，让我们进入正题吧：

蓝牙常见名称和缩写

BLE:(Bluetooth low energy)蓝牙4.0设备因为低耗电,也叫BLE
peripheral,central:外设和中心设备,发起链接的是central(一般是指手机),被链接的设备是peripheral(比如运动手环)
service and characteristic:(服务和特征)每个设备会提供服务和特征,类似于服务端的API,但是结构不同.每个设备会有很多服务,每个服务中包含很多字段,这些字段的权限一般分为读(read),写(write),通知(notify)几种,就是我们连接设备后具体需要操作的内容
Description:每个characteristic可以对应一个或者多个Description用于描述characteristic的信息或属性(eg.范围,计量单位)

关于上边的名称详情可以参考
Central 和 Peripheral 在蓝牙交互中的角色
 Core Bluetooth Programming Guide

服务和特征(service and characteristic)

每个设备都会有1个or多个服务
每个服务里都会有1个or多个特征
特征就是具体键值对,提供数据的地方
每个特征属性分为:读,写,通知等等

外设,服务,特征的关系

BLE中心模式流程

1.建立中心角色
2.扫描外设(Discover Peripheral)
3.连接外设(Connect Peripheral)
4.扫描外设中的服务和特征(Discover Services And Characteristics)
4.1 获取外设的services
4.2 获取外设的Characteristics,获取characteristics的值,,获取Characteristics的Descriptor和Descriptor的值
5.利用特征与外设做数据交互(Explore And Interact)
6.订阅Characteristic的通知
7.断开连接(Disconnect)

BLE外设模式流程

1.启动一个Peripheral管理对象
2.本地peripheral设置服务,特征,描述,权限等等
3.peripheral发送广告
4.设置处理订阅,取消订阅,读characteristic,写characteristic的代理方法

蓝牙和版本使用限制

蓝牙2.0:越狱设备
BLE:iOS6以上
MFI认证设备:无限制

这里我把手机作为central 周围蓝牙的设备作为peripheral 根据BLE中心模式的流程相关代码步骤如下:

1.首先导入我们需要的蓝牙框架定义一些需要的宏
#import <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h>

#define kServiceUUID @"590A" //服务的UUID
#define kCharacteristicUUID @"590B" //特征的UUID

2.建立中心管理者

- (CBCentralManager *)cMgr
{
    if (!_cMgr) {
        /*
         设置主设备的代理,CBCentralManagerDelegate
         必须实现的：
         - (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central;//主设备状态改变调用，在初始化CBCentralManager的适合会打开设备，只有当设备正确打开后才能使用
         其他选择实现的代理中比较重要的：
         - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI; //找到外设
         - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral;//连接外设成功
         - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error;//外设连接失败
         - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error;//断开外设
         */
        _cMgr = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self
                                                     queue:dispatch_get_main_queue() options:nil];
    }
    return _cMgr;
}

调用懒加载

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
   
    // 调用get方法,先将中心管理者初始化
    [self cMgr];

}

3.扫描外设 (这里注意在中心管理者成功开启后再扫描)


// 只要中心管理者初始化,就会触发此代理方法
- (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central
{
    /*
     CBCentralManagerStateUnknown = 0,
     CBCentralManagerStateResetting,
     CBCentralManagerStateUnsupported,
     CBCentralManagerStateUnauthorized,
     CBCentralManagerStatePoweredOff,
     CBCentralManagerStatePoweredOn,
     */
    switch (central.state) {
        case CBCentralManagerStateUnknown:
            NSLog(@"CBCentralManagerStateUnknown");
            break;
        case CBCentralManagerStateResetting:
            NSLog(@"CBCentralManagerStateResetting");
            break;
        case CBCentralManagerStateUnsupported:
            NSLog(@"CBCentralManagerStateUnsupported");
            break;
        case CBCentralManagerStateUnauthorized:
            NSLog(@"CBCentralManagerStateUnauthorized");
            break;
        case CBCentralManagerStatePoweredOff:
            NSLog(@"CBCentralManagerStatePoweredOff");
            break;
        case CBCentralManagerStatePoweredOn:
        {
            NSLog(@"CBCentralManagerStatePoweredOn");
            // 在中心管理者成功开启后再进行一些操作
            // 搜索外设
            [self.cMgr scanForPeripheralsWithServices:nil // 通过某些服务筛选外设
                                              options:nil]; // dict,条件
            // 搜索成功之后,会调用我们找到外设的代理方法
            // - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData RSSI:(NSNumber *)RSSI; //找到外设

        }
            break;
            
        default:
            break;
    }
}

4.连接外设

#pragma mark - CBCentralManagerDelegate

// 发现外设后调用的 CBCentralManagerDelegate 方法
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central // 中心管理者
 didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral // 外设
     advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData // 外设携带的数据
                  RSSI:(NSNumber *)RSSI // 外设发出的蓝牙信号强度
{
    //NSLog(@"%s, line = %d, cetral = %@,peripheral = %@, advertisementData = %@, RSSI = %@", __FUNCTION__, __LINE__, central, peripheral, advertisementData, RSSI);
    
    /*
    peripheral = <CBPeripheral: 0x1742e1800, identifier = 8CAC092C-9D81-47CA-940E-CD705F967A20, name     = 27010010, state = disconnected>, advertisementData = {
     kCBAdvDataIsConnectable = 1;
     kCBAdvDataLocalName = 27010010;
     kCBAdvDataServiceUUIDs =     (
     590A
     );
     }, RSSI = -92
     根据打印结果,我们可以得到车锁设备 它的名字叫 27010010

     
     */
    
    // 需要对连接到的外设进行过滤
    // 1.信号强度(40以上才连接, 80以上连接)
    // 2.通过设备名(设备字符串27010010)
    // 在此时我们的过滤规则是:有OBand前缀并且信号强度大于35
    // 通过打印,我们知道RSSI一般是带-的
    
    if ([peripheral.name isEqualToString:@"27010010"] && (ABS(RSSI.integerValue) > 35)) {
        // 在此处对我们的 advertisementData(外设携带的广播数据) 进行一些处理
        
        // 通常通过过滤,我们会得到一些外设,然后将外设储存到我们的可变数组中,
        // 这里由于附近只有1个运动手环, 所以我们先按1个外设进行处理
        
        // 标记我们的外设,让他的生命周期 = vc
        self.peripheral = peripheral;
        // 发现完之后就是进行连接
        [self.cMgr connectPeripheral:self.peripheral options:nil];
        NSLog(@"%s, line = %d", __FUNCTION__, __LINE__);
    }
}

连接外设成功或者失败会调用代理方法

// 中心管理者连接外设成功
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central // 中心管理者
  didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral // 外设
{
    NSLog(@"%s, line = %d, %@=连接成功", __FUNCTION__, __LINE__, peripheral.name);
    // 连接成功之后,可以进行服务和特征的发现
    // 4.1 获取外设的服务
    // 4.1.1 设置外设的代理
    self.peripheral.delegate = self;
    
    // 4.1.2 外设发现服务,传nil代表不过滤
    // 这里会触发外设的代理方法 - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error
    [self.peripheral discoverServices:nil];
}
// 外设连接失败
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error
{
    NSLog(@"%s, line = %d, %@=外设连接失败", __FUNCTION__, __LINE__, peripheral.name);
}

// 丢失连接
- (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error
{
    NSLog(@"%s, line = %d, %@=外设断开连接", __FUNCTION__, __LINE__, peripheral.name);
}

5.扫描外设中的服务和特征(Discover Services And Characteristics)

#pragma mark - 外设代理

// 发现外设的服务后调用的方法
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error
{
    NSLog(@"%s, line = %d", __FUNCTION__, __LINE__);
    // 判断没有失败
    if (error) {
        NSLog(@"%s, line = %d, error = %@", __FUNCTION__, __LINE__, error.localizedDescription);
        return;
#warning 下面的方法中凡是有error的在实际开发中,都要进行判断
    }
    for (CBService *service in peripheral.services) {
// 发现服务后,让设备再发现服务内部的特征们 didDiscoverCharacteristicsForService
        [peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
    }
}

6.获取外设的services
获取外设的Characteristics,获取characteristics的值,,获取Characteristics的Descriptor和Descriptor的值
利用特征与外设做数据交互(Explore And Interact)
订阅Characteristic的通知

// 发现外设服务里的特征的时候调用的代理方法
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error
{
    //根据自己的需要筛选ServiceUUID]
    if ([service.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:kServiceUUID]]) {
        
        for (CBCharacteristic *characteristic in service.characteristics) {
            
            NSLog(@"特征UUID:%@",characteristic.UUID);

            if ([characteristic.UUID isEqual:[CBUUID UUIDWithString:kCharacteristicUUID]]) {
                NSLog(@"监听特征:%@",characteristic);//监听特征
                self.openLockCharacteristic = characteristic;
            }
            
            if (self.openLockCharacteristic) {
                //characteristic 包含了 service 要传输的数据。例如温度设备中表达温度的 characteristic，就可能包含着当前温度值。这时我们就可以通过读取 characteristic，来得到里面的数据。
                //可以直接获取特征的值  使用下面的方法
                //[peripheral readValueForCharacteristic:self.openLockCharacteristic];
                //当调用上面这方法后，会回调peripheral:didUpdateValueForCharacteristic:error:方法，其中包含了要读取的数据。如果读取正确，在该方法中获取到值
               
               //也可以订阅通知
               //其实使用readValueForCharacteristic:方法并不是实时的。考虑到很多实时的数据，比如心率这种，那就需要订阅 characteristic 了。
               //当订阅成功以后，那数据便会实时的传回了，数据的回调依然和之前读取 characteristic 的回调相同 
                [self.peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:self.openLockCharacteristic];//拿到读特征
                
                //向openLockCharacteristic 发送数据 这里的数据根据自己硬件的实际情况发送
                [self sj_peripheral:self.peripheral didWriteData:[self stringToByte:@""] forCharacteristic:self.openLockCharacteristic];
                
            }
        }
    }
}

获取外设发来的数据

// 更新特征的value的时候会调用
//中心接受外设信息,外设通知手机连接成功的时候并不会调用这个函数;手机向外设发送消息后，外设回应数据，这个函数会接受到数据。
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
{
    NSLog(@"%s, line = %d", __FUNCTION__, __LINE__);
    
    NSString *value = [[NSString alloc] initWithData:characteristic.value encoding:NSASCIIStringEncoding];
    NSLog(@"收到蓝牙的消息=======%@",value);//这个就是蓝牙给我们发的数据；
    
}

// 更新特征的描述的值的时候会调用
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForDescriptor:(CBDescriptor *)descriptor error:(NSError *)error
{
    NSLog(@"%s, line = %d, descriptor.UUID = %@ ,descriptor.value = %@", __FUNCTION__, __LINE__,descriptor.UUID ,descriptor.value);
    
    // 这里当描述的值更新的时候,直接调用此方法即可
    [peripheral readValueForDescriptor:descriptor];
}

//如果是订阅，成功与否的回调是peripheral:didUpdateNotificationStateForCharacteristic:error:，读取中的错误会以 error 形式传回：
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral
didUpdateNotificationStateForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic
             error:(NSError *)error {
      if (error) {
        NSLog(@"Error changing notification state: %@", [error localizedDescription]);
    }else{
        NSLog(@"订阅成功");
    }
}

//用于检测中心向外设写数据是否成功
-(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
{
    if (error) {
        NSLog(@"=======%@",error.userInfo);
        [self updateLog:[error.userInfo JSONString]];
    }else{
        NSLog(@"发送数据成功");
        [self updateLog:@"发送数据成功"];
    }

    /* When a write occurs, need to set off a re-read of the local CBCharacteristic to update its value */
    [peripheral readValueForCharacteristic:characteristic];
}

还有一些自定义方法向外设写数据通知订阅断开连接

#pragma mark - 自定义方法

//外设写数据到特征中

// 需要注意的是特征的属性是否支持写数据
- (void)sj_peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteData:(NSData *)data forCharacteristic:(nonnull CBCharacteristic *)characteristic
{
    /*
     typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, CBCharacteristicProperties) {
     CBCharacteristicPropertyBroadcast                                              = 0x01,
     CBCharacteristicPropertyRead                                                   = 0x02,
     CBCharacteristicPropertyWriteWithoutResponse                                   = 0x04,
     CBCharacteristicPropertyWrite                                                  = 0x08,
     CBCharacteristicPropertyNotify                                                 = 0x10,
     CBCharacteristicPropertyIndicate                                               = 0x20,
     CBCharacteristicPropertyAuthenticatedSignedWrites                              = 0x40,
     CBCharacteristicPropertyExtendedProperties                                     = 0x80,
     CBCharacteristicPropertyNotifyEncryptionRequired NS_ENUM_AVAILABLE(NA, 6_0)        = 0x100,
     CBCharacteristicPropertyIndicateEncryptionRequired NS_ENUM_AVAILABLE(NA, 6_0)  = 0x200
     };
     
     打印出特征的权限(characteristic.properties),可以看到有很多种,这是一个NS_OPTIONS的枚举,可以是多个值
     常见的又read,write,noitfy,indicate.知道这几个基本够用了,前俩是读写权限,后俩都是通知,俩不同的通知方式
     */
    NSLog(@"%s, line = %d, char.pro = %lu", __FUNCTION__, __LINE__, (unsigned long)characteristic.properties);
    // 此时由于枚举属性是NS_OPTIONS,所以一个枚举可能对应多个类型,所以判断不能用 = ,而应该用包含&
    if (characteristic.properties & CBCharacteristicPropertyWrite) {
        // 核心代码在这里
        [peripheral writeValue:data // 写入的数据
             forCharacteristic:characteristic // 写给哪个特征
                          type:CBCharacteristicWriteWithResponse];// 通过此响应记录是否成功写入
        
        
    }
}
// 6.通知的订阅和取消订阅
// 实际核心代码是一个方法
// 一般这两个方法要根据产品需求来确定写在何处
- (void)sj_peripheral:(CBPeripheral *)peripheral regNotifyWithCharacteristic:(nonnull CBCharacteristic *)characteristic
{
    // 外设为特征订阅通知 数据会进入 peripheral:didUpdateValueForCharacteristic:error:方法
    [peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:characteristic];
}
- (void)sj_peripheral:(CBPeripheral *)peripheral CancleRegNotifyWithCharacteristic:(nonnull CBCharacteristic *)characteristic
{
    // 外设取消订阅通知 数据会进入 peripheral:didUpdateValueForCharacteristic:error:方法
    [peripheral setNotifyValue:NO forCharacteristic:characteristic];
}

// 7.断开连接
- (void)sj_dismissConentedWithPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral
{
    // 停止扫描
    [self.cMgr stopScan];
    // 断开连接
    [self.cMgr cancelPeripheralConnection:peripheral];
}

再次连接 peripheral

Core Bluetooth 提供了三种再次连接 peripheral 的方式：

调用 retrievePeripheralsWithIdentifiers: 方法，重连已知的 peripheral 列表中的 peripheral（以前发现的，或者以前连接过的）。
调用 retrieveConnectedPeripheralsWithServices: 方法，重新连接当前【系统】已经连接的 peripheral。
调用 scanForPeripheralsWithServices:options: 方法，连接搜索到的 peripheral。

iOS CoreBluetooth 蓝牙4.0学习接入笔记

蓝牙常见名称和缩写

服务和特征(service and characteristic)

BLE中心模式流程

BLE外设模式流程

蓝牙和版本使用限制

这里我把手机作为central 周围蓝牙的设备作为peripheral 根据BLE中心模式的流程相关代码步骤如下:

再次连接 peripheral

以上也是我看视频加上网上找资料得出的后续项目中用到的话在增加和修改可能的错误 :)

相关文章

网友评论

延伸阅读

深度阅读

栏目导航

热点阅读

iOS CoreBluetooth 蓝牙4.0学习接入笔记

蓝牙常见名称和缩写

服务和特征(service and characteristic)

BLE中心模式流程

BLE外设模式流程

蓝牙和版本使用限制

这里我把手机作为central 周围蓝牙的设备作为peripheral 根据BLE中心模式的流程 相关代码步骤如下:

再次连接 peripheral

以上也是我看视频加上网上找资料得出的 后续项目中用到的话 在增加 和修改可能的错误 :)

相关文章

网友评论

延伸阅读

深度阅读

栏目导航

热点阅读

这里我把手机作为central 周围蓝牙的设备作为peripheral 根据BLE中心模式的流程相关代码步骤如下:

以上也是我看视频加上网上找资料得出的后续项目中用到的话在增加和修改可能的错误 :)