常用 peripheral 角色的任务

Performing Common Peripheral Role Tasks

在上一章中，你学习了如何在 central 端执行大多数常用 BLE 任务。本章，你将学习如何使用 CoreBluetooth framework 在 peripheral 端 执行大多数常用 BLE 任务。下面一系列基于代码的例子将帮助你开发自己的应用，在本地设备上实现 peripheral 角色。具体说，你将学到如何：

• 启动一个 Peripheral Manager
• 配置你的 Services 和 Characteristics
• 发布你的 Services 和 Characteristics
• 广播你的 Services
• 响应 Central 端发来的读/写请求
• 发送更新的 Characteristic 值给订阅了的 Centrals

本章中你看到的例子都非常简略和抽象，你或许要做一些恰当的改变才能将其应用到你的实际app中。更多高级主题关于如何在本地设备上实现 central 角色----包括小贴士、小窍门和最佳实践----将在后面的章节覆盖到，即第 4 章：Core Bluetooth Background Processing for iOS Apps 和第 6 章：Best Practices for Setting Up Your Local Device as a Peripheral。

启动一个 Peripheral Manager

Starting Up a Peripheral Manager
要在本地设备上实现 peripheral 角色，第一步是分配（allocate）以及初始化（initialize）一个 peripheral manager 实例（表现为一个 CBPeripheralManager 对象）。可以通过调用 CBPeripheralManager 类的 initWithDelegate:queue:options: 方法启动你的 peripheral manager，如下：

    myPeripheralManager =
        [[CBPeripheralManager alloc] initWithDelegate:self queue:nil options:nil];

在这个例子中，self 被设置为 delegate，以收取任何 peripheral 角色的事件。若你指定分发队列为 nil，peripheral manager 将使用主线程分发 peripheral 角色事件。
当你创建了一个 peripheral manager，它会调用它的 delegate 对象的 peripheralManagerDidUpdateState: 方法。你必须实现这个 delegate 方法，以确保在你本地 peripheral 设备上 BLE 支持已经开启并且处于可用状态。
关于如何实现这个 delegate 方法的更多信息，请看 CBPeripheralManagerDelegate Protocol Reference 。

配置你的 Services 和 Characteristics

Setting Up Your Services and Characteristics
如图1-7所示，本地 peripheral 上的 services 和 characteristics 数据库被组织为树状结构。要在本地 peripheral 上配置你的 services 和 characteristics，你必须也将他们组织成树状结构。要完成这一步，首先要理解 services 和 characteristics 是如何标识的。

Services 和 Characteristics 是通过 UUID 标识的

Services and Characteristics Are Identified by UUIDs

peripheral 上的 services 和 characteristics 通过128位的蓝牙特定 UUID 来标识，在 Core Bluetooth framework 中表示为 CBUUID 对象。虽然不是所有标识一个 service 或 characteristic 的 UUID 都被 Bluetooth Special Interest Group (SIG) 预定义过，Bluetooth SIG 确实已经定义且发布了许多常用 UUID，为了便于使用这些 UUID 已被缩短为16位。例如，Bluetooth SIG 已将用于标识心率 service 的16位 UUID 预定义为 180D。这个 UUID 是从对应的128位 UUID， 0000180D-0000-1000-8000-00805F9B34FB，缩短而来。这种简化基于 Bluetooth 基础 UUID，定义于 Bluetooth 4.0 specification, Volume 3, Part F, Section 3.2.1。

CBUUID 类提供了一组工厂方法，使得处理长 UUID 更加容易。例如，你可以简单的使用 UUIDWithString 方法，依据 service 预定义的16位 UUID，创建一个 CBUUID 对象，而不需要在代码中各种传递字符串形式的128位心率 service UUID，如下：

    CBUUID *heartRateServiceUUID = [CBUUID UUIDWithString: @"180D"];

当你从预定义的16位 UUID 创建一个 CBUUID 对象。Core Bluetooth 会依据 Bluetooth 基础 UUID 填满余下的128位 UUID。

为自定义 Services 和 Characteristics 创建你自己的 UUID

Create Your Own UUIDs for Custom Services and Characteristics

你也许有一些不能被预定义 Bluetooth UUIDs 标识的 services 和 characteristics。如果是，你需要生成你自己的128位 UUID 来标识他们。

使用命令行工具 uuidgen 可以简单的生成128位 UUID。首先，打开一个 Terminal 窗口。然后在命令行中，为每一个你需要用 UUID 标识的 service 和 characteristic 输入一遍 uuidgen，你会得到一个唯一的128位由连字符“-”分隔的 ASCII 字符串，如下例所示：

$ uuidgen
71DA3FD1-7E10-41C1-B16F-4430B506CDE7

然后你就可以用这个 UUID 创建 CBUUID 对象，通过 UUIDWithString 方法，如下：

    CBUUID *myCustomServiceUUID =
        [CBUUID UUIDWithString:@"71DA3FD1-7E10-41C1-B16F-4430B506CDE7"];

构建你的 Services 和 Characteristics 树状结构

Build Your Tree of Services and Characteristics

在你有了 services 和 characteristics 的 UUID （表示为 CBUUID 对象），你就可以创建可变的 services 和 characteristics 并将它们组织成之前所说的树状结构。例如，如果你有一个 characteristic 的 UUID，你就可以创建一个可变的 characteristic，通过调用 CBMutableCharacteristic 类的 initWithType:properties:value:permissions: 方法，如下：

    myCharacteristic =
        [[CBMutableCharacteristic alloc] initWithType:myCharacteristicUUID
        properties:CBCharacteristicPropertyRead
        value:myValue permissions:CBAttributePermissionsReadable];

当你创建一个可变的 characteristic，你要设置它的属性（properties）、值（value）和权限许可（permissions）。你所设置的属性和权限将决定，这个 characteristic 值是可读或是可写，以及连接着的 central 是否可订阅这个值。在这个例子中，characteristic 值被设置为可被连接的 central 读取。关于可变 characteristic 所支持的属性和权限设置范围，请看 CBMutableCharacteristic Class Reference。

注意：若你为 characteristic 指定了一个值，这个值会被缓存且它的属性和权限会被设置为可读。因此，若你需要这个值是可写的，或若你期望这个值在该 characteristic 所属的已发布的 service 的生命周期中会改变，你必须指定值为 nil。遵循这一条可以保证这个值会被动态处理，会被 peripheral manager 请求，每当它收到从已连接 central 发来的读或写请求。

现在你已经创建了一个可变的 characteristic，你可以创建可变的 service 与这个 characteristic 关联。要这样做，调用 CBMutableService 类的 initWithType:primary: 方法，如下所示：

    myService = [[CBMutableService alloc] initWithType:myServiceUUID primary:YES];

在这个例子中，第二个参数被设置为 YES，代表了这个 service 是主要（primary），而非次要（secondary）。一个主要 service 描述了设备的主要功能且能够被另一个 service 包含（引用）。一个次要 service 描述了一个 service 仅仅在引用它的另一个 service 的上下文中的有意义。例如，一个心率监测仪的主要 service 可能是从心率传感器中暴露出心率数据，然而一个次要 service 可能是暴露传感器的电池数据。

在你创建 service 之后，你可以将其与 characteristic 关联，通过设置 service 的 characteristics 数组，如下：

    myService.characteristics = @[myCharacteristic];

发布你的 Services 和 Characteristics

Publishing Your Services and Characteristics

在你完成构建 services 和 characteristics 树之后，下一步是将它们发布到设备的 services 和 characteristics 数据库中。这个步骤用 Core Bluetooth framework 很容易完成。你可以调用 CBPeripheralManager 类的 addService:
方法，如下：

    [myPeripheralManager addService:myService];

当你调用这个方法发布 service 时，peripheral manager 会调用其 delegate 对象上的 peripheralManager:didAddService:error: 方法。如果发生错误你的 service 无法发布，实现这个 delegate 方法以取得错误原因，如下例所示：

- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral
            didAddService:(CBService *)service
                    error:(NSError *)error {
    if (error) {
        NSLog(@"Error publishing service: %@", [error localizedDescription]);
    }
    ...

注意：当你发布完一个 service 及其关联 characteristics 到 peripheral 数据库中之后，这个 service 将被缓存且你将不能再对其做修改。

广播你的 Services

Advertising Your Services

当你完成发布你的 services 和 characteristics 到你设备的 services 和 characteristics 数据库，你就已经准备好广播其中的几个，给任何可能正在监听的 central。如下例所示，你可以调用 CBPeripheralManager 类的 startAdvertising: 方法来广播你的 services 中的某几个，传入一个广播数据的 dictionary（一个 NSDictionary 实例）。

    [myPeripheralManager startAdvertising:@{ CBAdvertisementDataServiceUUIDsKey :
        @[myFirstService.UUID, mySecondService.UUID] }];

在这个例子中，dictionary 中唯一的 key，CBAdvertisementDataServiceUUIDsKey，期待了对应的 value 是一个由 CBUUID 对象组成的数组（一个 NSArray 实例），代表了你想要广播的 services 的 UUID。倒装句 在这个 dictionary 中可以指定的可能的 key 值详细定义在 CBCentralManagerDelegate Protocol Reference 协议的 Advertisement Data Retrieval Keys 常量中。然而其实只有两种 key 值是被 peripheral manager 对象支持的：CBAdvertisementDataLocalNameKey
和 CBAdvertisementDataServiceUUIDsKey。

当你在本地 peripheral 上开始广播一些数据时，该 peripheral manager 调用其 delegate 对象上的 peripheralManagerDidStartAdvertising:error: 方法。如果发生错误你的 services 无法发布，可以实现这个 delegate 方法获取错误原因，如下：

- (void)peripheralManagerDidStartAdvertising:(CBPeripheralManager *)peripheral
                                       error:(NSError *)error {

    if (error) {
        NSLog(@"Error advertising: %@", [error localizedDescription]);

    }
    ...

注意：数据广播基于“最大努力原则”，因为空间有限且另外可能有多个应用在持续广播。更多信息，请看 CBPeripheralManager Class Reference 中 startAdvertising: 方法的讨论。
当你的应用在后台时，广播行为也会受到影响。这个主题在下一章中讨论，Core Bluetooth Background Processing for iOS Apps。

一旦你开始广播数据，远程 centrals 即可以发现并初始化一个和你的连接。

响应 Central 端发来的读/写请求

Responding to Read and Write Requests from a Central

当你连接到一个或多个远程 centrals 之后，你可以开始从它们那里接收读或写的请求。当你这样做，请确保用恰当的方式回应这些请求。下面的例子描述了如何处理这些请求。

当一个已连接的 central 请求读取你某一个 characteristic 的值，peripheral manager 会调用它的 delegate 对象上的 peripheralManager:didReceiveReadRequest: 方法。这个 delegate 方法将此请求以 CBATTRequest 对象的方式传递给你，这个对象中有一系列属性供你使用以完成这个请求。

例如，当你收到一个简单的请求要读取一个 characteristic 的值，可以使用从 delegate 对象那里收到的 CBATTRequest 对象来确保你设备的数据库中的 characteristic 和远程 central 在原始读取请求中指定的是一致的。你可以开始实现这个 delegate 方法，如下：

- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral
    didReceiveReadRequest:(CBATTRequest *)request {

    if ([request.characteristic.UUID isEqual:myCharacteristic.UUID]) {
        ...

若 characteristic 的 UUID 匹配，下一步是确保这个读取请求的读取的地址范围没有超出 characteristic 值的边界。如下例所示，你可以使用 CBATTRequest 对象的 offset 属性来保证读取请求没有尝试读到边界之外。

    if (request.offset > myCharacteristic.value.length) {
        [myPeripheralManager respondToRequest:request
        withResult:CBATTErrorInvalidOffset];
        return;
    }

假设请求的偏移值验证通过，现在你就可以将请求的 characteristic 属性值（默认值为 nil ）设置为你在本地 peripheral 上创建的 characteristic 值，当然了要考虑请求的偏移值：

    request.value = [myCharacteristic.value
        subdataWithRange:NSMakeRange(request.offset,
        myCharacteristic.value.length - request.offset)];

当你设置完值之后，就可以回应远程 central 表明请求已经成功完成。通过调用 CBPeripheralManager 类的 respondToRequest:withResult: 方法来做这件事，回传请求对象（你已经更新了它的值）以及请求的结果，如下：

    [myPeripheralManager respondToRequest:request withResult:CBATTErrorSuccess];
    ...

请勿必保证在每次 peripheralManager:didReceiveReadRequest: delegate 方法被调用时，只调用一次 respondToRequest:withResult: 方法。

注意：如果 characteristic 的 UUID 不匹配，或者读取因为其它任何原因而无法完成，你不应该尝试完成这个请求。相反，你应该立即调用 respondToRequest:withResult: 方法，返回一个表示失败原因的结果。关于你可能指定的结果的列表，请看 Core Bluetooth Constants Reference 的 CBATTError Constants 枚举。

处理远程 central 的写入请求同样非常直接。当一个已连接的 central 发送一个请求要写入一个或多个你的 characteristic 值，peripheral manager 调用 delegate 对象上的 peripheralManager:didReceiveWriteRequests: 方法。不过这一次，delegate 对象传递给你请求对象时是以数组的形式，包含一个或多个 CBATTRequest 对象，每项代表一个写入请求。当你确认写入请求能被完成之时，你可以写入这个 characteristic 值，如下：

    myCharacteristic.value = request.value;

虽然上例没有展示，你写入 characteristic 值的时候还是要考虑进去请求的偏移属性。

就像你回应读取请求一样，每次 peripheralManager:didReceiveWriteRequests: delegate 方法调用时请务必只调用一次 respondToRequest:withResult: 方法。不过，respondToRequest:withResult: 方法的第一个参数期望的是一个单独的 CBATTRequest 对象，即使你在 peripheralManager:didReceiveWriteRequests: delegate 方法中可能收到的数组包含不止一个请求。你应该传入数组的第一个请求对象，如下：

    [myPeripheralManager respondToRequest:[requests objectAtIndex:0
        withResult:CBATTErrorSuccess];

注意：对待多个请求就像你对待一个请求那样，如果任何一个请求无法完成，你就不应该去完成其它任何一个。而是，立即调用 respondToRequest:withResult: 方法，提供指示了错误原因的返回结果。

发送更新的 Characteristic 值给订阅了的 Centrals

Sending Updated Characteristic Values to Subscribed Centrals

通常，已连接的 central 订阅一个或多个你的 characteristic 值，如同第4章中 Subscribing to a Characteristic’s Value 所描述。当它们这样做，你就要负责当它们订阅的 characteristic 值变化时通知它们。下面的例子描述了如何做。

当一个已连接的 central 订阅了你的 characteristic 值之一时，peripheral manager 会调用它的 delegate 对象上的 peripheralManager:central:didSubscribeToCharacteristic: 方法。

- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral
                  central:(CBCentral *)central
didSubscribeToCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic {

    NSLog(@"Central subscribed to characteristic %@", characteristic);
    ...

使用上面的 delegate 方法做为一个入口，开始给 central 发送更新的值。
然后，取得更新后的 characteristic 值并调用 CBPeripheralManager 类的 updateValue:forCharacteristic:onSubscribedCentrals: 方法将其发送给 central 。

    NSData *updatedValue = // fetch the characteristic's new value
    BOOL didSendValue = [myPeripheralManager updateValue:updatedValue
        forCharacteristic:characteristic onSubscribedCentrals:nil];

当你调用这个方法发送更新后的值给订阅的 central ，你可以在最后一个参数指定你想要更新哪个 central 。若像上面的例子，你指定了 nil ，所有已连接的且已订阅的 central 都将被更新。（当然了已连接但未订阅的 central 会被忽略。）

updateValue:forCharacteristic:onSubscribedCentrals: 方法返回一个 Boolean 值，表示更新是否被成功发送到了订阅的 central 。如果传输更新值所用的下层队列已满，这个方法返回 NO。peripheral manager 于是会等到传输队列有可用空间时，调用它的 delegate 对象的 peripheralManagerIsReadyToUpdateSubscribers: 方法。于是你可以实现这个 delegate 方法重发这个值，还是使用 updateValue:forCharacteristic:onSubscribedCentrals: 方法。

注意：使用通知来给订阅的 central 发送单独的数据包。也就是说，当你更新一个已订阅的 central 时，你应该在一个单独的通知中发送整个更新值，仅仅调用 updateValue:forCharacteristic:onSubscribedCentrals: 方法一次。

取决于你的 characteristic 值的长度，可能通知无法传递所有的数据。如果是这样，这个情况应该在 central 端处理，通过调用 CBPeripheral 类的 readValueForCharacteristic: 方法，这个方法可以取得整个值。