初步探索Android的蓝牙实现

作者: 玩毛线的毛线 | 来源:发表于2017-09-16 16:28 被阅读0次

蓝牙是十世纪的一位国王Harald Bluetooth的绰号（相传他喜欢吃蓝莓，所以牙齿变成了蓝色），他将纷争不断的丹麦部落统一为一个王国，传说中他还引入了基督教。刚好伟大的Jim Kardach在读一本和蓝牙国王有关的书籍，这位开发了允许电话和计算机通讯的系统的员工，就把他公司（瑞典爱立信，蓝牙创始人）做的统一了各种移动电子设备之间的通讯问题的技术叫做了蓝牙。蓝牙统一了王国，而蓝牙技术统一了移动设备之间的通讯方式。

好的，介绍扯完了，下面讲一下Android上实现蓝牙的方法：

1.蓝牙的工作机制（参考博文）

首先两个设备上都要有蓝牙设备或者专业一点叫蓝牙适配器，以手机和电脑为例我画了如下流程图。其次在手机上进行扫描，扫描周围蓝蓝牙设备，先找到手机附近的电脑，然后给它发出一个信号需要进行蓝牙的配对，再次返回一个信号说明手机和电脑已经配对成功了，最后配对成功后可以进行文件传输了。这是一个最基本的一个流程。

2.与蓝牙相关的类

网上找了一下，最重要的就是两个类：BluetoothAdapter（可以理解为当前设备）和BluetoothDevice（远程设备）.

3.配置蓝牙的Permission

在AndroidMenifest.xml里面设置蓝牙使用的权限。

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

4.搭建蓝牙

在你的机子和别的机子蓝牙配对之前，你首先要知道，蓝牙在你这台机子上支不支持，能不能用，有没有启用。
你只要通过静态方法BluetoothAdapter.getDefaultAdapter()，就可以获得BluetoothAdapter的一个实例。看看他有没有空就可以知道你的机子能不能用蓝牙了。

BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
if (mBluetoothAdapter == null) {
    //设备不支持蓝牙
}

然后再看看你机子有没有启动蓝牙，直接通过你BluetoothAdapter的获得的实例的isEnabled方法就可以了。
如果蓝牙在这台机子上支持，能用，但是没有启动，就要调用Intent去问问看系统要不要启动蓝牙。

f (!mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
    Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
    startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT);
}

然后你的机子会跳到蓝牙的程序，去启动蓝牙。启动之后返回当前Activity，调用Activity的onActivityResult()回调方法，蓝牙程序会返回给你两个整数常量：RESULT_OK和RESULT_CANCELED,看英文想必就大概知道什么意思了吧。
这两个常量都是Activity里面设定的常量，直接用就可以了。

protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) {  
        switch (requestCode) {  
            case RESULT_OK:  
                //用户开启了蓝牙
                break;  
            case RESULT_CANCELED:  
                //用户拒绝开启蓝牙
                break;  
        }  
    }

5.寻找设备

Using the BluetoothAdapter, you can find remote Bluetooth devices either through device discovery or by querying the list of paired (bonded) devices.

这是AndroidDeveloper上的原话，就是说要用BluetoothAdapter找其他的蓝牙设备，要通过设备discovery，通过查询配对的设备。
在讲具体实现之前，讲一下蓝牙配对(Paired)和蓝牙连接(Connected)的区别：
配对：两个机子只是意识到了彼此的存在，互相有一个共有的密码（用于验证），具备了加密传输的能力。好比一个男单身狗和一个女单身狗相遇搭讪····
连接：两个机子连在了一起，通过RFCOMM（蓝牙的通讯协议）传输数据。好比刚才的男单身狗和女单身狗在一起了····
接下来将如何查询设备。

查询Paired的设备

//通过mBluetoothAdapter.getBondedDevices()返回一个BluetoothDevice的Set
Set<BluetoothDevice> pairedDevices = mBluetoothAdapter.getBondedDevices();
// 如果有设备
if (pairedDevices.size() > 0) {
    // 循环遍历
    for (BluetoothDevice device : pairedDevices) {
        // 通过Adapter把这些加到ListView中
        mArrayAdapter.add(device.getName() + "\n" + device.getAddress());
    }
}

Discovery设备，通过广播接收者实现

//创建一个广播接收者用于接收信息
private final BroadcastReceiver mReceiver = new BroadcastReceiver() {
    public void onReceive(Context context, Intent intent) {
        //收到获取的广播的Action，好比你听广播的时候的频率
        String action = intent.getAction();
        //我要的广播的“频率”符合要求，Action符合要求
        if (BluetoothDevice.ACTION_FOUND.equals(action)) {
            //从Intent中获取BluetoothDevice对象
            BluetoothDevice device = intent.getParcelableExtra(BluetoothDevice.EXTRA_DEVICE);
            //信息加到ListView中去
            mArrayAdapter.add(device.getName() + "\n" + device.getAddress());
        }
    }
};
//注册广播
IntentFilter filter = new IntentFilter(BluetoothDevice.ACTION_FOUND);
registerReceiver(mReceiver, filter); //不要忘了在onDestroy中销毁广播

另外要让机子可以被扫描，还有一步是通过Intent开启蓝牙的扫描。通过startActivityForResult()方法

Intent discoverableIntent = new
Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_DISCOVERABLE);
//扫描蓝牙设备的间隔时间，默认120秒，最大3600秒
discoverableIntent.putExtra(BluetoothAdapter.EXTRA_DISCOVERABLE_DURATION, 300);
startActivity(discoverableIntent);

然后会显示如下的界面，就是说我们的软件要让你的手机可以被其他设备所扫描300s，你愿意吗？（我愿意~ ：-））

6.连接设备

这里有一个很重要的类叫BluetoothSocket，其实他和TCP Socket的原理是一样的，一个服务端，一个客户端，客户端触发连接，服务端处理请求。只不过这里的Socket基于蓝牙的RFCOMM协议罢了，这个协议的内容我们不作深入探讨。我们之研究他们如何实现。
不过这里有一种实现的技术，就是让两个设备都成为服务端和客户端，这样两个设备都可以触发和接收请求啦~
注意：两个机子配对了，那么Android会自动产生一个对话框（如下图），然后Pair就连在一起了。
回想一下你用蓝牙的时候的怎么用的，比如电脑说要连手机，然后电脑手机上都会产生一个密码，然后让你确认密码是否一致，你说是的话就他们就连在一起了。
先说说服务端的实现，大概就是：服务端要监听来自客户端的连接请求(要用到一个BluetoothServerSocket对象)，被允许后可以产生一个BluetoothSocket对象。获得BluetoothSocket对象后就可以将BluetoothServerSocket对象给“丢弃”了。
实现过程如下：

通过listenUsingRfcommWithServiceRecord(String, UUID)方法获取BluetoothServerSocket 对象。String可以理解为你服务端名字的代号。UUID的相关内容参考以下英文文献，我没有深入研究过，因为在蓝牙协议中要用到这个信息所以有了这个内容：

About UUID
A Universally Unique Identifier (UUID) is a standardized 128-bit format for a string ID used to uniquely identify information. The point of a UUID is that it's big enough that you can select any random and it won't clash. In this case, it's used to uniquely identify your application's Bluetooth service. To get a UUID to use with your application, you can use one of the many random UUID generators on the web, then initialize a UUID withfromString(String).

调用accept()实现监听
通过close()关闭BluetoothServerSocket

private class AcceptThread extends Thread {
    private final BluetoothServerSocket mmServerSocket;
 
    public AcceptThread() {
    
        // 建立BluetoothServerSocket的tmp，因为mmServerSocket是final类型的只能赋值一次，
        //所以要这个tmp作中转站
        BluetoothServerSocket tmp = null;
        
        try {
            // MY_UUID 是这款应用的UUID
            tmp = mBluetoothAdapter.listenUsingRfcommWithServiceRecord(NAME, MY_UUID);
        } catch (IOException e) { }
        mmServerSocket = tmp;
    }
 
    public void run() {
        BluetoothSocket socket = null;
        //保持监听知道发生异常
        while (true) {
            try {
                socket = mmServerSocket.accept();
            } catch (IOException e) {
                break;
            }
            //连接被允许了
            if (socket != null) {
                //调用管理这个socket的函数（自己写的）
                manageConnectedSocket(socket);
                //关闭ServerSocket
                mmServerSocket.close();
                break;
            }
        }
    }
 
    /** 线程关闭mServerSocket也会关闭 */
    public void cancel() {
        try {
            mmServerSocket.close();
        } catch (IOException e) { }
    }
}

下面讲讲客户端的实现：

为了从serverSocket上获取BluetoothSocket，你必须要先获取BluetoothDevice。
通过BluetoothDevice的createRfcommSocketToServiceRecord(UUID)方法获取BluetoothSocket的对象
通过connect()方法触发连接，conect()方法要在主线程之外实现！！！

private class ConnectThread extends Thread {
    private final BluetoothSocket mmSocket;
    private final BluetoothDevice mmDevice;
 
    public ConnectThread(BluetoothDevice device) {
        //和Server端一样的原理
        BluetoothSocket tmp = null;
        //获取蓝牙设备
        mmDevice = device;

        try {
            // MY_UUID is the app's UUID string, also used by the server code
            tmp = device.createRfcommSocketToServiceRecord(MY_UUID);
        } catch (IOException e) { }
        mmSocket = tmp;
    }
 
    public void run() {
        // 停止搜索设备，会降低连接的速度
        mBluetoothAdapter.cancelDiscovery();
 
        try {
            // 通过Socket建立连接
            //直到他成功或者抛出异常
            mmSocket.connect();
        } catch (IOException connectException) {
            // 不能连接，关闭Socket
            try {
                mmSocket.close();
            } catch (IOException closeException) { }
            return;
        }
 
        // Do work to manage the connection (in a separate thread)
        manageConnectedSocket(mmSocket);
    }
 
    /** Will cancel an in-progress connection, and close the socket */
    public void cancel() {
        try {
            mmSocket.close();
        } catch (IOException e) { }
    }
}

7.管理连接

终于到最后一步了，这里我们通过BluetoothSocket获得InputStream和OutputStream，通过read和write方法就可以做数据传输的事情了！注意：读取这些数据要异步处理（因为read和write方法会阻塞主线程）！

private class ConnectedThread extends Thread {
    private final BluetoothSocket mmSocket;
    private final InputStream mmInStream;
    private final OutputStream mmOutStream;
    public ConnectedThread(BluetoothSocket socket) {
        mmSocket = socket;
        //这里的tmp和之前的原理一样
        InputStream tmpIn = null;
        OutputStream tmpOut = null;
 
        //获取输出流和输入流
        try {
            tmpIn = socket.getInputStream();
            tmpOut = socket.getOutputStream();
        } catch (IOException e) { }
 
        mmInStream = tmpIn;
        mmOutStream = tmpOut;
    }
 
    public void run() {
        byte[] buffer = new byte[1024];  //存储流数据的载体
        int bytes; //read的bytes数
 
        //保持监听输入流直到出现异常
        while (true) {
            try {
                //从输入流中读取信息
                bytes = mmInStream.read(buffer);
                //利用Handler向主线程发送这些信息
                mHandler.obtainMessage(MESSAGE_READ, bytes, -1, buffer)
                        .sendToTarget();
            } catch (IOException e) {
                break;
            }
        }
    }
 
    /*从主线程中调用这个方法实现写出*/
    public void write(byte[] bytes) {
        try {
            mmOutStream.write(bytes);
        } catch (IOException e) { }
    }
 
    /*调用这个方法关闭连接*/
    public void cancel() {
        try {
            mmSocket.close();
        } catch (IOException e) { }
    }
}

(END)

初步探索Android的蓝牙实现

1.蓝牙的工作机制（参考博文）

2.与蓝牙相关的类

3.配置蓝牙的Permission

4.搭建蓝牙

5.寻找设备

6.连接设备

7.管理连接

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