iOS 蓝牙4.0开发 --- 本机作为外围设备角色开发

作者: roast_duck | 来源:发表于2017-11-29 15:27 被阅读18次

文中？？？的地方表示还有待填坑，但是可以忽略。

本机作为服务提供者。

CBPeripheralManager对象表示外围设备（当前提供服务的app）。用于发布和广播服务，响应中心设备发来的读写请求。
CBCentral对象表示中心设备。我们需要处理它发过来的request。

CBPeripheralManagerDelegate协议

1. 创建外围设备管理对象

/*
 @param options 一个字典值
 *  用于在实例化时，蓝牙断开是否提示用户，默认为NO
 *  CBPeripheralManagerOptionShowPowerAlertKey : NSNumber Bool
 *  用于唯一标识外围设备对象的字符串 : NSString * (16位或32位或者是蓝牙技术联盟规定的16位标识)
 *  CBPeripheralManagerOptionRestoreIdentifierKey
 */
self.peripheralManager = [[CBPeripheralManager alloc] initWithDelegate:self queue:nil options:nil];

创建好后调用代理方法检查蓝牙状态

/**
 *  成功实例化一个外围设备对象时调用，确定设备是否支持蓝牙以及是否可用
 */
- (void)peripheralManagerDidUpdateState:(CBPeripheralManager *)peripheral {
    // 判断状态
}

状态参数具体查看相关概念章节中的CBManagerState部分

2. 创建特征

/**
 创建一个特征
 */
- (CBMutableCharacteristic *)createCharacteristicWithUUID:(CBUUID *)uuid {
    CBMutableCharacteristic *characteristic =
      [[CBMutableCharacteristic alloc] initWithType:uuid
        properties:
         CBCharacteristicPropertyRead | CBCharacteristicPropertyWrite
        value:[@"songyang" dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding]
        permissions:CBAttributePermissionsReadable];
        
    return characteristic;
}

UUID：特征的唯一标识，UUID相关请参看相关概念章节
properties：特征的属性，具体查看相关概念章节中的CBCharacteristicProperties部分
value：特征的值，如果在此处设置了值，那么值会被缓存并且properties和ermissions被设为只读。如果需要值可写或者值能动态变化，就需要实例化时置value为nil。
permissions：特征的值的权限。具体查看相关概念章节中的CBAttributePermissions部分。

Tip：两个特征的建议配置

订阅方式能使中心设备以较节能的方式获取值，这样外围设备也能做到在需要的时候才响应请求。所以苹果鼓励使用CBCharacteristicPropertyNotify。
为了保证安全，建议使用CBCharacteristicPropertyNotifyEncryptionRequired或者CBCharacteristicPropertyIndicateEncryptionRequired，只允许受信任设备交互，尤其是特征的值能被写入的情况。这样才会在链接时看到是否允许配对的界面框???。
另外要记得保持一致。总不能properties设了只读，然后pemissions又设成可写吧。

3. 创建服务

/**
 创建一个服务

 @param uuid 唯一标识
  param primary YES为主服务，用于描述一个设备的主要功能。主服务可以被其他服务引用。
                NO为次要服务,用于描述一个被它引用的其他服务的相关功能
                如计步器主要服务是记录步数，次要服务可以是记录时间，距离等。
 */
- (CBMutableService *)createServiceWithUUID:(CBUUID *)uuid {
    CBMutableService *service = [[CBMutableService alloc] initWithType:uuid primary:YES];
    return service;
}

将服务和特征进行关联

// 一个服务可以有多个特征
service.characteristics = @[characteristic];

4. 发布服务

/**
 发布服务
 * 一旦发布服务，服务和它的特征会被缓存，服务不能再被修改
 */
[self.peripheralManager addService:service];

添加服务后调用代理

- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didAddService:(CBService *)service error:(NSError *)error {
    // 处理后续或错误
}

5. 向外广播服务

/**
 广播部分服务和特征。
 */
- (void)adviseServices:(NSArray *)services {
    for (CBMutableService *service in services) {
        // 广播数据
        [self.peripheralManager startAdvertising:@{CBAdvertisementDataServiceUUIDsKey :@[service.UUID]}];
    }
}

startAdvertising:的参数advertisementData是一个字典值，其中包含要广播出去的数据和它对应的key。需要注意的iOS中这些数据不仅对大小有限制，数据内容也有。比如广告包中虽然可以包含外围设备的很多信息，但是iOS中只能传递以下两个：

// CBPeripheralManager 仅支持两个key:
* `CBAdvertisementDataLocalNameKey` : value = 服务名称
* `CBAdvertisementDataServiceUUIDsKey` : value = 服务UUID数组

对于大小限制，一个广告包为31个字节，除去必要的2个字节作为头信息（数据段的长度和类型），剩下的为数据段。如果app正在运行，以上两个key代表的信息大小限制为28个字节；如果大小不够，在响应包中还能额外使用10个字节，但是仅能用于传递服务名字。
　　不符合已分配空间的UUID会加入一个特殊的“溢出”包，该类型数据包只能被iOS设备扫描？？？（此处还需填坑）。
如果app在后台运行，则只能通过“溢出”包广播服务的UUID。

蓝牙数据包格式：Bluetooth 4.0 specification, Volume 3, Part C, Section 11
参考链接:https://www.cnblogs.com/smart-mutouren/p/5882038.html

开始广播服务后，会调用代理

- (void)peripheralManagerDidStartAdvertising:(CBPeripheralManager *)peripheral error:(NSError *)error {
    // 处理后续或错误
}

接下来就是等待中心设备扫描和连接。当连接建立后，就可以收到中心设备的请求并开始处理（通过代理方法）。

一旦链接建立，外围设备就不需要再广播广播包。因为设备间可以直接进行数据交互（交互方式？？？）。此时为了节省电量，应该及时停止广播：

[self.peripheralManager stopAdvertising];

Tip：

什么时候需要广播广播包？需要和中心设备连接的时候，如果有需要，甚至可以在创建好CBPeripheralManager对象后就开始广播。不过扮演外围角色的app并没有探测其他设备的方式，而用户是能直接知道的。所以最好提供一个界面让用户自己选择是否startAdvitising:。
发布服务和广播服务都必须在powered on状态下进行。
如果此时app进入后台，而我们又没有进行后台处理，广播会停止。

6. 响应中心设备发来的读写请求

响应读取请求(两种方式)

中心设备调用readValueForCharacteristic发送读取请求，外围设备收到后，会调用代理

/**
 收到读取数据的请求
 @param request 读数据的请求，已被包装过（CBATTRequest对象）
 */
- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didReceiveReadRequest:(CBATTRequest *)request {
    // 根据请求中的信息进行响应
    // 确认请求的特征UUID是否存在
    if ([request.characteristic.UUID isEqual:self.characteristic.UUID])
        {   }
    // 检查读取的偏移量(从哪开始读)是否超出本地数据长度
    if (request.offset > self.characteristic.value.length) {
        // 超出则返回越界错误
        [self.eripheralManager respondToRequest:request withResult:CBATTErrorInvalidOffset];
        return;
    }
    // 从请求的偏移量开始读取之后的数据
    request.value = [self.characteristic.value subdataWithRange:NSMakeRange(request.offset, self.characteristic.value.length - request.offset)];
    // 更新请求的值后，向中心设备回传请求结果（必须调用，成功则返回数据，失败返回错误）
    [self.peripheralManager respondToRequest:request withResult:CBATTErrorSuccess];
}

中心设备通过订阅方式读取数据

/**
 收到中心设备(setNotifyValue:YES forCharacteristic:)调用该代理
 */
- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral central:(CBCentral *)central didSubscribeToCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic {
    // 修改特征值
    // centrals 为nil，表示向所有订阅了的中心设备发通知。当然也可以通过数组指定通知
    // 当发送通知的队列不足时，该方法返回NO；此时进入等待，当有可用队列时会触发代理peripheralManagerIsReadyToUpdateSubscribers:
    BOOL didSendValue = [myPeripheralManager updateValue:updatedValue forCharacteristic:characteristic onSubscribedCentrals:nil];
    if (!didSendValue) {
        // 将未发送的特征保存，之后重新发送
        [self.shouldSendArray addObject:characteristic];
    }
}
/**
 有可用队列时，调用该代理继续发送通知
 */
- (void)peripheralManagerIsReadyToUpdateSubscribers:(CBPeripheralManager *)peripheral {

    BOOL didSendValue = [self.peripheralManager updateValue:updatedValue forCharacteristic:characteristic onSubscribedCentrals:nil];
}
/**
 收到中心设备(setNotifyValue:NO forCharacteristic:)取消订阅特征的请求
 */
- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral central:(CBCentral *)central didUnsubscribeFromCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic {

}

响应写入请求

收到该请求，调用代理

/**
 收到中心设备写入数据的请求
 @param requests 写数据的请求，已被包装过。注意这里是数组，可能包含多个写请求
 */
- (void)peripheralManager:(CBPeripheralManager *)peripheral didReceiveWriteRequests:(NSArray<CBATTRequest *> *)requests {
    // 确认权限后，能写则写。写的时候也需要考虑偏移量
    myCharacteristic.value = request.value;
    // 如果所有请求都被完成，回传写入成功。随便取一个request
    // 如果数组中有任意一个请求完成失败，那么后续请求都不用再响应。直接将失败的原因回传
    // 该方法必须调用
    [self.peripheralManager respondToRequest:requests.firstObject withResult:CBATTErrorSuccess];
}

7. 调试问题

笔者在设备调试时，曾一直卡在以下问题上。
现填坑如下：

XPC Connection invalid
　　CBPeripheralManager对象需要被全局持有（使用属性）。如果你将Manager封装在B类中，然后在C类中使用；那么C类也需要全局持有B类。原因是CBPeripheralManager对象（包括CBCentralManager对象）是异步创建的，创建成局部对象会很快被释放。
参考链接：@蒋小飞http://www.jianshu.com/p/ec659ffcacfe的“编码”部分。
设备不支持（state：unsupported）
　　这个一方面可能是你的设备真的不支持BLE（通过你的设备信息去了解），另一方面可能是项目配置问题。
　　笔者使用mac app项目作为外部设备，然后用真机作为中心设备。运行mac app时一直出现以上两个问题。解决如下：（运行环境macOS 10.13，xcode 9.2 beta）
Targets->Capabilities中勾选

iOS 蓝牙4.0开发 --- 本机作为外围设备角色开发

CBPeripheralManagerDelegate协议

1. 创建外围设备管理对象

2. 创建特征

3. 创建服务

4. 发布服务

5. 向外广播服务

6. 响应中心设备发来的读写请求

响应读取请求(两种方式)

响应写入请求

7. 调试问题

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