iOS 中 iBeacon 开发

iBeacon 介绍

iBeacon 是苹果公司2013年9月发布的移动设备用OS（iOS7）上配备的新功能。其工作方式是，配备有低功耗蓝牙（BLE）通信功能的设备使用BLE技术向周围发送自己特有的 ID，接收到该 ID 的应用软件会根据该 ID 采取一些行动。
它采用了基于蓝牙4.0的低功耗蓝牙技术(Bluetooth Low Energy, BLE),主要是用作辅助室内定位的功能.

iBeacon的用途

我们可以用iBeacon可以进行室内定位（车库，商场），智能打卡，提醒（离开某物体的时候，比如离开家）。

iBeacon 原理

iBeacon中有两个角色:
发射者: 一般都是各种硬件
接收者: 一般都是智能终端(手机)
发射者通过BLE 的广告通信通道,以一定时间间隔向外广播数据包(一般是每秒两三次),接收者可以通过终端提供的功能来接收,达到信息的交互.
从iOS开发者的角度看： iBeacon 在 CoreLocation 框架中抽象为CLBeacon类, 该类有6个属性，分别是:

proximityUUID：是一个 NSUUID，用来标识公司。每个公司、组织使用的 iBeacon 应该拥有同样的 proximityUUID。

major：主要值，用来识别一组相关联的 beacon，例如在连锁超市的场景中，每个分店的 beacon 应该拥有同样的 major。

minor：次要值，则用来区分某个特定的 beacon。

proximity：远近范围的，一个枚举值。

typedef NS_ENUM(NSInteger, CLProximity) {
    CLProximityUnknown,// 无效
    CLProximityImmediate,//在几厘米内
    CLProximityNear,//在几米内
    CLProximityFar//超过 10 米以外，不过在测试中超不过10米就是far
}

accuracy：与iBeacon的距离。

rssi：信号轻度为负值，越接近0信号越强，等于0时无法获取信号强度。

• Tip：proximityUUID，major，minor 这三个属性组成 iBeacon 的唯一标识符。

只要进入iBeacon的范围，就能唤醒 App（大约10秒钟），即使在程序被杀掉的情况下。必要时，可以使用UIApplication类的

-(UIBackgroundTaskIdentifier)beginBackgroundTaskWithExpirationHandler:(void (^)(void))handler;
方法，请求更多的后台执行时间。

接收形式

接收者提供了两种方式来接收iBeacon信号:

Monitoring: 可以用来在设备进入/退出某个地理区域时获得通知, 使用这种方法可以在应用程序的后台运行时检测iBeacon，但是只能同时检测20个region区域，并且不能够推测设备与iBeacon的距离.

// 开始检测区域
[self.locationManager startMonitoringForRegion:beaconRegion]; 

// 停止检测区域
[self.locationManager stopMonitoringForRegion:beaconRegion]; 

// Monitoring成功对应回调函数
- (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager didStartMonitoringForRegion:(CLRegion *)region;

// 设备进入该区域时的回调
- (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager didEnterRegion:(CLRegion *)region;

// 设备退出该区域时的回调
- (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager didExitRegion:(CLRegion *)region;

// Monitoring有错误产生时的回调
- (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager monitoringDidFailForRegion:(nullable CLRegion *)region withError:(NSError *)error;

Ranging: iOS 7之后提供的 API, 用于确定设备的近似距离iBeacon 技术,可以用来检测某区域内的所有iBeacons,并且可以精度估计发射者与接收者的距离。

// 开始检测区域
[self.locationManager startRangingBeaconsInRegion:beaconRegion];

// 停止检测区域
[self.locationManager stopRangingBeaconsInRegion:beaconRegion];

// Ranging成功对应回调函数  1秒钟执行1次
- (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager didRangeBeacons:(NSArray<CLBeacon *> *)beacons inRegion:(CLBeaconRegion *)region 

// Ranging有错误产生时的回调
- (void)locationManager:(CLLocationManager *)manager rangingBeaconsDidFailForRegion:(CLBeaconRegion *)region withError:(NSError *)error

iBeacon 与 BLE 的区别

iOS 中 iBeacon 是基于地理位置的微定位技术，虽然借助手机蓝牙进行接收Majro、Minor，但是他们在开发工程中没有任何关系。
iBeacon使用苹果提供CoreLocation库，然而在 BLE 在开发过程中使用CoreBluetooth库。从上面提供的库来看就很清楚了，特别是在 iOS8.0 之后的时候如果想使用iBeacon，必须让用户点击是否允许XXapp使用地理位置。如果在第一次使用 iOS App 扫描iBeacon的时候没有提示这句话，是不可能接收到iBeacon的信号（除非iOS 8.0之下）。如果是 BLE 则的开发过程中之需要提示用户打开蓝牙，并不要求其他的地理位置任何信息。

iBeacon 在 iOS 中的运用

• 权限请求
  在info.plist中添加NSLocationAlwaysAndWhenInUseUsageDescription,NSLocationWhenInUseUsageDescription，NSLocationAlwaysUsageDescription，请求地理位置权限。
  开启Background Modes
  bm.png

代码

import UIKit
import CoreLocation

let Beacon_Device_UUID = "063FA845-F091-4129-937D-2A189A86D844"

class ViewController: UIViewController {
    
    
    lazy var locationManager: CLLocationManager = {
        let loca = CLLocationManager()
        loca.delegate = self
        return loca
    }()
    
    lazy var beaconRegion: CLBeaconRegion = {
        // 监听所有UUID为Beacon_Device_UUID的Beacon设备
        let beacon = CLBeaconRegion(proximityUUID: UUID(uuidString: Beacon_Device_UUID)!, identifier: "BCTest")
        // 监听UUID为Beacon_Device_UUID，major为666的所有Beacon设备
//        let beacon1 = CLBeaconRegion(proximityUUID: UUID(uuidString: Beacon_Device_UUID)!, major: CLBeaconMajorValue(exactly: 666)!, identifier: "BCTest")
        // 监听UUID为Beacon_Device_UUID，major为666，minor为999的唯一一个Beacon设备
//       let beacon2 = CLBeaconRegion(proximityUUID: UUID(uuidString: Beacon_Device_UUID)!, major:  CLBeaconMajorValue(exactly: 666)!, minor: CLBeaconMinorValue(exactly: 999), identifier: "BCTest")
        beacon.notifyEntryStateOnDisplay = true
        return beacon
    }()
    
    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        // 在开始监控之前，我们需要判断改设备是否支持，和区域权限请求
        let availableMonitor = CLLocationManager.isMonitoringAvailable(for: CLBeaconRegion.self)
        if availableMonitor {
            let authorizationStatus = CLLocationManager.authorizationStatus()
            switch authorizationStatus {
            case .notDetermined:
                locationManager.requestAlwaysAuthorization()
            case .denied:
                print("权限受限制")
            case .authorizedWhenInUse, .authorizedAlways:
                locationManager.startMonitoring(for: beaconRegion)
                locationManager.startRangingBeacons(in: beaconRegion)
            default:
                break
            }
        } else {
            print("该设备不支持 CLBeaconRegion 区域检测")
        }
        
    }

    override func didReceiveMemoryWarning() {
        super.didReceiveMemoryWarning()
    }

}

extension ViewController: CLLocationManagerDelegate {
    
    func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didChangeAuthorization status: CLAuthorizationStatus) {
        if status == .authorizedAlways || status == .authorizedWhenInUse {
            locationManager.startMonitoring(for: beaconRegion)
            locationManager.startRangingBeacons(in: beaconRegion)
        }
    }
// pragma mark -- Monitoring
    /** 进入区域 */
    func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didEnterRegion region: CLRegion) {
             print("你已经进入监控区域")
    }
    /** 离开区域 */
    func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didExitRegion region: CLRegion) {
              print("你已经离开监控区域")
    }
    /** Monitoring有错误产生时的回调 */
    func locationManager(_ manager: CLLocationManager, monitoringDidFailFor region: CLRegion?, withError error: Error) {
        
    }
    /** Monitoring 成功回调 */
    func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didStartMonitoringFor region: CLRegion) {
        
    }
// pragma mark -- Ranging
    /** 1秒钟执行1次 */
    func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didRangeBeacons beacons: [CLBeacon], in region: CLBeaconRegion) {
        for beacon in beacons {
            print("rssis is:\(beacon.rssi)")
            print("beacon proximity :\(beacon.proximity)")
            print(" accuracy : \(beacon.accuracy)")
            print("proximityUUID : \(beacon.proximityUUID)")
            print("major : \(beacon.major.intValue)")
            print("minor : \(beacon.minor.intValue)")
        }
    }
    /** ranging有错误产生时的回调  */
    func locationManager(_ manager: CLLocationManager, rangingBeaconsDidFailFor region: CLBeaconRegion, withError error: Error) {
        
    }
//    pragma mark -- Kill callBack
    
    /** 杀掉进程之后的回调，直接锁屏解锁，会触发 */
    func locationManager(_ manager: CLLocationManager, didDetermineState state: CLRegionState, for region: CLRegion) {
      // 发送本地通知
        let localNotification = BCLocalPush()
        let msgText: String = state == .unknown ? "未知" : state == .inside ? "区域外":"区域内"
        let msg = "你监听的Beacon区域状态：\(msgText),锁屏点亮屏幕会收到此推送"
        if region.isKind(of: CLBeaconRegion.self) {
            let bregion = region as? CLBeaconRegion
            let body = "status = \(msg),uuid = \(String(describing: bregion?.proximityUUID.uuidString)),major = \(String(describing: bregion?.major?.intValue)),minor = \(String(describing: bregion?.minor?.intValue))"
            localNotification.body = body
            localNotification.soundName = ""
            localNotification.delayTimeInterval = 0.0
            localNotification.pushLocalNotification()
        }
        
    }
}

用 iPhone 手机模拟 iBeacon

任何支持使用蓝牙低功耗共享数据的 iOS 设备都可以用作 iBeacon。

• 代码

import UIKit
import CoreBluetooth
import CoreLocation

class ViewController: UIViewController {

    @IBOutlet weak var UUIDTextField: UITextField!
    @IBOutlet weak var majorTextField: UITextField!
    @IBOutlet weak var minorTextField: UITextField!
    
    var peripheralManager = CBPeripheralManager()
    
    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        peripheralManager = CBPeripheralManager(delegate: self, queue: nil, options: nil)
    }

    @IBAction func clickedStartBtn(_ sender: UIButton) {
        if sender.currentTitle == "开始广播" {
            let proximityUUID = UUID(uuidString: UUIDTextField.text ?? "")
            let beaconRegion = CLBeaconRegion(proximityUUID: proximityUUID!, major: CLBeaconMajorValue(exactly: Float(majorTextField.text ?? "10")!)!, minor: CLBeaconMinorValue(exactly: Float(minorTextField.text ?? "10")!)!, identifier: "BCTest")
             let beaconPeripheraData = beaconRegion.peripheralData(withMeasuredPower: nil)
            peripheralManager.startAdvertising((beaconPeripheraData as! [String : Any]))
        } else {
            peripheralManager.stopAdvertising()
        }
    }
    
}

extension ViewController: CBPeripheralManagerDelegate {
    
    func peripheralManagerDidUpdateState(_ peripheral: CBPeripheralManager) {
        
    }
      
}

用 iPhone 手机模拟 iBeacon 注意

• 需要访问地理位置权限。
• 设备需要开启蓝牙。
• 利用 iOS 设备模拟 beacon信号，Home 出去之后是不能发送信号的。