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iOS蓝牙开发笔记(LightBlue调试、大小端转换、进制转换

iOS蓝牙开发笔记(LightBlue调试、大小端转换、进制转换

作者: oldSix_Zhu | 来源:发表于2017-10-08 22:20 被阅读1118次

    本文记录下在项目开发过程中遇到的问题及解决问题使用的方法

    1、用LightBlue调试
    2、找出特征的properties组成
    3、数据的大小端转换
    4、数据的进制转换
    5、蓝牙数据传输的网络工具类

    1、LightBlue

    不管你是开发安卓还是iOS,在你还没写有关蓝牙的代码之前,你必须确认一件事:这个硬件是好使的。
    所以你需要一个第三方的APP来调试确认。
    工具有很多种,我喜欢LightBlue。

    APP图标

    下载,进入APP后,打开蓝牙,下拉刷新就可以看到附近的外设了,找到你们硬件工程师提供的外设名称,点击进入;

    主页面

    然后找到相应的UUID(大字体的是服务的UUID,可点击的UUID是服务的特征),会一同看到Properties属性值:比如 Read 、Write 、Write Without Response Notify等 。

    外设页面

    然后点击需要的服务UUID,如果是订阅特征的话,会有“Listen for notifications”按钮可以点击,如果点击不了就说明不是订阅特征,硬件的这个UUID是发不出数据的。
    如果是写特征的话,会有 “Write new value”是向硬件写命令的。如控制开关等等。

    特征页面

    有LightBlue与硬件工程师一同调试硬件很方便,当问题出现时,你可以确认是硬件的问题,还是你自己代码的问题。

    而且当我们作为iOS开发蓝牙硬件的时候,你的硬件工程师并不知道他提供给你的硬件的服务是什么,特征是什么,只会跟你说:“这个UUID是板子收数据的,这个UUID是板子发数据的”,所以我们需要找到这些具体的UUID,然后辨别哪个可以实现功能。


    2、找出特征的properties组成

    当我们打印一个特征时,会发现properties=0x14,我们还可以使用以下方法在实现蓝牙代理方法里找出特征的properties组成。

    //找出特征的properties组成
    //http://lecason.com/2015/08/19/Objective-C-Find-Conbine/
    -(void)logCharacteristicProperties:(CBCharacteristicProperties)properties
    {
        if (properties & CBCharacteristicPropertyBroadcast) {
            NSLog(@"CBCharacteristicPropertyBroadcast");
        }
        if (properties & CBCharacteristicPropertyRead) {
            NSLog(@"CBCharacteristicPropertyRead");
        }
        if (properties & CBCharacteristicPropertyWriteWithoutResponse) {
            NSLog(@"CBCharacteristicPropertyWriteWithoutResponse");
        }
        if (properties & CBCharacteristicPropertyWrite) {
            NSLog(@"CBCharacteristicPropertyWrite");
        }
        if (properties & CBCharacteristicPropertyNotify) {
            NSLog(@"CBCharacteristicPropertyNotify");
        }
        if (properties & CBCharacteristicPropertyIndicate) {
            NSLog(@"CBCharacteristicPropertyIndicate");
        }
        if (properties & CBCharacteristicPropertyAuthenticatedSignedWrites) {
            NSLog(@"CBCharacteristicPropertyAuthenticatedSignedWrites");
        }
        if (properties & CBCharacteristicPropertyExtendedProperties) {
            NSLog(@"CBCharacteristicPropertyExtendedProperties");
        }
        if (properties & CBCharacteristicPropertyNotifyEncryptionRequired) {
            NSLog(@"CBCharacteristicPropertyNotifyEncryptionRequired");
        }
        if (properties & CBCharacteristicPropertyIndicateEncryptionRequired) {
            NSLog(@"CBCharacteristicPropertyIndicateEncryptionRequired");
        }
    }
    

    3、数据的大小端转换

    当你拿到了外设的数据,向服务器传的时候,你的后台开发java小伙伴可能会跟你说传过来的数据都不对劲,很大之类的,你可以做下数据的大小端转换试一试。

    这是为什么呢?

    在几乎所有的机器上,多字节对象都被存储为连续的字节序列。例如在C语言中,一个类型为int的变量x地址为0x100,那么其对应地址表达式&x的值为0x100。且x的四个字节将被存储在存储器的0x100, 0x101, 0x102, 0x103位置。

    而存储地址内的排列则有两个通用规则。一个多位的整数将按照其存储地址的最低或最高字节排列。如果最低有效字节在最高有效字节的前面,则称小端序;反之则称大端序。在网络应用中,字节序是一个必须被考虑的因素,因为不同机器类型可能采用不同标准的字节序,所以均按照网络标准转化。

    例如假设上述变量x类型为int,位于地址0x100处,它的十六进制为0x01234567,地址范围为0x100~0x103字节,其内部排列顺序依赖于机器的类型。大端法从首位开始将是:0x100: 01, 0x101: 23,..。而小端法将是:0x100: 67, 0x101: 45,..

    网络传输一般采用大端序,也被称之为网络字节序,或网络序。IP协议中定义大端序为网络字节序。伯克利socket API定义了一组转换函数,用于16和32bit整数在网络序和本机字节序之间的转换。htonl,htons用于本机序转换到网络序;ntohl,ntohs用于网络序转换到本机序。

    使用这些函数决定于你要从主机字节顺序(你的电脑上的)还是网络字节顺序转化。如果是"host",函数的第一个字母为"h",否则"network"就为"n"。函数的中间字母总是"to",因为你要从一个转化到另一个,倒数第二个字母说明你要转化成什么。最后一个字母是数据的大小,"s"表示short,"l"表示long。

    htons() host to network short
    htonl() host to network long
    ntohs() network to host short
    ntohl() network to host long

    如果不想用c函数,用NSSwapHostIntToBig() NSSwapHostShortToBig() NSSwapHostLongToBig()等等也可以,看起来更加清晰明了,但其实里面也是封装的上面这些c函数。

    //使用例子:
    short number = 2;
    number = ntohs(number);
    number =  NSSwapHostShortToBig(number);
    

    当你要传输的函数不仅仅是简单的short,int,long型,比如说是3字节类型的数据,需要以下自定义的大小端转换方法

    //大端与小端互转
    -(NSData *)dataTransfromBigOrSmall:(NSData *)data
    {
        NSString *tmpStr = [self dataChangeToString:data];
        NSMutableArray *tmpArra = [NSMutableArray array];
        for (int i = 0 ;i<data.length*2 ;i+=2)
     {
            NSString *str = [tmpStr substringWithRange:NSMakeRange(i, 2)];
            [tmpArra addObject:str];
        }
        NSArray *lastArray = [[tmpArra reverseObjectEnumerator] allObjects];
        NSMutableString *lastStr = [NSMutableString string];
        for (NSString *str in lastArray)
     {
            [lastStr appendString:str];   
        }
        NSData *lastData = [self HexStringToData:lastStr];
        return lastData; 
    }
    
    -(NSString*)dataChangeToString:(NSData*)data
    {
        NSString * string = [NSString stringWithFormat:@"%@",data];
        string = [string stringByReplacingOccurrencesOfString:@"<" withString:@""];
        string = [string stringByReplacingOccurrencesOfString:@">" withString:@""];
        string = [string stringByReplacingOccurrencesOfString:@" " withString:@""];
        return string;  
    }
    
    -(NSMutableData*)HexStringToData:(NSString*)str
    {
        NSString *command = str;
        command = [command stringByReplacingOccurrencesOfString:@" " withString:@""];
        NSMutableData *commandToSend= [[NSMutableData alloc] init];
        unsigned char whole_byte;
        char byte_chars[3] = {'\0','\0','\0'};
        int i;
        for (i=0; i < [command length]/2; i++) {
            byte_chars[0] = [command characterAtIndex:i*2];
            byte_chars[1] = [command characterAtIndex:i*2+1];
            whole_byte = strtol(byte_chars, NULL, 16);
            [commandToSend appendBytes:&whole_byte length:1];
        }
        return commandToSend;
    }
    

    查看本机是大端还是小端的方法:

        short int x;
        char x0,x1;
        x=0x1122;
        x0=((char*)&x)[0]; //低地址单元
        x1=((char*)&x)[1]; //高地址单元
        
        if (x0 == 0x11) {
            NSLog(@"大端");
        }
        else if (x0==0x22)
        {
            NSLog(@"小端");
        }
    

    或者是这样:

        if (1 != htonl(1)) {
            //小端模式,作相应处理
            NSLog(@"小端");
        } else {
            //大端模式,作相应处理
            NSLog(@"大端");
        }
    

    4、数据的进制转换

    当我第一次从外设拿到数据,在- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error中直接打印出来,是被<>包裹的十六进制数据,而后台一般需要的是十进制的,比较好处理。
    我试了几个函数,想直接把收到外设的值转为字符串,发现都不可以

    1、为空

    NSString *result = [[NSString alloc] initWithData:characteristic.value  encoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSLog(@"%@",result);
    

    2、为空

     NSString *result = [NSString stringWithUTF8String:[characteristic.value bytes]];
    NSLog(@"%@",result);
    

    3、乱码+空

    NSStringEncoding myEncoding = CFStringConvertEncodingToNSStringEncoding (kCFStringEncodingGB_18030_2000);
    NSString *result=[[NSString alloc]initWithData:characteristic.value encoding:myEncoding];
    NSLog(@"%@",result);
    

    最终我的数据传输方案是在该代理方法中,将接收到外设的数据NSData转为十六进制,再转为十进制,然后大小端转换,最后转为NSData发给服务器。

    下面列出我使用的进制转换工具:
    //10进制int转NSData
    -(NSData *)intToData:(int)i;
    
    //NSData转int(10进制)
    -(int)dataToInt:(NSData *)data;
    
    //将NSData转化为16进制字符串
    - (NSString *)convertDataToHexStr:(NSData *)data;
    
    //16进制字符串转10进制int
    - (int)hexNumberStringToNumber:(NSString *)hexNumberString;
    
    //16进制字符串转NSData
    - (NSData *)hexToBytes:(NSString *)str;
    
    //普通字符串,转NSData
    - (NSData *)stringToBytes:(NSString *)str;
    
    
    //int转data
    -(NSData *)intToData:(int)i
    {
        NSData *data = [NSData dataWithBytes: &i length: sizeof(i)];
        return data;
    }
    
    
    //data转int
    -(int)dataToInt:(NSData *)data
    {
        int i;
        [data getBytes:&i length:sizeof(i)];
        return i;
    }
    
    
    /将NSData转化为16进制字符串
    - (NSString *)convertDataToHexStr:(NSData *)data {
        if (!data || [data length] == 0) {
            return @"";
        }
        NSMutableString *string = [[NSMutableString alloc] initWithCapacity:[data length]];
        
        [data enumerateByteRangesUsingBlock:^(const void *bytes, NSRange byteRange, BOOL *stop) {
            unsigned char *dataBytes = (unsigned char*)bytes;
            for (NSInteger i = 0; i < byteRange.length; i++) {
                NSString *hexStr = [NSString stringWithFormat:@"%x", (dataBytes[i]) & 0xff];
                if ([hexStr length] == 2) {
                    [string appendString:hexStr];
                } else {
                    [string appendFormat:@"0%@", hexStr];
                }
            }
        }];
        return string;
    }
    
    
    //16进制字符串转10进制
    - (int)hexNumberStringToNumber:(NSString *)hexNumberString
    {
        NSString * temp10 = [NSString stringWithFormat:@"%lu",strtoul([hexNumberString UTF8String],0,16)];
        //转成数字
        int cycleNumber = [temp10 intValue];
        return cycleNumber;
    }
    
    
    //16进制字符转(不带0x),转NSData
    -(NSData *)hexToBytes:(NSString *)str
    {
        NSMutableData * data = [NSMutableData data];
        for (int i = 0; i+2 <= str.length; i+=2) 
    {
            NSString * subString = [str substringWithRange:NSMakeRange(i, 2)];
            NSScanner * scanner = [NSScanner scannerWithString:subString];
            uint number;
            [scanner scanHexInt:&number];
            [data appendBytes:&number length:1];
        }
        return data.copy;
    }
    
    
    //普通字符串,转NSData
    - (NSData *)stringToBytes:(NSString *)str
    {
        return [str dataUsingEncoding:NSASCIIStringEncoding];
    }
    

    关于数据的进制转换网上一搜有很多,我也是整理一下我用到的,一般也就是十进制、十六进制、NSData的互转,希望对你有帮助。


    5、蓝牙数据传输的网络工具类

    我的服务器端要求数据是以二进制流的形式,一段时间一个包发给他,而不是json形式的字典,所以我自定义了网络工具类,用NSMutableData配置请求体,而不是直接用AFN了事。

    #import <Foundation/Foundation.h>
    
    @interface JDBLENetworkTool : NSObject
    
    //请求体
    @property (nonatomic, strong) NSMutableData *bodyData;
    
    + (instancetype)sharedInstance;
    //拼3字节数据段
    - (void)append3BytesDataWith:(int)number;
    //拼2字节数据段
    - (void)appendShortDataWith:(short)number;
    //拼int型数据段
    - (void)appendIntDataWith:(int)number;
    
    - (void)postForPath:(NSString *)path
                success:(void (^) (NSDictionary *data))success
                 failed:(void (^) (NSDictionary *failData))fail;
    
    @end
    
    #import "JDBLENetworkTool.h"
    #import "OSZDataTool.h"
    
    @implementation JDBLENetworkTool
    
    + (instancetype)sharedInstance
    {
        static JDBLENetworkTool *tool = nil;
        static dispatch_once_t onceToken;
        dispatch_once(&onceToken, ^{
            tool = [[JDBLENetworkTool alloc]init];
        });
        return tool;
    }
    
    
    - (void)append3BytesDataWith:(int)number
    {
        Byte bytes[3];
        memcpy(bytes ,&number ,sizeof(bytes));
        NSData *contentData = [NSData dataWithBytes: &bytes length: sizeof(bytes)];
        NSData *bigData = [[OSZDataTool sharedTool] dataTransfromBigOrSmall:contentData];
        [self.bodyData appendData:bigData];
    }
    
    
    - (void)appendShortDataWith:(short)number
    {
        number = ntohs(number);
        NSData *bigData = [NSData dataWithBytes: &number length: sizeof(number)];
        [self.bodyData appendData:bigData];
    }
    
    - (void)appendIntDataWith:(int)number
    {
    //    number =  NSSwapHostIntToBig(number);
        number = ntohl(number);
        NSData *bigData = [NSData dataWithBytes: &number length: sizeof(number)];
        [self.bodyData appendData:bigData];
    }
    
    - (void)postForPath:(NSString *)path
                success:(void (^) (NSDictionary *data))success
                 failed:(void (^) (NSDictionary *failData))fail
    {
        // 1. 获取服务器端口的地址
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:path];
        //#warning:对于POST请求,必须手动设置其请求方法,因此要使用可变请求
        // 2. 创建请求
        NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url];
        // 3. 设置请求方式
        request.HTTPMethod = @"POST";
        [request setValue:@"application/octet-stream" forHTTPHeaderField:@"Content-Type"];
        // 4. 设置请求体
        request.HTTPBody = self.bodyData;
        
        [[[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithRequest:request completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
            NSLog(@"%@", [[NSString alloc] initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding]);
        }] resume];
    }
    
    

    然后在didUpdateValueForCharacteristic这个代理方法中用这个网络工具类拼接请求体,达到一定数量时发送就可以了。

    希望对你有帮助,给个喜欢吧:-D

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