Android 蓝牙模块的封装

引入

蓝牙4.0为低功耗蓝牙，从安卓4.4版本开始支持。安卓中蓝牙的基本使用在官方的指南中有详细的说明，地址如下：https://developer.android.google.cn/guide/topics/connectivity/bluetooth-le.html

• 结合项目中的开发需求，经常需要在一个app中连接多种设备，如果设备的传输协议一致的话，那么设备与app之间传输指令可以公用一套代码。可是现实情况复杂，经常项目开发到一半就需要兼容新的设备。如果在项目的一开始，就可以做一个高扩展的兼容多设备的sdk，那么不管是以后其他项目使用，还是再添加新设备兼容，都将是一个不错的选择。

android提供的api简介

• 获取蓝牙的管理adapter（在获取之前，记得检查权限）

private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;

// Initializes Bluetooth adapter.
final BluetoothManager bluetoothManager =
        (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();

• 检查蓝牙是否可用，返回true，表明支持4.0低功耗蓝牙。

mBluetoothAdapter.isEnabled()

• 扫描蓝牙设备
  • BluetoothAdapter.LeScanCallback为扫描的回调函数。扫描到了设备，会在onLeScan中回调（不过要留意的是，同一个设备可能会被多次返回，在显示时，记得通过mac码进行筛选）。
  • 开启和停止扫描的方法也很方便。

// Device scan callback.
private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback =
        new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
    @Override
    public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi,
            byte[] scanRecord) {
        //device 为扫描到的设备
   }
};

mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);

• 下来就是连接设备了， 其中 import android.bluetooth.BluetoothGattCallback;是一个抽象类。与蓝牙设备的连接回调都在这个类中。分别是：

  • onConnectionStateChange 连接状态改变。当判断这个方法的入参数符合以下两个条件时，则表示已经连接成功（蓝牙设备给手机传输数据时是通过设备的通道传输数据的，但是连接上之后，设备的通道此时并没有打开，此时可进行通道打开操作）。

  status == GATT_SUCCESS && newState == BluetoothGatt.STATE_CONNECTED
  

  • onServicesDiscovered 发现服务
  • onCharacteristicRead 读取字符
  • onCharacteristicWrite 写入指令成功
  • onCharacteristicChanged 蓝牙回传数据处理
  • onDescriptorRead 读的描述返回
  • onDescriptorWrite 写的描述返回
  • onReliableWriteCompleted
  • onReadRemoteRssi 手机距离设备的远近

BluetoothDevice remoteDevice = mBluetoothAdapter.getRemoteDevice(address);
BluetoothGatt bluetoothGatt = remoteDevice.connectGatt(appContext, isAutoConnect, mBluetoothGattCallback);

• 发送数据给蓝牙设备(其中服务通道，数据通道，指令，是根据蓝牙设备协议确定的)

        String serveGallery = "xxx-xxx-xxx-xxx";//服务通道
        String gallery = "xxx-xxx-xxx-xxx";//数据通道
        BluetoothGattCharacteristic bluetoothGattCharacteristic = bleGattCharMap.get(serveGallery).get(gallery);
        bluetoothGattCharacteristic.setValue(new byte[]{ (byte) 0XBE, 0X02,0X03, (byte) 0XED});  //byte 为指令
        bluetoothGatt.writeCharacteristic(bluetoothGattCharacteristic);

• 发送数据成功后，返回的数据会在上面实例的BluetoothGattCallback类的回调方法中回应，再根据业务需求做相应的处理。

以上是android api中提供的蓝牙的基本使用流程。

现在已经大致知道了怎么使用android api 进行蓝牙连接，可是我们也知道一个蓝牙设备会有好多服务通道（大通道）和下面的数据通道（小通道），每个设备会有很多指令集，往往实际应用中，集成一个蓝牙硬件，光是浏览协议中提供了哪些指令和功能，就已经够花费时间了，更别说集成了。最后终于根据协议，一个一个解析接入完了。这个时候要是老板和产品过来说又要加设备，那之前的代码是不是能够满足再加一个的需求。另外，下一次要再另外一个项目中集成这个设备，是不是又要重新解析接入一遍所有的协议指令。这些问题，光想想，都脑壳疼了。最好有个蓝牙的sdk，直接导入进来可以开发使用，不用在意输入输出指令的解析，那就太好了。于是，就有了下来要讨论的问题。

具体实现

• 因为要撸这样的一个框架，代码非常多，而且每个蓝牙设备的协议，都不尽相同，所以我尽量按照讲一下整个思路。
  • 设计一个BleManager的管理类，全权处理app中有关蓝牙操作的所有事宜。
  • BleManager与app中的activity或者service 利用java提供的Obervable观察者模式，将所有的数据返回到服务里面或者UI层（我个人的思路是在blemanager和UI层之间在有一个service做衔接，这样就可以在app运行期间，不管在哪个界面，都可以去与蓝牙交互，蓝牙设备有信息，可以直接通知到UI层。）。

连接过程

• BleManager设计为单例。提供一个init（Context appContext）方法，用于初始化BluetoothAdapter对象，设置为manager的成员变量。

• 初始化之后是扫描，创建一个扫描的回调，这个回调返回一个list集合或只返回一个设备。

• BleManager中有四个主要方法，分别为开始扫描，停止扫描，连接设备，设置指令。

• 然后是连接设备，当用户点击了一个设备条目，我们会拿到这个设备的名字，mac等信息。我们的框架在设计时，需要一个Driver的接口，表示一个所有设备的父类。

• 创建一个driver包，在包下面有一个driverimpl的实现包。

• 每一种设备，都有一种设备名字，根据实际情况，可能是手环，心率带等等。那么对应的就需要手环driver和心率带driver。下图中用DriverXXX表示。

• 创建一个Driver工厂专门生成具体的driver。在连接之前，生成一个具体的driver，保存成manager的成员变量。

      //连接设备。
      public void onConnectDervice(Context appContext, boolean isAutoConnect, MBleDeviceInfo mBleDevice, BleReciveListener listener) {
      //mBleDevice是对系统driver的提取，增加了type类型。在扫描时进行的包装
      String type = mBleDevice.getType();
      driver = DriverFactory.createDriver(type);
      BleDevice remoteDevice = bleAdapter.getRemoteDevice(mBleDevice.getAddress());
      mBluetoothGattCallback = new MBluetoothGattCallback(driver, listener);
      bluetoothGatt = remoteDevice.connectGatt(appContext, isAutoConnect, mBluetoothGattCallback);
  }
  

  • 需要解释一下MBluetoothGattCallback这个类，他是继承系统api中的BluetoothGattCallback，而BleReciveListener 为在调用层实例化，用于返回蓝牙连接的结果。将driver传入，以方便与将蓝牙的回调分发到具体的设备drvier中进行分析处理。下面贴一个转到driverxxx的代码。这样就可根据具体的设备做具体的数据解析了。

   @Override
   public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
          driver.getBleConnactListener()
          .onConnectionStateChange(gatt, status, newState, listener);
      }
  

```
BleConnactListener mBleConnactListener = new BleConnactListener() {
        //返回的接口方法实现。
     //连接状态
    @Override
    public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState, BleManager.BleReciveListener listener) {
        Logger.i(TAG, "BleConnactListener : 连接状态" + Thread.currentThread());
        if (status == GATT_SUCCESS && newState == BluetoothGatt.STATE_CONNECTED) {
            listener.onConnResult(true);
        } else {
            //连接失败。
            listener.onConnResult(false);
        }
    }   
}
```
* 注：如果要打开通道，可以在连接成功的回调之前去打开，打开完成，再刷新UI，显示连接成功。因为，有些时候，通道不打开，是没有办法与蓝牙交互数据的。

发送指令###

• 发送指令，调用Manager的setData()方法。其中参数分别表示指令。

      //向设备传输数据。
      public void setData(Perform perfrom) {
          BleCommand command = driver.createCommand(perfrom);
          driver.sendData(bluetoothGatt, command);
      }
  

  • 交给drvier去构造一个command命令，里面封装有这条指令的服务通道，数据通道，byte数组等信息。

• createCommand过程

  • 这个方法是传到具体的Driverxxx中实现的，方法中，对于具体指令的创建，交给了一个工厂类。

   //@param performCommand  所需要创建指令的类型
   //@param perfrom  包装参数的父类接口。此处应该传入具体的实现类。
   //@return
  @Override
  public BleCommand createCommond(Perform perfrom) {
      BleCommand cmd = null;
      switch (performCommand) {//这里要分指令进行。所以要用switch。
          case MConstant.PerformCommand.ONE_DAY://设置步距
              if (perfrom instanceof PerfromSetStepDistance) {
                  cmd = new CommandXXXOneDay(perfrom);
              }
              break;
      }
      return cmd;
  }
  

  • CommandXXXOneDay 这是一个指令类。里面封装了具体的这条指令信息：指令的服务通道，数据通道，byte数据等信息。到这里为止，指令创建完成。

  • 发送指令，还是通过driver来。具体的实现和上一篇中相似。

   @Override
  public void sendData(BleGatt bluetoothGatt, BleCommand command) {
      String serveGallery = command.getServeGallery();
      String gallery = command.getGallery();
      BluetoothGattCharacteristic bluetoothGattCharacteristic =bleGattCharMap.get(serveGallery).get(gallery);
      bluetoothGattCharacteristic.setValue(command.getBytes());
      bluetoothGatt.writeCharacteristic(bluetoothGattCharacteristic);
  }
  

• 接收成功的返回

  • 蓝牙数据的回传，在onCharacteristicChanged回调方法中。在下面方法的switch-case中根据蓝牙协议解析具体数据。解析完成，用listener回传到调用层。

   @Override
      public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, final BleManager.BleReciveListener listener) {
          Logger.i(TAG, "BleConnactListener : 蓝牙回传数据接收处理");
          //TODO 解析数据。
          byte[] data = characteristic.getValue();
          if (data != null && data.length > 0) {
              StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(data.length);
              for (byte byteChar : data) {
                  stringBuilder.append(String.format("%02X ", byteChar));
              }
              String lastData = stringBuilder.toString();
              String uuid = characteristic.getUuid().toString();
              switch (uuid) {
                  case MConstant.Uuid.W311N.charUuid0:
                        listener.receiveData(...);
                      break;
              }
          }
  
      }
  

  • 返回的数据，依旧是解析好，封装成具体的bean对象传出去。

  总结###

  以上，就是大致的思路。

  • 这个框架，可以让调用层不关心具体的指令构建。需要做什么事情，直接传Perform具体实现类（但是这个实现类需是sdk提供的）。
  • bleManager还可以对外提供支持那些设备的方法。