iOS蓝牙开发详解

随着物联网技术的高速发展，蓝牙开发也越来越火热。不论是智能穿戴设备还是蓝牙家具，车联网蓝牙，都是通过蓝牙协议来进行通信。废话不多说了，先向大家简单的介绍有关蓝牙开发的知识。蓝牙低能耗(BLE)，以下介绍的都是围绕iOS的蓝牙(4.0)框架展开的。

蓝牙开发分为中心管理者者模式和外设管理者模式：1.常用的（90%）就是使用中心管理者者模式作为开发，就是我们手机作为中心管理者，扫描、连接蓝牙外设；2.外设管理者模式，这个基本用到的比较少，我们手机自己作为外设，自己创建服务和特征，然后通过广播，把自己的信息广播出去，其他的设备可以扫描连接到我们的手机。

在做蓝牙开发之前，最好先了解一些概念:

• 广播包: (Advertising)广播包是一个公开的信息，别人不需要连接你的设备就能读取到的信息;(iOS端由于苹果的限制，无法获取设备的Mac地址，只能让硬件放于广播包中。)

• 外设: (peripheral)一个蓝牙硬件就是一个外设，一个外设下有一个或者多个服务;

peripheral.png

• 服务: (services)蓝牙外设对外广播的必定会有一个服务，可能也有多个，服务下面包含着一些特征值，服务可以理解成一个端口;

service.png

• 特征: (characteristic)特征可以理解成一个HTTP的接口，一般特征都会有value，也就是特征值。每个特征都有一个或多个权限，例如读、写、通知。向一个特征写值可以看做是发起一个HTTP请求。(和HTTP请求不同的是，如果你写入的type和硬件底层的type不配套会写不进去。无论是哪个type，系统都会通过代理回调告知我们是否写入。)因此特征是与外界交互的最小单位;

characteristic.png

• UUID：可以理解成蓝牙上的唯一标识符，为了区分不同的服务和特征，我们就用UUID来代表服务和特征。

蓝牙连接可以大致分为以下几个步骤:

1. 建立一个Central Manager实例，实现Central代理协议进行蓝牙管理。
2. 打开蓝牙，扫描周围外设，获取广播包数据信息。
3. 根据广播包数据连接指定外设。(目前我测试一个APP连接7个外设是没有问题，但是一个手机能连接多少个并没有测试，如果有知道的请告诉我。)
4. 获得外设的服务。
5. 获得服务的特征。
6. 从外设读数据。
7. 给外设发送数据。

#pragma mark - 扫描、连接操作
/**
 开始搜索
*/
- (void)startScan {
    
    [self.manager scanForPeripheralsWithServices:nil options:nil];
}
/**
 开始搜索
*/
- (void)startScanWith:(didDiscoverPeripheral)block {
    
    self.didDiscoverPeripheralBlock = block;
    [self.manager scanForPeripheralsWithServices:nil options:nil];//扫描设备，可设置扫描的服务和选项。不填写可以加快扫描速度。
}
/**
 连接指定设备，可设置连接选项
*/
- (void)linkWith:(Device *)device options:(nullable NSDictionary<NSString *,id> *)dic handle:(didConnectPeripheral)block {
    
    //防止多次点击，连接多次，只让连接一个，如果做BLE4.0多连接可以取消这个限定
    if (self.linkStatus != BLEManagerUnLinked) {
        
        return;
    }
    self.linkStatus = BLEManagerLinking;
    self.didConnectPeripheralBlock = block;
    //iOS端链接外设只能用扫描到的外设，如果连接的外设为空会crash。
    if (device.per) {
        
        [self.manager connectPeripheral:device.per options:dic];
    }
    [self performSelector:@selector(linkOuttime) withObject:nil afterDelay:5];//超过五秒则认为超时，取消连接
    self.linkDevice = device;
}

/**
 连接超时
 */
- (void)linkOuttime {
    
    if (self.linkStatus != BLEManagerLinked) {
        
        [self disconnectPeripheral:self.manager peripheral:self.linkDevice.per];
        NSError *error = [NSError errorWithDomain:@"连接超时" code:1 userInfo:nil];
        self.linkStatus = BLEManagerUnLinked;
        self.didConnectPeripheralBlock(NO, error);
    }
}

//断开连接
- (void)disconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral {
    
    //断开连接 如果外设为空会crash
    if (peripheral) {
        
        [self.manager cancelPeripheralConnection:peripheral];
    } else {
        
        if (self.didDisconnectPeripheralBlock) {

            self.didDisconnectPeripheralBlock(peripheral, nil);
        }
    }
    
    [self cleanData];
}

- (void)cleanData {
    
    //数据回归初始化状态
    self.datas = [NSMutableArray array];
    self.allDevice = [@{} mutableCopy];
    self.linkStatus = BLEManagerUnLinked;
}

#pragma mark - 发送数据
/**
 发送数据

 @param data 数据
 @param type 写入类型
 */
- (void)sendData:(NSData *)data withType:(CBCharacteristicWriteType)type{
    
    //数据发送,发送的时候,外设特征值必须存在,发送的数据是NSData类型
    /*
     具体使用哪种类型，询问硬件工程师或者查看接口文档
     两者的区别在于写入的通道不同(硬件工程师和我说的)，如果type不对应则会写入失败。
     type:
     type为CBCharacteristicWriteWithResponse类型时，didWriteValueForCharacteristic会返回写入调用的结果，而CBCharacteristicWriteWithoutResponse则不会。。
     
     */

    [self.send sendData:data withType:type];
}

/**
 外设的特征值更新通知
 
 @param peripheral 连接(更新)的外设
 @param characteristic 连接(更新)的外设的特征值
 @param error 错误信息
 */
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error {
    
    //打印出characteristic的UUID和值
    NSLog(@"characteristic.uuid = %@, value = %@",characteristic.UUID,characteristic.value);
    //!注意，value的类型是NSData，具体开发时，会根据外设协议制定的方式去解析数据
    if ([characteristic.UUID.UUIDString isEqualToString:@"readCharacteristic"]) {
        
        NSData *data = characteristic.value;
        //把读取到的数据回调出去
        for (getData block in self.getDataBlockArr) {
            
            block(data);
        }
    } else if ([characteristic.UUID.UUIDString isEqual:readCharacteristicUUID]||[characteristic.UUID.UUIDString isEqual:notiyCharacteristicUUID]||[characteristic.UUID.UUIDString isEqual:writeCharacteristicUUID]) {
        
        NSData *data = characteristic.value;
        //把读取到的数据回调出去
        for (getData block in self.getDataBlockArr) {
            
            block(data);
        }
    }
}

/**
 已经写完数据回调
 
 @param peripheral 连接(写入)的外设
 @param characteristic 连接(写入)的外设的特征值
 @param error 是否写入成功，如果error为nil则写入成功，否则error会存在
 */
- (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error {
    
    NSLog(@"didWriteValue error = %@", error);
}