【Android】BLE 蓝牙开发流程篇

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前言

本文旨在梳理 BLE 蓝牙开发的主要流程，其中涉及到其他的知识，将会单独成文梳理。如有任何疑问，可评论区留言讨论。

功能

Android 官方文档

• 扫描其他蓝牙设备
• 连接其他设备（通过服务发现连接到其他设备）
• 与其他设备进行双向数据传输
• 管理多个连接
• ......(查询本地蓝牙适配器的配对蓝牙设备，建立 RFCOMM 通道)

开发流程

1.申请权限

在 Android 日益注重安全性，隐私化的趋势下，我们当然需要先做权限声明 （这里不讲如何动态申请权限，如果你想轻装上阵，声明权限后，自己手动去授权即可）

• BLUETOOTH
• BLUETOOTH_ADMIN
• ACCESS_FINE_LOCATION (目标设备版本是 Android9 及其以上的系统上，需要申请的是 ACCESS_COARSE_LOCATION )

2.判断是否支持蓝牙功能

先检测设备是否支持蓝牙功能，在这里用到的是 BluetoothAdapter 这个类，其非常核心，因为它是本地设备蓝牙适配器的代表。

//定义：本地设备蓝牙设配器的代表
Represents the local device Bluetooth adapter.
//1.启动设备发现
initiate device discovery.
//2.查询连接过或者配对过的设备
query a list of bonded (paired) devices.
//3.通过MAC地址获取设备
instantiate a BluetoothDevice using a known MAC address.
//4.创建连接监听
create a BluetoothServerSocket to listen for connection requests from other devices.
//5.开始扫描蓝牙设备
start a scan for Bluetooth LE devices.
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我们可以通过 getDefaultAdapter 来获取该实例。

private val bleAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter()
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假如 bleAdapter 为 null 就意味着设备不支持蓝牙。

3.打开蓝牙

//通过isEnable() 判断蓝牙是否打开
if (!bluetoothAdapter.isEnabled()) {
    //如果没有打开，我们可以通过 Intent 达到不离开app就可以打开蓝牙的效果。
    Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
    startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT);
}
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在上面的内容都准备好了，那就可以开始进入核心流程了。

4.开始扫描

这里直接调用 BluetoothAdapter 的 startScan() 方法

但是，我们发现这个方法已经被弃用了。我们直接看看这个方法的注释，一般会提示我们用什么替换了这个方法。

//就是说，有一个BluetoothLeScanner的类，提供了一个新的扫描方法。既然有新的，那么我们就用新的吧
* @deprecated use {@link BluetoothLeScanner#startScan(List, ScanSettings, ScanCallback)} instead.
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那我们就看看新的用法是如果实现扫描的吧。

private val bleScanner = bleAdapter.bluetoothLeScanner

bleScanner.startScan(object : ScanCallback() {
    override fun onScanResult(callbackType: Int, result: ScanResult?) {
        super.onScanResult(callbackType, result)
        //简单过滤掉名字为空的设备
        if (result?.device?.name == null) return
        Log.i(TAG, "onScanResult: " + result.device.name)
    }

    override fun onBatchScanResults(results: MutableList<ScanResult>?) {
        super.onBatchScanResults(results)
    }

    override fun onScanFailed(errorCode: Int) {
        super.onScanFailed(errorCode)
    }
})
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此时，运行一下项目，跑起来~

很好，成功扫描到此设备附近的设备，并打印其名称。

5.连接目标设备

扫描到设备后，找到目标设备就可以开始连接了。这里是使用的是 connectGatt(Conext,autoConnect,gattCallback) 方法进行连接。

/*connectGatt 参数说明
* false 是否自动重连
*/
private var bluetoothGatt: BluetoothGatt? = null

bluetoothGatt = device?.connectGatt(this, false, object : BluetoothGattCallback() {
    override fun onConnectionStateChange(gatt: BluetoothGatt?, status: Int, newState: Int) {
        super.onConnectionStateChange(gatt, status, newState)
    }
    override fun onServicesDiscovered(gatt: BluetoothGatt?, status: Int) {
        super.onServicesDiscovered(gatt, status)
})
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那执行完这个之后，发生了什么呢？我们把  BluetoothGattCallback 所有的方法都重写一遍，并加上打印日志。

我们主动打印的日志，有一个 onConnectionStateChange : 2 。这里的 2 又代表是什么呢？

在 BluetoothGatt 中找到了答案，那就是成功了~

我们很自然会想到下一步就应该是【发送信息】了。但，到真正能通信，还有一段路呢。

6.搜索服务

至于为什么需要搜索服务，后面会更文说明。

那么。我们调用 bluetoothGatt.discoverServices() 就可以执行发现服务的动作。bluetoothGatt 哪里来的？看看【连接】部分的内容，我们发现了，在连接成功后返回的值，赋给了 bluetoothGatt

那么 bluetoothGatt 又是什么呢？

//简单的来说，就是与其他设备沟通交流
This class provides Bluetooth GATT functionality to enable communication
with Bluetooth Smart or Smart Ready devices.
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好了，现在我们看看执行完 bluetoothGatt.discoverServices() 又发生了什么变化吧。

override fun onConnectionStateChange(gatt: BluetoothGatt?, status: Int, newState: Int) {
    super.onConnectionStateChange(gatt, status, newState)
    Log.e(TAG, "onConnectionStateChange: $newState")
    if (newState == 2) {
        bluetoothGatt?.discoverServices()
        Log.i(TAG, "onConnectionStateChange:发现服务ing ")
    }
}
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看日志

这个 0 是发现服务的一个结束信号。结束后，我们可以通过 getServices() 拿到已经发现的服务。具体用哪个服务，需要跟硬件端确认。

7.打开通知通道

假设已经跟硬件端确认好了所需信息（通知通道 uuid，通知通道的描述符 uuid ）

这时，确实可以开始写入消息。但是，我们得不到回应。因为我们没有打开通知通道。所以，接下来我们需要打开通知通道

private fun openNotifyChannel(){
    //step1:获取到该服务的【通知通道】的特征值
    val notificationCharacteristic = bluetoothGatt!!.services[3].characteristics[2]
    //step2:通过setCharacteristicNotification的方法打开通道
    bluetoothGatt?.setCharacteristicNotification(notificationCharacteristic, true)
    //为了达到去敏，uuid 非真实存在
    //step3:获取描述符，并且为描述符设置对应的属性
    val descriptor = notificationCharacteristic.getDescriptor(UUID.fromString("00001234-0000-1000-8000-0080asdfghjk"))
    descriptor.value = BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE
    //setp4:向设备写入上述的描述符
    bluetoothGatt?.writeDescriptor(descriptor)
}
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8.写入数据

终于来到最后一步了~

//step1：获取到写通道的特征值
val gattCharacteristic =bluetoothGatt?.getService(UUID.fromString(SERVIC_EUUID))?.getCharacteristic(UUID.fromString(WRITER_UUID))
//step2：把我们要发送的信息存在上述特征值中
gattCharacteristic?.value="QCoder，U are so handsome.".toByteArray()
//step3：向设备写入上面的特征值
bluetoothGatt?.writeCharacteristic(gattCharacteristic)
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这样，对方就收到我们的消息了。如果你发的消息，对方想回复（提前协商好的指令）。那么我们将会在下面这个方法中收到

override fun onCharacteristicChanged(gatt: BluetoothGatt?, characteristic: BluetoothGattCharacteristic?) {
    super.onCharacteristicChanged(gatt, characteristic)
    Log.e(TAG, "onCharacteristicChanged: ${characteristic?.value}")
    //处理数据的函数
    dealDataCenter(characteristic!!)
}
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通过 characteristic?.value 可以获取到，一个字节数组的内容。后续的数据如何处理，就自己根据业务自己处理即可。

结语

以上的内容，总体上感知一下 BLE 蓝牙开发的流程。

最后，记录处理蓝牙设备返回的数据是 json 格式的数据的处理函数。

fun dealDataCenter(characteristic: BluetoothGattCharacteristic){
        //拿到传回来的原始数据 byte数组
        val content = characteristic.value
        //转成 string类型
        var response = ByteUtils.toHexString(content)
        Log.i(TAG, "dealFuncData: response --- $response")
        //去除逗号
        response = response.replace(",".toRegex(), "")
        //去除空格
        response = response.replace(" ".toRegex(), "")
        //去除第一个和最后一个字符，即去除最外层的 [ ]
        response = response.substring(1, response.length - 1)
        /***********************数据拼包-开始**************************/
        //数据头
        counter = 0
        val prefixNum = countStr(response, PREFIX)
        counter = 0
        val suffixNum = countStr(response, SUFFIX)
        prefixCount += prefixNum - suffixNum
        packData += response
        Log.i(TAG, "dealFuncData: packData --- $packData")
        Log.i(TAG, "dealFuncData: prefixCount---$prefixCount")
        if (prefixCount != 0) {
            return
        }
        /***********************数据拼包-结束**************************/

        val result = ByteUtil.fromHexString(packData)
    }

    // 计算str2 在 str1 的个数
    private fun countStr(str1: String, str2: String): Int {
        if (str1.indexOf(str2) == -1) {
            return 0
        } else if (str1.indexOf(str2) != -1) {
            counter++
            countStr(
                    str1.substring(
                            str1.indexOf(str2) +
                                    str2.length
                    ), str2
            )
            return counter
        }
        return 0
    }
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