iOS蓝牙BLE4.0通信功能

布满荆棘的人生 2022-05-31 08:56 253阅读 0赞

# 概述 #

iOS蓝牙BLE4.0通信功能，最近刚学的苹果，为了实现蓝牙门锁的项目，找了一天学习了下蓝牙的原理，亲手测试了一次蓝牙的通信功能，结果成功了，那么就把我学习的东西分享一下。

# 详细 #

#### 代码下载：[http://www.demodashi.com/demo/10635.html][http_www.demodashi.com_demo_10635.html] ####

#### 一、蓝牙常见名称和缩写 ####

*  BLE：(Bluetooth low energy)蓝牙4.0设备因为低耗电
 *  BLE：(Bluetooth low energy)蓝牙4.0设备因为低耗电
 *  Central：中心设备，发起蓝牙连接的设备(一般是指手机)
 *  Peripheral：外设，被蓝牙连接的设备(一般是运动手环)
 *  Service and Characteristic：服务和特征，每个设备会提供服务和特征，类似于服务端的API，但是结构不同，每个设备会有很多服务，每个服务中包含很多特征，这些特征的权限一般分为读(read)，写(write)，通知(notify)几种，就是我们连接设备后具体需要操作的内容
 *  Description：描述，每个Characteristic可以对应一个或者多个Description用于描述Characteristic的信息或属性

#### 二、蓝牙基础知识 ####

1、CoreBluetooth框架的核心其实是俩东西

*  Peripheral
 *  Central

![image.png][]

2、这两组api分别对应不同的业务常见

*  左侧叫中心模式，就是以你的app作为中心，连接其他的外设的场景
 *  右侧称为外设模式，使用外设连接其他中心设备操作的场景

3、服务和特征(service and characteristic)

*  每个设备都会有1个or多个服务
 *  每个服务里都会有1个or多个特征
 *  特征就是具体键值对，提供数据的地方
 *  每个特征属性分为：读，写，通知等等

外设，服务，特征的关系

![image.png][image.png 1]

#### 三、BLE中心模式流程 ####

1、建立中心角色

2、扫描外设(Discover Peripheral)

3、连接外设(Connect Peripheral)

4、扫描外设中的服务和特征(Discover Services And Characteristics)

4.1 获取外设的services

4.2 获取外设的Characteristics，获取characteristics的值

4.3 获取Characteristics的Descriptor和Descriptor的值

5、利用特征与外设做数据交互

6、订阅Characteristic的通知

7、断开连接(Disconnect)

#### 四、准备工作 ####

1、一台苹果设备，进行真机测试

2、一个蓝牙模块或者外设

#### 五、程序实现 ####

项目代码截图：

![image.png][image.png 2]

以下是实现的过程：

1、导入依赖库、声明委托、定义变量

#import "ViewController.h"
    #import <CoreBluetooth/CoreBluetooth.h>
    
    #define mBLEName @"ZJ2"
    
    @interface ViewController () <CBCentralManagerDelegate, CBPeripheralDelegate>
    //手机设备
    @property (nonatomic, strong) CBCentralManager *mCentral;
    //外设设备
    @property (nonatomic, strong) CBPeripheral *mPeripheral;
    //特征值
    @property (nonatomic, strong) CBCharacteristic *mCharacteristic;
    //服务
    @property (nonatomic, strong) CBService *mService;
    //描述
    @property (nonatomic, strong) CBDescriptor *mDescriptor;
    
    @end

2、程序开始时初始化设备

- (CBCentralManager *)mCentral
    {
        if (!_mCentral) {
            _mCentral = [[CBCentralManager alloc] initWithDelegate:self
                                                             queue:dispatch_get_main_queue()
                                                           options:nil];
        }
        return _mCentral;
    }
    
    - (void)viewDidLoad
    {
        [super viewDidLoad];
        
        //中心管理者初始化
        [self mCentral];
    }

3、当程序退出时，记得断开连接

- (void)viewDidDisappear:(BOOL)animated
    {
        [super viewDidDisappear:animated];
        
        // 停止扫描
        if([self.mCentral isScanning]){
            NSLog(@"stopScan");
            [self.mCentral stopScan];
        }
        //停止连接
        if(nil != self.mPeripheral && self.mPeripheral.state == CBPeripheralStateConnecting){
            NSLog(@"cancelPeripheralConnection");
            [self.mCentral cancelPeripheralConnection:self.mPeripheral];
        }
    }

4、扫描外设

//只要中心管理者初始化,就会触发此代理方法
    - (void)centralManagerDidUpdateState:(CBCentralManager *)central
    {
        switch (central.state) {
            case CBManagerStateUnknown:
                NSLog(@"CBManagerStateUnknown");
                break;
            case CBManagerStateResetting:
                NSLog(@"CBManagerStateResetting");
                break;
            case CBManagerStateUnsupported:
                NSLog(@"CBManagerStateUnsupported");
                break;
            case CBManagerStateUnauthorized:
                NSLog(@"CBManagerStateUnauthorized");
                break;
            case CBManagerStatePoweredOff:
                NSLog(@"CBManagerStatePoweredOff");
                break;
            case CBManagerStatePoweredOn:
            {
                NSLog(@"CBManagerStatePoweredOn");
                //搜索外设
                [self.mCentral scanForPeripheralsWithServices:nil // 通过某些服务筛选外设
                                                      options:nil]; // dict,条件
            }
                break;
            default:
                break;
        }
    }

5、连接外设

//发现外设后调用的方法
    - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central // 中心管理者
     didDiscoverPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral // 外设
         advertisementData:(NSDictionary *)advertisementData // 外设携带的数据
                      RSSI:(NSNumber *)RSSI // 外设发出的蓝牙信号强度
    {
        NSLog(@"搜索到设备名：%@，设备ID：%@",peripheral.name,peripheral.identifier);
        //(ABS(RSSI.integerValue) > 35)
        //发现完之后就是进行连接
        if([peripheral.name isEqualToString:mBLEName]){
            self.mPeripheral = peripheral;
            self.mPeripheral.delegate = self;
            [self.mCentral connectPeripheral:peripheral options:nil];
        }
    }

6、获取服务

//中心管理者连接外设成功
    - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central // 中心管理者
      didConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral // 外设
    {
        NSLog(@"设备连接成功，设备名：%@", peripheral.name);
        //7、外设发现服务,传nil代表不过滤
        [self.mPeripheral discoverServices:nil];
    }
    
    // 外设连接失败
    - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didFailToConnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error
    {
        NSLog(@"设备连接失败，设备名：%@", peripheral.name);
    }
    
    // 丢失连接
    - (void)centralManager:(CBCentralManager *)central didDisconnectPeripheral:(CBPeripheral *)peripheral error:(NSError *)error
    {
        NSLog(@"设备丢失连接，设备名：%@", peripheral.name);
    }

7、获取服务中的特征

//发现外设的服务后调用的方法
    - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverServices:(NSError *)error
    {
        // 是否获取失败
        if (error) {
            NSLog(@"设备获取服务失败，设备名：%@", peripheral.name);
            return;
        }
        for (CBService *service in peripheral.services) {
            self.mService = service;
            NSLog(@"设备获取服务成功，服务名：%@，服务UUID：%@，服务数量：%lu",service,service.UUID,peripheral.services.count);
            //外设发现特征
            [peripheral discoverCharacteristics:nil forService:service];
        }
    }

8、获取特征中的值和描述

//从服务中发现外设特征的时候调用的代理方法
    - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverCharacteristicsForService:(CBService *)service error:(NSError *)error
    {
        if(error){
            NSLog(@"设备获取特征失败，设备名：%@", peripheral.name);
            return;
        }
        /**
        CBCharacteristicPropertyRead													= 0x02,
        CBCharacteristicPropertyWriteWithoutResponse									= 0x04,
        CBCharacteristicPropertyWrite													= 0x08,
        CBCharacteristicPropertyNotify													= 0x10,
         */
        for (CBCharacteristic *cha in service.characteristics) {
            if(cha.properties & CBCharacteristicPropertyWrite){
                NSLog(@"CBCharacteristicPropertyWrite");
                NSLog(@"%lu",cha.properties & CBCharacteristicPropertyWrite);
                self.mCharacteristic = cha;
            }else if(cha.properties & CBCharacteristicPropertyWriteWithoutResponse){
                NSLog(@"CBCharacteristicPropertyWriteWithoutResponse");
            }else if(cha.properties & CBCharacteristicPropertyRead){
                NSLog(@"CBCharacteristicPropertyRead");
            }else if(cha.properties & CBCharacteristicPropertyNotify){
                NSLog(@"CBCharacteristicPropertyNotify");
            }else if(cha.properties & CBCharacteristicPropertyIndicate){
                NSLog(@"CBCharacteristicPropertyIndicate");
            }
            NSLog(@"设备获取特征成功，服务名：%@，特征值名：%@，特征UUID：%@，特征数量：%lu",service,cha,cha.UUID,service.characteristics.count);
            //获取特征对应的描述 会回调didDiscoverDescriptorsForCharacteristic
            [peripheral discoverDescriptorsForCharacteristic:cha];
            //获取特征的值 会回调didUpdateValueForCharacteristic
            [peripheral readValueForCharacteristic:cha];
        }
        if(nil != self.mCharacteristic){
            //打开外设的通知，否则无法接受数据
            [peripheral setNotifyValue:YES forCharacteristic:self.mCharacteristic];
        }
    }

9、读取特征中的值和描述

//更新特征值的时候调用，可以理解为获取蓝牙发回的数据
    - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error
    {
        NSString *value = [[NSString alloc] initWithData:characteristic.value encoding:NSASCIIStringEncoding];
        NSLog(@"特征名：%@，特征值：%@",characteristic,value);
        
        if([value isEqualToString:@"open"]){
            
        }else if([value isEqualToString:@"close"]){
            
        }
    }

10、状态改变和发现描述

//通知状态改变时调用
    -(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didUpdateNotificationStateForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error{
        if(error){
            NSLog(@"特征名：%@，改变通知状态失败",characteristic);
        }
        NSLog(@"特征名：%@，改变了通知状态",characteristic);
    }
    
    //发现外设的特征的描述数组
    - (void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didDiscoverDescriptorsForCharacteristic:(nonnull CBCharacteristic *)characteristic error:(nullable NSError *)error
    {
        if(error){
            NSLog(@"设备获取描述失败，设备名：%@", peripheral.name);
            return;
        }
        for (CBDescriptor *descriptor in characteristic.descriptors) {
            self.mDescriptor = descriptor;
            [peripheral readValueForDescriptor:descriptor];
            NSLog(@"设备获取描述成功，描述名：%@",descriptor);
        }
    }

11、发送数据

//发送数据
    -(void)sendDataToBLE:(NSString *)data{
        NSData* myData = [data dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
        [self.mPeripheral writeValue:myData // 写入的数据
                   forCharacteristic:self.mCharacteristic // 写给哪个特征
                                type:CBCharacteristicWriteWithResponse];// 通过此响应记录是否成功写入
    }
    
    -(void)peripheral:(CBPeripheral *)peripheral didWriteValueForCharacteristic:(CBCharacteristic *)characteristic error:(NSError *)error{
        NSLog(@"数据发送成功");
    }

#### 六、运行效果 ####

从电脑串口助手可以看到，发送了两次的D3数据，手机也收到了两次11的数据

![image.png][image.png 3]

这里使用的是蓝牙模块Risym cc2541和苹果手机实现两者的通信功能，根据BLE中心模式流程走就可以了

下面是手机设备NSLog打印输出的结果，从连接到发送数据和接收数据的过程。

![image.png][image.png 4]

（[查看大图][Link 1]）

可以发现连接成功后，设备有两个服务，第一个服务对应有九个特征值，第二个服务对应有一个特征值，验证了上面的原理是正确的

![image.png][image.png 5]

（[查看大图][Link 2]）

#### 七、其他补充 ####

CSDN博客地址：[http://blog.csdn.net/qq\_30379689/article/details/61413950][http_blog.csdn.net_qq_30379689_article_details_61413950]

CSDN课程地址：[http://edu.csdn.net/course/detail/4534][http_edu.csdn.net_course_detail_4534]

#### 注：本文著作权归作者，由demo大师（[http://www.demodashi.com][http_www.demodashi.com]）宣传，拒绝转载，转载需要作者授权 ####

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[image.png 1]: /images/20220531/c62cf8ee2098434c82c48d7b1f7e061f.png
[image.png 2]: /images/20220531/61ab2186570840a4a448130a75b31dcf.png
[image.png 3]: /images/20220531/bf9b461cfb9543b8b1630d66d2a5d27b.png
[image.png 4]: /images/20220531/1bc45e01ad35446ebc2ffa24a8f53e7d.png
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[Link 2]: https://img-blog.csdn.net/20170310234701794?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvcXFfMzAzNzk2ODk=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast
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