Android之低功耗蓝牙的基本使用

比眉伴天荒 2022-06-18 02:06 424阅读 0赞

本篇文章已授权微信公众号 guolin\_blog （郭霖）独家发布

前言：

最近在工作中使用到蓝牙的功能，当然我们这个蓝牙时跟蓝牙芯片结合使用的，而不是手机跟手机连接通信的。其实本质时差不多的，只是设备不一样罢了。在这里我不会贴出蓝牙那些协议等等复杂的名词解释，因为这个不是一两句话能解释的清楚，在我们先不太了解蓝牙的这些专业名词之前，我们先掌握它的基本使用就可以了，后续如果想深入了解的话，我们再花时间去学习。本文介绍的低功耗的蓝牙，是Android 4.3才开始支持的，而要使用传统蓝牙和高版本的蓝牙请参照官方文档，有中文介绍哦。

官方蓝牙文档：[https://developer.android.google.cn/guide/topics/connectivity/bluetooth.html][https_developer.android.google.cn_guide_topics_connectivity_bluetooth.html]

官方不同版本蓝牙示例（有3个）：

[https://github.com/googlesamples?utf8=%E2%9C%93&q=bluetooth&type=&language=][https_github.com_googlesamples_utf8_E2_9C_93_q_bluetooth_type_language]

一、蓝牙的基本使用流程（草图）

![Center][]

从图上可以看出我这个例子只是单方面的通信，即手机只接收数据而不发送数据。

二、蓝牙关键类

BluetoothManager：蓝牙管理服务，如果对Android基本框架熟悉的话，你会发现蓝牙也属于最底层的驱动模块里，那么要使用蓝牙的东西就需要使用(BluetoothManager) context.getSystemService(Context.BLUETOOTH\_SERVICE)来获取了。不过看是把图贴一下。

![Center 1][]

BluetoothAdapter：表示本地设备蓝牙适配器。 BluetoothAdapter允许您执行基本的蓝牙任务，例如启动设备发现，查询已绑定（配对）设备的列表，使用已知MAC地址实例化BluetoothDevice，并创建一个BluetoothServerSocket以监听来自其他设备的连接请求，并启动扫描蓝牙LE设备。这个类时关键类，后面会大量使用到它。

BluetoothAdapter.LeScanCallback：用于提供LE扫描结果的回调界面。这个类就是扫描的回调接口，不过再Android 5.0以上使用抽象类ScanCallback。

BluetoothLeScanner：该类提供了对蓝牙LE设备执行扫描相关操作的方法。应用程序可以使用ScanFilter扫描特定类型的蓝牙LE设备。它还可以请求不同类型的回调来传递结果。不过这个类是在Android 5.0（API21）以上才出现的，也就是对于Android 4.3的以上我们只会使用BluetoothAdapter来进行扫描等操作，当然如果是5.0以上的可以使用这个类来代替的。

ScanCallback：蓝牙LE扫描回调，使用这些回调报告扫描结果。这个是抽象类与BluetoothLeScanner配套使用。

BluetoothDevice：表示远程蓝牙设备，BluetoothDevice允许您创建与相应设备的连接或关于它的查询信息，例如名称，地址，类和绑定状态。

BluetoothProfile：配置文件代理。每个公共配置文件实现这个接口。它有几个直接子类，每个子类再不同场景中使用，如BluetoothA2dp, BluetoothGatt, BluetoothGattServer, BluetoothHeadset, BluetoothHealth，另外还有个隐藏子类BluetoothInputDevice（这个可以用在HID的情况下）。在当前例子中使用到的是BluetoothGatt。

BluetoothGatt：该类提供蓝牙GATT功能，以实现与蓝牙智能或智能就绪设备的通信。后续使用该类做连接、断开、关闭等操作。

BluetoothGattCallback：文档没有直接的解释，只说了被用在连接设备时候的回调。虽然文档没有详细说明，但是这个回调会在后续的连接、断开、通信中起到关键作用。

好了，主要的几个类介绍的差不多了。接下来我们使用这几个类练习一下。

1、获取蓝牙管理服务和适配器

bluetoothManager = (BluetoothManager) context.getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE); bluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();

获取了适配器后，我们可以通过适配器是否为null来判断是否支持蓝牙功能（想必现在的手机应该都支持吧）。另外适配器还提供了以下的方法：

/** * 启用蓝牙 */ public boolean enableBluetooth()
    {
        if (isSupportBluetooth())
        {
            return bluetoothAdapter.enable(); } else {
            return false; }
    }

/** * 是否启用了 * * @return */ public boolean isEnabled()
    {
        if (isSupportBluetooth())
        {
            return bluetoothAdapter.isEnabled(); }
        return false; }

/** * 禁用蓝牙 */ public boolean disableBluetooth()
    {
        if (isSupportBluetooth())
        {
            return bluetoothAdapter.disable(); } else {
            return false; }
    }

/** * 扫描设备 */ public void scanLeDevice()
    {
        if (isSupportBluetooth() && isEnabled())
        {
            setScanning(true); getBluetoothAdapter().startLeScan(leScanCallback); getHandler().postDelayed(new Runnable()
            {
                @Override public void run()
                {
                    stopLeScan(); }
            }, getScanPeriod()); }
    }
    
    /** * 停止扫描 */ public void stopLeScan()
    {
        if (isSupportBluetooth() && isEnabled())
        {
            setScanning(false); getBluetoothAdapter().stopLeScan(leScanCallback); }
    }

上面的就是启用、关闭、扫描、停止的几个方法。需要注意的是在启用蓝牙的时候在不同手机会弹出启用对话框，比如魅族。那么这个时候你需要通过isEnabled方法来判断是否启用了，如果没有启用则使用startActivity来启用，然后通过Activity或者Fragment的onActivityResult回调方法来做余下的操作了。

startActivityForResult(new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE), REQUEST_ENABLE);

好了，使用上面的扫描方法就可以扫描到蓝牙设备了，是不是很简单啊。再说明一下，上面的leScanCallback就是上面提到的BluetoothAdapter.LeScanCallback，你需要实现它就可以了。

2、权限配置

不过使用蓝牙也是要配置权限的，如果你没有在Manifest中配置，在Android Studio中使用上面的方法的时候它会报错要求你加入权限。我在这里列一下我使用到的权限：

<uses-feature android:name="android.hardware.bluetooth_le" android:required="true"/>  <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/> <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/>  <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION"/> <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION"/>

是的，你会发现使用蓝牙还需要位置权限？我开始也觉得一个蓝牙也要位置权限，后来在翻看官方文档的时候才知道的，不然你在5.0以上的手机上扫不出蓝牙的！详情请翻阅官方文档：[https://developer.android.google.cn/guide/topics/connectivity/bluetooth-le.html\#user-permission][https_developer.android.google.cn_guide_topics_connectivity_bluetooth-le.html_user-permission]。

3、连接设备

有了蓝牙设备后接下来我们连接下，然后发发数据看看。连接设备其实也很简单，就是通过扫描到的蓝牙设备对象来连接即可。蓝牙设备就是上面提到的BluetoothDevice，这个类有一个方法：

public BluetoothGatt connectGatt(Context context, boolean autoConnect, BluetoothGattCallback callback) { return (connectGatt(context, autoConnect,callback, TRANSPORT_AUTO)); }

第一个Context就不说了；第二个参数autoConnect的解释是“是否直接连接到远程设备（false）或一旦远程设备可用即可自动连接（true）”；第三个参数也是上面提到的抽象类，这个类在连接过程中起到关键作用。最后方法会返回一个BluetoothGatt对象，后续我们通过这个对象可以重连、断开、关闭设备。贴下我例子中的连接方法：

/** * 连接设备，如果服务未开启或者地址为空的话就返回false；如果地址存在是否连接成功取决与蓝牙底层 * * @param address * @return 是否连接到 */ @Override public boolean connectDevice(String address)
    {
        if (arshowBluetooth.getBluetoothAdapter() == null || address == null)
        {
            return false; }
        //如果之前有连接过就直接连接，重新连接 if (address.equals(mAddress) && mBluetoothGatt != null)
        {
            return mBluetoothGatt.connect(); }
        BluetoothDevice device = arshowBluetooth.getBluetoothAdapter().getRemoteDevice(address); if (device == null)
        {
            return false; }
        //false表示直接连接，true表示远程设备可用之后连接 mBluetoothGatt = device.connectGatt(context, false, mGattCallback); mAddress = address; return true; }

抽象类

/** * 连接、发现、通信回调 */ private final BluetoothGattCallback mGattCallback = new BluetoothGattCallback()
    {
        /** * 连接状态改变回调 * @param gatt * @param status * @param newState */ @Override public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState)
        {
            if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED)
            {
                //阅读连接的远程设备的RSSI。 gatt.readRemoteRssi(); // 发现远程设备提供的服务及其特性和描述符 gatt.discoverServices(); }
            bluetoothCallback.connectionStateChange(gatt.getDevice(), newState); }
    
        /** * 当远程设备的远程服务列表，特征和描述符已被更新，即已发现新服务时，调用回调。表示可以与之通信了。 * @param gatt * @param status */ @Override public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status)
        {
            if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS)
            {
                // 得到服务对象 BluetoothGattService service = gatt.getService(BluetoothConstant.UUID_SERVICE); if (service == null)
                {
                    return; }
    
                // 得到此服务结点下Characteristic对象 final BluetoothGattCharacteristic gattCharacteristic = service
                        .getCharacteristic(BluetoothConstant.UUID_CHARACTERISTIC); if (gattCharacteristic == null)
                {
                    return; }
                gatt.setCharacteristicNotification(gattCharacteristic, true); BluetoothGattDescriptor descriptor = gattCharacteristic
                        .getDescriptor(BluetoothConstant.UUID_DESCRIPTOR); descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE); gatt.writeDescriptor(descriptor); bluetoothCallback.serviceDiscoveryed(gatt.getDevice(), status); } else {
                LogUtils.w(getClass().getSimpleName(), "onServicesDiscovered received: " + status); }
        }
    
        /** * 由于远程特征通知而触发回调。 * @param gatt * @param characteristic */ @Override public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic)
        {
            try {
                bluetoothCallback.valueChanged(new String(characteristic.getValue(), "UTF-8")); } catch (UnsupportedEncodingException e)
            {
                e.printStackTrace(); }
        }
    
        /** * 返回远程设备的信号强度，最大值理论值为0 * @param gatt * @param rssi * @param status */ @Override public void onReadRemoteRssi(BluetoothGatt gatt, int rssi, int status)
        {
            super.onReadRemoteRssi(gatt, rssi, status); }
    };

这个类里面有很多方法，不过都被这个类实现了，我们根据自己的情况来重写。解释下上面列出的方法：

onConnectionStateChange：监测蓝牙设备的连接、断开、读取设备信号强度值、发现服务（翻译的好别扭）。连接和断开可以通过newState参数来判断，注意是和BluetoothProfile的常量值来对比的，这个类也是上面提到过的。其实这个类提供了4个状态值，只不过在使用过程中只有连接（状态值2）和断开（状态值0），其他的没用到。

/** The profile is in disconnected state */ public static final int STATE_DISCONNECTED = 0; /** The profile is in connecting state */ public static final int STATE_CONNECTING = 1; /** The profile is in connected state */ public static final int STATE_CONNECTED = 2; /** The profile is in disconnecting state */ public static final int STATE_DISCONNECTING = 3;

至于后面的读取设备信号强度值、发现服务这两个分别用在获取信号强度和通信的。怎么解释？要知道蓝牙也是无线传输的，既然是无线就跟移动网、WIFI一样都存在信号强弱的情况，那么通过这个就可以获取了。信号强度值是负数，负数越大信号越好（最大理论值是0），单位是dBm。而发现服务，我们在成功连接后调用gatt.discoverServices();方法既可以获取与连接的设备进行通信了，最后回调onServicesDiscovered方法。

onServicesDiscovered：这个方法里面我们需要做的就是使用蓝牙的UUID获取服务、特征、描述等对象，然后就可以给手机发送数据了。这里需要注意的是UUID不能随便写，而是设备厂商或者通用的UUID，否则你是无法使用的。说到这个UUID，其实我也比较迷惑的，很多文章在介绍UUID的时候都是一笔带过或者直接拿来用根本不解释这是干嘛的，而且也没找到一个比较全面介绍蓝牙协议等专业文档（谁找到了，麻烦给我留一个地址）。其实说到这，里面提到的特征、描述等对象，我也没详细去说请原谅。

补充下UUID的说明，UUID就是上面说到的厂商设置通用的，比如00002a29-0000-1000-8000-00805f9b34fb这个就代表生产厂商的UUID，使用它可以获取厂商信息，另外我也收录了一些常见的UUID，可以参考。[常见UUID][UUID]

onCharacteristicChanged：远程特性通知，回调触发。就是上面执行完后，只要连接的设备触发某些动作（比如我的蓝牙芯片按钮按下、抬起），这个方法就会被调用了。然后我们在这个方法中就可以获取远程设备发过来的信息。

好了，其实写到我这个例子基本的使用已经差不多了，剩下的无法就是蓝牙的断开、连接、关闭（释放资源）

/** * 断开设备 */ @Override public void disconnectDevice()
    {
        if (mBluetoothGatt != null)
        {
            mBluetoothGatt.disconnect(); }
    }
    
    @Override public void closeDevice()
    {
        if (mBluetoothGatt != null)
        {
            mBluetoothGatt.close(); }
    }

最后，贴下我的例子截图以及我使用的蓝牙芯片，是不是感觉高大上啊，哈哈~

![Center 2][]

![Center 3][]

![Center 4][]

好了，我这个蓝牙芯片在连接之前的LED指示灯是一闪一闪的，而连接成功后就会常亮的。上图的3个按钮也是对应芯片的按键的。不过在这里说明一下，由于为了保密，我这里不会放出与蓝牙芯片的例子，而是单独写了一个简单的例子，不过底层的东西是不变的。另外这个是单方面的通信交互，如何做到双向通信呢？由于本例子只需要单向通信，所以就没涉及到，不过也是上面的例子的范畴，大家可以自己去研究下。另外说明下官方提供的低功耗的例子在使用“发现服务”的那个回调方法存在问题（连接了接收不到数据），我这里跟官方的例子还是不一样的。

另外说明下，我的Android Studio版本是2.4 preview 3版本，对应的gradle版本是gradle-3.4.1-all，所有低版本的自行修改配置。

GitHub地址：[https://github.com/Xanthuim/BluetoothSample][https_github.com_Xanthuim_BluetoothSample]

最后说明下Android系统的低功耗是在4.3版本才支持的，低版本只能使用传统蓝牙啊。麻烦你们还是先看下谷歌官方文档最好。谷歌蓝牙主要分3个版本4.3以前是传统蓝牙，从4.3开始支持低功耗蓝牙（BLE），从5.0（记得是）又有新的功能了，但是没去研究。

[https_developer.android.google.cn_guide_topics_connectivity_bluetooth.html]: https://developer.android.google.cn/guide/topics/connectivity/bluetooth.html
[https_github.com_googlesamples_utf8_E2_9C_93_q_bluetooth_type_language]: https://github.com/googlesamples?utf8=%E2%9C%93&q=bluetooth&type=&language=
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[https_developer.android.google.cn_guide_topics_connectivity_bluetooth-le.html_user-permission]: https://developer.android.google.cn/guide/topics/connectivity/bluetooth-le.html#user-permission
[UUID]: http://blog.csdn.net/qq_15003505/article/details/75315049
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[https_github.com_Xanthuim_BluetoothSample]: https://github.com/Xanthuim/BluetoothSample