Android平台BLE低功耗蓝牙开发
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安卓4.3(API 18)为BLE的核心功能提供平台支持和API，App可以利用它来发现设备、查询服务和读写特性。相比传统的蓝牙，BLE更显著的特点是低功耗。这一优 点使android App可以与具有低功耗要求的BLE设备通信，如近距离传感器、心脏速率监视器、健身设备等。BLE权限
为了在app中使用蓝牙功能，必须声明蓝牙权限BLUETOOTH。利用这个权限去执行蓝牙通信，例如请求连接、接受连接、和传输数据。
如果想让你的app启动后能够发现或操纵蓝牙设置，必须声明BLUETOOTH_ADMIN权限。注意：如果你使用BLUETOOTH_ADMIN权限，你也必须声明BLUETOOTH权限。
在你的app manifest文件中声明蓝牙权限。
如果想声明你的app只为具有BLE的设备提供，在manifest文件中包括：
但是如果想让你的app提供给那些不支持BLE的设备，需要在manifest中包括上面代码并设置required="false"，然后在运行时可以通过使用PackageManager.hasSystemFeature()确定BLE的可用性。
// 使用此检查确定BLE是否支持在设备上，然后你可以有选择性禁用BLE相关的功能
if(!getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {
Toast.makeText(this,R.string.ble_not_supported, Toast.LENGTH_SHORT).show();
finish();
}设置BLE
你的app能与BLE通信之前，你需要确认手机是否支持BLE，如果支持，确认已经启用。注意如果设置为false，这个检查才是必需的。
如果不支持BLE，那么你应该适当地禁用部分BLE功能。如果支持BLE但被禁用，你可以无需离开应用程序而要求用户启动蓝牙。使用BluetoothAdapter两步完成该设置。
获取 BluetoothAdapter
所有的蓝牙活动都需要蓝牙适配器。BluetoothAdapter代表手机本身的蓝牙适配器(蓝牙无线)。整个系统只有一个蓝牙适配器，而且你的app使用它与系统交互。下面的代码片段显示了如何得到适配器。注意该方法使用getSystemService()]返回BluetoothManager，然后将其用于获取适配器的一个实例。Android 4.3(API 18)引入BluetoothManager。
// 初始化蓝牙适配器
final BluetoothManager bluetoothManager =
(BluetoothManager)getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();开启蓝牙
接下来，你需要确认蓝牙是否开启。调用isEnabled())去检测蓝牙当前是否开启。如果该方法返回false,蓝牙被禁用。下面的代码检查蓝牙是否开启，如果没有开启，将显示错误提示用户去设置开启蓝牙。
// 确保蓝牙在手机上可以开启
if (mBluetoothAdapter == null || !mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
Intent enableBtIntent = newIntent (BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT);
}发现BLE设备
为了发现BLE设备，使用startLeScan())方法。这个方法需要一个参数BluetoothAdapter.LeScanCallback。你必须实现它的回调函数，那就是返回的扫描结果。因为扫描非常消耗电量，你应当遵守以下准则：
只要找到所需的设备，停止扫描。
不要在循环里扫描，并且对扫描设置时间限制。以前可用的设备可能已经移出范围，继续扫描消耗电池电量。
下面代码显示了如何开始和停止一个扫描：
/**
* 扫描和显示可以提供的蓝牙设备.
*/
public class DeviceScanActivity extends ListActivity {
private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;
private boolean mScanning;
private Handler mHandler;
// 10秒后停止寻找.
private static final long SCAN_PERIOD = 10000;
...
private void scanLeDevice(final boolean enable) {
if (enable) {
// 经过预定扫描期后停止扫描
mHandler.postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mScanning = false;
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
}
}, SCAN_PERIOD);
mScanning = true;
mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
} else {
mScanning = false;
mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
}
...
}
...
}
如果你只想扫描指定类型的外围设备，可以改为调用startLeScan(UUID[], BluetoothAdapter.LeScanCallback)),需要提供你的app支持的GATT Services的UUID对象数组。
作为BLE扫描结果的接口，下面是BluetoothAdapter.LeScanCallback的实现。
private LeDeviceListAdapter mLeDeviceListAdapter;
...
// Device scan callback.
private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback =
new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
@Override
public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi,
byte[] scanRecord) {
runOnUiThread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mLeDeviceListAdapter.addDevice(device);
mLeDeviceListAdapter.notifyDataSetChanged();
}
});
}
};连接到GATT服务端
与一个BLE设备交互的第一步就是连接它——更具体的，连接到BLE设备上的GATT服务端。为了连接到BLE设备上的GATT 服务端，需要使用connectGatt( )方法。这个方法需要三个参数：一个Context对象，自动连接(boolean值,表示只要BLE设备可用是否自动连接到它)，和 BluetoothGattCallback调用。
mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);
连接到GATT服务端时，由BLE设备做主机，并返回一个BluetoothGatt实例，然后你可以使用这个实例来进行 GATT客户端操作。请求方(Android app)是GATT客户端。BluetoothGattCallback用于传递结果给用户，例如连接状态，以及任何进一步GATT客户端操作。
在这个例子中，这个BLE APP提供了一个activity(DeviceControlActivity)来连接，显示数据，显示该设备支持的GATT Services和Characteristics。根据用户的输入，这个activity与BluetoothLeService通信，通过 Android BLE API实现与BLE设备交互。
//通过BLE API服务端与BLE设备交互
public class BluetoothLeService extends Service {
private final static String TAG = BluetoothLeService.class.getSimpleName();
private BluetoothManager mBluetoothManager; //蓝牙管理器
private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter; //蓝牙适配器
private String mBluetoothDeviceAddress; //蓝牙设备地址
private BluetoothGatt mBluetoothGatt;
private int mConnectionState = STATE_DISCONNECTED;
private static final int STATE_DISCONNECTED = 0; //设备无法连接
private static final int STATE_CONNECTING = 1;//设备正在连接状态
private static final int STATE_CONNECTED = 2; //设备连接完毕
public final static String ACTION_GATT_CONNECTED =
"com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_CONNECTED";
public final static String ACTION_GATT_DISCONNECTED =
"com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_DISCONNECTED";
public final static String ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED =
"com.example.bluetooth.le.ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED";
public final static String ACTION_DATA_AVAILABLE =
"com.example.bluetooth.le.ACTION_DATA_AVAILABLE";
public final static String EXTRA_DATA =
"com.example.bluetooth.le.EXTRA_DATA";
public final static UUID UUID_HEART_RATE_MEASUREMENT =
UUID.fromString(SampleGattAttributes.HEART_RATE_MEASUREMENT);
//通过BLE API的不同类型的回调方法
private final BluetoothGattCallback mGattCallback =
new BluetoothGattCallback() {
@Override
public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status,
int newState) {//当连接状态发生改变
String intentAction;
if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {//当蓝牙设备已经连接
intentAction = ACTION_GATT_CONNECTED;
mConnectionState = STATE_CONNECTED;
broadcastUpdate(intentAction);
Log.i(TAG, "Connected to GATT server.");
Log.i(TAG, "Attempting to start Service discovery:" +
mBluetoothGatt.discoverServices());
} else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {//当设备无法连接
intentAction = ACTION_GATT_DISCONNECTED;
mConnectionState = STATE_DISCONNECTED;
Log.i(TAG, "Disconnected from GATT server.");
broadcastUpdate(intentAction);
}
}
@Override
// 发现新服务端
public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
broadcastUpdate(ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED);
} else {
Log.w(TAG, "onServicesDiscovered received: " + status);
}
}
@Override
// 读写特性
public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,
BluetoothGattCharacteristic Characteristic,
int status) {
if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
broadcastUpdate(ACTION_DATA_AVAILABLE, Characteristic);
}
}
...
};
...
}
当一个特定的回调被触发的时候，它会调用相应的broadcastUpdate()辅助方法并且传递给它一个action。注意在该部分中的数据解析按照蓝牙心率测量配置文件规格进行。
private void broadcastUpdate(final String action) {
final Intent intent = new Intent(action);
sendBroadcast(intent);
}
private void broadcastUpdate(final String action,
final BluetoothGattCharacteristic Characteristic) {
final Intent intent = new Intent(action);
// 这是心率测量配置文件。
if (UUID_HEART_RATE_MEASUREMENT.equals(Characteristic.getUuid())) {
int flag = Characteristic.getProperties();
int format = -1;
if ((flag & 0x01) != 0) {
format = BluetoothGattCharacteristic.FORMAT_UINT16;
Log.d(TAG, "Heart rate format UINT16.");
} else {
format = BluetoothGattCharacteristic.FORMAT_UINT8;
Log.d(TAG, "Heart rate format UINT8.");
}
final int heartRate = Characteristic.getIntValue(format, 1);
Log.d(TAG, String.format("Received heart rate: %d", heartRate));
intent.putExtra(EXTRA_DATA, String.valueOf(heartRate));
} else {
// 对于所有其他的配置文件，用十六进制格式写数据
final byte[] data = Characteristic.getValue();
if (data != null && data.length > 0) {
final StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(data.length);
for(byte byteChar : data)
stringBuilder.append(String.format("%02X ", byteChar));
intent.putExtra(EXTRA_DATA, new String(data) + "\n" +
stringBuilder.toString());
}
}
sendBroadcast(intent);
}
返回DeviceControlActivity, 这些事件由一个BroadcastReceiver来处理:
// 通过服务控制不同的事件
// ACTION_GATT_CONNECTED: 连接到GATT服务端
// ACTION_GATT_DISCONNECTED: 未连接GATT服务端.
// ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED: 未发现GATT服务.
// ACTION_DATA_AVAILABLE: 接受来自设备的数据，可以通过读或通知操作获得。
private final BroadcastReceiver mGattUpdateReceiver = new BroadcastReceiver() {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
final String action = intent.getAction();
if (BluetoothLeService.ACTION_GATT_CONNECTED.equals(action)) {
mConnected = true;
updateConnectionState(R.string.connected);
invalidateOptionsMenu();
} else if (BluetoothLeService.ACTION_GATT_DISCONNECTED.equals(action)) {
mConnected = false;
updateConnectionState(R.string.disconnected);
invalidateOptionsMenu();
clearUI();
} else if (BluetoothLeService.
ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED.equals(action)) {
// 在用户接口上展示所有的Services and Characteristics
displayGattServices(mBluetoothLeService.getSupportedGattServices());
} else if (BluetoothLeService.ACTION_DATA_AVAILABLE.equals(action)) {
displayData(intent.getStringExtra(BluetoothLeService.EXTRA_DATA));
}
}
};关闭客户端App
当你的app完成BLE设备的使用后，应该调用close( )，系统可以合理释放占用资源。
public void close() {
if (mBluetoothGatt == null) {
return;
}
mBluetoothGatt.close();
mBluetoothGatt = null;
}
