如何使用Android原生BLE藍(lán)牙進(jìn)行操作

在處理物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目時(shí)，BLE（低功耗藍(lán)牙）技術(shù)為我們提供了一種有效的通信方式。這項(xiàng)技術(shù)適用于Android 4.3及以上版本的手機(jī)，基于藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn)，擁有諸多優(yōu)勢(shì)。

BLE的特點(diǎn)

BLE設(shè)計(jì)注重低功耗。相較于傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)的16至32個(gè)廣播通道，BLE僅使用三個(gè)廣播通道，大大降低了功耗。其廣播間隔時(shí)間也大大縮短，從傳統(tǒng)的22.5毫秒縮短至0.6至1.2毫秒。

BLE的傳輸距離得到了增強(qiáng)。相較于傳統(tǒng)藍(lán)牙的2至10米傳輸距離，BLE的有效傳輸距離可達(dá)到60至100米，為遠(yuǎn)距離通信提供了可能。

BLE還提高了安全性。它使用AES-128 CCM加密算法對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密和認(rèn)證，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

關(guān)于BLE的更深入解析，您可以查閱我的博客系列：“BLE4.0教程一藍(lán)牙協(xié)議連接過(guò)程與廣播分析”。

在Android應(yīng)用程序中的使用步驟

要在Android應(yīng)用程序中使用BLE藍(lán)牙功能，首先需要添加必要的權(quán)限。具體操作步驟如下：

1. 獲取BluetoothManager實(shí)例：通過(guò)`BluetoothManager bluetoothManager=(BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);`獲取。

2. 獲取BluetoothAdapter實(shí)例：通過(guò)`bluetoothAdapter= bluetoothManager.getAdapter();`獲取。

接下來(lái)，需要檢查藍(lán)牙是否已打開(kāi)。如果未打開(kāi)，則應(yīng)提示用戶打開(kāi)藍(lán)牙設(shè)置。在掃描設(shè)備的過(guò)程中，通常會(huì)設(shè)置設(shè)備過(guò)濾原則，以確保只搜索到需要的設(shè)備。建立連接后，需要及時(shí)進(jìn)行讀寫(xiě)操作。關(guān)鍵的是，在連接成功后的兩秒內(nèi)必須向設(shè)備寫(xiě)入一個(gè)值，否則設(shè)備可能會(huì)斷開(kāi)連接。

關(guān)于如何構(gòu)建一個(gè)中心和周邊的推送消息系統(tǒng)，在Android中，由于SDK的限制，手機(jī)通常只能作為中央角色使用和處理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的來(lái)源可以通過(guò)連接其他周邊設(shè)備實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)現(xiàn)方式可以依賴第三方庫(kù)來(lái)簡(jiǎn)化操作，例如BlueToothKit。關(guān)于這方面的詳細(xì)信息，您可以查閱我的另一篇博客：“android藍(lán)牙入門(mén)知識(shí)和優(yōu)秀藍(lán)牙第三方庫(kù)BluetoothKit的使用”。

關(guān)于中心和周邊的構(gòu)建

在BLE協(xié)議中，有兩個(gè)主要角色：周邊（Periphery）和中央（Central）。周邊是數(shù)據(jù)提供者，而中央是數(shù)據(jù)使用/處理者。在iOS系統(tǒng)中，iOS設(shè)備可以同時(shí)作為周邊和中央角色。但在Android系統(tǒng)中，直到最新的版本，手機(jī)通常只能作為中央角色來(lái)使用和數(shù)據(jù)處理。要構(gòu)建中心和周邊系統(tǒng)，可以通過(guò)連接其他周邊設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的推送和接收。這樣，我們就可以利用BLE技術(shù)構(gòu)建一個(gè)高效、安全的通信體系。

一、BLE設(shè)備與Android中的關(guān)鍵類(lèi)概述

從BLE設(shè)備談起，現(xiàn)在的很多可穿戴設(shè)備都依賴藍(lán)牙低能耗技術(shù)（BLE）來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。在一個(gè)藍(lán)牙連接系統(tǒng)中，一個(gè)中央設(shè)備可以同時(shí)連接多個(gè)周邊設(shè)備，但一個(gè)周邊設(shè)備在某一時(shí)刻只能與一個(gè)中央設(shè)備連接。

在Android的BLE SDK中，有四個(gè)關(guān)鍵的類(lèi)值得我們關(guān)注。

二、BluetoothGattServer與周邊設(shè)備的角色

BluetoothGattServer作為周邊設(shè)備，主要用來(lái)提供數(shù)據(jù)。它可以包含多個(gè)服務(wù)（Service），每個(gè)服務(wù)下又包含多個(gè)特征（Characteristic）。要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)周邊設(shè)備，雖然目前某些周邊API在Android手機(jī)上可能不工作，但我們?nèi)匀豢梢粤私馄浠玖鞒獭?/p>

三、創(chuàng)建周邊的基本步驟詳解

1. 創(chuàng)建特征：使用BluetoothGattCharacteristic類(lèi)，通過(guò)UUID來(lái)新建一個(gè)特征，并設(shè)置其屬性為通知（NOTIFY），權(quán)限為可讀（READ）。

2. 創(chuàng)建服務(wù)：使用BluetoothGattService類(lèi)，通過(guò)UUID來(lái)新建服務(wù)，并設(shè)置服務(wù)類(lèi)型為主要服務(wù)（SERVICE_TYPE_PRIMARY）。

3. 將特征添加到服務(wù)中。

4. 獲取BluetoothManager，它是管理藍(lán)牙操作的核心類(lèi)。

5. 通過(guò)BluetoothManager打開(kāi)或獲取GattServer，并為其注冊(cè)一個(gè)BluetoothGattServerCallback來(lái)監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)變化。

6. 將創(chuàng)建的服務(wù)添加到GattServer中。

7. 關(guān)于如何開(kāi)始廣播服務(wù)，目前Google可能還沒(méi)有提供相應(yīng)的API。目前讓Android手機(jī)作為周邊設(shè)備提供數(shù)據(jù)還存在一些困難。

四、BluetoothGatt與中央設(shè)備的角色及數(shù)據(jù)處理

在Android的BLE開(kāi)發(fā)中，BluetoothGatt作為中央設(shè)備，主要用來(lái)連接并處理來(lái)自周邊設(shè)備的數(shù)據(jù)。BluetoothGattCallback類(lèi)用于返回中央設(shè)備的狀態(tài)和來(lái)自周邊設(shè)備的數(shù)據(jù)。

五、總結(jié)與展望

由于Android平臺(tái)上的BLE SDK還在不斷發(fā)展中，目前某些功能可能還不完善。特別是在讓Android設(shè)備充當(dāng)周邊設(shè)備時(shí)，還存在一些挑戰(zhàn)。但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們期待未來(lái)Android平臺(tái)在BLE方面的功能會(huì)更加完善，為開(kāi)發(fā)者提供更多的便利。

一、開(kāi)篇概覽

隨著移動(dòng)技術(shù)的飛速發(fā)展，藍(lán)牙技術(shù)已成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧＝?，我們參與了一個(gè)安卓移動(dòng)APP設(shè)計(jì)大賽，決定深入探索藍(lán)牙技術(shù)，特別是低功耗藍(lán)牙（BLE）。我們希望通過(guò)這篇文章分享我們?cè)陂_(kāi)發(fā)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)心得。

二、關(guān)于中央的角色與藍(lán)色橢圓的class

在藍(lán)牙技術(shù)中，中央角色是連接的關(guān)鍵。這次我們要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)穩(wěn)定的中央，確保與周邊的設(shè)備建立可靠連接。我們所提及的“藍(lán)色橢圓”，實(shí)際上是一種視覺(jué)化的表示，代表我們?cè)陂_(kāi)發(fā)中所使用的BLE設(shè)備的核心功能。這個(gè)“藍(lán)色橢圓”是我們實(shí)現(xiàn)連接和通信的基石。

三、Android BLE的接收數(shù)據(jù)初探

在移動(dòng)APP的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，數(shù)據(jù)的接收是BLE應(yīng)用的核心功能之一。對(duì)于安卓開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，理解并熟練掌握BLE的數(shù)據(jù)接收至關(guān)重要。由于我們學(xué)校最近組織了一個(gè)安卓設(shè)計(jì)大賽，我也借此機(jī)會(huì)深入研究了一下安卓的BLE開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)幾天的學(xué)習(xí)和理解，我對(duì)官方的demo有了深入的認(rèn)識(shí)，并且結(jié)合網(wǎng)友的demo和網(wǎng)上的博客，對(duì)如何接收數(shù)據(jù)有了初步的理解。

四、關(guān)于掃描BLE設(shè)備的activity

在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，首先需要確認(rèn)設(shè)備是否支持BLE。值得注意的是，谷歌在Android 4.3才開(kāi)始支持BLE設(shè)備。這意味著，在早期的安卓設(shè)備上，我們無(wú)法測(cè)試我們的程序。這一環(huán)節(jié)對(duì)于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)，也是一個(gè)考驗(yàn)。我們需要確保我們的程序能在各種版本的安卓設(shè)備上穩(wěn)定運(yùn)行。

五、深入理解與實(shí)現(xiàn)

在理解了設(shè)備支持和基本掃描流程后，我們進(jìn)入了開(kāi)發(fā)的核心環(huán)節(jié)——數(shù)據(jù)的接收與處理。在這一部分，我們主要依賴谷歌官方提供的demo和其他網(wǎng)友基于官方demo修改的demo。通過(guò)對(duì)這些demo的理解和學(xué)習(xí)，我們逐漸掌握了BLE數(shù)據(jù)接收的關(guān)鍵技術(shù)。雖然剛開(kāi)始覺(jué)得有些吃力，但經(jīng)過(guò)幾天的努力，我們成功地理解了官方的demo，并成功地在我們的應(yīng)用中使用。在這個(gè)過(guò)程中，我們主要使用的是官方的demo代碼，通過(guò)修改來(lái)滿足我們的需求。

開(kāi)發(fā)一個(gè)穩(wěn)定、高效的BLE應(yīng)用是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)的過(guò)程，需要我們不斷學(xué)習(xí)和探索。希望通過(guò)我們的分享，能給大家提供一些有用的信息和啟示。在未來(lái)的開(kāi)發(fā)中，我們將繼續(xù)深入研究藍(lán)牙技術(shù)，為用戶提供更好的體驗(yàn)。