Android Bluetooth 入门

LindsayBenson 发布于11月前
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概述

蓝牙(英语:Bluetooth),一种无线通讯技术标准,用来让固定与移动设备,在短距离间交换数据,以形成个人局域网(PAN)。蓝牙技术当前由蓝牙技术联盟(SIG)来负责维护其技术标准。

版本

Android Bluetooth 入门

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分类

蓝牙可分为经典蓝牙(Classic Bluetooth)、低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)、双模蓝牙三大类。2009 年发布的蓝牙 3.0 及之前的蓝牙版本包括 BR、EDR 和 HS(AMP) 三种蓝牙技术,统称为经典蓝牙技术,只支持经典蓝牙技术的蓝牙称为经典蓝牙。2010 年 SIG 联盟合并了 Wibree 联盟,并把 Wibree 联盟提出的低功耗无线技术重新命名为低功耗蓝牙技术(BLE)。2010 年发布的蓝牙 4.0 规格就同时包含经典蓝牙和低功耗蓝牙,只支持低功耗蓝牙技术的蓝牙称为低功率蓝牙,同时支持经典蓝牙和低功率蓝牙技术的蓝牙称为双模蓝牙。低功耗蓝牙与经典蓝牙技术是不兼容的,所以低功耗蓝牙和经典蓝牙两者之间是不能相互通信的。

优缺点

经典蓝牙技术持续保持连接,可以传输大数据,适合文件传输、音频播放等,兼容性高,广播信道多,缺点是连接成本高,功耗高;低功耗蓝牙连接速度快,低功耗,广播信道少,缺点是数据传输量有限制。

Android

Android 平台包含蓝牙网络堆栈支持,凭借此项支持,设备能以无线方式与其他蓝牙设备交换数据。应用框架提供了通过 Android Bluetooth API 访问蓝牙功能的途径。针对具有低功耗要求的蓝牙设备,Android 4.3(API 级别 18)中引入了面向低功耗蓝牙的 API 支持。即 SPP 协议(经典蓝牙)和 GATT 协议(低功耗蓝牙)的连接方式。 使用 Android 蓝牙功能需要在 Manifest.xml 文件中声明蓝牙权限,如果使用了蓝牙扫描功能还需要声明位置权限,因为蓝牙是具有定位功能的,目标版本是 Android 23 及以上版本需要添加动态权限申请。

<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />
// 蓝牙扫描需要位置权限
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION"/>

SPP 方式

1. 启用蓝牙

BluetoothAdapter mBluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter()
if (!mBluetoothAdapter.isEnabled()) {
    Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
    startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT);
}

1. 查询配对的设备

Set<BluetoothDevice> pairedDevices = mBluetoothAdapter.getBondedDevices();
// If there are paired devices
if (pairedDevices.size() > 0) {
    // Loop through paired devices
    for (BluetoothDevice device : pairedDevices) {
        // Add the name and address to an array adapter to show in a ListView
        mArrayAdapter.add(device.getName() + "\n" + device.getAddress());
    }
}

1. 发现设备,这里需要注册 ACTION_FOUND Intent BroadcastReceiver, Intent 携带额外字段 EXTRA_DEVICE 和 EXTRA_CLASS,二者分别包含 BluetoothDevice 和 BluetoothClass,如果没申请位置权限,这里发现不了其他设备。

mBluetoothAdapter.startDiscovery();
// Create a BroadcastReceiver for ACTION_FOUND
private final BroadcastReceiver mReceiver = new BroadcastReceiver() {
    public void onReceive(Context context, Intent intent) {
        String action = intent.getAction();
        // When discovery finds a device
        if (BluetoothDevice.ACTION_FOUND.equals(action)) {
            // Get the BluetoothDevice object from the Intent
            BluetoothDevice device = intent.getParcelableExtra(BluetoothDevice.EXTRA_DEVICE);
            // Add the name and address to an array adapter to show in a ListView
            mArrayAdapter.add(device.getName() + "\n" + device.getAddress());
        }
    }
};
// Register the BroadcastReceiver
IntentFilter filter = new IntentFilter(BluetoothDevice.ACTION_FOUND);
registerReceiver(mReceiver, filter); // Don't forget to unregister during onDestroy

1. 连接设备,蓝牙连接属于耗时操作,需要放在子线程执行。在蓝牙协议中,UUID 被用来标识蓝牙设备所提供的服务,并非是标识蓝牙设备本身。一个蓝牙设备可以提供多种服务,比如 A2DP(蓝牙音频传输)、HEADFREE(免提)、PBAP(电话本)等,每种服务都对应一个UUID。连接成功后可以获取蓝牙设备的输入输出流,进行数据交互操作。

private class ConnectThread extends Thread {
    private final BluetoothSocket mmSocket;
    private final BluetoothDevice mmDevice;
    private final InputStream mmInStream;
    private final OutputStream mmOutStream;

    public ConnectThread(BluetoothDevice device) {
        // Use a temporary object that is later assigned to mmSocket,
        // because mmSocket is final
        BluetoothSocket tmp = null;
        mmDevice = device;

        // Get a BluetoothSocket to connect with the given BluetoothDevice
        try {
            // MY_UUID is the app's UUID string, also used by the server code
            tmp = device.createRfcommSocketToServiceRecord(MY_UUID);
        } catch (IOException e) { }
        mmSocket = tmp;
    }

    public void run() {
        // Cancel discovery because it will slow down the connection
        mBluetoothAdapter.cancelDiscovery();

        try {
            // Connect the device through the socket. This will block
            // until it succeeds or throws an exception
            mmSocket.connect();
            tmpIn = socket.getInputStream();
            tmpOut = socket.getOutputStream();
        } catch (IOException connectException) {
            // Unable to connect; close the socket and get out
            try {
                mmSocket.close();
            } catch (IOException closeException) { }
            return;
        }

        // Do work to manage the connection (in a separate thread)
        manageConnectedSocket(mmSocket);
    }

    /** Will cancel an in-progress connection, and close the socket */
    public void cancel() {
        try {
            mmSocket.close();
        } catch (IOException e) { }
    }
}

GATT 方式

  1. 启用蓝牙和 SPP 方式是一样的
  2. 发现设备,同样需要在子线程执行,不过通过接收回调的方式获取发现的设备,而不是注册广播。不过需要注意的是发现设备是高功耗行为,需要设置一个超时时间停止扫描。
private ScanCallback mLeScanCallback = new ScanCallback() {
    @Override
    public void onScanResult(int callbackType, ScanResult result) {
        super.onScanResult(callbackType, result);
    }

    @Override
    public void onBatchScanResults(List<ScanResult> results) {
        super.onBatchScanResults(results);
    }

    @Override
    public void onScanFailed(int errorCode) {
        super.onScanFailed(errorCode);
    }
};

 mHandler.postDelayed(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        bluetoothLeScanner.stopScan(mLeScanCallback);
    }
  }, SCAN_PERIOD);
 bluetoothLeScanner.startScan(mLeScanCallback);
  1. 连接设备,可以在 BluetoothGattCallback 中实现各种回调方法,如发现服务、监听蓝牙数据等。值得注意的一点是连接 API 在 Android version >= 23 时多了一个参数,如果不加上 BluetoothDevice.TRANSPORT_LE 可能导致连接不上 BLE 设备
// Various callback methods defined by the BLE API.
    private final BluetoothGattCallback gattCallback =
            new BluetoothGattCallback() {
        @Override
        public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status,
                int newState) {
            String intentAction;
            if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
                intentAction = ACTION_GATT_CONNECTED;
                connectionState = STATE_CONNECTED;
                Log.i(TAG, "Connected to GATT server.");
                Log.i(TAG, "Attempting to start service discovery:" +
                        bluetoothGatt.discoverServices());

            } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
                intentAction = ACTION_GATT_DISCONNECTED;
                connectionState = STATE_DISCONNECTED;
                Log.i(TAG, "Disconnected from GATT server.");
            }
        }

        @Override
        // New services discovered
        public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
            if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {

            } else {
                Log.w(TAG, "onServicesDiscovered received: " + status);
            }
        }

        @Override
        // Result of a characteristic read operation
        public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,
                BluetoothGattCharacteristic characteristic,
                int status) {
            if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
                broadcastUpdate(ACTION_DATA_AVAILABLE, characteristic);
            }
        }
     ...
    };
BluetoothGatt bluetoothGatt;
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {
     bluetoothGatt = device.connectGatt(context, false, mGattCallback, BluetoothDevice.TRANSPORT_LE);
} else {
   bluetoothGatt = device.connectGatt(context, false, mGattCallback);
}

总结

其实 Android 蓝牙相关的 API 使用还是比较简单的,对于初次接触蓝牙开发的小白来说,弄清楚蓝牙设备的类型以及连接方式就成功了一半(经典蓝牙 SPP,低功耗蓝牙 GATT)。另外一半在于蓝牙设备的适配及细节的掌握,适配问题可以多联系蓝牙设备供应商的技术支持,细节问题就靠平时积累和多搜索查阅资料了。 最后安利两个 BLE 开源库: RxAndroidBleflutter_blue

最后

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