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android低功耗蓝牙开发

发布时间:2023-02-16 06:18:13

‘壹’ android-Ble蓝牙开发Demo示例–扫描,连接,发送和接收数据,分包解包(附源码)

万物互联的物联网时代的已经来临,ble蓝牙开发在其中扮演着举重若轻的角色。最近刚好闲一点,抽时间梳理下这块的知识点。

涉及ble蓝牙通讯的客户端(开启、扫描、连接、发送和接收数据、分包解包)和服务端(初始化广播数据、开始广播、配置Services、Server回调操作)整个环节以及一些常见的问题即踩过的一些坑。

比如
1、在Android不同版本或不同手机的适配问题,扫描不到蓝牙设备
2、如何避免ble蓝牙连接出现133错误?
3、单次写的数据大小有20字节限制,如何发送长数据

蓝牙有传统(经典)蓝牙和低功耗蓝牙BLE(Bluetooth Low Energy)之分,两者的开发的API不一样,本文主讲Ble蓝牙开发,传统蓝牙不展开,有需要的可以自行了解。

相对传统蓝牙,BLE低功耗蓝牙,主要特点是快速搜索,快速连接,超低功耗保持连接和数据传输。

客户端

服务端

Android4.3(API Level 18)开始引入BLE的核心功能并提供了相应的 API。应用程序通过这些 API 扫描蓝牙设备、查询 services、读写设备的 characteristics(属性特征)等操作。

BLE蓝牙协议是GATT协议, BLE相关类不多, 全都位于android.bluetooth包和android.bluetooth.le包的几个类:
android.bluetooth.
.BluetoothGattService 包含多个Characteristic(属性特征值), 含有唯一的UUID作为标识
.BluetoothGattCharacteristic 包含单个值和多个Descriptor, 含有唯一的UUID作为标识
.BluetoothGattDescriptor 对Characteristic进行描述, 含有唯一的UUID作为标识

.BluetoothGatt 客户端相关
.BluetoothGattCallback 客户端连接回调
.BluetoothGattServer 服务端相关
.BluetoothGattServerCallback 服务端连接回调

android.bluetooth.le.
.AdvertiseCallback 服务端的广播回调
.AdvertiseData 服务端的广播数据
.AdvertiseSettings 服务端的广播设置
.BluetoothLeAdvertiser 服务端的广播

.BluetoothLeScanner 客户端扫描相关(Android5.0新增)
.ScanCallback 客户端扫描回调
.ScanFilter 客户端扫描过滤
.ScanRecord 客户端扫描结果的广播数据
.ScanResult 客户端扫描结果
.ScanSettings 客户端扫描设置

BLE设备分为两种设备: 客户端(也叫主机/中心设备/Central), 服务端(也叫从机/外围设备/peripheral)
客户端的核心类是 BluetoothGatt
服务端的核心类是 BluetoothGattServer 和 BluetoothLeAdvertiser
BLE数据的核心类是 BluetoothGattCharacteristic 和 BluetoothGattDescriptor

下面详细讲解下客户端和服务端的开发步骤流程

安卓手机涉及蓝牙权限问题,蓝牙开发需要在AndroidManifest.xml文件中添加权限声明:

在搜索设备之前需要询问打开手机蓝牙:

注意: BLE设备地址是动态变化(每隔一段时间都会变化),而经典蓝牙设备是出厂就固定不变了!

通过扫描BLE设备,根据设备名称区分出目标设备targetDevice,下一步实现与目标设备的连接,在连接设备之前要停止搜索蓝牙;停止搜索一般需要一定的时间来完成,最好调用停止搜索函数之后加以100ms的延时,保证系统能够完全停止搜索蓝牙设备。停止搜索之后启动连接过程;

BLE蓝牙的连接方法相对简单只需调用connectGatt方法;

参数说明

与设备建立连接之后与设备通信,整个通信过程都是在BluetoothGattCallback的异步回调函数中完成;

BluetoothGattCallback中主要回调函数如下:

上述几个回调函数是BLE开发中不可缺少的;

当调用targetdDevice.connectGatt(context, false, gattCallback)后系统会主动发起与BLE蓝牙设备的连接,若成功连接到设备将回调onConnectionStateChange方法,其处理过程如下:

判断newState == BluetoothGatt.STATE_CONNECTED表明此时已经成功连接到设备;

mBluetoothGatt.discoverServices();

扫描BLE设备服务是安卓系统中关于BLE蓝牙开发的重要一步,一般在设备连接成功后调用,扫描到设备服务后回调onServicesDiscovered()函数,函数原型如下:

BLE蓝牙开发主要有负责通信的BluetoothGattService完成的。当且称为通信服务。通信服务通过硬件工程师提供的UUID获取。获取方式如下:

具体操作方式如下:

开启监听,即建立与设备的通信的首发数据通道,BLE开发中只有当客户端成功开启监听后才能与服务端收发数据。开启监听的方式如下:

BLE单次写的数据量大小是有限制的, 通常是20字节 ,可以尝试通过requestMTU增大,但不保证能成功。分包写是一种解决方案,需要定义分包协议,假设每个包大小20字节,分两种包,数据包和非数据包。对于数据包,头两个字节表示包的序号,剩下的都填充数据。对于非数据包,主要是发送一些控制信息。
监听成功后通过向 writeCharacteristic写入数据实现与服务端的通信。写入方式如下:

其中:value一般为Hex格式指令,其内容由设备通信的蓝牙通信协议规定;

若写入指令成功则回调BluetoothGattCallback中的onCharacteristicWrite()方法,说明将数据已经发送给下位机;

若发送的数据符合通信协议,则服务端会向客户端回复相应的数据。发送的数据通过回调onCharacteristicChanged()方法获取,其处理方式如下:

通过向服务端发送指令获取服务端的回复数据,即可完成与设备的通信过程;

当与设备完成通信之后之后一定要断开与设备的连接。调用以下方法断开与设备的连接:

源码上传在CSDN上了,有需要的可以借鉴。

=====> Android蓝牙Ble通讯Demo示例源码–扫描,连接,发送和接收数据,分包解包

BLE单次写的数据量大小是有限制的,通常是20字节,可以尝试通过requestMTU增大,但不保证能成功。分包写是一种解决方案,需要定义分包协议,假设每个包大小20字节,分两种包,数据包和非数据包。对于数据包,头两个字节表示包的序号,剩下的都填充数据。对于非数据包,主要是发送一些控制信息。
总体流程如下:
1、定义通讯协议,如下(这里只是个举例,可以根据项目需求扩展)

2、封装通用发送数据接口(拆包)
该接口根据会发送数据内容按最大字节数拆分(一般20字节)放入队列,拆分完后,依次从队列里取出发送

3、封装通用接收数据接口(组包)
该接口根据从接收的数据按协议里的定义解析数据长度判读是否完整包,不是的话把每条消息累加起来

4、解析完整的数据包,进行业务逻辑处理

5、协议还可以引入加密解密,需要注意的选算法参数的时候,加密后的长度最好跟原数据长度一致,这样不会影响拆包组包

一般都是Android版本适配以及不同ROM机型(小米/红米、华为/荣耀等)(EMUI、MIUI、ColorOS等)的权限问题

蓝牙开发中有很多问题,要静下心分析问题,肯定可以解决的,一起加油;

‘贰’ 混合APP低功耗蓝牙项目解析数据可能用到的一些小方法---ble

可用于第三方蓝牙设备交互,必须要支持蓝牙 4.0。
iOS上:硬件至少是 iphone4s,系统至少是 iOS6。
android上:系统版本至少是 android4.3。
蓝牙 4.0 以低功耗着称,一般也叫 BLE(BluetoothLowEnergy)。目前应用比较多的案例:运动手坏、嵌入式设备、智能家居

在蓝牙通讯中有两个主要的部分,Central 和 Peripheral,有一点类似Client Server。Peripheral 作为周边设备是服务器。Central 作为中心设备是客户端。所有可用的蓝牙设备可以作为周边(Peripheral)也可以作为中央(Central),但不可以同时既是周边也是中央。

一般手机是客户端, 设备(比如手环)是服务器,因为是手机去连接手环这个服务器。周边(Peripheral)是生成或者保存了数据的设备,中央(Central)是使用这些数据的设备。你可以认为周边是一个广播数据的设备,他广播到外部世界说他这儿有数据,并且也说明了能提供的服务。另一边,中央开始扫描附近有没有服务,如果中央发现了想要的服务,然后中央就会请求连接周边,一旦连接建立成功,两个设备之间就开始交换传输数据了。

除了中央和周边,我们还要考虑他俩交换的数据结构。这些数据在服务中被结构化,每个服务由不同的特征(Characteristics)组成,特征是包含一个单一逻辑值的属性类型。

上文中提到了特征(Characteristics),这里简单说明下什么是特征。

特征是与外界交互的最小单位。蓝牙4.0设备通过服务(Service)、特征(Characteristics)和描述符(Descriptor)来形容自己,同一台设备可能包含一个或多个服务,每个服务下面又包含若干个特征,每个特征下面有包含若干个描述符(Descriptor)。比如某台蓝牙4.0设备,用特征A来描述设备信息、用特征B和描述符b来收发数据等。而每个服务、特征和描述符都是用 UUID 来区分和标识的。

source ==> 字符串
count ==> 切割的位数

转换接收的ios数据

初始化蓝牙4.0管理器 => initManager

搜索蓝牙4.0设备,模块内部会不断的扫描更新附近的蓝牙4.0设备信息 => scan

注: 参数(params):single 类型:布尔 true 为单例模式,false为非单例模式;默认为false; 描述:(可选项)则扫描附近的所有支持蓝牙4.0的设备类型:parmas:布尔 true 为单例模式,false为非单例模式;默认为false; 非单例模式为仅在本页面生效连接,单例模式为在连接成功后整个app全局生效

获取当前扫描到的所有外围设备信息 => getPeripheral

连接指定外围设备。iOS端无超时判断,android端默认有30秒超时判断 => connect

根据指定的外围设备 UUID 获取该外围设备的所有服务 => discoverService

根据指定的外围设备 UUID 及其服务 UUID 获取该外围设备的所有特征(Characteristic)=> discoverCharacteristics

根据指定的外围设备 UUID 及其服务 UUID 和特征 UUID 监听数据回发 =>setNotify

根据指定的外围设备 UUID 及其服务 UUID 和特征 UUID 写数据 => writeValueForCharacteristic

剩余方法根据需求酌情使用

此次开发需求 传递字节以及ASCII码,apicloud中ble模块仅仅满足于传递字节,并且初始低功耗蓝牙仅仅满足于传递20字节以下数据,需设置MTU进行大数据传输,此次流控为蓝牙的特征FF03监听来进行数据流控, 蓝牙模块使用百瑞互联,如需定制开发模块或SDK可联系!

‘叁’ Android BLE低功耗蓝牙开发极简系列(二)之读写操作

这是Ble极简系列的第二篇文章,上一篇 Android BLE低功耗蓝牙开发极简系列(一)之扫描与连接 主要是扫描连接,这一篇主要是读写操作。

在连接成功后,可以通过Gatt进行discoverServices()。

在mGattCallback 回调添加Servicest的相关回调

当返回的status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS时,进行读写以及通知相关的操作, 调用writeDescriptor(),注意设置setValue为ENABLE_INDICATION_VALUE,否则可能后续读取不到数据。

设置成功,会在onDescriptorWrite方法进行回调,注意UUID_SERVICE,UUID_NOTIFICATION特征值UUID,可以询问公司固件端的开发人员,和开发人员配合修改。

读取数据在onCharacteristicChanged方法中,注意进制间的转换。

一定要进行读写开关操作,注意descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_INDICATION_VALUE),否则可能读取不到数据。

喜欢可以关注博主 BleDemo

‘肆’ 蓝牙低功耗(BLE)概述

Android 4.3(API Level 18)开始引入Bluetooth Low Energy(BLE,低功耗蓝牙)的核心功能并提供了相应的 API, 应用程序通过这些 API 扫描蓝牙设备、查询 services、读写设备的 characteristics(属性特征)等操作。

详细介绍 GATT 之前,需要了解 GAP(Generic Access Profile) ,它在 用来控制设备连接和广播 GAP 使你的设备被其他设备可见,并决定了你的设备是否可以或者怎样与合同设备进行交互 。例如 Beacon 设备就只是向外广播,不支持连接,小米手环就等设备就可以与中心设备连接。

GAP 给设备定义了若干角色,其中主要的两个是: 外围设备(Peripheral) 中心设备(Central)

在 GAP 中外围设备通过两种方式向外广播数据: Advertising Data Payload(广播数据) Scan Response Data Payload(扫描回复) ,每种数据最长可以包含 31 byte。

这里 广播数据是必需的 ,因为外设必需不停的向外广播,让中心设备知道它的存在。扫描回复是可选的,中心设备可以向外设请求扫描回复,这里包含一些设备额外的信息,例如设备的名字。

GAP 的广播工作流程如下图所示:

外围设备会设定一个广播间隔,每个广播间隔中,它会重新发送自己的广播数据,广播时间越长,越省电,同时也不太容易扫描到。

大部分情况下, 外设通过广播自己来让中心设备发现自己,并建立 GATT 连接,从而进行更多的数据交换。

也有些情况是不需要连接的,只要外设广播自己的数据即可。用这种方式主要目的是让外围设备,把自己的信息发送给多个中心设备。 因为基于 GATT 连接的方式的,只能是一个外设连接一个中心设备。 使用广播这种方式最典型的应用就是苹果的 iBeacon。广播工作模式下的网络拓扑图如下:

查看这篇博客

GATT 的全名是 Generic Attribute Profile,它定义两个 BLE 设备通过叫做 Service 和 Characteristic 的东西进行通信。GATT 就是使用了 ATT(Attribute Protocol)协议,ATT 协议把 Service, Characteristic以及对应的数据保存在一个查找表中,次查找表使用 16 bit ID 作为每一项的索引。

一旦两个设备建立起了连接,GATT 就开始起作用了,这也意味着,你必需完成前面的 GAP 协议。这里需要说明的是,GATT 连接,必需先经过 GAP 协议。实际上,我们在 Android 开发中,可以直接使用设备的 MAC 地址,发起连接,可以不经过扫描的步骤。这并不意味不需要经过 GAP,实际上在芯片级别已经给你做好了,蓝牙芯片发起连接,总是先扫描设备,扫描到了才会发起连接。

GATT 连接需要特别注意的是: GATT 连接是独占的。也就是一个 BLE 外设同时只能被一个中心设备连接 。一旦外设被连接,它就会马上停止广播,这样它就对其他设备不可见了。当设备断开,它又开始广播。

中心设备和外设需要双向通信的话,唯一的方式就是建立 GATT 连接。

下图展示了 GTT 连接网络拓扑结构。这里很清楚的显示, 一个外设只能连接一个中心设备,而一个中心设备可以连接多个外设。 Connected Topology一旦建立起了连接,通信就是双向的了,对比前面的 GAP 广播的网络拓扑, GAP 通信是单向的。如果你要让两个设备外设能通信,就只能通过中心设备中转。

GATT 通信的双方是 C/S 关系。 外设作为 GATT 服务端(Server),它维持了 ATT 的查找表以及 service 和 characteristic 的定义 。中心设备是 GATT 客户端(Client),它向 Server 发起请求。需要注意的是,所有的通信事件,都是由客户端(也叫主设备,Master)发起,并且接收服务端(也叫从设备,Slave)的响应。

一旦连接建立,外设将会给中心设备建议一个连接间隔(Connection Interval) ,这样,中心设备就会在每个连接间隔尝试去重新连接,检查是否有新的数据。但是,这个连接间隔只是一个建议,你的中心设备可能并不会严格按照这个间隔来执行,例如你的中心设备正在忙于连接其他的外设,或者中心设备资源太忙。

下图展示一个外设(GATT 服务端)和中心设备(GATT 客户端)之间的数据交换流程,可以看到的是,每次都是主设备发起请求:

‘伍’ Android ble (蓝牙低功耗) 中的坑和技巧

new ScanFilter.Builder().setServiceUuid(ParcelUuid.fromString("00007777-0000-1000-8000-00805f9b34fb");

此时可以根据manfacturerData来匹配自己设定的外围设备

在BluetoothGattCallback中的关于此问题有三步回调
1、 public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState)

2、 public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status)
mBluetoothGatt.discoverServices()执行后得到的callback,如果状态为GATT_SUCCESS,则可以获取ble旁支发起广播的service和descriptor,把广播设为enable

3、 public void onDescriptorWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattDescriptor descriptor, int status)
只有这一步status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS,才可以真正的传输数据,如果在第一步或者第二步就开始传输数据,会在某些特定的case下导致未知的bug或者空指针错误

所以,在中心设备跟外围开始连接后,你可以设定一个超时时间,在超时时间过后,依然没能回调onDescriptorWrite并获得BluetoothGatt.GATT_SUCCESS,则此次过程失败,你可以根据实际情况进行重连或者提示错误

如果要传输大于20字节的数据怎么办?

1、 系统mtu可以支持修改到512字节,完成大数据量的传输。但是由于涉及到中心和旁支都需要修改,会造成很大的局限性和底层修改量,而且会触发比如某些设备第一次修改不生效,另一个设备一次连接中只能修改一次等bug,非常不可取,十分不建议。

2、分包传输,自己设计协议分包传输是最可取的方案,需要注意的是在分包后,每一个包之间写入数据需要设置间隔,比如100ms。

在做好5和6的基础上,依然会在一些设备上出现,由于系统原因,ble刚开始的发送第一个数据出现丢包,请对此做出特殊处理。

‘陆’ android 蓝牙ble开发锁屏状态下不能扫描么

Android 从 4.3(API Level 18) 开始支持低功耗蓝牙,但是只支持作为中心设备(Central)模式,这就意味着 Android 设备只能主动扫描和链接其他外围设备(Peripheral)。从 Android 5.0(API Level 21) 开始两种模式都支持。BLE 官方文档在 这里。
在 BluetoothAdapter.startLeScan() 的时候,在 BluetoothAdapter.LeScanCallback.onLeScan() 中不能做太多事情,特别是周围的BLE设备多的时候,非常容易导致出现如下错误:
E/GKI_LINUX(17741): ##### ERROR : GKI_exception: GKI_exception(): Task State Table
E/GKI_LINUX(17741): #####
E/GKI_LINUX(17741): ##### ERROR : GKI_exception: TASK ID [0] task name [BTU] state [1]
E/GKI_LINUX(17741): #####
E/GKI_LINUX(17741): ##### ERROR : GKI_exception: TASK ID [1] task name [BTIF] state [1]
E/GKI_LINUX(17741): #####
E/GKI_LINUX(17741): ##### ERROR : GKI_exception: TASK ID [2] task name [A2DP-MEDIA] state [1]
E/GKI_LINUX(17741): #####
E/GKI_LINUX(17741): ##### ERROR : GKI_exception: GKI_exception 65524 getbuf: out of buffers#####
E/GKI_LINUX(17741): ##### ERROR : GKI_exception:
E/GKI_LINUX(17741): **
开发建议:在 onLeScan() 回调中只做尽量少的工作,可以把扫描到的设备,扔到另外一个线程中去处理,让 onLeScan() 尽快返回。

‘柒’ Android蓝牙开发(二)经典蓝牙消息传输实现

上篇文章中,我们主要介绍了蓝牙模块,传统/经典蓝牙模块BT和低功耗蓝牙BLE及其相关的API,不熟悉的可以查看 Android蓝牙开发(一)蓝牙模块及核心API 进行了解。

本篇主要记录用到的经典蓝牙开发流程及连接通讯。

蓝牙连接前,给与相关系统权限:

安卓6.0以上系统要动态请求及获取开启GPS内容:

蓝牙核心对象获取,若获取对象为null则说明设备不支持蓝牙:

判断蓝牙是否开启,没有则开启:

蓝牙扫描:

取消扫描:

蓝牙监听广播,监听蓝牙开关,发现设备,扫描结束等状态,定义状态回调接口,进行对应操作,例如:监听到蓝牙开启后,进行设备扫描;发现设备后进行连接等。

客户端,与服务端建立长连接,进行通讯:

服务端监听客户端发起的连接,进行接收及通讯:

客户端连接及服务端监听基类,用于客户端和服务端之前Socket消息通讯,进行消息或文件的发送、接收,进行通讯关闭操作等:

我这里只是简单记录了项目中用到的蓝牙通讯,两个设备之间不通过配对进行连接、通讯。
相关详细内容及使用请查看Github项目: https://github.com/MickJson/BluetoothCS

蓝牙配对操作及其它内容,可以详细查看我下面的参考资料,写的十分详细,比如设备通过MAC地址,可以通过BluetoothAdapter获取设备,再通过客户端connect方法去进行连接等。

连接中遇到问题:read failed, socket might closed or timeout, read ret: -1。

通过改UUID,反射等方法都还是会出现错误。连接时,要确保服务端及客户端都处于完全断开状态,否则连接就会出现以上问题,但偶尔还是会有问题,期待有什么好的方法可留言告诉我。

参考资料:

Android-经典蓝牙(BT)-建立长连接传输短消息和文件

Android蓝牙开发—经典蓝牙详细开发流程

欢迎点赞/评论,你们的赞同和鼓励是我写作的最大动力!

‘捌’ Android 蓝牙开发(三)-蓝牙的详细介绍

前面的两篇文章,主要是在 Android 官网关于蓝牙介绍的基础上加上自己的理解完成的。主要针对的是 Android 开发中的一些 API 的使用。
第一篇文章 Android 蓝牙开发(一) 主要是介绍了普通的蓝牙在 Android 开发中的运用。
第二篇文章 Android 蓝牙开发(二) 主要是介绍了低功耗蓝牙的开发。
这篇文章主要介绍的是蓝牙的历史和一些关于蓝牙的通用知识,还有广播包的知识。要想彻底了解蓝牙开发,这些基础的知识也是需要的,就像网络协议一样,这些都是基础的内容。我们的 API 的调用都是以这个为基础的,了解这些,开发过程中遇到问题,才可以知道什么怎么一回事。

下篇文章主要讲的就是实际开发中的一些坑。

蓝牙其实就是一种近距离无线通信技术。

从下到上分别为:控制器(Controller)-->主机(host)-->应用(Application)

详细介绍各个层的含义:

BLE 应用可以分为两大类:基于非连接的和基于连接的

意思就是外设和周边设备不发生连接,主要靠扫描到的广播来获取信息。发送广播的一方叫做 broadcaster 监听广播的一方叫做 oberver 在 GAP 层有对应的角色定义。

网络拓扑图:

这种方式就是广播设备不断的向外发送广播(含有特定的信息),然后观察者接受到广播按照两者之间约定好的协议进行解析拿到有用的信息。例如:iBeacon,通过这种设备我们可以实现室内定位。

其实这些设备的角色可以即使广播者又是观察者。接收到广播后作出了处理,然后又发送广播。这样就形成了双向的网络,类似于因特网,这就是蓝牙 Mesh 组网。

广播数据包格式:

每个广播数据包由 31 byte 组成。分为有效数据和无效数据两部分。

例子:

这里是扫描的数据包(转换成了 16 进制,两个代表一个字节),第一个字节是 02 表示后面的两个字节是数据部分,然后第二个字节是 01 表示了数据的类型。后面一个字节就是真正的数据了。这个广播数据单元就分析完了。下面就是另一个数据单元了。依次类推,关于数据类型的解释,官网有。

这是数据类型对应的含义表。

网络拓扑图:

一个中心设备可连接多个外设,但是一个外设只能连接一个中心(外设连接成功后就会停止对外广播,别人就发现不了它了)。其中一个中心设备的连接外设的数量也是有限的。

链接: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NzA2NjQzMg==&mid=2247484141&idx=1&sn=&scene=21#wechat_redirect

‘玖’ Android 蓝牙开发(一)

普通蓝牙设备官方文档

Android 平台包含蓝牙网络堆栈支持 ,凭借此支持,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。使用 Bluetooth API Android 应用可以执行下面的操作:

传统蓝牙适用于电池使用强度较大的操作,例如 Android 设备之间的流传输和通信等。针对具有低功耗要求的蓝牙设备,Android 4.3(API 18)中引入了面向低功耗蓝牙的 API 支持。

使用 Android Bluetooth API 来完成使用蓝牙进行通信的四项主要任务: 设置蓝牙 、 查找局部区域内的配对设备或可用设备 、 连接设备 ,以及在 设备之间传输数据 。

关于蓝牙的 API 在 android.bluetooth 包中,下面介绍一下和蓝牙相关的主要类:

在 BluetoothProfile IPC 客户端连接到服务(即,运行特定配置文件的内部服务)或断开服务连接时向其发送通知的接口。

使用蓝牙必须声明权限 BLUETOOTH 才可以执行蓝牙通信。

1、获取蓝牙适配器

例如:我们可以查询所有已配对的设备,然后使用 ArrayAdapter 向用户显示每台设备的名称:

要发起连接仅需要知道目标蓝牙设备的 Mac 地址就可以了。

注意 执行 discovery 对于蓝牙适配器来说是一个非常繁重的过程,并且会消耗大量资源。在找到要连接的设备后, 要确保使用 cancelDiscovery() 来停止发现,然后尝试连接 。如果您已经和某台设备进行连接,那么这个时候执行发现操作会大幅度的减少此连接可用的带宽!因此不应该在处于连接状态的时候执行发现操作!

例如:

在连接之前如果两个设备没有配对,则系统会自动发出配对请求。

服务器套接字接受连接的基本过程

放在子线程中去执行。

例子:

客户端连接的基本过程

调用 connect() 的时候要确保客户端没有执行发现操作。如果执行了会大幅度降低连接的速度,增加失败的可能。

例子

在连接之前调用 cancleDiscovery() 在进行连接之前应该始终调用这个方法,而且调用的时候无需检测是否正在扫描。

过程:

从 Android 3.0 开始, Bluetooth API 便支持使用蓝牙配置文件。蓝牙配置文件是适用于设备间蓝牙通信的无线接口规范。

1、蓝牙配置文件就是设备间通信(蓝牙设备)的一种规范

免提配置文件便是一个示例,对于连接到无线耳机的手机,两台设备都必须支持免提配置文件。我们也可以通过实现接口 BluetoothProfile 来写入自己的类来支持特定的蓝牙配置文件。Android API 提供了以下的几种蓝牙配置文件的实现:

2、使用配置文件的基本步骤

创建 HDP 应用:

关于普通蓝牙设备和普通蓝牙设备之间的连接通信

关于蓝牙设备和蓝牙仪器(蓝牙耳机、电子秤等等类似产品)
这种之间的通信是通过配置文件代理来实现的。
都有一个对应的配置文件代理类。具体的操作是通过这个对象来完成。

参考: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NzA2NjQzMg==&mid=2247484128&idx=1&sn=&scene=21#wechat_redirect

‘拾’ Android 低功耗蓝牙(Ble) 开发总结

Android 从 4.3(API Level 18) 开始支持低功耗蓝牙,但是只支持作为中心设备(Central)模式,这就意味着 Android 设备只能主动扫描和链接其他外围设备(Peripheral)。从 Android 5.0(API Level 21) 开始两种模式都支持。

低功耗蓝牙开发算是较偏技术,实际开发中坑是比较多的,网上有很多文章介绍使用和经验总结,但是有些问题答案不好找,甚至有些误导人,比如 :获取已经连接的蓝牙,有的是通过反射,一大堆判断,然而并不是对所有手机有用,关于Ble传输速率问题的解决,都是默认Android每次只能发送20个字节,然而也并不是,,,下面进入正文。

这里用的是 Android5.0 新增的扫描API,

这里说一下,如果做蓝牙设备管理页面,可能区分是否是已连接的设备,网上又通过反射或其他挺麻烦的操作,也不见得获取到,官方Api 就有提供

与外围设备交互经常每次发的数据大于 mtu的,需要做分包处理,接收数据也要判断数据的完整性最后才返回原数据做处理,所以一般交互最少包含包长度,和包校验码和原数据。当然也可以加包头,指令还有其他完整性校验。下面分享几个公用方法:

我自己封装的一个BleUtil ,因为涉及跟公司业务关联性太强(主要是传输包的协议不同)就先不开源出来了,如果这边文章对大家有帮助反馈不错,我会考虑上传个demo到github供大家使用,
在这先给大家推荐一个不错 Demo ,里面除了没有分包,协议,和传输速率。基本的功能都有,而且调试数据到打印到界面上了。最主要是它可以用两个个手机一个当中心设备一个当外围设备调试。

首先传输速率优化有两个方向,1 外围设备传输到Android 。2 Android传输到外围设备。
我在开发中首先先使用上面那位仁兄的demo调试,两个Android 设备调试不延时,上一个成功马上下一个,最多一秒发11个20字节的包。

后来和我们的蓝牙设备调试时发现发送特别快,但是数据不完整,他蓝牙模块接收成功了,但是透传数据到芯片处理时发现不完整,我们的硬件小伙伴说因为 波特率 限制(差不多每10字节透传要耗时1ms)和蓝牙模块的buff (打印时是最多100byte,100打印的)限制,就算蓝牙模块每包都告诉你接收成功,也是没透传完就又接收了。后来通过调试每次发20K数据,最后是 Android 发是 20字节/130ms 稳定。给Android 发是 20字节/ 8ms 。 (天杀的20字节,网上都是说20字节最多了)

后来看了国外一家物联网公司总结的 Ble 吞吐量的文章(上面有连接),知道Android 每个延时是可以连续接收6个包的。就改为 120字节/ 16ms (为啥是16ms,不是每次间隔要6个包吗,怎么像间隔两次,这时因为波特率影响,多了5个包100字节,差不多 我们的单片机透传到蓝牙模块要多耗时不到10ms )
而Android 发数据可以申请 我们设备的mtu 来得到最多每次能发多少字节。延时还是130ms,即:241字节/ 130ms 提高12倍,这个速度还可以。

根据蓝牙BLE协议, 物理层physical layer的传输速率是1Mbps,相当于每秒125K字节。事实上,其只是基准传输速率,协议规定BLE不能连续不断地传输数据包,否则就不能称为低功耗蓝牙了。连续传输自然会带来高功耗。所以,蓝牙的最高传输速率并不由物理层的工作频率决定的。

在实际的操作过程中,如果主机连线不断地发送数据包,要么丢包严重要么连接出现异常而断开。

在BLE里面,传输速度受其连接参数所影响。连接参数定义如下:

1)连接间隔。蓝牙基带是跳频工作的,主机和从机会商定多长时间进行跳频连接,连接上才能进行数据传输。这个连接和广播状态和连接状态的连接不是一样的意思。主机在从机广播时进行连接是应用层的主动软件行为。而跳频过程中的连接是蓝牙基带协议的规定,完全由硬件控制,对应用层透明。明显,如果这个连接间隔时间越短,那么传输的速度就增大。连接上传完数据后,蓝牙基带即进入休眠状态,保证低功耗。其是1.25毫秒一个单位。

2)连接延迟。其是为了低功耗考虑,允许从机在跳频过程中不理会主机的跳频指令,继续睡眠一段时间。而主机不能因为从机睡眠而认为其断开连接了。其是1.25毫秒一个单位。明显,这个数值越小,传输速度也高。

蓝牙BLE协议规定连接参数最小是5,即7.25毫秒;而Android手机规定连接参数最小是8,即10毫秒。iOS规定是16,即20毫秒。

连接参数完全由主机决定,但从机可以发出更新参数申请,主机可以接受也可以拒绝。android手机一部接受,而ios比较严格,拒绝的概率比较高。

参考:
在iOS和Android上最大化BLE吞吐量
最大化BLE吞吐量第2部分:使用更大的ATT MTU

阅读全文

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