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‘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’ android手机的BLE的传输速率最大是多少

BLE的最大传输速率是5.9k字节每秒。
蓝牙低能耗(BLE)技术是低成本、短距离、可互操作的鲁棒性无线技术，工作在免许可的2.4GHz ISM射频频段。它从一开始就设计为超低功耗(ULP)无线技术。它利用许多智能手段最大限度地降低功耗。蓝牙低能耗技术采用可变连接时间间隔，这个间隔根据具体应用可以设置为几毫秒到几秒不等。另外，因为BLE技术采用非常快速的连接方式，因此平时可以处于“非连接”状态（节省能源），此时链路两端相互间只是知晓对方，只有在必要时才开启链路，然后在尽可能短的时间内关闭链路。
BLE技术的工作模式非常适合用于从微型无线传感器（每半秒交换一次数据）或使用完全异步通信的遥控器等其它外设传送数据。这些设备发送的数据量非常少（通常几个字节），而且发送次数也很少（例如每秒几次到每分钟一次，甚至更少）。

‘叁’ android 蓝牙BLE 该怎么搞，我是想搞个中心和周边 ，推送消息

Android4.3 规范了BLE的API，但是直到目前的4.4，还有些功能不完善。

在BLE协议中，有两个角色，周边（Periphery）和中央（Central）；周边是数据提供者，中央是数据使用/处理者；在iOS SDK里面，可以把一个iOS设备作为一个周边，也可以作为一个中央；但是在Android SDK里面，直到目前最新的Android4.4.2，Android手机只能作为中央来使用和处理数据；那数据从哪儿来？从BLE设备来，现在的很多可穿戴设备都是用BLE来提供数据的。

一个中央可以同时连接多个周边，但是一个周边某一时刻只能连接一个中央。

大概了解了概念后，看看Android BLE SDK的四个关键类（class）：

a)BluetoothGattServer作为周边来提供数据；BluetoothGattServerCallback返回周边的状态。

b)BluetoothGatt作为中央来使用和处理数据；BluetoothGattCallback返回中央的状态和周边提供的数据。

因为我们讨论的是Android的BLE SDK，下面所有的BluetoothGattServer代表周边，BluetoothGatt代表中央。

一.创建一个周边（虽然目前周边API在Android手机上不工作，但还是看看）

a）先看看周边用到的class，蓝色椭圆

‘肆’ 如何使用android原生BLE蓝牙进行操作

之前的涉及的物联网项目中使用的: BLE 低功耗蓝牙(蓝牙4.0), 支持android 4.3以上的手机
主从关系: BLE低功耗蓝牙只能做从端设备 ,一个蓝牙主端设备，可同时与7个蓝牙从端设备进行通讯

1)低功耗
低功耗的原理:
1低功耗蓝牙仅使用了3个广播通道,传统蓝牙技术采用 16~32 个频道
2每次广播开启时间也由传统的 22.5ms 减少到 0.6~1.2ms(毫秒)

2)传输距离极大提高
传统蓝牙传输距离为 2~10m，而蓝牙4.0的有效传输距离可达到 60~100m

3)安全性
使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。
更多BLE蓝牙的解析参考博客 : BLE4.0教程一 蓝牙协议连接过程与广播分析

添加权限
打开蓝牙
1.先拿到BluetoothManager bluetoothManager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
2.再拿到BluetoothAdapter bluetoothAdapter = bluetoothManager.getAdapter();
判断是否打开蓝牙
未打开弹出 系统弹框 ，除了 魅族手机 是打开系统设置

设备/手机都是蓝牙信号

在回调方法中:

一般在扫描的过程中,我们还会设置 设备过滤原则 (因为我只想要搜索到我们想要的设备,忽略无关设备)
如:从 scanRecord -- beacon -- beacon.type == 0xFF代表Manufacture,通过与嵌入式软件定义 自己的 Manufacture值即可

用BluetoothDevice得到BluetoothGatt：

断连:

关键问题:连接后一般要做什么事?

( 必须在刚连接成功后2秒内app写一个值给设备，否则会被设备断开连接）

主要是读写 characteristic
gatt.wirteCharacteristic(mCurrentcharacteristic);

gatt.readCharacteristic(characteristic);

bluetoothGatt.setCharacteristicNotification(data, true);

真实工作中使用的蓝牙库BlueToothKit请参考我的另一篇博客:
android蓝牙入门知识和优秀蓝牙第三方库BluetoothKit的使用

‘伍’ Android BLE蓝牙踩坑总结

自从 Android-BLE 库开源了一段时间以来，越来越多的小伙伴问到了各种各样的关于BLE的奇怪问题，在这里我想跟大家分享一下本人对于Android BLE蓝牙的一些看法和解决方式，避免刚接触的小伙伴再次踩坑。

很多人曾问过我这个问题，为什么其他手机都没什么问题，就华为的一些手机老是连接不稳定，经常连接的很慢，而且连接上还经常断开。的确，在这里强调一下华为的一部分手机确实很容易出现这种问题，有时候软件、硬件都搞不定，而且经常性收到客户投诉关于华为手机连接稳定性问题，这个的确没有完全解决的办法，只能靠App和硬件的优化，并不是想甩锅给华为，咱也不敢问到底是什么原因，而且我们公司专门针对各个Android版本的手机做过测试，包括蓝牙传输速率的测试，最后发现华为P20的速度竟然跟小米8的速度差了好几倍，按理说P20手机也不便宜啊，为什么手机搜物蓝牙芯片不能做的再好一点呢？

BLE扫描滥用预防

AOSP-BLE扫描世岁液滥用说明

息屏状态下，蓝雀斗牙扫描日志，因为扫描周期是12s，所以打印的时间戳间隔是12s，这里的日志为系统日志。

https://android.googlesource.com/platform/external/bluetooth/bluedroid/+/master/include/bt_target.h#1428

stackoverflow问答社区

‘陆’ Android开发之蓝牙（Bluetooth）

在上一篇中有介绍了Wifi与网络连接处理
Android开发之WiFi与网络连接处理
下面，来继续说说Android中蓝牙的基本使用。

Bluetooth是目前使用的最广泛的无线通讯协议之一,主要针对短距离设备通讯（10米），常用于连接耳机、鼠标和移动通讯设备等。

值得一提的是：
android4.2新增了部分新功能，但是对于Bluetooth熟悉的人或许开始头疼了，那就是Android4.2引入了一个新的蓝牙协议栈针BLE。谷歌和Broadcom之间的合作，开发新的蓝牙协议栈，取代了基于堆栈的Bluez。因此市场上出现了老设备的兼容问题，很多蓝牙设备在android4.2手机上不能正常使用。

BluetoothAdapter简单点来说就是代表了本设备(手机、电脑等)的蓝牙适配器对象。

first：we need permission
要操作蓝牙，先要在AndroidManifest.xml里加入权限

**下面来看看如何使用蓝牙。 **↓↓↓****
Demo已就绪：

返回值：如果设备具备蓝牙功能，返回BluetoothAdapter 实例；否则，返回null对象。

打开蓝牙设备的方式：
1.直接调用函数enable()去打开蓝牙设备 ；
2.系统API去打开蓝牙设备，该方式会弹出一个对话框样式的Activity供用户选择是否打开蓝牙设备。

注意： 1.如果蓝牙已经开启，不会弹出该Activity界面。2.在目前大多数Android手机中，是不支持在飞行模式下开启蓝牙的。如果蓝牙已经开启，那么蓝牙的开关 ,状态会随着飞行模式的状态而发生改变。

1. 搜索蓝牙设备
使用BluetoothAdapter的startDiscovery()方法来搜索蓝牙设备
startDiscovery()方法是一个异步方法，调用后会立即返回。该方法会进行对其他蓝牙设备的搜索，该过程会持续12秒。该方法调用后，搜索过程实际上是在一个System Service中进行的，所以可以调用cancelDiscovery()方法来停止搜索（该方法可以在未执行discovery请求时调用）。

系统开始搜索蓝牙设备
^( * ￣(oo)￣ ) ^ 系统会发送以下三个广播：

2.扫描设备

3.定义广播接收器接收搜索结果

4.注册广播

获取附近的蓝牙设备

第一步建立连接：首先Android sdk（2.0以上版本）支持的蓝牙连接是通过BluetoothSocket建立连接，服务端BluetoothServerSocket和客户端（BluetoothSocket）需指定同样的UUID，才能建立连接，因为建立连接的方法会阻塞线程，所以服务器端和客户端都应启动新线程连接。

（这里的服务端和客户端是相对来说的）
两个蓝牙设备之间的连接，则必须实现服务端与客户端的机制。
当两个设备在同一个RFCOMM channel下分别拥有一个连接的BluetoothSocket，这两个设备才可以说是建立了连接。

服务端设备与客户端设备获取BluetoothSocket的途径是不同的。
1，服务端设备是通过accepted一个incoming connection来获取的，
2，客户端设备则是通过打开一个到服务端的RFCOMM channel来获取的。

服务端
通过调用BluetoothAdapter的(String, UUID)方法来获取BluetoothServerSocket（UUID用于客户端与服务端之间的配对）

客户端
调用BluetoothService的(UUID)方法获取BluetoothSocket（该UUID应该同于服务端的UUID）。
调用BluetoothSocket的connect()方法（该方法为block方法），如果UUID同服务端的UUID匹配，并且连接被服务端accept，则connect()方法返回。

数据传递，通过以上操作，就已经建立的BluetoothSocket连接了，数据传递无非是通过流的形式
获取流

该类就是关于远程蓝牙设备的一个描述。通过它可以和本地蓝牙设备---BluetoothAdapter连接通信。

好多东西我也不知道怎么描述，下面给出Demo：
刚好有刚学习的小伙伴问我ListView怎么用，那我就用ListView。

源码：
RairDemo
GitHub: https://github.com/Rairmmd/android-demo
Coding: https://coding.net/u/Rair/p/RairDemo/git

‘柒’ 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