Android BLE开发——Android手机与BLE终端通信初识

蓝牙BLE官方Demo下载地址:   http://download.csdn.net/detail/lqw770737185/8116019
参考博客地址：    http://www.eoeandroid.com/thread-563868-1-1.html?_dsign=843d16d6

     设备：MX5手机一台，农药残留检测仪一台（BLE终端设备）

     目的：实现手机控制仪器，如发送打印指令，仪器能进行打印操作等

      关于如何打开蓝牙，配置相关权限，搜索BLE设备等步骤网上有很多资料，这里就不多做作解释了，本文主要讲通信方面的内容。需要注意的是搜索BLE设备的结果是异步返回的，在BluetoothAdapter.LeScanCallback这个回调中返回，并且搜索过程是一个非常耗电的过程，所以我们应该做好相应处理，例如可以让它搜索10s就停止搜索等。

      在我们理解Android设备与BLE终端设备通信过程之前，我们需要来先了解几个类：

      BluetoothGatt：BluetoothGatt 是我们用的最多，也是我们最重要的一个类，为了尽可能通俗的理解，这里我们可以把它看成Android手机与BLE终端设备建立通信的一个管道，只有有了这个管道，我们才有了通信的前提。

      BluetoothGattService：蓝牙设备的服务，在这里我们把BluetoothGattService比喻成班级。而Bluetoothdevice我们把它比喻成学校，一个学校里面可以有很多班级，也就是说我们每台BLE终端设备拥有多个服务，班级（各个服务）之间通过UUID（唯一标识符）区别。

      BluetoothGattCharacteristic: 蓝牙设备所拥有的特征，它是手机与BLE终端设备交换数据的关键，我们做的所有事情，目的就是为了得到它。在这里我们把它比喻成学生，一个班级里面有很多个学生，也就是说我们每个服务下拥有多个特征，学生（各个特征）之间通过UUID（唯一标识符）区别。

      总结：当我们想要用手机与BLE设备进行通信时，实际上也就相当于我们要去找一个学生交流，首先我们需要搭建一个管道，也就是我们需要先获取得到一个BluetoothGatt，其次我们需要知道这个学生在哪一个班级，学号是什么，这也就是我们所说的serviceUUID，和charUUID。这里我们还需要注意一下，找到这个学生后并不是直接和他交流，他就好像一个中介一样，在手机和BLE终端设备之间帮助这两者传递着信息，我们手机所发数据要先经过他，在由他传递到BLE设备上，而BLE设备上的返回信息，也是先传递到他那边，然后手机再从他那边进行读取。

      Android手机与BLE终端设备通信结果都是以回调的形式返回，如下是几个常见的返回回调(可见于官方Demo的BluetoothLeservice类)：

private BluetoothGattCallback mGattCallback = new BluetoothGattCallback() {

        //连接状态改变的回调
        @Override
        public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status,
                int newState) {
            if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
                // 连接成功后启动服务发现
                Log.e("AAAAAAAA", "启动服务发现:" + mBluetoothGatt.discoverServices());
            }
        };

        //发现服务的回调
        public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
            if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {                                   
                 Log.e(TAG, "成功发现服务");
                           }else{
                   Log.e(TAG, "服务发现失败，错误码为:" + status);
                        }
        };
                 
        //写操作的回调
        public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
            if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
                  Log.e(TAG, "写入成功" +characteristic.getValue());
                       }
               };
          
       //读操作的回调
       public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
            if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
                    Log.e(TAG, "读取成功" +characteristic.getValue());
                    }
                }
                
      //数据返回的回调（此处接收BLE设备返回数据）
      public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt,BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
                };
            };
      }

一、连接蓝牙BLE终端设备

       在我们打开蓝牙，扫描发现想要连接的设备后，接下来要做的，当然就是去连接它了，连接方法很简单，我们一句代码就可以实现了（如下）。可以发现，当我们开始连接BLE终端设备的时候，连接方法就自动就帮我们返回了一个BluetoothGatt对象了，前面我们说到BluetoothGatt是我们最重要的一个类，它相当于一个管道，是我们建立通信的前提：（这里面有三个参数，第一个参数是上下文对象，第二个参数是是否自动连接，这里设置为false，第三个参数就是上面的回调方法）

mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);

连接成功与否都会通过下面这个回调来告诉我们：

// 连接状态改变的回调
        @Override
        public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status,
                int newState) {
                        //代表连接成功,此处我们可以发送一个广播回去告诉activity已成功连接
            if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
                //连接成功后启动服务发现
                Log.e("AAAAAAAA", "启动服务发现:" + mBluetoothGatt.discoverServices());
            }
        }

二、启动服务发现

 连接成功后，我们就要去寻找我们所需要的服务，这里需要先启动服务发现，使用一句代码即可：

mBluetoothGatt.discoverServices() ;

启动服务发现，它的结果也是通过回调函数返回：

        // 发现服务的回调
        public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {      
            //成功发现服务后可以调用相应方法得到该BLE设备的所有服务，并且打印每一个服务的UUID和每个服务下各个特征的UUID
            if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
                    List<BluetoothGattService> supportedGattServices =mBluetoothGatt.getServices();
                    for(int i=0;i<supportedGattServices.size();i++){
                       Log.e("AAAAA","1:BluetoothGattService UUID=:"+supportedGattServices.get(i).getUuid());
                       List<BluetoothGattCharacteristic> listGattCharacteristic=supportedGattServices.get(i).getCharacteristics();
                       for(int j=0;j<listGattCharacteristic.size();j++){
                                Log.e("a","2:   BluetoothGattCharacteristic UUID=:"+listGattCharacteristic.get(j).getUuid());
                                    }
                                 }
            } else {
                Log.e("AAAAA", "onservicesdiscovered收到: " + status);
            }
        }

我们也可以通过调用下面方法得知每个特征所具有的属性：可读或者可写或者具备通知功能或者都具备等

// 循环遍历服务以及每个服务下面的各个特征，判断读写，通知属性
        for (BluetoothGattService gattService :supportedGattServices) {
            List<BluetoothGattCharacteristic> gattCharacteristics =supportedGattServices.getCharacteristics();
            for (BluetoothGattCharacteristic gattCharacteristic : gattCharacteristics) {
                int charaProp = gattCharacteristic.getProperties();
                if ((charaProp | BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_READ) > 0) {
                    // Log.e("nihao","gattCharacteristic的UUID为:"+gattCharacteristic.getUuid());
                    // Log.e("nihao","gattCharacteristic的属性为:  可读");
                }
                if ((charaProp | BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_WRITE) > 0) {
                    // Log.e("nihao","gattCharacteristic的UUID为:"+gattCharacteristic.getUuid());
                    // Log.e("nihao","gattCharacteristic的属性为:  可写");
                }
                if ((charaProp | BluetoothGattCharacteristic.PROPERTY_NOTIFY) > 0) {
                    // Log.e("nihao","gattCharacteristic的UUID为:"+gattCharacteristic.getUuid()+gattCharacteristic);
                    // Log.e("nihao","gattCharacteristic的属性为:  具备通知属性");
                }

            }
        }

三、获取Characteristic

       之前我们说过，我们的最终目的就是获取Characteristic来进行通信，正常情况下，我们可以从硬件工程师那边得到serviceUUID和characteristicUUID，也就是我们所比喻的班级号和学号，以此来获得我们的characteristic，但如果我们无法得知这两个所需的UUID时，我们也可以通过上一步的方法来获取（打印所有特征UUID，取出自己想要的特征）。这次试验我就是通过此方法获得，但是通过打印日志发现，虽然我这边的BLE终端它每个服务下的所有特征都具有可读可写可通知属性，但是只有characteristicUUID="0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb"这个特征UUID能进行通信,它对应的serviceUUID="0000ffe0-0000-1000-8000-00805f9b34fb"，暂且就先用这个，反正一个能用就行。假设我们在知道serviceUUID和characteristicUUID的前提下，我们就可以通过下面代码获取相应特征值：  

BluetoothGattService service = mBluetoothGatt.getService(UUID.fromString("0000ffe0-0000-1000-8000-00805f9b34fb"));
BluetoothGattCharacteristic characteristic= service.getCharacteristic(UUID.fromString("0000ffe1-0000-1000-8000-00805f9b34fb"));

四、开始通信

       我们在得到一个相应的特征以后，接下来就可以开始读写操作进行通信了。

      a.读操作，读操作比较简单，只需将相应的特征值传入即可得到该特征值下的数据，如下代码：       

mBluetoothGatt.readCharacteristic(characteristic);

读取的结果通过onCharacteristicRead回调返回：（通过characteristic.getValue()就可以得到读取到的值了）

    // 读操作的回调
        public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt,
                BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {
            if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
                Log.e(TAG, "读取成功" +characteristic.getValue());
            }
        }

       b.写操作，写操作是我们的重点，我们可以通过向characteristic写入指令（发送指令）以此来达到控制BLE终端设备的目的：

                           //将指令放置进特征中
                            characteristic.setValue(new byte[] {0x7e, 0x14, 0x00, 0x00,0x00,(byte) 0xaa});
                           //设置回复形式
                           characteristic.setWriteType(BluetoothGattCharacteristic.WRITE_TYPE_NO_RESPONSE);
                           //开始写数据
                           mBluetoothGatt.writeCharacteristic(chharacteristic);

注：与仪器通信，我们这里发送的是16进制的数据，发送的时候需要先将其装载到byte[]数组中，例如我发送 7e 14 00 00 00 aa这个指令，我需要把它转化为ew byte[] {0x7e, 0x14, 0x00, 0x00,0x00,(byte) 0xaa }这样去发送，因为BLE传输过程每次最大只能传输20个字节，所以如果发送的指令大于20字节的话要分包发送，例如现在要发送28个字节的，可以先write（前20个字节)，开启线程sleep（几十毫秒）后在write（后面8个字节）。

五、BLE终端设备返回数据
       当我们向BLE终端设备写入指令时，如果写入成功并且指令也正确，我们就会获得相应的响应指令，在下面这个回调中我们可以得到BLE设备返回回来的响应指令(通过characteristic.getValue()取出返回数据):

    // 数据返回的回调（此处接收机器返回数据并作处理）
        public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt,
                BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
            Log.e("AAAAAAAA",characteristic.getValue());
        };

接收到返回数据的前提是我们设置了该特征具有Notification功能，所以完整的写操作代码应该是这样的（注意设置特征Notification的代码要放在最前）：

           mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic,true)
           //将指令放置进来
           characteristic.setValue(new byte[] {0x7e, 0x14, 0x00, 0x00,0x00,(byte) 0xaa});
           //设置回复形式
           characteristic.setWriteType(BluetoothGattCharacteristic.WRITE_TYPE_NO_RESPONSE);
           //开始写数据
           mBluetoothGatt.writeCharacteristic(chharacteristic);

  以上就是自己对Android手机与BLE设备通信一些初步认识，如果有哪里说的不正确，还请指正。